【研究背景】随着人们对水稻高产优质以及轻简化和机械化要求的不断提高,如何增强水稻的抗倒性已经成为越来越重要的问题。大气中二氧化碳（CO）和臭氧（O）浓度持续增加将显著改变作物的生长环境,进而对作物产量、品质及抗性产生深刻影响。相对产量和品质,人们对高CO/O浓度环境下水稻倒伏抗性的变化知之甚少。为了准确预测大气组份变化对未来粮食安全的影响,必需定量研究高浓度CO/O对作物倒伏抗性的影响及其作用机理。熏蒸环境接近于自然农田的试验平台为开展这一研究提供了重要契机。【材料与方法】利用自由空气中微量气体浓度增高（FACE,Free-Air gas Concentration Enrichment）系统结合自然光气体熏蒸平台,模拟本世纪中叶大气CO/O浓度,研究大气CO/O浓度升高对重要谷类作物水稻生长和抗倒性的影响及其相关生理原因,评估CO/O与主要栽培和环境因子的互作效应。【结果与分析】结果表明,大气CO浓度升高使稻米品质总体变劣,但使籽粒产量增加且倒伏风险减少。高CO浓度环境下水稻倒伏风险减少主要与基部节间抗折力明显增强有关,而后者又与节间充实程度增加有关,表现在单位节间干重、节间碳水化合物浓度以及茎鞘占全株干重的比例增加。臭氧胁迫使水稻籽粒产量、稻米品质和茎杆机械质量均呈下降趋势。臭氧胁迫导致水稻茎杆的抗折力显著下降,这与茎杆变细和充实程度减少有关,主要表现在节间横截面积、节间单位长度干重、茎鞘可溶性碳水化合物浓度以及光合产物向茎鞘和根系的转运比例减少。水稻结实期发生倒伏影响生长发育和抗倒性状对CO或O的响应,影响程度与供试品种和倒伏发生时期有关。高CO浓度环境生长的水稻发生倒伏后引起的产量和品质下降总体要小于对照,而臭氧胁迫水稻发生倒伏后则呈相反趋势,这种差异与相关生理过程的应答有关。大气CO或O浓度升高对水稻生长发育和抗倒性状的影响还与气象因子、熏蒸方式、供试品种和施氮量等因素有关。【结论】大气二氧化碳/臭氧浓度升高通过影响茎杆质量改变水稻的倒伏抗性,这种影响一定程度上受栽培措施和环境因子的调节。
为了研究臭氧胁迫对不同敏感类型水稻成熟期茎秆抗倒性状的影响,利用自然光气体熏蒸平台,以23个水稻品种或株系为供试材料,设置室内对照(10 n L·L-1)和臭氧浓度增高(100 n L·L-1)处理,利用组内最小平方和的动态聚类方法,将所...
详细信息
为了研究臭氧胁迫对不同敏感类型水稻成熟期茎秆抗倒性状的影响,利用自然光气体熏蒸平台,以23个水稻品种或株系为供试材料,设置室内对照(10 n L·L-1)和臭氧浓度增高(100 n L·L-1)处理,利用组内最小平方和的动态聚类方法,将所有供试材料按地上部成熟期生物量对臭氧胁迫的响应从小到大依次分为A类(-19%)、B类(-39%)和C类(-52%)3个类别。臭氧胁迫环境下A、B和C类水稻倒3节间抗折力降幅差异不显著,均为19%~20%;但倒4节间抗折力分别下降28%、36%和44%,降幅因类型不同而异,与原位测定的植株田间抗折力的变化趋势一致。臭氧胁迫使水稻基部节间的长度、干重、单位长度干重、横截面积、长直径、短直径和茎壁厚均显著或极显著下降,节间干重降幅最大(平均58%),长直径、短直径以及茎壁厚的降幅最小(平均13%~15%);不同节间比较结果显示,臭氧胁迫对这7个参数的影响多表现为第4节间>第3节间,其中臭氧处理与节间互作对节间长度、单位长度干重、横截面积、长直径和短直径的影响均达极显著水平;从不同类型看,臭氧胁迫下上述指标的降幅多表现为C类>B类>A类水稻,其中臭氧处理与水稻类型的互作对节间横截面积、长直径和短直径的影响均达极显著水平。相关分析表明,臭氧胁迫下基部两节间抗折力的响应与对应节间横截面积、长直径、短直径和节间单位长度干重的响应多呈明显的线性正相关。以上结果说明,100n L·L-1臭氧浓度使不同类型水稻茎秆质量明显变劣,臭氧胁迫导致的茎秆抗折力显著下降主要与节间变细相关,其次与节间单位长度干重下降亦有关联。
暂无评论