近地层臭氧浓度升高对水稻产量和物质生产与分配的影响.docx

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1、近地层臭氧浓度升高对水稻产量和物质生产与分配的影响臭氧（O₃）是最主要的空气污染物之一。水稻是世界上最重要的粮食作物,准确评估近地层O₃浓度升高对水稻生长发育的影响具有重要意义。尽管前人对O₃胁迫下水稻生长和产量响应的基因型差异作了少量的报道,但均是在气室（封闭式或开顶式）条件下进行。同气室相比,开放式空气中O₃浓度增高（FACE,FreeAirozoneConcentrationEnrichment）系统代表了目前我们对未

2、来稻田高浓度O₃环境的最好模拟。本文依托世界唯一的稻田臭氧FACE技术平台（119°42′0″E,32°35′5″N;中国江苏省江都市小纪镇）,以武运粳21（常规中熟中粳）、武粳15（常规早熟晚粳）、扬稻6号（常规迟熟中籼）、汕优63（三系杂交组合）和两优培九（两系杂交组合）为供试材料,设置大气背景O₃浓度和高O₃浓度（比大气背景O₃浓度高50%）两个水平,首次研究了FACE情形下高O₃浓度对不同水稻品

3、种产量、产量构成因素、物质生产、物质分配以及茎鞘可溶性碳水化合物的影响。主要研究结果如下:1.高O₃浓度使所有供试品种平均减产136gm-2,降幅为15.4%,达极显著水平;O₃与品种的互作对水稻产量的影响亦达显著水平,高O₃浓度下杂交籼稻汕优63的产量损失（-27.5%）明显大于常规籼稻（-5.5%）、常规粳稻（-10.5%和16.1%）和亚种间杂交稻（-13.7%）品种。高O₃浓度使所有供试品种的单位面积穗数、每穗颖花数

4、和单位面积颖花数平均分别下降5.7%、9.2%、14.2%,达显著或极显著水平;而对水稻饱粒率、秕粒率、空粒率、饱粒千粒重、秕粒千粒重和平均千粒重均无显著影响。O₃与品种的互作对水稻每穗颖花数、单位面积颖花数、饱粒率、饱粒千粒重和秕粒率的影响均达显著或极显著水平。2.高O₃浓度使所有供试品种最高茎蘖数极显著下降（-14.7%）,分蘖成穗率显著增加（+9.5%）,O₃胁迫下水稻分蘖能力明显削弱是造成单位面积成穗数极显著下降的主要原因;高O

5、3浓度使所有供试品种抽穗期单茎干重和单位干物质形成现存颖花能力平均分别下降7.4%（P<0.1）和2.9%（P>0.1）,抽穗期单茎干重的下降是造成每穗颖花数显著降低的一个主要原因。3.高O₃浓度使所有供试品种分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期干物质积累量平均分别减少8.7%、6.0%、11.1%和12.6%,除分蘖期外,其余生育时期均达显著或极显著水平;从不同生育阶段看,高O₃浓度使所有供试品种移栽～分蘖期、分蘖～拔节期、拔节～抽穗期和抽穗～成熟

6、期干物质生产量平均分别减少9.0%、4.7%、17.1%和17.9%,其中拔节～抽穗期和抽穗～成熟期干物质生产量达极显著水平。高O₃浓度条件下水稻生殖生长期干物质生产量大幅下降是造成最终生物产量极显著降低的主要原因。在多数情况下,O₃与品种的互作对水稻不同生育时期干物质积累量以及不同生育阶段干物质生产量无显著影响。4.所有供试品种的平均叶面积系数（LAI）和净同化率（NAR）随着生育进程的推移均呈单峰曲线,分别在抽穗期和拔节～抽穗期达到最大值;高O₃

7、b>浓度条件下,随着生育进程的推移所有供试品种平均LAI的降幅呈不断增加的趋势,NAR的降幅呈先降后增的趋势;高O₃浓度使所有供试品种拔节～抽穗期干物质生产量极显著下降是叶面积系数（LAI）和净同化率（NAR）均显著降低所致;使所有供试品种抽穗～成熟期干物质生产量极显著下降主要是开花结实期叶面积衰减速度过快所致;O₃与品种的互作对水稻不同生育时期和生育阶段的平均LAI和NAR均无显著影响。5.高O₃浓度使水稻不同生育时期黄叶占全株干物重的比例显著

8、或极显著增加,但对各生育时期绿叶、叶片、茎鞘、根和稻穗占全株干物重的比例以及经济系数（HI）均没有显著影响;多数情况下,O₃与品种的互作对水稻各生育时期的物质分配亦无显著影响。6.高O₃浓度使所有供试品种抽穗期和成熟期茎鞘可溶性碳水化合物含有率平均分别下降9.2%和13.5%,均未达显著水平;高O₃浓度使所有供试品种抽穗