《大氣CO2/O3濃度升高條件下水稻倒伏的成因與調控研究》是依託揚州大學，由楊連新擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大氣CO2/O3濃度升高條件下水稻倒伏的成因與調控研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊連新
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
迅速變化的大氣環境（包括大氣CO2/O3濃度升高）將極大地改變未來作物的生長環境進而對產量和品質產生顯著影響。大氣環境變化使作物生產力下降或波動的一個潛在因素是倒伏風險的增加。為了準確預測大氣組份變化對未來糧食安全的影響，必需定量研究高濃度CO2/O3對作物倒伏抗性的影響及其作用機理。熏蒸環境接近於自然農田的試驗平台為開展這一研究提供了重要契機。本項目依託獨特的自由空氣中微量氣體濃度增高（FACE）系統和自然光氣體熏蒸平台，動態模擬本世紀中葉大氣CO2/O3濃度，研究高濃度CO2/O3環境下重要穀類作物水稻倒伏抗性的變化及其相關生理基礎，評估CO2/O3與主要生物（品種）和非生物因子（主要栽培和環境因子）的互作效應，探明未來高濃度CO2/O3環境下最小化倒伏風險的技術途徑。研明這些問題並將它們整合到基於過程的機理性生長模型，有利於稻作生產應對大氣組分變化的技術選擇和糧食安全戰略的制定。
結題摘要
大氣中二氧化碳（CO2）和臭氧（O3）濃度持續增加將顯著改變作物的生長環境，進而對作物產量、品質及抗性產生深刻影響。稻作生產上倒伏問題日趨嚴重。相對產量和品質，人們對高CO2/O3濃度環境下水稻倒伏抗性的變化知之甚少，一個主要瓶頸因素是氣體熏蒸手段的局限性。本項目利用具有空間優勢的稻田FACE（Free-Air gas Concentration Enrichment）平台和自然光人工氣候室，選用代表品種，系統研究了大氣CO2/O3濃度升高對水稻生長和抗倒性的影響及其原因。結果表明，大氣CO2濃度升高使稻米品質總體變劣，但使籽粒產量增加且倒伏風險減少。高CO2濃度環境下水稻倒伏風險減少主要與基部節間抗折力明顯增強有關，而後者又與節間充實程度增加有關，表現在單位節間乾重、節間碳水化合物濃度以及莖鞘占全株乾重的比例增加。臭氧脅迫使水稻產量、品質和莖桿機械質量均呈下降趨勢。臭氧脅迫導致水稻莖桿的抗折力顯著下降，這與莖桿變細和充實程度減少有關，主要表現在節間橫截面積、節間單位長度乾重、莖鞘可溶性碳水化合物濃度以及光合產物向莖鞘和根系的轉運比例減少。水稻結實期發生倒伏影響生長發育和抗倒性狀對CO2或O3的回響，影響程度與供試品種和倒伏發生時期有關。大氣CO2或O3濃度升高對水稻生長發育和抗倒性狀的影響與氣象因子、熏蒸方式、供試品種和施氮量等因素有關。上述結果整合到基於過程的機理性生長模型，將有利於稻作生產應對大氣組分變化的技術選擇和糧食安全戰略的制定。項目實施期間研究小組發表標註基金資助的相關論文28篇，其中SCI收錄5篇、CSCD收錄論文22篇；另外，指導完成博士後出站報告1篇、博士畢業論文2篇和碩士畢業論文10篇。
