白天增温和夜间增温对水稻氮素积累及利用效率的影响

【摘要】水稻是我国最主要的粮食作物,全球气候变暖不仅升高水稻生长季内的平均气温,同时也会增加水稻生长季内发生极端高温天气的频率,这都会对水稻生产带来较大的影响。研究温度升高时水稻氮素积累、利用效率的变化特征,可为面对全球气候变暖条件下制定合理的氮肥管理措施、提高水稻氮素吸收利用效率等提供一定的借鉴和参考。本研究通过盆栽土培的方式种植耐热性不同的水稻品种(N22、汕优63(SY63)、IR64和两优培九(LYP9)),在水稻分蘖期至成熟期进行白天增温和夜间增温处理,通过塑料薄膜覆盖、电热鼓风机加热来达到白天和夜间平均温度升高3℃左右的增温效果。与自然温度下生长的水稻相比,研究白天增温和夜间增温对水稻产量、地上部生物量积累与分配、氮素积累及利用效率、水稻地上部氨挥发速率的影响。本研究的主要目的为：探明在白天增温和夜间增温下水稻产量、地上部生物量、氮素积累及利用效率等的变化特征,比较对高温抗性不同的水稻品种在增温条件下氮素积累和利用效率等方面的差异,研究氮素供应水平是否会影响水稻对增温处理的响应。本研究取得的主要结果如下：1.本研究采取的增温处理方式导致增温处理期内的白天和夜间平均温度比自然温度高出2-3℃左右。在增温处理期内极端高温发生的天数明显增多,与自然温度相比,在2012和2013年白天增温处理下日最高温度大于38℃C的天数明显增多,分别占增温处理总天数的58.8%和46.3%；在夜间增温处理下日最低温度大于30℃C的天数明显增多,分别占增温处理总天数的37.5%和56.1%。2.白天增温和夜间增温都显著降低了水稻产量。增温处理通过降低水稻单株颖花数、千粒重和结实率来降低水稻产量,其中水稻结实率的降低是水稻在增温处理下产量降低的主要原因。水稻结实率对增温危害的抗性存在明显的基因型差异,与自然对照相比,在不同增温处理、不同氮素供应水平下,N22结实率降低幅度的变化范围为14-70%,SY63为25-89%,LYP9为51-98%,表明N22对增温危害的抗性最强、SY63次之、LYP9最弱。氮素供应水平影响了水稻结实率,在增温处理下结实率降低幅度的变化范围在不施氮时为27-86%,在中氮供应时为20-56%,在高氮供应时为24-65%,表明氮素供应不足及过量都会加重增温处理对水稻结实率的危害。3.在抽穗期,与自然对照相比,2012年在不同品种、不同氮素供应水平下增温处理导致水稻抽穗期地上部生物量降低了4-22%,在2013年增温处理并没有导致水稻抽穗期地上部生物量明显降低。2012和2013年不同氮素供应、不同品种叶片干重占地上部总干重的比例在自然条件下分别为14.7-21.5%和22.2-24.9%,在增温处理下则分别为15.8-26.4%和22.4-29.1%,这表明在增温处理下水稻抽穗期地上部干物质在叶片中的分配比例升高。在成熟期,与自然对照相比,水稻地上部生物量在增温处理下变化较小,表明增温处理对水稻整个生育期内地上部干物质积累能力的影响很小。2012和2013年不同氮素供应、不同品种籽粒干重占地上部总干重的比例在自然条件下分别为36.1-47.7%和7.7-36.8%,在增温处理下则分别为0.7-32.9%和1.6-23.6%。这说明在增温处理下水稻成熟期地上部生物量在籽粒中的分配比例明显降低,这主要是因为增温处理显著降低了水稻结实率,在水稻灌浆成熟期间物质由茎叶向穗部的转运过程受阻,所以在增温处理下水稻成熟期分配在穗部的干物质比例明显降低,而分配在茎叶中的干物质比例明显升高。4.与自然对照相比,水稻抽穗期和成熟期地上部氮素积累量受增温处理的影响较小,整体而言在成熟期略有降低的趋势,表明增温处理对水稻地上部氮素积累能力的影响很小。在抽穗期,2012和2013年不同氮素供应、不同品种水稻叶片氮素积累量占地上部氮素总量的比例在自然条件下分别为38.9-48.3%和45.4-49.7%,在增温处理下则分别为40.6-52.4%和46.5-54.2%。这表明在增温处理下水稻抽穗期地上部氮素积累量在叶片中的分配比例升高。在成熟期,2012和2013年不同氮素供应、不同品种水稻籽粒氮素积累量占地上部氮素总量的比例在自然条件下分别为59.2-73.7%和19.1-58.3%,在增温处理下则分别为2.3-59.9%和4.4-44.0%。说明在增温处理下水稻成熟期地上部氮素积累量在籽粒中的分配比例明显降低。这主要也是因为增温处理显著降低了水稻结实率,阻碍了水稻灌浆成熟期间氮素由茎叶向穗部籽粒的转运过程,氮素大量积存于茎叶中,所以在增温处理下水稻成熟期氮素分配在穗部的比例明显降低,而分配在茎叶中的比例明显升高。5.由于增温处理对水稻成熟期地上部生物量和氮素积累量的影响都很小,所以水稻成熟期的氮素干物质生产效率(NUEb)在增温处理下变化较小。而由于增温处理显著降低了水稻的结实率,导致水稻产量显著降低,因此在增温处理下水稻的氮素籽粒生产效率(NUEg)、氮素收获指数(NHI)、氮肥偏生产力(PFP)都显著降低。6.本研究试验结果表明,增温处理对水稻地上部的氮素积累影响很小。在增温处理下,水稻结实率成为影响水稻氮素利用效率的关键。改善水稻品种的耐热性、在水稻生产中适量施用氮肥避免氮肥施用不足及过量,都可以降低今后气温升高对水稻生产的不利影响,并提高在气温升高条件下水稻氮素的利用效率。
【作者】孙诚；
【导师】崔克辉；
【作者基本信息】华中农业大学，生理学，2014，硕士
【关键词】增温；水稻；产量；氮素利用效率；

【参考文献】
[1]董艳雄.冷轧辊质量统计与分析系统—生产过程统计与运行分析子系统的设计与实现[D].东北大学,系统工程,2010,硕士.
[2]刘楠.运用词块教学法促进高中英语写作教学的行动研究[D].首都师范大学,学科教学,2013,硕士.
[3]庞丽微.石家庄市道路交通违法状况调查研究[D].河北师范大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[4]王伟,罗军舟.改进的入侵检测系统分析引擎实现技术[J].计算机工程与应用,2003,07:149-152.
[5]李宾.应用于分布式发电的三相并网逆变器控制研究[D].浙江大学,2013.
[6]奚兵.华西铝业公司出口销售回款信息系统的开发[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[7]赵艳.网络嵌入研究生日常生活的台前幕后[D].首都师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[8]王邦一.南方电网备用管理模式及应用研究[D].云南大学,工商管理,2012,硕士.
[9]任书荣.CD59基因突变与蛋白质糖基化相关性的研究[D].青岛大学,病原生物学,2004,硕士.
[10]李玢璐.基于工作嵌入理论的连锁业员工离职意向研究[D].兰州商学院,企业管理,2013,硕士.
[11]欠菊梅.羟基磷灰石作为吸收剂的研究[D].吉林大学,微生物与生化药学,2014,硕士.
[12]陈虎.重庆市典型水功能区长度划分合理性研究[D].重庆交通大学,水文学及水资源,2012,硕士.
[13]陈鑫,魏海军,吴敏,曹卫华.基于高斯回归的连续空间多智能体跟踪学习[J].自动化学报,2013,12:2021-2031.
[14]楚静.基于商务智能的景区决策支持系统研究[D].合肥工业大学,信息管理与信息系统,2013,硕士.
[15]石岩,付强.ID3方法在以干部选拔为主题的数据控制中的应用[J].辽宁行政学院学报,2003,06:76-78.
[16]郑应平.大规模系统集结降阶中的几个问题[J].自动化学报,1981,04:257-265.
[17]狄天宁.嗅鞘细胞与生物工程支架肌基膜管间组织相容性研究[D].兰州大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[18]龙梅,丛野,李轩科,崔正威,董志军,袁观明.部分还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的水热合成及其光催化活性[J].物理化学学报,2013,06:1344-1350.
[19]孙敬.邢台市第十二中学高效课堂改革探索[D].河北师范大学,教育管理,2014,硕士.
[20]张思思.论私募股权基金之投资人保护[D].外交学院,国际法,2014,硕士.
[21]陈志亭.公司法人财产权研究[D].华东政法学院,法律,2004,硕士.
[22]井阳.我国事业单位人员招聘存在问题及对策研究[D].大连海事大学,行政管理,2013,硕士.
[23]智承.不同呈现方式下情绪和语义启动效应的认知效率差异研究[D].辽宁师范大学,基础心理学,2011,硕士.
[24]魏体丽.澳大利亚行业技能委员会研究[D].华中师范大学,比较教育学,2013,硕士.
[25]毛泽玲.不同炮制方法对雷公藤的减毒保效作用及减毒机制的初步研究[D].福建中医药大学,中药学,2014,硕士.
[26]马征.现代汉语同素逆序词动态研究[D].山东师范大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[27]刘锦禄.型钢再生混凝土长柱抗震性能及其恢复力模型的试验研究[D].西安建筑科技大学,结构工程,2013,硕士.
[28]王克锋.中国食品企业品牌危机防治问题研究[D].黑龙江大学,企业管理,2013,硕士.
[29]吴文琦.可转换债券融资分析[D].华东理工大学,会计（专业学位）,2013,硕士.
[30]徐健,张清川.桩基静载试验在地基基础工程中的经济效益分析[J].重庆建筑.2004(01)
[31]罗方利.从潜移默化到主动追寻[D].湖南师范大学,美术学,2013,硕士.
[32]冯晓霞.精氨酸/碳酸钾复合溶液吸收二氧化碳的过程研究[D].河北科技大学,化学工程,2013,硕士.
[33]徐志萍.A Study on the Assessment Model of Mti Theses Based on the Pacte Translation Competence Model[D].西安外国语大学,MTI翻译,2014,硕士.
[34]孙雯.营业税改征增值税对企业财务的影响研究[D].首都经济贸易大学,会计（专业学位）,2013,硕士.
[35]吕建华.恒信贷款公司信贷管理系统设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[36]纪芳芳.学科建设视野下的少数民族舞蹈文化传承[D].中国艺术研究院,舞蹈学,2013,硕士.
[37]NDATINYAEustache.Multi-Agent Driven Rule-Based Dss in Data Warehouse[D].湖南大学,ComputerScienceandTechnology,2011,硕士.
[38]范佳甲.伍德罗·威尔逊总统权力扩张思想研究[D].内蒙古师范大学,专门史,2013,硕士.
[39]邓龙,沈际海,许娜,吕立华.基于炉内辐射模型的加热过程分析[J].冶金自动化.
[40]闫晓静.351例过敏性紫癜住院患儿临床分析[D].河北医科大学,儿科学,2014,硕士.
[41]傅俊田.投资者关注对盈余公告效应影响的实证研究[D].广东财经大学,会计学,2014,硕士.
[42]朱文礼.云服务环境下媒体播放设备架构设计及实现[D].南京理工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[43]甄曼丽.基于两类新型纳米材料的电化学生物传感研究[D].西北大学,2012.
[44]丁磊.吉林省业余体校后备人才实行“竞教结合”培养模式现状及对策分析[D].辽宁师范大学,体育教育训练学,2011,硕士.
[45]樊金山.1956年以后毛泽东社会主义建设思想内部矛盾探析[D].河南大学,马克思主义理论与思想政治教育,2004,硕士.
[46]赵磊.亲水性聚合物改性炭的制备及其超级电容性能研究[D].兰州理工大学,材料加工工程,2013,硕士.
[47]胡祖珺.《围城》中幽默语英译的概念整合理论解读[D].宁波大学,英语语言文学,2014,硕士.
[48]杨可.最新石墨烯图像传感器节能低价捕捉光线能力[J].泸州科技,2013,02:18.
[49]刘世平.银行管理信息化的五大要点[N].中国计算机报,2002-09-16B03.
[50]刘莎.屠格涅夫与郁达夫创作比较研究[D].西安外国语大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.