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<正>科学家研究抗臭氧玉米品种美国伊利诺伊大学香槟分校的科学家们将尝试开发耐臭氧的玉米品种。这些品种可能会减少气候变化和空气污染对作物产量造成的损失。该研究项目的首席研究员,植物生物学教授Lisa Ainsworth说,臭氧对农作物造成严重破坏,使产量减少,在美国大约造成700万美元损失。该项目的     

臭氧对农作物影响的模型

对流层臭氧(O3)浓度增加对作物的不利影响已受到广泛关注,臭氧模型研究自然已成为该领域的热点之一。建立有效的模型对臭氧造成的作物产量损失进行评估和预测,能为中国臭氧污染的控制和农业安全提供科学依据。根据模型与作物生长关系的紧密程度,可将其分为统计模型和机理模型2大类。本文依据模型的研究进程,依次阐述了浓度响应、剂量响应、通量响应3个统计模型;重点分析国内外影响较大的CLASS、Martin和AFRCWHEAT2-O33个机理模型;指出各模型的局限性,并对相关研究发展方向的可行性措施进行讨论。     

不同秧苗素质和移栽密度条件下臭氧胁迫对水稻光合作用、物质生产和产量的影响

近地层臭氧浓度升高使水稻生长受抑进而使产量下降,但这种影响是否因不同栽培条件而异尚不清楚。2011年依托先进的稻田臭氧FACE(Free Air gas Concentration Enrichment)技术平台,以汕优63为供试材料,臭氧设置大气臭氧浓度(Ambient)和高臭氧浓度(比Ambient高50%),秧苗素质设置弱苗(移栽时无分蘖)和壮苗(移栽时带两个分蘖),移栽密度设置低密度(16穴/m2)、中密度(24穴/m2)和高密度(32穴/m2),研究不同秧苗素质和移栽密度条件下臭氧胁迫对水稻生长和产量的影响。结果表明:高浓度臭氧使水稻结实期叶片SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率明显下降,但胞间CO2浓度和叶温无显著变化。高浓度臭氧对水稻拔节前物质生产量没有影响,但使拔节至抽穗期、抽穗至成熟期物质生产量平均分别降低13%和29%,进而使成熟期生物产量和籽粒产量均显著下降。方差分析表明,臭氧与秧苗素质间没有互作效应,但臭氧与移栽密度的互作对最终产量的影响达显著水平。以上结果表明,臭氧胁迫使水稻生长后期光合受阻,导致物质生产和产量显著下降;适当增加移栽密度可能会减少臭氧胁迫下水稻产量的损失。     

间接性害虫为害与作物产量损失的关系Ⅰ.食叶害虫

本文将繁多的农作物害虫分为间接性害虫和直接性害虫.间接性害虫造成的作物的某类器官或组织的损失率小于产量损失率.食叶害虫是间接性害虫中的一大类.作物对叶面积损失的产量反应很不一致,从完全失收到增产10倍.影响叶面积损失与产量关系的首要因素通常是作物在受害时的生长阶段.在叶面积损失率一定时,处于生长中期(最终营养库迅速增大期)的作物出现最大程度减产.在损失率过大,上部功能叶受害,为害持续时间过长,作物矮秆紧凑,水、肥及气象条件不良以及损失的叶面积分布不均匀等情形下,叶片受害后易于减产;反之则减产较少甚至增产.从分散的材料中归纳出这一基本关系,对当前广泛开展的食叶害虫的产量损失评价工作可能有参考和改进意义.     

陕西关中小麦-玉米轮作区协调作物产量和环境效应的农田适宜氮肥用量

为了确定陕西关中小麦-玉米轮作区兼顾作物产量和环境效应的农田适宜氮肥用量,通过玉米-小麦-玉米连续3季田间试验研究了作物产量、氮肥利用效率、氮肥表观损失和土壤氮素平衡等对施氮量的响应。结果表明,随着氮肥用量的增加,不同年份作物产量和3季作物累计产量均表现为先增加后降低的趋势,而累计氮肥农学效率、氮肥表观利用率、氮肥吸收效率和氮肥偏生产力均表现为显著的降低趋势。土壤氮素平衡结果表明,随着施氮量的增加,低量施氮时(小麦施N150 kg/hm2,玉米施N180 kg/hm2),氮肥残留显著增加,表观损失和损失率变化不明显,而高量施氮时(小麦施N150 kg/hm2,玉米施N180 kg/hm2),氮肥残留变化不明显,表观损失和损失率却显著增加。回归和相关分析显示,矿质氮在土壤较深层次(100—200cm土层)大量累积是氮肥表观损失的重要途径之一。小麦施N 150 kg/hm2、玉米施N 180 kg/hm2时,作物即可获得相对较高的产量和氮肥利用率,且能保持作物收获前后土壤无机氮库的基本稳定,同时也可将氮肥表观损失降至较低水平。     

间接性害虫为害与作物产量损失的关系：Ⅱ.取食繁殖器官害虫

本文试从分散的材料中概括出主要大田作物繁殖器官被害与产量损失之间的一般关系。不同作物对繁殖器官被害的产量反应有某些共同性。在生殖生长初期损失全部或部分繁殖器官经常引起增产,在后期损失幼嫩的繁殖器官对产量无不利影响,但在中期损失繁殖器官一般导致明显减产,表现了受害时的生长阶段的普遍重要意义。在繁殖器官损失量过大,作物品种晚熟或有限生长习性强,水、肥条件及温度与光照条件不良,补偿期过短,植株密度过小或过大,中部繁殖器官受害以及遭受连续为害情况下,减产的可能性增大。这与叶片损失后的产量反应有类似之处。本文归纳出的这一认识可供在作物产量损失测定等工作时参考。     

间接性害虫为害与作物产量损失的关系Ⅱ.取食繁殖器官害虫

本文试从分散的材料中概括出主要大田作物繁殖器官被害与产量损失之间的一般关系.不同作物对繁殖器官被害的产量反应有某些共同性.在生殖生长初期损失全部或部分繁殖器官经常引起增产,在后期损失幼嫩的繁殖器官对产量无不利影响,但在中期损失繁殖器官一般导致明显减产,表现了受害时的生长阶段的普遍重要意义.在繁殖器官损失量过大,作物品种晚熟或有限生长习性强,水、肥条件及温度与光照条件不良,补偿期过短,植株密度过小或过大,中部繁殖器官受害以及遭受连续为害情况下,减产的可能性增大.这与叶片损失后的产量反应有类似之处.本文归纳出的这一认识可供在作物产量损失测定等工作时参考.     

幂指模型在害虫密度与作物产量损失研究中的应用

本文首次引入幂指模型 ( y=y L Mexp( - bda) )来模拟害虫密度与作物产量间的关系 ,通过对 15组不同来源的害虫与作物竞争资料的模拟 ,证明幂指模型具有实际的生物学意义 ,能准确地描述多种害虫和多种作物间的危害关系 ,预测害虫危害作物可能造成的产量损失。为害虫的经济防治提供了一种新的研究方法     

中国作物低温冷害监测与模拟预报研究进展

低温冷害是影响中国粮食生产的重要灾害之一,气候变化使中国特别是东北地区的低温冷害时有发生,东北中部冷害每8年发生一次,开展作物低温冷害研究对于中国粮食安全具有重要意义.从冷害形成机理上可以分为延迟型冷害、障碍型冷害及混合型冷害3类,其冷害指标主要针对不同作物有所差别.基于站点的冷害监测小尺度,GIS等新技术提供的精确温度指标可进行区域监测.遥感技术通过监测下垫面温度(LST)和植被指数(如NDVI)可监测障碍型冷害.基于数理统计、气候模式和作物模型耦合、天气预报的发育期和产量预报的低温冷害预报方法已得到应用.作物模型可依据作物发育进程和产量损失等对冷害损失评估,同时与遥感信息等结合可进行区域灾害评估.最后讨论了中国低温冷害监测和预报新技术的发展方向.     

自由空气中臭氧浓度升高对大豆的影响

人类活动导致的大气和气候变化将极大地改变作物未来的生长环境,其中一个显著的变化就是近地层空气污染物臭氧浓度的迅速上升:从工业革命前低于10nL/L上升到现在的50nL/L(夏季每天8h平均),最新预测这一浓度将在2015-2050年增加20%-25%,本世纪末将增加40%-60%。目前大气背景臭氧浓度已经超过敏感植物的伤害阀值(即40nL/L),广泛地造成农作物减产,而未来臭氧浓度增加将使这种影响变得更为严重。与封闭式和开顶式试验相比,FACE(free-air gas concentration enrichment)研究使用标准的作物管理技术,在完全开放的农田条件下运行,代表了人类对未来大气环境的最好模拟。作为人类食物蛋白的重要来源,大豆是世界上种植面积最大的双子叶植物,也是1年生C3作物的模式作物,同时也被认为对臭氧污染最为敏感的作物之一。美国伊利诺伊大学的大豆FACE(SoyFACE)是世界上第1个利用FACE技术开展农作物对高浓度臭氧(模拟本世纪中叶近地层臭氧浓度)响应和适应的多学科合作研究。在阐述气室研究的局限性和介绍SoyFACE运行特点的基础上,首次综述了FACE情形下高浓度臭氧对大豆光合特性、冠层结构、物质生产与分配、产量及其构成因素以及虫害等方面的影响,并比较了FACE与气室研究结果的异同点。SoyFACE研究清楚地表明臭氧对未来粮食安全的影响必须作为一个重要的全球变化因子来加以考虑。利用FACE技术深入开展臭氧及其与其它全球变化因子的互作对世界主要粮食作物的影响、机制和调控的系统研究,是该领域未来优先考虑的方向。     

1961-2010年潜在干旱对我国夏玉米产量影响的模拟分析

玉米是我国重要的粮食和饲料作物,旱灾是玉米生产中常见的气象灾害。采用CERES-Maize作物模拟模型,模拟了1961—2010年潜在干旱对我国夏玉米产量影响的时空变化趋势,并分析了其与大气环流因子间的关系,以期了解我国50年来夏玉米受旱的变化情况,并为干旱的研究方法提供一些参考。结果表明:(1)1961—2010年我国夏玉米的潜在产量损失呈略微下降的趋势,不同时期表现不同,其中20世纪60年代、90年代表现为上升趋势。(2)在过去50年里,我国夏玉米潜在旱灾损失中心有向东北移动的趋势,华北地区受旱程度的减轻和东北地区受旱程度的增强是造成损失中心移动的主要原因。(3)我国夏玉米潜在旱灾产量损失中心的经纬度和影响我国夏季降水的北极涡、副热带高压系统的部分指数具有显著的相关关系。当北极涡在生长季前期或同期偏小、偏弱时,我国夏玉米潜在旱灾产量损失中心将偏东、偏北,而副热带高压系统影响更为复杂。     

臭氧胁迫下硅对大豆抗氧化系统、生物量及产量的影响

在全球变化情景下,臭氧污染对作物产量将造成严重影响,臭氧将成为未来农业重要胁迫因素。研究缓解臭氧胁迫技术措施有利于保障粮食安全,其中硅元素添加可能是有效途径之一。利用开顶式同化箱(open top chambers,OTCs)装置,设置两个O3浓度(大气O3浓度<40μg/kg和高O3浓度约为80μg/kg)、两个硅浓度(0和100μg/g),研究不同O3浓度下硅对开花后大豆(Glycine max)株高、叶面积、叶绿素含量、抗氧化系统及产量的影响。结果表明:在无臭氧胁迫下,施硅可显著提高大豆根生物量、总生物量和单株籽粒重(14%、5%和20%)(P<0.05)。在O3胁迫下,施硅能使大豆维持较高的叶面积,显著提高大豆叶片叶绿素含量及SOD、POD、CAT活性,显著降低MDA含量,提高大豆根生物量、地上部生物量、总生物量、根冠比和单株籽粒重(29%,18%,19%,9%和17%)(P<0.05)。研究可为缓解O3对大豆危害提供合理可行的栽培管理措施与理论依据。     

臭氧胁迫下冬小麦物质生产与分配的数值模拟

利用ML9810B型臭氧监测分析仪,测定了浙江嘉兴麦田空气O3浓度,并通过改进的开顶式气室实验确定O3浓度变化对冬小麦叶片光合速率的影响函数.在此基础上,加入O3对叶片生长和穗部光合影响的模拟函数,建立反映O3对冬小麦生长和产量形成影响的作物模型.模型的检验结果表明,该模型较好地反映了O3对冬小麦生长的影响,生物量平均相对误差为10.3%.对冬小麦春后生育期(3—5月)的研究表明,水肥适宜时,由O3影响造成的该地区冬小麦干物质累积总损失量为11.4%,产量损失为17.8%.     

土壤中一氧化二氮的含量及其动态的研究

应用~(15)N实验证明,作物对氮肥利用率一般为30—60%左右。在施入的氮肥中有相当一部份氮素通过土壤而损失掉,其损失途径除了NO_2~-琳失外,另一方面是经过反硝化作用以一氧化二氮(N_2O)和氮气(N_2)进入大气中。Mcelroy等认为,进入大气中的N_2O不断继续上升,在同温层和分子态臭氧(O_3)发生反应形成硝酸和原子态氧,大大地降低了臭氧层的臭氧浓度,使宇宙线能更多地透过并直接地危及大气层和生物圈,可能使人类皮肤癌发病率相应地上升。在自然界的氮循环中,反硝化过程产生的氮约占构成氮平衡总量的20—     

福建南部植物线虫的研究——Ⅰ.垫刃目的种类

许多作物由于植物线虫寄生而产生严重病害,损失常常很巨大。国外一些国家曾统计,一地区农作物因植物线虫寄生损失达年收成的10％左右,经济上损失以若干亿美元计算。我国是一农业国,在辽阔的土地上栽培各种经济作物,据初步了解几乎全国各地,各种作物都有植物线虫寄生。但关于各地各种作物线虫种类、区系分布、对作物危害情况及传播规律等方面的资料都极贫乏。如何提高各种作物的单位面积产量,除各种农业技术上的措施以外,寄生虫病害的问题也是一个应注意的方面。作者近年来检查我省南部     

臭氧(O_3)浓度升高导致抗性品种的抗性下降

<正>昆虫传播的植物病毒往往给作物造成巨大的经济损失,因此选育具有抗病毒的作物品种是目前防治病毒危害的重要手段之一。当前,随着现代化进程的加快,近地面臭氧(O3)浓度不断升高。但这种变化对作物抗性品种的影响如何,目前仍不清楚。中国科学院动物研究所戈峰研究员领导的种群生态与全球变化研究组模拟研究了近地面臭氧(O3)由目前40ppb浓度增加到未来80ppb情景下植物对蚜传病毒的作用。以抗马铃薯Y病毒(PVY)的烟草品种和常规对马铃薯Y病毒(PVY)敏感的烟草品种为     

害虫密度与作物产量损失预测的一种新方法

本文首次引入幂指模型（y=yLMexp(-bd^α）来模拟害虫密度与作物产量间的关系。通过对15组不同来源的害虫与作物竞争资料的模拟,证明幂指模型具有实际性的生物学意义,能准确地描述多种害虫和多种作物间的危害关系,预测害虫危害作物可能造成的产量损失,为害虫的经济防治提供了一种新的研究方法。     

减量施氮对冬小麦-夏玉米种植体系中氮利用与平衡的影响

研究了冬小麦-夏玉米种植体系中减量施N对作物N利用与平衡的影响,结果表明,与原有高量施N处理(N240和N360)相比,在冬小麦季减半施N未引起产量和吸N量的变化。但在原有低量施N处理(N120)下减半施N显著降低了小麦产量和吸N量;在夏玉米季,在上季减半施N的基础上停止施N后作物产量和吸N量均比原固定施N处理显著下降,N平衡计算结果表明,减量施N条件下0～1m土壤N残留和表观损失的数量均显著低于原有施N量处理,作物N利用率显著提高,但在1～2m层次中累积的硝态氮却不因减量施N而下降,说明这一土层的硝态氮可能难以被作物吸收利用,由此可见,在前茬高施N量下减少氮肥用量有利于提高作物的氮肥利用率、减少N残留与表观损失。     

黄绵土坡耕地大豆的水肥产量效应

研究了不同施肥量(N、P配施)下黄绵土坡耕地大豆的水肥产量效应．结果表明,水分利用效率(WUE)与作物产量(Y)正相关,y＝0．0017l 0.0035WUE．单施磷时,作物产量和WUE随磷的增加而增大;单施氮时,作物产量和WUE随氯的增加先增大后降低,表明施用氮应该配合施用一定量的磷．施肥能显著提高作物产量和WUE,与不施肥相比,施肥时作物产量和WUE分别提高了86．76％一470．16％和69．64％一438．47．与单施氦、磷相比,氮、磷合理配施能提高作物产量和水分利用效率,适宜的N、P(P205)配施比例为1．3：1．     

研究植物群体的结构和光合作用的一些方法

作物的产量都是通过光合作用制造出来的有机物积累起来的。一切增加产量的措施都不外乎增加光合作用的总量和使这些产物尽量运输到有用的部分中去成为“经济产量”。决定光合产物总量的有下列几个因素(1956):(1)作物的同化作用面积,首先是叶面积,其他绿色部分也在不同程度上对光合作用有所贡献;(2)植物进行光合作用的时间长短;(3)光合作