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FACE对水稻生长发育的影响及其原因分析

黄建晔  
【摘要】:水稻总产量占我国粮食总产量的40%以上,其总产量能否稳定提高对我国粮食安全有着举足轻重的影响。随着全球大气CO_2浓度的日益升高,水稻单产将会发生什么变化?其生长发育、产量形成以及养分的吸收利用将会发生什么变化?如何应对这些变化?这些都是迫切需要回答的重要问题。由于FACE(Free-air CO_2 Enrichment)研究在大田条件下进行,FACE圈内没有隔离设施,CO_2可自由流动,既可保证试验的CO_2浓度,还可以使植物的地上、地下部条件与自然条件下一致,是目前研究植物对大气CO_2浓度响应的最理想的方法。本研究以武香粳14号为供试品种,利用目前我国唯一的FACE研究平台(无锡,31°37’N,120°28’E),大气CO_2浓度设370μmol·mol~(-1)(CK)和570μmol·mol~(-1)(FACE)2个水平,施N量2001年设150、250kg·ha~(-1)2个水平,2002和2003年设150、250、350kg·ha~(-1)3个水平,主要研究FACE对水稻的生育期、产量及其构成因素、物质生产与分配以及养分吸收利用的影响。主要研究结果如下: 1.FACE处理使2001~2003年的播种~抽穗期、抽穗~成熟期和全生育期的平均日数分别比对照缩短3.5 d、2.3d和5.8d;FACE与N处理对全生育期的影响有显著的互作效应,增施N肥能显著延长FACE处理的全生育期;FACE处理使够苗期和拔节期的含N率降低、使抽穗期的含P率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率显著提高,是造成FACE处理播种~抽穗期日数比CK缩短的重要原因;FACE处理使拔节期和抽穗期的含N率显著降低、使抽穗期的含P率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率明显提高,是造成FACE处理抽穗~成熟期日数比CK缩短的重要原因。 2.FACE处理使2001~2003年的产量分别比CK增加1275.0、1360.0、1163.3kg·ha~(-1),增幅分别为12.04%、14.05%、13.60%,3年均达到了极显著水平;适当增施N肥(250kg·ha~(-2))能显著提高FACE处理的产量,但施N量过高(350kg·ha~(-2))则使产量下降;FACE处理使2001~2003年的穗数、结实率和千粒重的平均值分别比CK增加18.07%、4.79%和1.31%,使平均每穗颖花数比CK减少7.72%,对穗数和每穗颖花数的影响均达到了极显著水平;FACE和施N量对产量、穗数、每穗颖花数、结实率、千粒重的影响无显著互作效应。 扬州大学博士学位论文 3.队CE处理使移栽后H一30d的分桑发生速度显著快于CK,使最高茎萦数 极显著高于CK,是造成FACE处理穗数比CK显著增加的原因;FACE处理每穗 分化颖花数与CK无显著差异,但二次枝梗分化颖花的退化数显著多于CK,是造 成FACE处理每穗颖花数比CK显著减少的原因。 4.队CE处理的生物产量显著高于CK,经济系数与CK无显著差异;从不同 生育阶段来看,队CE处理使移栽~够苗期、够苗一拔节期、拔节一抽穗期、抽穗一 抽穗后20d的干物质生产量分别比CK增加35.98一52.66%、18.51一31.47%、9.27一 20.14%、28.98一44.00%,均达到了极显著水平,使抽穗后20d一成熟期干物质生 产量比CK减少12.33一29.49%,也达到了显著或极显著水平。说明FACE处理对 干物质生产的促进作用以有效分孽期为最大,无效分莫期和拔节长穗期较小,灌 浆前中期又显著增大,灌浆中后期为负作用;FACE和N处理对不同生育时期的 干物质积累量的影响无显著互作效应。 5.队CE处理对有效分萦期的干物质生产促进作用大是因为队CE处理使该 期间的叶面积系数和净同化率均大幅度提高的缘故;FACE处理对无效分莫期和拔 节长穗期的干物质生产促进作用较小是因为FACE处理对该期间的叶面积系数和 净同化率的促进作用均明显小于有效分集期的缘故;队CE处理对灌浆前中期干物 质生产的促进作用又显著增大主要是因为该期间净同化率大幅度提高的缘故; FACE处理使灌浆中后期的干物质生产量显著小于CK主要是由于该期间的净同化 率大幅度下降的缘故。 6.队CE处理使不同生育时期叶片占全株干重的比例显著或极显著小于CK, 使茎鞘占全株干重的比例显著大于CK,对稻穗占全株干重的比例无显著影响; FACE处理使不同生育时期茎鞘可溶性碳水化合物含有率提高,使茎鞘可溶性碳水 化合物含量极显著增加;队CE和N处理对不同生育时期叶片、茎鞘和稻穗占全 株干重的比例以及茎鞘可溶性碳水化合物含有率及其含量的影响无显著互作效 应。 7.FACE处理使不同生育时期的含N率显著或极显著低于CK,使够苗期、 拔节期、抽穗期的N素积累量显著或极显著高于CK,对成熟期N素积累量的影 响有的年度显著大于CK,有的年度未达到显著水平;从不同生育阶段来看,FACE 处理使有效分葵期的吸N量显著或极显著大于CK,对其他生育阶段影响不大。 8.FACE处理使叶片中N素占全株N素的比例低于CK,其中够苗期未达到 黄建哗:队CE对水稻生长发育的影响及其原因分析 显著水平,拔节期、抽穗期、成熟期均达到显著或极显著水平;队CE处理使茎鞘 N素占全株N素的比例高于CK,其中拔节期和抽穗期达显著或极显著水平,够苗 期和成熟期有的年度显著大于CK,有的年度未达到显著水平。 9.FACE处理使水稻不同生育时期的N的物质生产效率显著或极显著高于 CK,使N的籽粒生产效率和收获指数高于CK,增施N肥使N的物质生产效率、 籽粒生?


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