以超级杂交晚稻品种‘五丰优T025’为材料,设置日排夜灌,灌溉水深4～5 cm(H1);日排夜灌,灌溉水深8～10 cm(H2);深水灌溉,保持水深8～10cm(H3)等3个处理,以稻田湿润处理水层0～1 cm为对照,研究了抽穗扬花期遭遇低温条件下不同灌水方式和水层深度对双季晚稻生理特性及产量的影响.结果表明:低温期间,不同灌水处理叶片、土层和冠层温度较对照均有所提高,其中H2处理增温效果最好.低温胁迫下各处理稻株叶片叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度和胞间CO2浓度均逐渐降低,其中H2处理降低幅度最小;H2处理叶片丙二醛、游离脯氨酸含量上升幅度最小,可溶性蛋白含量高于其余处理,超氧化物歧化酶和过氧化物酶增幅最小,过氧化氢酶下降幅度最小.灌水保温均可达到增产效果,以H2处理效果最佳,遭遇低温的2014年和2015年第二播期H2处理分别比对照增产12.9％和13.5％;从产量结构上看,各处理较对照在单株有效穗数、穗长、结实率、千粒重上均有一定的改善,日排夜灌8～10 cm水深处理是增强双季杂交晚稻抽穗扬花期低温抵御能力较为实用的农艺措施.

定量生育期内植物光合碳在植物组织-土壤的分配规律,对于理解全球碳循环有着重要意义.采用13C-CO,脉冲标记结合室内培养,通过元素分析仪-稳定同位素联用(Flash HT-IRMS)分析植物各部分及土壤δ13C值,比较了不同生育期下水稻光合碳在不同组织间的分配规律,并量化了水稻光合碳向土壤碳库的转移.结果表明:(1)水稻地上部和根系干物质量随水稻生育期的增加而呈现递增趋势,不同的生育期表现为:分蘖期＞拔节期＞抽穗期＞扬花期＞成熟期.而整个生育期的根冠比为0.2-0.4,分蘖期的根冠比最高,随着水稻生育期的增加而递减,到抽穗期以后根冠比稳定在0.2左右.(2)脉冲标记6h后,水稻地上部和地下部(根系)的δ13C值在-25.52‰-28.33‰,不同器官的δ13C值存在明显分馏效应,且趋势基本一致,即茎杆(籽粒)＞叶片(根系);这种由于水稻生育期特性导致的各器官碳同位素分馏的现象,可用于指示不同生育期下水稻光合碳的分配和去向.(3)不同生育期13C-光合碳在植物-土壤系统的分配规律不同,生长前期光合碳向根系及土壤中分配的比例高,具有较强的碳汇能力,而随生育期光合碳在根系及土壤中的分配比例呈下降趋势,但积累量不断增加.(4)不同生育期13C光合碳在水稻-土壤系统中的分配比例差异明显.水稻分蘖期有近30％光合碳用于根系建成并部分通过根系分泌物进入土壤有机碳库(10％),而到成熟期则向籽粒中分配较多,而且光合碳在土壤中的分配比例也随生育期呈下降趋势.研究结果对稻田土壤有机碳循环过程和调控机制的揭示具有重要的理论意义.

以超级杂交晚稻品种五丰优T025为材料,设置4种施氮水平,低氮(N1,90kg N·hm-2)、正常氮(N2,180 kg N·hm-2)、高氮(N3,250 kg N·hm-2)和超高氮(N4,330kg N·hm-2),研究了抽穗扬花期低温条件下不同施氮量对晚稻生长发育、产量形成和相关生理特性的影响.结果表明:遇低温条件下,各处理产量均有不同程度的下降,以N2产量最高,N1最低,N3和N4居中,N3、N4单株有效穗数、每穗总粒数均较高,但结实率和收获指数均显著下降;随施氮量增加,包穗率、总干物质量和叶绿素含量有不同程度的升高,而穗部干物质量则以N2最多;低温来临后,各处理叶绿素含量、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)均有不同程度的下降,N3、N4的Pn、Tr较N2降幅更大;各处理游离脯氨酸、丙二醛含量和过氧化物酶活性均一定程度上升高,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性和可溶性蛋白含量下降,以N3、N4的变化幅度最为显著.表明高氮量不利于晚稻抵御抽穗扬花期低温,生产上应避免氮肥施用失当,双季晚稻施氮量以不超过180 kg·hm-2为宜.

夜间增温幅度大于白天是气候变暖的显著特征.夜间增温影响水稻生产及CH4和N2O排放.硅是作物有益元素,施硅可提高产量,减少稻田CH4排放.增温或施硅单因子对稻田CH4和N2O排放影响已有报道,但二者耦合如何影响水稻生产及稻田CH4和N2O排放,尚不清楚.通过田间模拟试验,研究了夜间增温下施硅对稻田CH4和N2O综合增温潜势和排放强度的影响.增温设2水平,即常温对照(CK)和夜间增温(NW),采用铝箔反光膜夜间(19:00-6:00)覆盖水稻冠层模拟夜间增温;施硅量设2水平,即Si0(不施硅)和Si1(钢渣硅肥,200 kgSiO2/hm2).结果 表明,施硅可缓解夜间增温对水稻根系活力的抑制作用,降低夜间增温对水稻地上部、地下部干重和产量的抑制作用.夜间增温显著提高CH4累计排放量,而施硅显著降低CH4累计排放量.夜间增温下施硅处理稻田CH4累计排放量在分蘖期、拔节期、抽穗-扬花期和灌浆成熟期比未施硅处理分别低48.12％、49.16％、61.59％和39.13％.夜间增温或施硅均促进稻田N2O排放,夜间增温下施硅在上述生育期及全生育期N2O的累计排放量依次比对照高78.17％、51.45％、52.01％、26.14％和40.70％.研究认为,施硅可缓解夜间增温对稻田CH4和N2O综合增温潜势和排放强度的促进作用.

夜间增温幅度大于白天是气候变暖主要特征之一.夜间增温对水稻生产及CH4和N2O排放的影响备受关注.品种混栽可提高水稻产量,增强水稻植株抗性.增温或混栽单因子对稻田CH4和N2O排放影响已有报道,但二者耦合如何影响水稻生产及稻田CH4和N2O排放,尚不清楚.采用2因素随机区组设计,通过田间试验研究了夜间增温下品种混栽对水稻产量、CH4和N2O综合增温潜势和排放强度的影响.夜间增温设2水平,即对照(CK,control)和增温(NW,nighttime warming);品种混栽设2 水平,即混作(I,intercropping),单作(M,monocropping),混栽处理将主栽品种(超级稻南粳9108)与次栽品种(杂交稻深两优884)以3:1 的比例种植.水稻生长期用铝箔反射膜覆盖水稻冠层进行被动式夜间增温试验(19:00-6:00).结果表明,夜间增温或品种混栽均显著降低水稻植株分蘖数和生物量.品种混栽显著提高水稻产量,而夜间增温则显著降低产量.品种混栽可缓解夜间增温对水稻产量的抑制作用.夜间增温下品种混栽处理稻田CH4累计排放量在分蘖期、拔节—孕穗期、抽穗—扬花期和灌浆—成熟期比单作对照分别高55.32％、45.89％、43.49和125.82％.夜间增温下品种混栽处理稻田N2O累计排放量在分蘖期、拔节—孕穗期和抽穗—扬花期分别比单作对照高64.44％、46.26％和42.07％.研究认为,夜间增温下品种混栽显著提高稻田CH4和N2 O排放通量和累积排放量,显著增加综合增温潜势(GWP)和排放强度(GHGI).