开放式不对称升温对水稻（Oryza sativa）生长特性和产量构成的影响外文翻译资料

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本科生毕业论文翻译

题 目 开放式不对称升温对水稻（Oryza sativa）生长特性和产量构成的影响

开放式不对称升温对水稻（Oryza sativa）生长特性和产量构成的影响

XIAOJIN XIE, YAOHONG ZHANG, LIN WANG, XIHUA YANG, QIANG YUand YUNXUAN BAO

南京信息工程大学气象灾害预测与评估协作创新中心，南京市宁路路219号

摘要:气候变暖呈现昼夜变化不同，夜间增温较高，因此对水稻生长和产量产生显着影响。 本研究的目的是确定不对称增温（全天增温，AW;从7:00到19:00白天增温，DW;从19:00到7:00夜间增温，NW;以及控制对照CK）对水稻生长特性和产量的影响。在2013年和2014年，在中国江苏省南京进行了两次盆栽控温试验。AW，DW和NW处理中水稻冠层的日平均温度分别于对照区分别高出了2.0℃，1.1℃和1.3℃，。不对称升温减少最大分蘖数和有效分蘖，表现为CKgt; DWgt; NWgt; AW数。在AW，DW和NW处理中，两年有效分蘖数分别下降18.57％〜37.77％。不对称升温还会降低株高，绝对增长率（AGR），SPAD值，叶面积指数（LAI）和净光合速率（Pn）。株高和Pn值的顺序依次为CKgt; DWgt; NWgt; AW。增温处理影响水稻生育期。从移栽日期到抽穗期的两个年份的平均AW，DW和NW平均分别缩短了3.5天，2.5天和3.0天，而从抽穗期到成熟期的平均长度无明显的变化。 成熟期地上部分生物量分别下降了13.38％，3.56％和6.22％，平均AW，DW和NW地块的产量分别下降了10.07％，5.06％和7.89％。穗数，每穗粒数和籽粒灌浆速率呈下降趋势，而温暖地块的千粒重有不规则变化。结果表明，在预测的气候变暖情况下，长江流域的稻米生产力将进一步下降。

关键词：不对称升温，开放式增温系统（FATI），籽粒产量，生长特征，水稻

气候变暖是当今世界最重要的环境问题之一。过去一个世纪全球平均气温上升了0.56至0.92°C，现在预测到2100年全球气温将上升1.4至5.8°C（IPCC 2007）。气温迅速上升的同时，伴随着增量的明显不对称。夜间最低气温的增加几乎是白天最高气温的两倍（Harvey 1995，Easterling et al.1997）。白天/夜间温度差异增量的这种前所未有的变化可能对作物生长和发育产生重要影响（Lobell and Asner 2003，Zhang等人2013）。

水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的作物之一，也是亚洲最重要的食物之一。 根据作物模型和全球气候变化情景，亚洲国家水稻产量变化的预测范围相当广泛（Lal et al.1998，Krishman et al.2007，Tao et al.2008）。例如，彭等人 （2004年）表明，在日最低温度下增加1°C会使水稻产量下降10％。 Sheehy等人。（2006）发现，在日最低气温升高1℃的情况下，水稻产量下降了13.70％。 然而，Lobel等人（2008）报道，气温升高使水稻产量增加。这些研究表明模型预测分析存在很大的不确定性。为便于应用这些模型，国内外学者仅考虑了日平均气温（而不是白天和夜间的不对称温度差异）如何影响作物的生长发育和实际作物产量（Dong et al。2011），导致许多预测结果不一致。为减少作物模型预测的不确定性并反映气候变暖对作物系统的实际影响，需要通过试验田间观测数据修改现有作物模型参数，以更准确地模拟未来作物产量的变化。近日在植物生长室或温室中进行了人工模拟实验，但是上述装置的增量设定与实际气候变暖不一致。模拟真实气候变暖的特征非常困难（Klein et al.2005，Cheng et al。2009，Yang et al。2010）。

本研究的目的是确定不对称增温对水稻生长和籽粒产量的影响。于中国南京进行了田间试验，以使用自由空气温度升高（FATI）装置来研究不对称升温对淮稻5号水稻品种的生长和产量的影响。

1 材料和方法

两个试验（2013年为试验1和2014年为试验2）在中国江苏省南京信息工程大学农业气象实验站（32o07N，118o50E）进行。在水稻生长季节5月中旬至10月。该地区有着温暖，半湿润的季风气候，年平均降水量1100毫米。2000年至2010年的平均气温分别为16.6°C，比上世纪80年代和90年代分别上升1.4°C和0.7°C。平均日照时间超过1900小时，无霜期为237天。

本研究所用的水稻品种是在南京广泛种植的淮稻5号（常规粳稻）。两年内，播种都是在5月18日进行。6月20日移栽，在每个塑料桶（25厘米直径，28厘米高度）中移植一棵幼苗，其中填充8.0千克Hapli-stagnicgleysol。土壤来自南京浦口一个稻田的耕层（顶层〜15cm），其中含有9.28g / kg有机碳，总氮1.06克/公斤，可利用的P为6.89毫克/公斤和125毫克/公斤（CO（NH₂）₂）总计为0.68克N：移栽时施用50％，拔节时施用50％，开花时施用25％。种植后施用磷肥和钾肥，过磷酸钙和氯化钾的施用量分别为0.15克/桶和0.37克/桶。 在播种前进行手除草以控制杂草。根据需要喷洒杀虫剂（吡虫啉）和杀真菌剂（戊唑醇）以防治害虫和疾病。

本设计借鉴于Nijs等（1996），Kimball（2005）和Dong等人 （2011年）研制开放式增温（FATI）设备，自行设计了一台带有两个1-KW远红外加热管（1.5 m长，相距60 cm）的实验升温装置。 它们被放置在钢柱管支撑上0.5m（播种期）至1.7m（开花期），并被树脂膜包围，该树脂膜允许98％的透光率并且在顶部开放。包括从移植到移植的整个时期的四个处理（全天增温，AW;从7:00到19:00的白天增温，DW;从19:00到7:00增温的夜间时间，NW;和对照，CK）成熟的实验。 每种处理包括三个重复的图，这些图被放置在随机区组设计中。在一个区域（1.2m宽times;2.0m长）中生长24个水稻米（四个水稻米放在宽度上，六个水稻米长度放置）。此外，所有桶位在生长期间均未改变。该设备具有4m²的加热面积，并且能够引起显着的温度升高（Dong et al。2011）。AW，DW和NW图中的作物冠层的日平均温度分别比对照样地（实验1）高2.0℃，1.1℃和1.3℃，分别为2.0℃，0.9℃比对照样地（实验2）高1.2℃。使用温度记录器仪器获得冠层温度数据，其每30分钟自动记录温度值。

测量了与水稻生长和发育有关的主要形态特征，包括最大分蘖数，有效分蘖数，株高，叶面积指数（LAI）和土壤和SPAD值。最大分蘖对应于从分蘖期到抽穗期分蘖数最多的分蘖。每个土地面积的有效分蘖在收获阶段确定。从分蘖阶段到成熟阶段，从表土到最长叶片的叶片测量植株高度，重复10次。

在分蘖期，孕穗期，开花期，灌浆期和成熟期测定LAI和SPAD值。使用LAI-2000植物冠层分析仪对LAI值进行破坏性测量，并计算每个土地面积的叶面积。用SPAD-502叶绿素仪器在完全展开的最上面的叶片上非破坏性地测量SPAD值。在与SPAD值相同的生长阶段在完全膨胀的最上面的叶上测量净光合速率（Pn）。在光照强度条件下使用LI-6400便携式光合系统在清晨9：30-11：30对Pn值进行1000mu;mol/ m²/ s和室CO2浓度为380mu;mol/ mol的非破坏性测量。收集LAI，SPAD和Pn值并做五次重复。

从每个处理中收获淮稻5号并在其成熟时测各数据。为了测量地上生物量，每个处理收集三桶水稻（从一个地块中选择一个水稻稻米），通过流水将土壤从根部小心地洗掉，并且切下根部。将茎，叶和穗在80℃下烘箱干燥24小时至地上生物量的恒重。每个地块的产量和产量组分是通过收获成熟后剩余的水稻稻穗桶来确定的。将这些米穗进一步风干3周至恒重，并计数圆锥花序并小心脱粒。该1000粒重由随机加权1000粒测定。实际产量通过加权所有谷物三次重复来确定。之后将谷物浸泡在水中，并计数沉降和漂浮谷物的数量以确定谷物填充率。

统计分析采用SPSS 12.0（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）进行。通过LSD计算在P = 0.05水平上确定统计显着性差异。计算了平均值的标准误差并将其表示为误差线。

2 结果与讨论

2.1 昼夜平均温度变化

开花期有冠层温度变化的趋势。结果表明，3种增温处理的冠层温度变化与CK相似，说明增温系统并未改变田间温度的日变化特征。不同情景下的冠层温度顺序为AWgt; NWgt; DWgt; CK，其余发育阶段的温度变化趋势与开花期相似。在AW，DW和NW地块的整个生长阶段，作物冠层的日平均温度分别为2.0℃，1.0℃和1.3℃，分别高于对照样地。

2.2 分蘖

使用FATI系统进行的田间增温显着降低了淮稻5号在两年中的最大分蘖数和有效分蘖数（P lt;0.05）。在AW，DW和NW处理中，2013年最高分蘖数分别下降了37.30％，8.90％和31.00％，分别下降了33.73％，16.67％和2014年的23.53％，而2013年有效分蘖数分别下降了32.57％，18.58％和27.27％2014年分别下降37.77％，26.84％和31.83％（图1）。结果表明，气候变暖抑制了水稻分蘖。

图1两年不对称增温对水稻最大分蘖数和有效分蘖数的影响，

垂直柱表示标准误差（n = 10）。各生长阶段处理之间的不同字母表示在P lt;0.05时的差异显著。

2.3 植物高度

3个温热处理降低了淮稻5号在成熟期的株高，导致株高的顺序如下：CKgt; DWgt; NWgt; AW（图2）。在2013年AW，DW和NW植株高度分别下降了9.35％，2.47％和3.18％，在2014年分别下降了11.59％，2.64％和5.55％。增温处理与对照处理株高差异显着（P lt;0.05）。

图2 两年内不对称增温对水稻株高的影响，

垂直柱表示标准误差（n = 10）。 各生长阶段处理之间的不同字母表示在P lt;0.05时的差异显著。

2.4 SPAD值和LAI

SPAD值可以直接代表植物叶片中叶绿素含量的变化，SPAD值越低叶绿素含量越低（Bannari et al。2007）。增温处理降低淮稻5号植物的SPAD和LAI值（图3）。SPAD和LAI在开花期最大，成熟期最小。在AW，DW和NW处理中，SPAD在2013年分别下降了6.72％，5.21％和4.56％

2014年分别为开花期的9.20％，5.12％和3.68％; 而LAI在2013年分别下降了33.03％，24.00％和28.38％，灌浆期分别下降了20.38％，17.41％和6.16％。孕穗期和开花期增温处理的SPAD值与CK相比差异显着，LAI值在孕穗期，开花期和灌浆期有显着差异（P lt;0.05）。水稻叶子的许多营养素在开花期后转入穗粒，使水稻叶片迅速老化（Feng et al。2009）。因此，温暖处理对开花期和开花期的SPAD值有显着影响。但灌浆后水稻冠层覆盖率无明显变化。因此，水稻叶面积指数也没有显着变化，温度变化对灌浆和成熟期叶面积指数没有显着影响（Liu et al。2000）。

图3不对称增温在不同年份对淮稻5号的SPAD的影响，

垂直柱表示标准误差（n = 5）。 各生长阶段处理之间的不同字母表示在P lt;0.05时的差异显著。

2.5 Pn

不对称增温显着降低了怀大5号在生育期的CKgt; DWgt; NWgt; AW的顺序（表1）。在AW，DW和NW处理中，在开花阶段，2013年Pn分别下降了26.18％，5.84％和19.70％，2014年分别下降了26.36％，8.95％和25.00％。在灌浆期，2013年Pn分别下降22.46％，10.27％和2.09％，到2014年分别下降18.87％，7.44％和8.40％。与SPAD和LAI相似，Pn在开花期达到最大值，在成熟期达到最小值。与CK处理相比，两个年份在增温处理的孕穗期和开花期Pn均有显着差异，这与SPAD值的变化相同。

表1不同温度对淮稻5号在5个生育时期净光合速率（Pn）的影响

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