作物杂志,2023, 第3期: 159166 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2023.03.022
宋春燕1(), 万运帆1, 李玉娥1, 蔡岸冬1, 胡严炎2, 周慧2, 朱波2, 王斌1()
Song Chunyan1(), Wan Yunfan1, Li Yu’e1, Cai Andong1, Hu Yanyan2, Zhou Hui2, Zhu Bo2, Wang Bin1()
摘要:
为明确气候变化下我国双季稻茎蘖动态与成穗特征的变化及其与产量的关系,利用开顶式气室(OTC)连续开展4年8个生长季的大田气候变化原位模拟试验,设置对照(CK)、增温2℃(ET)、CO2浓度增加60μmol/mol(EC)、同时增温增CO2浓度(ETEC)共4个处理,研究双季稻生育期内茎蘖动态、成穗率变化特征以及对产量的影响。结果表明,随着累积辐射量和生长度日(GDD)升高,水稻分蘖达到峰值后部分消亡,且早稻分蘖增长和消亡速率均大于晚稻。相比CK,ET、EC和ETEC条件下早稻最大分蘖数和无效分蘖数分别提高3.6%~ 14.2%和8.9%~134.2%,成穗率降低0.4%~9.3%,对产量形成具有不利影响;晚稻最大分蘖数提高2.9%~13.1%,无效分蘖数降低1.6%~64.8%,成穗率提高1.7%~22.1%,有助于产量增长。ETEC处理对双季稻最大分蘖具有正向协同的交互作用,而对无效分蘖和成穗率的交互作用不显著。总体而言,大气温度和CO2浓度升高对早稻分蘖和成穗具有负效应,对晚稻表现为正效应,未来气候变化背景下提高水稻茎蘖数,控制无效分蘖,进而提高成穗率,对水稻稳产增产具有重要意义。
[1] | 赵宗慈, 罗勇, 黄建斌. 回顾IPCC30年(1988-2018年). 气候变化研究进展, 2018, 14(5):540-546. |
[2] | 熊伟, 杨婕, 吴文斌, 等. 中国水稻生产对历史气候变化的敏感性和脆弱性. 生态学报, 2013, 33(2):509-518. |
[3] | 虞国平. 水稻在我国粮食安全中的战略地位分析. 新西部, 2009(22):31-33. |
[4] | 李建平, 李俊杰, 李文娟, 等. “十四五”期间我国水稻增产潜力与实现路径. 农业经济问题, 2021(7):25-37. |
[5] | 黄英金, 罗永锋, 黄兴作, 等. 水稻灌浆期耐热性的品种间差异及其与剑叶光合特性和内源多胺的关系. 中国水稻科学, 1999, 13(4):205-210. |
[6] | 李敏, 马均, 傅泰露, 等. 大田生长期全程高温胁迫对杂交水稻生育后期生长发育及产量形成的影响. 杂交水稻, 2009, 24(4):65-71. |
[7] |
张明静, 韩笑, 胡雪, 等. 不同种植方式下温度升高对水稻产量及同化物转运的影响. 中国农业科学, 2021, 54(7):1537- 1552.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.07.017 |
[8] | Zhao C, Liu B, Piao S, et al. Temperature increase reduces global yields of major crops in four independent estimates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2017, 114(35):9326-9331. |
[9] | 魏金连, 潘晓华, 邓强辉. 不同生育阶段夜温升高对双季水稻产量的影响. 应用生态学报, 2010, 21(2):331-337. |
[10] | 黄建晔, 董桂春, 杨洪建, 等. 开放式空气CO2增高对水稻物质生产与分配的影响. 应用生态学报, 2003, 14(2):253-257. |
[11] | 蔡威威, 艾天成, 万运帆, 等. 环境温度和CO2浓度升高对湖北早稻氮素含量及产量的影响. 中国农业气象, 2016, 37(2):231-237. |
[12] |
Kim H Y, Lieffering M, Kobayashi K, et al. Effects of free-air CO2 enrichment and nitrogen supply on the yield of temperate paddy rice crops. Field Crops Research, 2003, 83(3):261-270.
doi: 10.1016/S0378-4290(03)00076-5 |
[13] |
Woodwell G M. The warming of the industrialized middle latitudes 1985-2050: Causes and consequences. Climatic Change, 1989, 15(1/2):31-50.
doi: 10.1007/BF00138844 |
[14] | 景立权, 赖上坤, 王云霞, 等. 大气CO2浓度和温度互作对水稻生长发育的影响. 生态学报, 2016, 36(14):4254-4265. |
[15] |
Yun S I, Kang B M, Lim S S, et al. Further understanding CH4 emissions from a flooded rice field exposed to experimental warming with elevated [CO2]. Agricultural and Forest Meteorology, 2012, 154/155:75-83.
doi: 10.1016/j.agrformet.2011.10.011 |
[16] |
Ziska L H, Namuco O, Moya T, et al. Growth and yield response of field-grown tropical rice to increasing carbon dioxide and air temperature. Agronomy Journal, 1997, 89(1):45-53.
doi: 10.2134/agronj1997.00021962008900010007x |
[17] | 袁嫚嫚, 朱建国, 孙义祥, 等. 大气CO2浓度和温度升高对水稻籽粒充实度的影响. 农业环境科学学报, 2019, 38(10):2251-2262. |
[18] | 王萌萌, 杨沈斌, 江晓东, 等. 光温要素对水稻群体茎蘖增长动态影响的分析及模拟. 作物学报, 2016, 42(1):82-92. |
[19] | 黄建晔, 杨洪建, 董桂春, 等. 开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响. 应用生态学报, 2002, 13(10):1210-1214. |
[20] | 何帅奇. 自由大气CO2浓度与温度升高对水稻干物质分配及产量构成因素的影响. 南京:南京农业大学, 2014. |
[21] | Baker J T, Allen L H, Boote, et al. Growth and yield responses of rice to carbon dioxide concentration. Journal of Agricultural Science, 1990, 115:313-320. |
[22] |
Imai K, Coleman D F, Yanagisawa T, et al. Increase of atmospheric partial pressure of carbon dioxide and growth and yield of rice. Japanese Journal of Crop Science, 1985, 54(4):413- 418.
doi: 10.1626/jcs.54.413 |
[23] |
Yang L, Liu H, Wang Y, et al. Yield formation of CO2 enriched inter-subspecific hybrid rice cultivar Liangyoupeijiu under fully open-air field condition in a warm sub-tropical climate. Agriculture Ecosystems & Environment, 2009, 129(1/2/3):193-200.
doi: 10.1016/j.agee.2008.08.016 |
[24] |
Liu H J, Yang L X, Wang Y L, et al. Yield formation of CO2 enriched hybrid rice cultivar Shanyou 63 under fully open-air field conditions. Field Crops Research, 2008, 108(1):93-100.
doi: 10.1016/j.fcr.2008.03.007 |
[25] |
Cheng W G, Sakai H, Yagi K, et al. Interactions of elevated [CO2] and night temperature on rice growth and yield. Agricultural and Forest Meteorology, 2009, 149(1):51-58.
doi: 10.1016/j.agrformet.2008.07.006 |
[26] |
Baker J T, Allen L H, Boote K J, et al. Response of rice to carbon dioxide and temperature. Agricultural and Forest Meteorology, 1992, 60(3/4):153-166.
doi: 10.1016/0168-1923(92)90035-3 |
[27] |
Han Y K, Horie T, Nakagawa H, et al. Effects of elevated CO2 concentration and high temperature on growth and yield of rice : II. The effect on yield and its components of Akihikari rice. Japanese Journal of Crop Science, 1996, 65(4):644-651.
doi: 10.1626/jcs.65.644 |
[28] |
马娉, 李如楠, 王斌, 等. 双季稻不同生育期净同化速率对大气CO2浓度和温度升高的响应. 应用生态学报, 2020, 31(3):872-882.
doi: 10.13287/j.1001-9332.202003.029 |
[29] |
Wang B, Li J L, Wan Y F, et al. Variable effects of 2°C air warming on yield formation under elevated [CO2] in a Chinese double rice cropping system. Agricultural and Forest Meteorology, 2019, 278:107662.
doi: 10.1016/j.agrformet.2019.107662 |
[30] |
Kang S Z, Liang Z S, Pan Y H, et al. Alternate furrow irrigation for maize production in an arid area. Agricultural Water Management, 2000, 45(3):267-274.
doi: 10.1016/S0378-3774(00)00072-X |
[31] | Matsushima S, Tsunoda K. Analysis of developmental factors determining yield and its application to yield prediction and culture improvement of lowland rice. Effects of temperature and its daily rang in different growth-stages upon the growth,grain yield and its constitutional factors in rice plants. Proceedings of the Crop Science Society of Japan, 1958, 26(4):243-244. |
[32] |
李景蕻, 李刚华, 杨从党, 等. 增加土壤温度对高海拔生态区水稻分蘖成穗及产量形成的影响. 中国水稻科学, 2010, 24(1):36-42.
doi: 10.3969/j.issn.1001-7216.2010.01.07 |
[33] |
Martinez-Eixarch M, Mdm C, Tomàs N, et al. Tillering and yield formation of a temperate Japonica rice cultivar in a Mediterranean rice agrosystem. Spanish Journal of Agricultural Research, 2015, 13(4):e0905.
doi: 10.5424/sjar/2015134-7085 |
[34] | 凌启鸿, 苏祖芳, 张海泉. 水稻成穗率与群体质量的关系及其影响因素的研究. 作物学报, 1995, 21(4):463-469. |
[35] |
Yang L X, Huang J Y, Yang H J, et al. The impact of free-air CO2enrichment (FACE) and N supply on yield formation of rice crops with large panicle. Field Crops Research, 2006, 98(2/3):141-150.
doi: 10.1016/j.fcr.2005.12.014 |
[1] | 袁帅, 陈基旺, 陈平平, 易镇邪. 湘早籼45号头季与再生季产量及镉积累分配对灌溉方式的响应[J]. 作物杂志, 2023, (3): 101108 |
[2] | 张国忠, 李娟, 李毓才, 金寿林, 洪汝科, 黄大军, 普世皇, 施从波, 段自林, 马迪, 陈丽娟. 氮肥减施与移栽密度对杂交粳稻滇禾优615产量和食味品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 109115 |
[3] | 马义虎, 何贤彪, 陈剑, 汤学军, 王旭辉, 何豪豪, 金羽清, 齐文, 蒋海凌, 周翠. 秧龄对浙东南地区优质稻产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 116125 |
[4] | 赵云, 冯国郡, 胡相伟, 吾买尔江·库尔班, 李鹏兵, 李翠梅, 阿克博塔·木合亚提. 新疆喀什地区适栽抗除草剂复播谷子品种筛选初报[J]. 作物杂志, 2023, (3): 126133 |
[5] | 邢丕鹏, 黄彦峰, 易思媛, 兰儒剑, 潘圣刚, 莫钊文, 田华, 段美洋, 唐湘如. 抽穗期叶面喷施鸟氨酸对香稻产量、品质以及2-乙酰基-1-吡咯啉生物合成的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 134138 |
[6] | 李俊志, 常旭虹, 王德梅, 王艳杰, 杨玉双, 赵广才. 施氮水平对不同强筋小麦品种产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 148153 |
[7] | 徐茜, 曾新宇, 肖波, 李保证, 张兴端. 叶面肥对叶菜型甘薯茎尖产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 183187 |
[8] | 郭书磊, 王瑛, 魏良明, 张新, 刘焱, 吴伟华, 卢道文, 雷晓兵, 王振华, 鲁晓民. 不同生态条件下玉米产量影响因素分析[J]. 作物杂志, 2023, (3): 205214 |
[9] | 罗四维, 石秀楠, 贾永红, 张金汕, 王凯, 李丹丹, 王润琪, 董艳雪, 石书兵. 滴灌的毛管间距和滴头间距对匀播冬小麦光合、干物质积累和产量形成的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 230237 |
[10] | 邵扬, 郭延平, 闵庚梅, 杨晓明. 不同功能除草剂对蚕豆生长和田间杂草的防治效果[J]. 作物杂志, 2023, (3): 254259 |
[11] | 张海斌, 吴晓华, 于美玲, 王小兵, 叶君, 崔思宇, 李元清, 王占贤, 张宏旭, 薛伟, 李岩, 崔国惠, 赵轩微, 刘娟. 内蒙古区域试验小麦品种(系)籽粒产量AMMI模型分析[J]. 作物杂志, 2023, (3): 2734 |
[12] | 李晶, 李鹏程, 贺永斌, 邢雅玲, 孟凡华, 周谦, 南铭. 16份俄罗斯冬小麦品种资源主要性状多元分析和综合评价[J]. 作物杂志, 2023, (3): 5865 |
[13] | 高振贤, 曹巧, 单子龙, 傅晓艺, 韩然, 何明琦, 史占良, 郑树松. 倒春寒对323份冬小麦种质资源影响初探[J]. 作物杂志, 2023, (3): 8693 |
[14] | 卫云飞, 李猛, 季新, 刘娟, 王付娟, 刘秋员. 不同耕播方式对秸秆全量还田下麦茬直播稻生长和产量的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 94100 |
[15] | 杨世奇, 陈丽明, 周燕芝, 谭雪明, 曾勇军, 石庆华, 潘晓华, 曾研华. 杂草防除对双季直播优质晚籼稻产量和稻米品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (2): 121125 |
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