大气二氧化碳(CO_2)浓度和气温增高是全球气候变化的重要特征,本研究旨在揭示未来气候变化条件下生长的水稻,其种子活力是否受这两个重要环境因子的影响。利用稻田FACE(Free Air CO_2Enrichment)系统,以常规水稻武运粳23为供试材料,设置对照(Ambient,环境空气)、CO_2浓度增高(比Ambient高200μmol/mol)、温度增高(比Ambient高2℃)和CO_2浓度与温度同时增高四个处理,成熟期收获种子进行实验室标准发芽实验。结果表明,与对照相比,单独CO_2浓度增加使成熟种子浸种24h浸出液电导率平均增加16.5%,但使种子露白率、发芽率、发芽势和发芽指数分别下降7.8%、10.0%、17.4%和8.9%。相似地,单独温度增高或CO_2浓度和温度同时增高处理对上述参数影响的方向一致,但影响的幅度变小,多未达显著水平。与环境生长温度相比,高温环境下全生育期CO_2浓度升高使成熟种子浸种24h浸出液电导率、露白率、发芽率、发芽势和发芽指数的影响变小,表现在CO_2浓度与温度处理间存在一定程度的交互作用。种子发芽后芽和根系性状对高CO_2浓度或高温均无显著响应。以上结果说明,大气CO_2浓度增高200μmol/mol环境条件下,常规粳稻武运粳23成熟种子露白率、发芽率、发芽势和发芽指数等指标均明显下降,但在同时适度增温的生长环境下这种负面影响有减弱的趋势。
2013年利用稻田FACE(Free Air CO2Enrichment)平台,以武运粳23为供试材料,主区CO2处理分别设置环境CO2浓度(Ambient)和高CO2浓度[比Ambient高(200±40)μL·L-1]两个水平,裂区锌处理分别设置对照(不施锌)和叶面施锌(齐穗后每隔5 d喷施0.2%ZnSO4,共3次)处理,研究常规粳稻籽粒不同部位锌浓度、植酸浓度以及[植酸]/[Zn2+]摩尔比值对CO2和锌处理的响应。结果表明,籽粒不同部位的锌浓度、植酸浓度以及[植酸]/[Zn2+]摩尔比均表现为精米<糙米<糠层,糠层部位分别是精米部位的4.8、45.3倍和9.6倍。大气CO2浓度升高对精米、糙米和糠层部位锌浓度均无显著影响,但锌处理使对应部位锌浓度平均分别增加8.5%、17.1%和22.7%,均达显著或极显著水平。CO2和锌处理对稻米各部位植酸浓度均无显著影响。大气CO2浓度升高对稻米各组分[植酸]/[Zn2+]摩尔比均无显著影响,但锌处理使精米、糙米和糠层[植酸]/[Zn2+]摩尔比平均分别下降5.2%、12.9%和18.7%,糙米和糠层部分达显著水平。方差分析表明,锌处理与部位间的互作对锌浓度、[植酸]/[Zn2+]摩尔比的影响达极显著和显著水平。糙米和糠层中[植酸]/[Zn2+]摩尔比与对应部位锌浓度均呈极显著负相关,但与植酸浓度相关不密切。以上数据说明,高浓度CO2环境下武运粳23稻米不同部位锌浓度及有效性无显著变化,但结实期叶面喷施锌肥,可改善该品种稻米不同部位特别是外层的锌营养水平。
【目的】针对不断升高的近地层臭氧浓度,研究臭氧胁迫对不同敏感类型水稻生长动态和产量形成的影响,为抗臭氧品种的选育提供参考依据。【方法】2013年,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,设置对照(10 n L·L^(-1))和臭氧浓度增高(100 n L·L^(-1))处理,采用组内最小平方和的动态聚类方法,根据供试材料地上部最终生物量对臭氧胁迫的响应从小到大依次分为A类(低度敏感型)、B类(中度敏感型)和C类(高度敏感型)3个类别,分析不同敏感类型水稻株高和分蘖动态、籽粒产量以及产量构成因子对臭氧胁迫的响应及其与成熟期生物量响应的关系。【结果】与对照相比,臭氧胁迫使A、B和C类水稻地上部生物量平均分别下降19%、39%和52%,B和C类达极显著水平。除首期外,臭氧胁迫使其他测定期株高下降,降幅随时间推移逐渐增加,但不同类型水稻的降幅相近。与此不同,臭氧胁迫对分蘖发生的影响因不同水稻类型而异:全生育期平均,臭氧胁迫对A类水稻分蘖数没有影响,但使B类和C类水稻分别下降17%和23%,均达极显著水平。臭氧胁迫使水稻籽粒产量及产量构成因子均显著或极显著下降,其中单位面积穗数(A类水稻没有响应,B和C两类水稻分别下降16%和26%)、每穗颖花数(A、B和C类水稻分别下降16%、19%和27%)和单位面积颖花数(A、B和C类水稻分别下降11%、31%和46%)的降幅在不同类型水稻间差异明显,但在饱粒重、饱粒率和最终产量方面,3类水稻的降幅差异较小。臭氧胁迫导致的产量损失主要与饱粒率和总库容量大幅下降有关,其次亦与穗数和饱粒重的下降有关。臭氧胁迫下,水稻成熟期地上部生物量的响应与生育中后期分蘖数和最终穗数、每穗颖花数以及单位面积颖花数的响应均呈极显著正相关,但与各期株高、饱粒率、饱粒重和最终产量的相关性均不密切。
