夜间增温对稻麦系统生产力的促进效应及其机制

【作者】 张彬； 田云录； 陈金； 邓艾兴； 宋振伟； 张卫建；

【机构】 南京农业大学应用生态研究所； 中国农业科学院作物科学研究所/农业部作物生理生态与栽培重点开放实验室；

【摘要】 历史数据和气候变暖模型预测夜间增温的幅度将显著高于白天。借助开放式夜间增温(FATI:Free Air Temperature Increased)实验平台,于2006～2009年在江苏省农业科学院对稻麦两熟种植进行大田试验,研究稻麦生育进程、产量及构成、生物量积累和物质生产效率对夜间增温的响应特征及其规律。结果显示,夜间增温使水稻的产量3年平均下降6.09%,2006年产量下降达到显著水平。但除2006年11月～2007年6月外,夜间增温却显著地使小麦的产量提高19.52%,由于小麦的显著增产,稻—麦周年的产量也在2007年6月～2009年6月显著增产,平均分别提高6.13%。产量构成显示粒重是夜间增温影响稻麦产量的关键因子,水稻的千粒重平均降低4.14%,小麦却提高11.31%。同时,夜间增温提前了稻麦的生育期,但对小麦的影响要显著高于水稻,稻麦始穗和收获日期平均分别提前2天、0天和10.7天、10.5天,生育期的显著提前使水稻的干物质积累呈下降趋势,始穗和成熟期的地上干物质平均下降了4.06%,但没有影响小麦的干物质积累,相反,使小麦抽穗和成熟期地上生物量积累平均显著提高17.35%。夜间增温也降低了水稻的每穗粒数、抽穗和灌浆期叶片光合、物质转运率和收获指数,平均分别下降4.14%、6.04%以及3.94和7.45个百分点,但却显著提高了小麦的成穗率、旗叶叶面积和收获指数,平均分别增加21.66%、23.19%和4.99个百分点,小麦的有效穗数、每穗粒数、旗叶的光合速率和物质转运率也呈增加趋势,平均分别提高9.43%、4.72%、1.78%和3.96个百分点,即夜间增温影响了稻麦籽粒的灌浆的基础、物质转运和灌浆能力,进而影响稻麦的粒重,致使水稻减产,小麦增产。另外,夜间增温还提高了水稻的有效穗数、成穗率和功能叶面积,也都提高了稻麦的呼吸速率,但没有影响小麦叶片的光合能力。以上结果表明全球夜温显著变暖下,利用作物对气候变暖的响应差异,科学运筹肥水和合理调整播期以提高籽粒的灌浆能力,防止粒重的下降导致水稻减产和维持小麦的高产具有重要的作用,也说明推广多熟种植,科学调整种植方式和提高作物物质生产效率以挖掘作物生产潜力和应对粮食生产的负面影响具有重要作用。更多还原