抽穗期不同灌水深度下水稻群体与大气的温度差异

于2005年选用3个水稻品种(扬稻6号、扬粳9538和武香粳14)在抽穗开花期设置无水(0 cm)、浅水(2～4 cm)和深水(10 cm以上)3个水分处理,研究水分管理对水稻不同部位温度的影响.结果表明,在10:30-15:00,田间灌水深度显著影响水稻植株不同部位的温度.田间水位越高,水稻各部位的温度越低,大气温度与植株不同部位的温度的差值越高.深水管理下,3个品种大气与水稻穗部、植株中部和田面温差的平均值分别比无水管理高1.37、2.98和4.12 ℃,比浅水管理高0.67、1.59和2.17 ℃;而浅水管理大气与下穗部、植株中部和田面温差的平均值分别比无水管理高0.71、1.39和1.95 ℃.不同品种大气与水稻各部位的温度差值也存在差异.对田面-植株中部-穗部温度传递特性的分析表明,不同水深管理下的水稻群体内部温度的变化梯度符合热学传递原理,说明在抽穗期高温来临之前提高田间水深对降低或缓解水稻高温热害具有明显作用.     

大气CO2浓度升高对稻田水体细菌及大肠菌群数量的影响

稻田水体中细菌(尤其是其中的大肠菌群)数量的多少及活性深刻影响着水体质量和物质循环,然而大气CO2浓度升高对它们的影响至今鲜有报道.为此,借助国际上唯一的稻麦复种FACE(free air CO2 enrichment)试验(位于江苏省江都市,始于2004年),于2006年对稻田水体中细菌数量、大肠菌群数量、总有机碳量和总氮量等进行了动态监测.结果表明,大气 CO2浓度升高显著提高了以上各指标在稻田水体中的含量(P <0.01),在整个水稻生育期,与对照相比,水体中的细菌数量、大肠菌群数量、总有机碳量和总氮量平均分别提高了45.9%、68.8%、31.2%和25.9%,不同生育期之间上述各指标存在显著差异(P<0.01).可见,大气CO2浓度升高不仅可通过改变稻田水体质量的方式来影响水稻的安全生产,而且还可能通过田间排水尤其是水稻生长前期的暴雨导致的洪涝来加重稻田生态系统向周边居民井水和其它水域的细菌和大肠菌群的输出量,从而可能影响周边水体质量及人体健康.     

稻鸭共作对水稻条纹叶枯病发生规律的影响

由灰飞虱传毒危害的水稻条纹叶枯病是近年来在我国部分稻作区严重发生的病毒病害.作为稻作生产生态实践模式之一的稻鸭共作技术对稻田病虫草具有显著的控制效应,然而目前还没有关于稻鸭共作对灰飞虱和条纹叶枯病影响的报道.因此,于2004～2005年在南京农业大学东台试验场进行了田间实验,共设计了4个处理,分别为常规稻作区（不养鸭、施药）、稻鸭共作区（养鸭、不施药）和秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作区（秧田覆盖防虫网、栽后稻田养鸭、不施药）和对照区（不养鸭、不施药）.结果表明：稻鸭共作以及秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作处理对灰飞虱有显著的控制效应,因此也显著降低了两处理在水稻整个生长期间条纹叶枯病的发病率;稻鸭共作处理对条纹叶枯病的综合防效为79.44﹪,略高于常规稻作78.82﹪的防效,而秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作处理对稻田灰飞虱和条纹叶枯病的防治效果最好,对条纹叶枯病的防效超过94.01﹪.总之,通过以上试验结果可知,稻鸭共作尤其是秧田期覆盖防虫网、栽后稻鸭共作处理为防治条纹叶枯病提供了一条安全高效的生态控制途径.     

气温上升对草地土壤微生物群落结构的影响

在 2 0世纪内 ,全球气温已经上升了 0 .6℃ ,并预计到本世纪末仍将上升 1.4～ 5 .8℃。全球气候变暖对生态系统的潜在影响 ,生态系统对气温上升的反馈已成为国际生态学界的研究热点 ,而且所研究的系统也已经从过去简化的模拟系统到复杂的真实生态系统。但是 ,现有对真实生态系统的研究大部分集中在地上植物群落和土壤气体交换等领域 ,对在土壤有机碳分解和保护中起决定作用的土壤微生物研究较少。为此 ,在美国大平原地区进行人工提高气温 (上升 1.8℃ ) ,来研究土壤微生物对气温上升的反应。结果表明 :增温对土壤微生物的总生物量没有显著效应 ,但可以提高微生物的 C∶ N比。另外 ,磷脂肪酸分析发现 ,气温上升显著降低土壤微生物量中的细菌比重 ,提高真菌的份额 ,从而显著提高了群落中真菌与细菌的比值。而且 ,通过对土壤微生物底物利用方式和磷脂肪酸特征的主成份分析 ,发现增温导致了土壤微生物群落结构的转变。可见 ,气温上升可能是通过提高土壤微生物中真菌的优势 ,而导致群落结构的变化。该变化将可以提高微生物对土壤有机碳的利用效率 ,并利于土壤有机碳的保护     

寒地春玉米生长发育及产量对花前夜间增温的响应

采用田间开放式夜间增温试验方法,研究雨养农区寒地春玉米生长发育及产量对花前夜间增温的响应.结果表明:夜间增温条件下,0 ～ 10 cm耕层土壤夜间温度升高1.7℃,土壤水分略有下降;夜间增温使春玉米物候期明显提前,花前生育期缩短ld,花后生育期延长1d;夜间增温明显促进春玉米幼苗生长,提高根系长度,单株绿叶面积和棒三叶面积分别比对照提高13.5％和14.6％;与对照相比,春玉米地上生物量和籽粒产量分别显著增高8.2％和9.3％,百粒重显著增高7.1％.东北地区气候变暖尤其是日最低温度升高对春玉米的直接影响效应可能以增产为主.     

耕作方式对东北雨养区玉米光合与叶绿素荧光特性的影响

在东北地区设置大田试验,研究不同耕作方式下玉米全生育期耕层土壤温度、土壤含水量、叶片光合性能及叶绿素荧光参数的变化特征.结果表明： 耕作方式对土壤水热性能的影响主要体现在播种-拔节阶段,2010-2011年平地播种中耕起垄(PL)和全生育期平作(PP)处理0～40 cm土层土壤体积含水量在出苗期、苗期和拔节期比传统垄作(LL)处理平均提高5.6%和5.2%、4.6%和7.3%及3.9%和4.8%,苗期5 cm土壤最低温度分别比LL处理高1.4和1.3 ℃.由于土壤水热条件的改善,拔节期PL和PP处理的叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)等指标显著高于LL处理,而PSII潜在活性(F_v/F_o)和PSII最大光化学效率(F_v/F_m)无显著差异,表明气孔导度和气孔限制值等气孔因素是导致光合作用差异的主要原因;灌浆期叶片P_n和T_r则以LL和PL处理显著高于PP处理,这主要是由于PP处理在强降雨时期经历了涝渍灾害,光合作用受到抑制.可见PL处理通过改善土壤水热条件增强了玉米光合性能,进而提高了籽粒产量.     

长江三角洲主要超级稻CH4排放特征及其与植株生长特性的关系

采用盆栽试验研究了长江三角洲14个主要超级稻品种(6个粳型超级稻和8个籼型杂交超级稻)CH₄排放特征及其与植株生长特性之间的关系.结果表明: 粳型和籼型超级稻全生育期CH₄排放均呈双峰模式,排放峰值分别出现在分蘖盛期和孕穗期.粳型超级稻的平均CH₄排放总量比籼型超级稻高37.6%(P<0.01),品种间排放差异主要出现在生长后期.虽然两种类型超级稻的CH₄排放总量均与最大叶面积呈显著正相关,但CH₄排放与其他生长特性的关系因品种类型而异.在株高上,粳型超级稻CH₄排放总量与株高呈显著正相关,而籼型超级稻的相关不显著.在生产力上,籼型超级稻CH₄排放总量与其总生物量、籽粒产量和收获指数呈显著负相关,而粳型超级稻的相关不显著.籼型超级稻CH₄排放量低主要是由于其根系生物量显著高于粳型超级稻.     

夜间增温对江苏不同年代水稻主栽品种生育期和产量的影响

采用开放式主动增温系统,在江苏省丹阳市开展夜间增温试验,研究夜间温度升高对江苏1970s—2000s 8个主要推广水稻品种生育期和产量的影响.结果表明:不同年代水稻品种的主要生长特性对夜间增温的响应程度存在明显差异,但响应趋势基本一致.全生育期内水稻冠层夜间温度平均升高0.9℃,水稻始穗期平均提前1.1 d,全生育期缩短1.3 d.夜间增温下,花后总绿叶面积和剑叶面积呈下降趋势,成熟期生物学产量和籽粒产量分别平均降低了3.5%和5.1%,植株N含量也降低.产量构成分析发现,夜间增温主要通过降低水稻有效穗数和穗粒数使产量下降,单位面积总颖花数下降了12.6%.品种间并未随年代发展而出现明显的变化趋势,新老品种间差异不显著.     

开放式昼夜不同增温对单季稻影响的试验研究

全球变暖趋势日益明朗,且存在明显的季节性差异和昼夜不对称性。水稻是我国最重要的粮食作物,研究水稻生产力对昼夜不同增温的响应与适应对我国未来粮食安全战略决策至关重要。为此,作者在江苏南京设计我国首个稻田开放式增温（FATI：Free Air Temperature Increased) 系统,在2007—2008年对水稻进行昼夜不同增温（全天增温、白天增温和夜间增温）的试验研究。结果表明,该增温系统可以形成4 m2均匀且稳定的增温范围,全天、白天和夜间增温处理平均分别可以使水稻全生育期冠层日均温升高2.0℃、0.6℃和0.9℃。白天增温使水稻全生育期冠层白天温度平均升高1.1℃,夜间增温使夜间温度平均升高1.8℃,与未来的升温幅度相似。全天、白天和夜间增温处理下,水稻冠层温度日较差变化分别为0.1℃、0.6℃和-0.9℃。同时,在该系统的3种增温情景下,水稻分蘖期、孕穗期和灌浆期的田间冠层温度日变化趋势基本与常规对照区一致,全生育期的日平均温度变化趋势也基本一致。两年的增温试验表明,不同增温情景均对水稻的生育进程、成熟期地上生物量和产量产生了明显的影响。其中全天、白天和夜间增温分别使水稻从移栽到始穗平均的日期缩短3.5 d、2 d和2.5 d,但对始穗至成熟期的影响不明显;全天、白天和夜间增温分别使水稻地上生物量降低7.7%、6.6%和2.8%,但差异均不显著;白天和夜间增温分别使水稻产量下降8.9%和4.5%,而全天增温下水稻产量略有上升,但均未达到显著水平。从产量构成来看,增温下有效穗数和结实率呈现递增趋势,每穗粒数和千粒重呈现下降趋势。增温对水稻株高的影响不明显。上述结果表明,该稻田开放式增温系统能满足水稻系统生产力对未来气候变暖响应与适应的试验研究要求,气候变暖对水稻生产力影响的相关模型分析结果也尚需进一步的田间实际增温试验验证,模型所需的相关参数也需要进一步完善。     

夜间增温对冬小麦根系生长和土壤养分有效性的影响

气候变暖存在明显的昼夜不对称性,夜间气温升高幅度显著高于白天.本研究采用夜间被动式增温系统,于2009-2010年在我国冬小麦主产区（石家庄、徐州、许昌和镇江）进行全生育期田间增温试验,研究了土壤pH值、速效养分和抽穗期冬小麦根系对夜间增温的响应.结果表明： 与不增温对照相比,夜间增温显著降低了土壤pH值和速效养分含量,并在一定程度上提高了根系干质量和根冠比.冬小麦整个生育期,夜间增温分别使石家庄、徐州、许昌和镇江试验点土壤pH值平均降低0.4%、0.4%、0.7%和0.9%,碱解氮含量平均降低8.1%、8.1%、7.1%和6.0%,速效磷含量平均降低15.7%、12.1%、19.6%和25.8%;速效钾含量平均降低11.5%、7.6%、7.6%和10.1%.增温处理下,石家庄、徐州和镇江试验点抽穗期冬小麦根系干质量分别平均增加31.5%、27.0%和14.5%;石家庄、许昌和镇江试验点抽穗期冬小麦根冠比分别平均提高23.8%、13.7%和9.7%.夜间增温可能通过改变土壤化学特性影响土壤养分供应和冬小麦生长