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农田开放式夜间增温系统的设计及其在稻麦上的试验效果被引量：21: 2010年; 气候变暖存在明显的昼夜不对称性,夜间增温显著高于白天。设计可靠的田间增温设施,研究作物系统对夜间增温的响应与适应意义显著。参考国际相关增温系统,于2006—2009年在江苏南京设计并运行了我国首个农田开放式夜间增温系统(FATI,Free Air Temperature Increased),对稻麦进行夜间主动增温试验,监测系统温度、麦田土壤水分和作物生育进程和产量,以评价该系统的可行性和对稻麦的增温效果。结果表明,该系统有效且均匀的增温范围为4m2,增温效果明显。在测试用人工草坪上,晴天、阴天和雨天3种天气情况下,该系统4m2有效增温范围内地表的夜温平均升高2.4℃、2.3℃和2.1℃。在草坪的垂直层面上,该系统可以使距地下5cm、地表、地上40cm和90cm4个层次的夜温平均分别升高1.2℃、2.2℃、0.7℃和2.3℃。在稻麦两熟农田中,稻季全生育期地下5cm、地表、植株中部和冠层的夜温平均分别升高0.7℃、0.6℃、1.0℃和1.6℃,麦季相应层次可升高1.2℃、1.5℃、1.8℃和1.9℃。在稻麦全生育期内,增温小区各层温度的变化动态与未增温区的一致。另外,该系统未改变麦田耕层土壤水分分布特征,尽管耕层土壤含水量略有降低,0～25cm内各层土壤含水量的降幅均在0.99～1.62个百分点以内,与未增温区差异不显著。夜间增温可以显著缩短作物前期生育期,使稻麦始穗期分别提早2.5d和11.5d;同时,夜间增温使水稻平均减产4.51%,但小麦增产18.30%。尽管在作物的不同生育期,该设施的增温幅度有所差异,但这与田间实际情况下不同季节气候变暖幅度不同之特征一致。因此,该开放式夜间增温系统符合气候变暖的温度变化特征,可以满足水稻和小麦所代表的典型作物系统对夜间增温的响应与适应的试验要求。; 张彬郑建初田云录董文军陈金杨飞张卫建; 关键词：气候变暖夜间增温

抽穗期不同灌水深度下水稻群体与大气的温度差异被引量：26: 2008年; 于2005年选用3个水稻品种(扬稻6号、扬粳9538和武香粳14)在抽穗开花期设置无水(0cm)、浅水(2～4cm)和深水(10cm以上)3个水分处理,研究水分管理对水稻不同部位温度的影响.结果表明,在10:30—15:00,田间灌水深度显著影响水稻植株不同部位的温度.田间水位越高,水稻各部位的温度越低,大气温度与植株不同部位的温度的差值越高.深水管理下,3个品种大气与水稻穗部、植株中部和田面温差的平均值分别比无水管理高1.37、2.98和4.12℃,比浅水管理高0.67、1.59和2.17℃;而浅水管理大气与下穗部、植株中部和田面温差的平均值分别比无水管理高0.71、1.39和1.95℃.不同品种大气与水稻各部位的温度差值也存在差异.对田面-植株中部-穗部温度传递特性的分析表明,不同水深管理下的水稻群体内部温度的变化梯度符合热学传递原理,说明在抽穗期高温来临之前提高田间水深对降低或缓解水稻高温热害具有明显作用.; 张彬郑建初黄山田云录彭兰卞新民张卫建; 关键词：水稻灌水深度高温热害全球变暖

水稻开花期花粉活力和结实率对高温的响应特征被引量：88: 2007年; 采用远红外增温设施在水稻开花第1天分别对4个水稻品种（南粳41、武香粳14、扬粳6号和汕优559）进行5h（10：00-15：00）高温处理（40℃）,然后转入常温,观测当天及其后4d开花颖花的花粉活力及同期开花颖花成熟期的结实对高温的响应特征。结果表明,高温处理后,处理后各天颖花的花粉活力均显著下降（P〈0.05）,但随开花日序的后移其下降幅度逐步减小。其中,下降最大为处理当天或其后1d,花粉在柱头和培养基上的萌发率以及花粉I-KI溶液的可染率分别平均降低了16.00、25.85和11.74个百分点,而处理后4d的降幅仅为8.49、6.63和6.02个百分点。相同的趋势也表现在同期开花颖花的结实特征上,高温处理的当天和其后4d开花颖花的结实率分别平均下降了14.04和5.95个百分点;而高温处理当天的空粒率和秕粒率平均分别提高了10.06和3.98个百分点,处理后4d分别提高了3.98和1.97个百分点。另外还发现,高温处理下品种间存在一定差异,其中,汕优559的花粉活力和籽粒结实受高温的影响最小。相关分析发现结实率、空粒率和秕粒率与柱头花粉的萌发率、花粉在培养基上的萌发率均呈显著直线相关,而花粉-KI溶液的可染率仅与空粒率存在显著相关（P〈0.05）。可见,水稻遭遇短期高温后,随着开花日序的后移高温对颖花形成的潜在热害逐渐降低,在生产实践中花粉在柱头和培养基上的萌发率可作为品种选育和高温热害发生几率、热害程度预测的可靠指标。; 张彬芮雯奕郑建初周博杨飞张卫建; 关键词：水稻高温热害花粉活力全球变暖

开放式昼夜不同增温对单季稻影响的试验研究被引量：40: 2011年; 全球变暖趋势日益明朗,且存在明显的季节性差异和昼夜不对称性。水稻是我国最重要的粮食作物,研究水稻生产力对昼夜不同增温的响应与适应对我国未来粮食安全战略决策至关重要。在江苏南京设计我国首个稻田开放式增温(FATI:FreeAir Temperature Increased)系统,在2007—2008年对水稻进行昼夜不同增温(全天增温、白天增温和夜间增温)的试验研究。结果表明,该增温系统可以形成4 m2均匀且稳定的增温范围,全天、白天和夜间增温处理平均分别可以使水稻全生育期冠层日均温升高2.0℃、0.6℃和0.9℃。白天增温使水稻全生育期冠层白天温度平均升高1.1℃,夜间增温使夜间温度平均升高1.8℃,与未来的升温幅度相似。全天、白天和夜间增温处理下,水稻冠层温度日较差变化分别为0.1℃、0.6℃和-0.9℃。同时,在该系统的3种增温情景下,水稻分蘖期、孕穗期和灌浆期的田间冠层温度日变化趋势基本与常规对照区一致,全生育期的日平均温度变化趋势也基本一致。两年的增温试验表明,不同增温情景均对水稻的生育进程、成熟期地上生物量和产量产生了明显的影响。其中全天、白天和夜间增温分别使水稻从移栽到始穗平均的日期缩短3.5、2 d和2.5 d,但对始穗至成熟期的影响不明显;全天、白天和夜间增温分别使水稻地上生物量降低7.7%、6.6%和2.8%,但差异均不显著;白天和夜间增温分别使水稻产量下降8.9%和4.5%,而全天增温下水稻产量略有上升,但均未达到显著水平。从产量构成来看,增温下有效穗数和结实率呈现递增趋势,每穗粒数和千粒重呈现下降趋势。增温对水稻株高的影响不明显。上述结果表明,该稻田开放式增温系统能满足水稻系统生产力对未来气候变暖响应与适应的试验研究要求,气候变暖对水稻生产力影响的相关模型分析结果也尚需进一步的田间实际增温试�; 董文军邓艾兴张彬田云录陈金杨飞张卫建; 关键词：气候变暖水稻

非对称性增温对水稻品种南粳44米质及关键酶活性的影响被引量：12: 2011年; 气候变暖存在明显的昼夜不同步性,日最低气温升幅大于日最高气温升幅。利用稻田开放式增温系统在江苏南京开展了昼夜不同增温对稻米品质及其关键酶活性的影响研究。结果表明,3种增温处理均明显提前了水稻的灌浆结实期,并改变了灌浆期高于35℃高温的出现日期和天数,引起稻米整精米率、垩白率、垩白度、RVA特征谱、淀粉组分、淀粉合成关键酶活性、蛋白质含量以及蛋白质合成关键酶活性的明显变化。稻米的整精米率显著下降,垩白率和垩白度显著增加,总淀粉含量差异不显著,但籽粒中直链淀粉含量显著下降,籽粒中支/直淀粉比例显著提高。其中夜间增温的直链淀粉含量下降最多,全天增温的支/直比提高最多,比常规对照分别下降4.5%和提高4.6%。灌浆前期3种增温处理均降低了籽粒ADPG-PPase活性,而灌浆中后期表现不一致。增温处理对籽粒SBE活性的影响不明显。增温处理下稻米的峰值黏度、热浆黏度、崩解值和糊化温度呈上升趋势,最终黏度、消解值和回复值呈下降趋势。其中,以全天增温的峰值黏度和崩解值增幅最大,白天增温的最终黏度和回复值降幅最大。增温处理均降低籽粒中蛋白质含量,全天和夜间增温差异显著,分别较常规对照降低5.6%和4.0%。灌浆前期3种增温处理均降低籽粒GS、GOGAT活性,灌浆中后期有所差异。上述结果表明,预期的气候变暖将使稻米的加工、外观品质变劣。稻米直链淀粉含量可能受灌浆前期ADPG-PPase活性的影响较大,而支链淀粉含量受SBE活性的影响较大。蛋白质的合成与灌浆前期GS和GOGAT活性关系密切。因此,增温对稻米品质及关键酶的影响较为复杂。; 董文军田云录张彬陈金张卫建; 关键词：气候变暖稻米品质关键酶

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教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-050492)

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