近地層臭氧濃度升高對水稻產(chǎn)量和物質(zhì)生產(chǎn)與分配的影響.pdf

1、臭氧(O3)是最主要的空氣污染物之一。水稻是世界上最重要的糧食作物，準(zhǔn)確評估近地層O3濃度升高對水稻生長發(fā)育的影響具有重要意義。盡管前人對O3脅迫下水稻生長和產(chǎn)量響應(yīng)的基因型差異作了少量的報(bào)道，但均是在氣室(封閉式或開頂式)條件下進(jìn)行。同氣室相比，開放式空氣中O3濃度增高(FACE，F(xiàn)ree Air ozone Concentration Enrichment)系統(tǒng)代表了目前我們對未來稻田高濃度O3環(huán)境的最好模擬。本文依托世界唯一的稻田

2、臭氧FACE技術(shù)平臺(tái)(119°42'0"E，32°35'5"N；中國江蘇省江都市小紀(jì)鎮(zhèn))，以武運(yùn)粳21(常規(guī)中熟中粳)、武粳15(常規(guī)早熟晚粳)、揚(yáng)稻6號(hào)(常規(guī)遲熟中秈)、汕優(yōu)63(三系雜交組合)和兩優(yōu)培九(兩系雜交組合)為供試材料，設(shè)置大氣背景O3濃度和高O3濃度(比大氣背景O3濃度高50％)兩個(gè)水平，首次研究了FACE情形下高O3濃度對不同水稻品種產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素，物質(zhì)生產(chǎn)、物質(zhì)分配以及莖鞘可溶性碳水化合物的影響。主要研究結(jié)果如下

3、： 1.高O3濃度使所有供試品種平均減產(chǎn)136gm-2，降幅為15.4％，達(dá)極顯著水平；O3與品種的互作對水稻產(chǎn)量的影響亦達(dá)顯著水平，高O3濃度下雜交秈稻汕優(yōu)63的產(chǎn)量損失(-27.5％)明顯大于常規(guī)秈稻(-5.5％)、常規(guī)粳稻(-10.5％和16.1％)和亞種間雜交稻(-13.7％)品種。高O3濃度使所有供試品種的單位面積穗數(shù)、每穗穎花數(shù)和單位面積穎花數(shù)平均分別下降5.7％、9.2％、14.2％，達(dá)顯著或極顯著水平；而對水稻飽

4、粒率、秕粒率、空粒率、飽粒千粒重、秕粒千粒重和平均千粒重均無顯著影響。O3與品種的互作對水稻每穗穎花數(shù)、單位面積穎花數(shù)、飽粒率、飽粒千粒重和秕粒率的影響均達(dá)顯著或極顯著水平。 2.高O3濃度使所有供試品種最高莖蘗數(shù)極顯著下降(-14.7％)，分蘗成穗率顯著增加(+9.5％)，O3脅迫下水稻分蘗能力明顯削弱是造成單位面積成穗數(shù)極顯著下降的主要原因；高O3濃度使所有供試品種抽穗期單莖干重和單位干物質(zhì)形成現(xiàn)存穎花能力平均分別下降7.4

5、％(P<0.1)和2.9％(P>0.1)，抽穗期單莖干重的下降是造成每穗穎花數(shù)顯著降低的一個(gè)主要原因。 3.高O3濃度使所有供試品種分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期干物質(zhì)積累量平均分別減少8.7％、6.0％、11.1％和12.6％，除分蘗期外，其余生育時(shí)期均達(dá)顯著或極顯著水平；從不同生育階段看，高O3濃度使所有供試品種移栽～分蘗期、分蘗～拔節(jié)期、拔節(jié)～抽穗期和抽穗～成熟期干物質(zhì)生產(chǎn)量平均分別減少9.0％、4.7％、17.1％和17

6、.9％，其中拔節(jié)～抽穗期和抽穗～成熟期干物質(zhì)生產(chǎn)量達(dá)極顯著水平。高O3濃度條件下水稻生殖生長期干物質(zhì)生產(chǎn)量大幅下降是造成最終生物產(chǎn)量極顯著降低的主要原因。在多數(shù)情況下，O3與品種的互作對水稻不同生育時(shí)期干物質(zhì)積累量以及不同生育階段干物質(zhì)生產(chǎn)量無顯著影響。 4.所有供試品種的平均葉面積系數(shù)(LAI)和凈同化率(NAR)隨著生育進(jìn)程的推移均呈單峰曲線，分別在抽穗期和拔節(jié)～抽穗期達(dá)到最大值；高O3濃度條件下，隨著生育進(jìn)程的推移所有供試

7、品種平均LAI的降幅呈不斷增加的趨勢，NAR的降幅呈先降后增的趨勢；高O3濃度使所有供試品種拔節(jié)～抽穗期干物質(zhì)生產(chǎn)量極顯著下降是葉面積系數(shù)(LAI)和凈同化率(NAR)均顯著降低所致；使所有供試品種抽穗～成熟期干物質(zhì)生產(chǎn)量極顯著下降主要是開花結(jié)實(shí)期葉面積衰減速度過快所致；O3與品種的互作對水稻不同生育時(shí)期和生育階段的平均LAI和NAR均無顯著影響。 5.高O3濃度使水稻不同生育時(shí)期黃葉占全株干物重的比例顯著或極顯著增加，但對各生

8、育時(shí)期綠葉、葉片、莖鞘、根和稻穗占全株干物重的比例以及經(jīng)濟(jì)系數(shù)(HI)均沒有顯著影響；多數(shù)情況下，O3與品種的互作對水稻各生育時(shí)期的物質(zhì)分配亦無顯著影響。 6.高O3濃度使所有供試品種抽穗期和成熟期莖鞘可溶性碳水化合物含有率平均分別下降9.2％和13.5％，均未達(dá)顯著水平；高O3濃度使所有供試品種抽穗期和成熟期莖鞘可溶性碳水化合物積累量平均分別減少22.3％和23.8％，達(dá)極顯著和顯著水平。多數(shù)情況下，O3與品種的互作對水稻抽穗