晝夜不同增溫對粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究.pdf

1、20世紀(jì)地球表面氣溫已經(jīng)升高了0.74℃，IPCC預(yù)測21世紀(jì)末全球平均地表溫度仍將上升1.8-4.0℃，模型預(yù)測到21世紀(jì)末我國平均氣溫可能升高2.2-4.2℃。目前，就陸地生態(tài)系統(tǒng)對增溫響應(yīng)的試驗(yàn)研究主要集中在自然生態(tài)系統(tǒng)，關(guān)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)對晝夜不同增溫的響應(yīng)及其機(jī)制方面的研究很少。在研究手段上也主要是采用模型預(yù)測分析和對歷史數(shù)據(jù)的分析，相關(guān)試驗(yàn)研究主要是在溫室或開頂箱中進(jìn)行，很難反映作物的實(shí)際響應(yīng)。水稻作為我國第一大糧食作物，約占

2、糧食總產(chǎn)量的40％。研究全球變暖背景下水稻產(chǎn)量及品質(zhì)對晝夜不同增溫的響應(yīng)特征及其機(jī)制，對增強(qiáng)人類有關(guān)全球氣候變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系的認(rèn)識，降低氣候變化下作物生產(chǎn)力預(yù)測的不確定性以及確保未來我國糧食安全具有重要的意義。為此，筆者參考國際上相關(guān)的增溫系統(tǒng)，于2006-2008年在江蘇南京應(yīng)用農(nóng)田開放式主動增溫系統(tǒng)(FATI：Free Air TemperatureIncrease)，系統(tǒng)研究晝夜不同增溫對江淮稻區(qū)水稻生育期、地上生物量積累、

3、產(chǎn)量及其構(gòu)成、籽粒充實(shí)、植株光合特性、稻米品質(zhì)和籽粒碳氮同化關(guān)鍵酶等的影響，主要結(jié)論如下：
　　 開放式主動增溫系統(tǒng)可以形成2 m×2 m均勻且穩(wěn)定的增溫范圍，可使水稻全生育期冠層日均溫升高幅度小于2.0℃，且不會影響田間日平均溫度的變化趨勢。該稻田開放式增溫系統(tǒng)符合未來氣候變暖的變化特征，能滿足江淮稻區(qū)水稻系統(tǒng)對未來氣候變暖響應(yīng)與適應(yīng)的試驗(yàn)要求。
　　 3種增溫處理對水稻的地上部生物量和產(chǎn)量均有降低的趨勢，且全天增溫、

4、白天增溫和夜間增溫分別使生物量降低9.1％、10.3％和3.3％；產(chǎn)量降低0.9％、6.4％和6.1％。產(chǎn)量降低主要?dú)w因于穗粒數(shù)和粒重的下降。增溫處理也降低了水稻的成穗率和干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率。同時(shí)，3種增溫處理明顯縮短水稻從移栽到始穗的日期而不改變整個(gè)灌漿期。
　　 全天、白天和夜間增溫處理使2007年稻米的整精米率分別提高14.2％、3.6％和2.2％，而2008年顯著下降，分別降低8.3％、5.7％、5.5％；兩年的堊白率和堊白度

5、均顯著增加；總淀粉含量和直鏈淀粉含量均下降；2007年籽粒中支/直淀粉比例下降，而2008年籽粒中支/直淀粉比例顯著提高，全天、白天和夜間增溫處理分別提高4.6％、3.6％和4.0％。增溫處理下稻米的峰值黏度、熱漿黏度、崩解值和糊化溫度呈上升趨勢，最終黏度、消解值和回復(fù)值呈下降趨勢。2007年增溫處理提高了籽粒的蛋白質(zhì)含量，而2008年籽粒中蛋白質(zhì)含量降低。
　　 盡管增溫處理增加了水稻葉片的光合特性，比如綠葉干重所占比率和葉綠

6、素光合色素，但對葉片的光合速率沒有顯著影響。同時(shí)，增溫處理促進(jìn)了葉片的夜間呼吸速率，白天和夜間增溫分別增加了6.4％和54.5％。3種增溫處理下，實(shí)際量子產(chǎn)量ΦPSⅡ和PSⅡ最大量子效率Fv/Fm呈下降的趨勢，但初始熒光Fo有增加的趨勢。
　　 晝夜不同增溫處理導(dǎo)致強(qiáng)勢粒的最終粒重、千粒重、最大速率時(shí)間和實(shí)灌時(shí)間均下降。此外，所有增溫處理的水稻強(qiáng)勢粒SS活性在灌漿前期均低于常規(guī)對照，灌漿后期相反。3種增溫處理的水稻強(qiáng)勢粒ADPG

7、-PPAse活性在灌漿前期均低于常規(guī)對照，而弱勢粒的酶活性在灌漿前中期均低于常規(guī)對照。所有增溫處理均提高了水稻強(qiáng)勢粒和弱勢粒SSS活性，但對水稻強(qiáng)勢粒和弱勢粒SBE活性的影響不明顯。直鏈淀粉含量可能與SS和ADPG-PPase活性有關(guān)，且主要受這兩個(gè)酶灌漿前期活性大小的影響，而受SSS活性的影響較??；而支鏈淀粉含量可能受SBE活性的影響較大。
　　 3種增溫處理均降低了灌漿前期籽粒的GS、GOGAT活性，灌漿中后期響應(yīng)不一致。蛋

8、白質(zhì)的合成與灌漿前期GS和GOGAT活性關(guān)系密切。
　　 增溫處理均提高了水稻葉片的SOD活性，全天、白天和夜間增溫處理平均分別提高6.9％、5.4％和19.1％，差異均未達(dá)顯著水平。夜間增溫增加了葉片POD的活性，全天和白天增溫增加了水稻灌漿初期和后期的POD活性，而灌漿中期則降低；全天和白天增溫處理均提高了水稻葉片的CAT活性，而夜間增溫使灌漿前期葉片的CAT活性上升，灌漿后期下降。3種增溫處理均降低了葉片的MDA含量，全天