开放式二氧化碳浓度提高对武香粳14叶片硝酸还原酶活力的影响

大田栽培条件下,研究了开放式大气CO₂浓度提高（FACE）200 μmol·mol^-1对粳稻品种武香粳14各生育期功能叶片硝酸还原酶活力(NRA)的影响.结果表明,FACE明显提高了各生育期功能叶片NRA,拔节期、孕穗期、抽穗期、穗后10 d、穗后20 d水稻功能叶片NRA平均值分别比对照提高了50%、20%、60%、80%和30%,其中,FACE处理对拔节期、抽穗期和穗后10 d水稻功能叶片NRA水平影响较大.施氮处理明显影响了FACE条件下水稻功能叶片NRA,并且在不同生育期存在不同的趋势：拔节期,中氮＞低氮＞高氮;孕穗期和抽穗期,高氮＞中氮＞低氮;而穗后10 d及20 d则为中氮＞高氮＞低氮.FACE处理与施氮量对NRA存在互作效应,拔节期及穗后20 d两者互作效应达极显著水平,穗后10 d达显著水平,而孕穗期及抽穗期互作效应不显著.     

不同CO2浓度和N肥水平对粳稻茎鞘非结构性碳水化合物含量与积累的影响

为了解CO2浓度升高和N肥水平对水稻茎鞘内非结构性碳水化合物(NSC)含量和积累量的影响,利用开顶式气室(OTC),以常规粳稻"南粳9108"为试验材料,设置3个CO2浓度水平:对照T0(背景大气)、T0+120μmol·mol-1(T1)和T0+200μmol·mol-1(T2)。在OTC内采用盆栽方式,设置3个氮(N)肥水平:10 g N·m^-2(N1)、20 g N·m^-2(N2)和30g N·m^-2(N3)。分别于水稻抽穗期、灌浆期(抽穗后20 d)和成熟期对地上部分各器官生物量、茎鞘NSC含量以及顶部四张叶片的N含量进行分析。结果表明:CO2浓度升高对抽穗期叶N含量总体无显著影响,但显著降低灌浆期N2和N3水平的叶N含量;CO2浓度升高对抽穗期茎鞘NSC含量和积累量无显著影响,抽穗期置换到高CO2浓度环境使灌浆期茎鞘NSC积累显著增加,置换到低CO2浓度环境使NSC积累显著减少。同一CO2浓度条件下,NSC含量和积累量均为N1>N2>N3,且N1处理均显著高于N3处理,CO2浓度升高和N水平的交互作用对灌浆期茎鞘NSC含量影响显著。水稻产量在不同CO2浓度水平间无显著差异,但随施氮水平的提高而增加。抽穗期与灌浆期水稻茎鞘NSC含量和积累量与茎鞘干重呈极显著正相关,与叶N含量呈极显著负相关;叶N衰减越慢,灌浆期水稻茎鞘NSC残留比(RNSC)越低;结实率和产量与RNSC呈显著负相关,RNSC越大,茎鞘NSC转移的越少,结实率和产量越低。     

CO2浓度升高和不同氮肥水平下源库处理对粳稻茎鞘非结构性碳水化合物积累和转运的影响

为探究CO₂浓度升高和不同氮肥水平下源库处理对粳稻茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)积累和转运的影响,利用开顶式气室(OTC),设置2个CO₂浓度([CO₂]):对照(背景大气,a[CO₂])和在背景大气[CO₂]基础上升高200μmol·mol^-1(e[CO₂])。以常规粳稻"南粳9108"为试验材料,在OTC内采用盆栽方式,设置低N(N1,10 g N·m^-2)、中N(N2,20 g N·m^-2)和高N(N3,30 g N·m^-2)3个施N水平。抽穗期源库改变设剪叶(LC)和疏花(SR)处理,以不处理为对照。测定并计算了抽穗期和成熟期叶片N含量、茎鞘NSC积累量(TM_NSC)、NSC表观转运量(ATMNSC)及其对籽粒产量的表观贡献率(AC_NSC)。采用方差分析、相关分析和逐步回归方法对上述观测数据进行分析。结果表明,[CO₂]升高显著降低抽穗期叶片N含量,显著促进中N水平的NSC积累。在不同[CO₂]和N水平下,SR处理均导致成熟期茎鞘TM_NSC显著升高,ATM_NSC和AC_NSC显著降低;在背景大气和不同N水平下,LC处理均显著降低成熟期TM_NSC,显著提高ATM_NSC,但[CO₂]升高下LC处理对成熟期TM_NSC和ATM_NSC均无显著影响。LC处理对籽粒产量及其构成未产生显著影响。粒叶比越高,成熟期TM_NSC和千粒重越低,ATM_NSC、AC_NSC、籽粒产量和收获指数越高。综合影响AC_NSC的因素为粒叶比、抽穗期和成熟期TM_NSC;综合影响籽粒产量的因素为粒叶比、成熟期叶片N含量和TM_NSC,这些综合影响均可用多元回归模型定量表述。     

开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响

在大田栽培条件下 ,研究开放式空气CO2 浓度增加 (FACE) 2 0 0 μmol·mol-1的处理对水稻产量及产量构成因素的影响 .结果表明 ,FACE处理对水稻株高和主茎叶片数没有明显影响 ,但使水稻生育进程加快 ,全生育期显著缩短 ,增加施N量可减缓FACE处理对水稻全生育期缩短的程度 ;FACE处理能显著增加分蘖数 ,极显著增加穗数 ,提高结实率 ,但使每穗颖花数显著减少 ;FACE处理能显著提高水稻产量 ,在高N条件下增产幅度更大 ;提高FACE处理的每穗颖花数和单位面积颖花数能极显著提高水稻产量 ,增加施N量是提高FACE处理每穗颖花数和单位面积颖花数的重要措施 .     

开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响

在大田栽培条件下,研究开放式空气CO₂浓度增加(FACE)200μmol·mol^-1的处理对水稻产量及产量构成因素的影响.结果表明,FACE处理对水稻株高和主茎叶片数没有明显影响,但使水稻生育进程加快,全生育期显著缩短,增加施N量可减缓FACE处理对水稻全生育期缩短的程度;FACE处理能显著增加分蘖数,极显著增加穗数,提高结实率,但使每穗颖花数显著减少;FACE处理能显著提高水稻产量,在高N条件下增产幅度更大;提高FACE处理的每穗颖花数和单位面积颖花数能极显著提高水稻产量,增加施N量是提高FACE处理每穗颖花数和单位面积颖花数的重要措施.     

普通野生稻中增产相关QTL的发掘

普通野生稻(Oryza Rufipogon)是重要的遗传资源,发掘其优良等位基因将对水稻遗传改良产生重要影响。文章从以珍汕97为轮回亲本,普通野生稻为供体的BC2F1群体中选择一个与珍汕97表型明显不同的单株BC2F1-15,经过连续自交获得回交重组自交系BC2F5群体。均匀分布于12条染色体的126个多态性SSR(Simplesequence repeats)标记基因型分析,发现BC2F1-15单株在30%的标记位点为杂合基因型;利用该群体共检测到4个抽穗期、3个株高、4个每穗颖花数、2个千粒重和1个单株产量QTL。在第7染色体RM481-RM2区间,检测到抽穗期、每穗颖花数和产量QTL,野生稻等位基因表现增效作用;其他3个每穗颖花数QTL位点,野生稻等位基因也均具有增效作用。结果表明野生稻携带有增产相关的等位基因,这些有利等位基因无疑是水稻遗传改良可资利用的新资源。     

猪场废水施用对直播稻磷素吸收利用与氮磷生态化学计量的影响

以直播稻为对象,在上海农场进行了猪场处理废水基肥和穗肥不同用量组合的田间试验,研究猪场废水对水稻磷养分吸收利用与氮磷生态化学计量的影响。结果表明:施用猪场处理废水对直播水稻干物质积累、植株磷含量有显著影响。水稻拔节期、齐穗期和成熟期干物质积累量以及产量随废水施用量增加而增加;拔节期、齐穗期和成熟期植株、秸秆及籽粒含磷量与废水用量皆呈显著正相关;不同施肥处理在整个生育期水稻植株N∶P为3.13～5.10,在拔节期、齐穗期、成熟期分别为3.13～4.83、3.42～4.35、3.98～5.10,总体上以齐穗期N∶P值较低;成熟期秸秆N∶P值变动较大(4.30～6.57),而籽粒变化较小(3.85～4.37);齐穗期植株、成熟期秸秆、籽粒和植株的N∶P值与废水施用总量皆呈显著正相关,表明废水施用对直播稻氮素吸收的促进作用大于磷素。     

分期施氮与CO2浓度升高对小麦光合及其物质积累和产量的互作效应

采用开顶式气室和盆栽方法,以冬小麦品种‘小偃22’为材料,探讨了分期施氮与CO2浓度升高对小麦抽穗期和灌浆中期旗叶光合、地上部物质积累和产量的互作效应.结果显示:(1)不施氮条件下CO2浓度升高对小麦旗叶叶绿素含量(SPAD)和可溶性蛋白含量、光合能力、地上部花后干物质和氮素累积量、籽粒产量的影响不明显(P>0.05)或产生显著负效应;在施氮(300mg/kg土)条件下各指标均不同程度增加,且大多数达到显著水平.(2)与氮肥全部基施相比,分期施氮时CO2浓度升高使灌浆期旗叶光合能力、地上部花后干物质和氮素累积以及产量增加的幅度较大,其中以播前、返青期和孕穗期施氮比例为5∶3∶2时最明显.研究表明,适当分期施氮可能更有利于发挥CO2浓度升高对冬小麦的增产作用.     

Influence of time and level of nitrogen application of growth and yield of rice

Summary Results of a greenhouse sand-culture experiment conducted to study the effect of increasing or decreasing nitrogen supply at various stages of growth on the growth, yield, and yield components of rice are reported. Adequate nitrogen during the vegetative phase of growth encouraged tillering which had a bearing on the number of panicles per plant. Excess nitrogen during the reproductive phase of growth produced panicles with unfilled or partly filled grains. Similar effects were observed when the nitrogen status of the growth medium was changed from a low to a high level at the stages of reduction division and anthesis. Decrease in yield was observed when plants growing at a low level of nitrogen were transferred to a high level at the end of the vegetative phase. High levels of nitrogen in the growth medium at time of heading and after increased the concentration of nitrogen in the grain. There was an inverse relationship between yield of filled grain and nitrogen in the grain.     

Effect of irradiance on the partitioning of assimilated carbon during the early phase of grain filling in rice

Low irradiance in the early phase of grain filling in rice often results in a low grain yield, but its effects on the partitioning of previously or recently assimilated carbon within the plant or panicle have not been seriously examined. The objective of this study was to demonstrate the effect of shading during the different stages in the early phase of grain filling on the partitioning of previously or recently assimilated carbon among constituent organs and into superior and inferior spikelets of the panicle in rice (Oryza sativa L. 'Sasanishiki') plants using 13C as a tracer. Plants were grown either under low (shading) or moderate (non-shading) irradiance (120 and 800 micromol quantum m(-2) s(-1)) for 3 or 4 d before or after the 13CO2 feeding at heading, full-heading or milky stages during the early phase of grain filling. Four days after the 13CO2 feeding, the proportion of labelled (previously assimilated) carbon partitioned into the panicle was 17% higher in plants grown under low irradiance compared with plants grown under moderate irradiance at the full-heading stage (7-11 d after heading), while the proportion partitioned into the culm was 13% lower. The light treatments for 3 d were conducted before the 13CO2 feeding and partitioning of the labelled (recently-assimilated) carbon into spikelets was examined 6 h after feeding. The amount of labelled carbon partitioned into the spikelets of the secondary branch (inferior grains) in the plants grown under low irradiance was only 31% when compared with plants grown under moderate irradiance at the full-heading stage, although the partitioning of labelled carbon into the apical spikelets of the primary branch (superior grains) was not affected by the light treatments. These results clearly indicate that preferential partitioning of assimilated carbon into the panicle occurs under low irradiance at around 7-11 d after heading and that the priority of superior spikelets for assimilated carbon intensifies. This phenomenon is thought to be an important strategy for such rice cultivars as used in this study to achieve a certain proportion of ripened grains even under light limited conditions.     

开放式空气二氧化碳浓度增高(FACE)条件下水稻的根系活力和氮同化能力

利用FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)平台技术,用伤流量法研究了低氮(LN 150 kg·hm^-2)和常氮(NN 250 kg·hm^-2)水平下,大气CO₂浓度升高对水稻分蘖、抽穗期和穗后35 d根系活力和根系N同化能力(氨基酸合成能力)的影响.结果表明,就整株水稻来看, CO₂浓度升高和N处理对根系活力无显著影响;但由于FACE条件下水稻分蘖数增加14.5%(LN)和20.7%(NN),使每茎根系活力(伤流强度)降低1.4%～21.7%.在分蘖和抽穗期,虽然FACE处理促进了根系吸收的无机N向氨基酸转化,根系伤流液中氨基酸氮/无机氮提高11.1%～143.1%,但氨基酸浓度和合成总量和对照相比无明显差异.在穗后35 d,FACE处理减弱了水稻根系的N同化能力,表现为根系伤流液中氨基酸/无机氮降低38.1%(LN)和29.2%(NN);同时氨基酸浓度降低34.0%(LN)和44.7%(NN),氨基酸合成总量降低50.8%(LN)和40.0%(NN).提高施氮水平促进了抽穗期水稻根系对无机氮的吸收,伤流液中无机氮含量增加51.1%(对照)和155.2%(FACE),但并未增加氨基酸合成量,由此导致抽穗期氨基酸氮/无机氮显著降低19.5%(对照)和36.8%(FACE);同时,氮处理在这个时期与FACE处理表现出明显的交互作用.     

施氮量对小麦叶片硝酸还原酶活性、一氧化氮含量和气体交换的影响

研究了不同施氮量对冬小麦分蘖到抽穗期叶片硝酸还原酶(NR)活性、一氧化氮(NO)含量、气体交换参数和籽粒产量的影响.结果表明:叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、瞬时水分利用效率（IWUE）和产量均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,在180 kg·hm^-2氮处理时达到最高.随施氮量的增加,叶片NR活性提高; 在分蘖期和拔节期,叶片NR活性与NO含量呈显著线性相关（R²≥0.68,n=15）,NO含量和气孔导度（G_s）呈显著正二次相关（R²≥0.43,n=15）;低氮处理下,NR活性较低使叶片NO含量维持在较低水平,促进气孔开放,高氮处理下,NR活性较高使叶片NO含量增加,诱导气孔关闭;在抽穗期叶片NR活性和NO含量无显著相关关系,虽然NO含量和G_s也呈显著正二次相关（R²≥0.36,n=15）,但不能通过施氮提高NR活性来影响叶片NO含量,进而调节叶片气孔行为.合理施氮使小麦叶片NO含量维持在较低水平,可提高叶片G_s、T_r和IWUE,增强作物抗旱能力,促进光合作用,提高小麦产量.     

石羊河流域武威绿洲春玉米水氮耦合效应

为探讨西北旱区春玉米最佳的水氮耦合模式,在甘肃石羊河流域武威绿洲边缘进行田间正交试验,研究不同生育阶段水量分配及施氮量对春玉米群体产量和水氮利用的影响.结果表明：石羊河流域武威绿洲春玉米籽粒产量随施氮量的增加而增加;施氮量为300 kg·hm^-2、拔节期灌水136 mm时的籽粒产量最大.籽粒灌溉水利用效率随灌水量的增加而降低;全生育期灌水340 mm时增施氮肥可使籽粒产量和籽粒灌溉水利用效率同时提高;施氮量为300 kg·hm^-2、苗期和灌浆期分别灌水34 mm时籽粒灌溉水利用效率最大.各因素对玉米植株全氮累积总量的影响由大到小依次为：施氮量、拔节期灌水、苗期灌水、灌浆期灌水和抽穗期灌水.石羊河流域武威绿洲春玉米水氮耦合最佳模式为：施氮量300 kg·hm^-2,苗期、拔节期、抽穗期和灌浆期分别灌水34、136、68和102 mm.     

高浓度CO2对稻穗不同位置籽粒结实和米质性状的影响

不断升高的大气CO₂浓度影响水稻颖花发育、灌浆结实和品质形成,但这种影响是否与籽粒在稻穗上的着生部位有关尚不清楚.利用稻田FACE (Free-Air CO₂ Enrichment)平台,以优质丰产粳稻‘武运粳23’为材料,CO₂处理设背景CO₂浓度(Ambient)和高CO₂浓度(增200 μmol·mol^-1, FACE)两个水平,研究开放大田条件下高浓度CO₂对水稻颖花密度、籽粒结实能力、稻米外观和食味品质的影响及其与稻穗不同着生位置的关系.结果表明:FACE处理使武运粳23籽粒产量平均增加18.3%,从产量构成因素看,穗数和饱粒重分别增加21.4%、9.4%,每穗颖花数、饱粒率平均减少9.0%、2.2%.FACE水稻饱粒率下降主要与稻穗不同部位空粒率大幅增加有关.FACE水稻每穗颖花数减少主要与稻穗上部、中部二次枝梗现存颖花大幅减少有关,而其他位置颖花数均无显著变化;稻穗不同位置饱粒重和饱粒率对FACE的响应无显著差异.FACE处理使绿粒率下降,但糙米长度和宽度均增加,稻穗不同部位趋势一致.FACE使垩白粒率(增幅59%)、垩白度(增幅55%)均极显著增加,增幅表现为稻穗一次枝梗>二次枝梗、上部>中部>下部.FACE使稻穗不同位置稻米直链淀粉含量略增,使最高粘度、热浆粘度、崩解值、最终粘度和消减值略降,但多未达显著水平.FACE使稻米糊化温度显著下降,弱势粒的降幅大于强势粒.综上,高浓度CO₂环境下武运粳23产量增加主要与穗数增多和籽粒增重有关,而稻穗明显变小;高浓度CO₂使稻米绿粒率减少,垩白增多,而对蒸煮食味品质影响较少;颖花着生位置对高浓度CO₂环境下水稻颖花发育、结实和品质的影响因不同测定指标而异.     

水分和腐植酸对燕麦果聚糖代谢的影响

探讨水分和腐植酸(HA)对燕麦不同器官非结构性碳水化合物(NSC)积累与分配的影响,进一步明确水分和HA对燕麦糖代谢和粒重形成的作用机制,可为旱作地区燕麦的推广种植提供理论指导和技术支撑。试验以‘蒙农大燕1号'和‘内燕5号'两个燕麦品种为材料,分别在旱作(无灌溉)和有限灌溉(拔节期和抽穗期每次灌水60 mm)两个水分条件下喷施HA与清水(CK),研究燕麦开花后不同时期NSC组分在茎、叶、穗中的动态变化以及叶片中碳代谢相关酶活性的变化。结果表明: 两个燕麦品种茎、叶、穗中的NSC组分含量均随开花后时间的延长先升高后降低,且两品种各器官中的NSC组分含量大致相同;与CK相比,在灌水条件下喷施HA后蒙农大燕1号穗部的果聚糖含量提升幅度明显大于旱作条件;喷施HA后蒙农大燕1号叶片中果聚糖外水解酶和转化酶活性分别显著提高了27.1%和30.6%,单穗粒重显著提高了55.9%,且与旱作条件下相比提高幅度更大;蒙农大燕1号籽粒千粒重和单穗粒重与叶片果聚糖含量呈显著正相关关系。综上,水分和腐植酸协同作用可以有效调节燕麦果聚糖的积累及主要代谢酶活性,从而提高千粒重和单穗粒重,促进产量形成。     

氮高效利用基因型大麦的物质生产与氮素积累特性

通过土培盆栽试验,研究了22份大麦材料在低氮(125 mg·kg^-1)和正常氮(250 mg·kg^-1)处理下氮素吸收利用效率的基因型差异,探讨氮高效大麦干物质生产与氮素积累特性.结果表明： 大麦氮素吸收利用效率基因型差异显著.低氮处理下籽粒产量、氮素籽粒生产效率及氮素收获指数的最高值分别是最低值的2.87、2.92、2.47倍;氮高效基因型大麦籽粒产量、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数均显著大于低效基因型,低氮处理下高效基因型3个参数较低效基因型分别高82.1%、61.5%和50.5%.氮高效基因型大麦各生育期干物质和氮素积累优势明显,干物质积累高峰出现在拔节-抽穗阶段,氮素积累高峰出现在拔节前;低氮处理下高效基因型典型材料DH61、DH121+的干物质量较低效基因型典型材料DH80分别高34.4%、38.3%,氮素积累量较DH80分别高54.8%、58.0%.供试大麦干物质和氮素的阶段性积累量对籽粒产量的影响为拔节前最大,且低氮处理下贡献率最高,分别为47.9%和54.7%;而干物质和氮素的阶段性积累量对氮素籽粒生产效率的影响在抽穗 成熟阶段最大,其次是播种-拔节阶段,低氮处理下这两个阶段的贡献率分别为29.5%、48.7%和29.0%、15.8%.氮高效基因型大麦在各生育期的物质生产和氮素积累能力强,低氮处理下优势较为明显,能够提高拔节前干物质生产和氮素积累能力,并协同提高大麦产量和氮素利用效率.     

CO2浓度升高和施氮条件下小麦根际呼吸对土壤呼吸的贡献

依托FACE技术平台,采用稳定13C同位素技术,通过将小麦(C3作物)种植于长期单作玉米(C4作物)的土壤上,研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥水平对土壤排放CO2的δ13C值及根际呼吸的影响.结果表明:种植小麦后土壤排放CO2的δ13C值随作物生长逐渐降低,CO2浓度升高200 μmol·mol-1显著降低了孕穗、抽穗期(施氮量为250 kg·hm-2,HN)与拔节、孕穗期(施氮量为150 kg·hm-2,LN)土壤排放CO2的δ13C值,显著提高了孕穗、抽穗期的根际呼吸比例.拔节至成熟期,根际呼吸占土壤呼吸的比例在高CO2浓度下为24％～48％ (HN)和21％ ～48％ (LN),在正常CO2浓度下为20％ ～36％ (HN)和19％～32％(LN).不同CO2浓度下土壤排放CO2的δ13C值和根际呼吸对氮肥增加的响应不同,CO2浓度与氮肥用量在拔节期对根际呼吸的交互效应显著.     

氮添加与降雨变化对红砂幼苗非结构性碳水化合物的影响

非结构性碳水化合物(NSC)在植物体内的含量及分配对植物生长和存活至关重要。开展氮沉降和降雨变化对幼苗NSC影响的研究,为揭示干旱导致幼苗死亡机理及预测气候变化背景下幼苗自然更新及培育提供依据。本研究以1年生红砂幼苗为对象,测定了不同降雨(降雨减少(W-)、自然降水(W)和降雨增多(W+))和氮添加(N0(0 g N·m-2·a-1)、N1(4.6 g N·m-2·a-1)、N2(9.2 g N·m-2·a-1)、N3(13.8 g N·m-2·a-1))条件下红砂幼苗各器官NSC及其组分含量。结果表明:红砂幼苗各器官NSC含量为28.8～71.8mg·g-1,叶片含量最高,茎含量最低。氮添加和降雨变化对红砂幼苗叶片和根系淀粉及总NSC含量有显著影响,而对茎无显著影响。各降雨条件下,氮添加均促进了红砂幼苗叶片淀粉和总NSC累积,在降雨增加30%的条件下氮的促进效应更显著,中高氮(N2和N3)叶片淀粉与总NSC含量显著高于低氮水平(N1和N0);在低氮降雨减少30%(N1W-)处理下,红砂叶片淀粉和NSC含量最小,而根系淀粉和NSC含量最大,即低氮干旱胁迫下红砂可通过NSC在不同器官的重...