1、二氧化硫对水稻产量构成因子的影响农业环境科学 2008,27(5):18901894JournalofAgro-EnvironmentScience二氧化硫对水稻产量构成因子的影响张金恒,李日鹏 2,1,韩超(1.青岛科技大学环境与安全工程学院,生态环境与农业信息化研究所,山东青岛266042;2.青岛农业大学资源与环境学院,山东青岛 266109)摘要:通过田间小区 s0:熏气试验,研究了不同生育期正常生长的水稻在 s0:急性伤害条件下产量构成因子变化.结果表明,与正常条件下生长的水稻比较分析表明,SO 急性伤害对水稻产量构成因子的影响在品种和生育期之间表现出差异性,在分蘖期进行 s0 熏气
2、处理穗重,千粒重和每穗总粒数随熏气浓度的增加都有降低趋势 ;在拔节期进行 SO:熏气处理后单株穗重与千粒重与对照试验相比也表现出一定的差异;在抽穗期进行 SO:熏气处理后千粒重随 SO浓度增大表现出下降的趋势;在灌浆期进行 SO:熏气处理对产量构成因子的影响规律性不明显.分蘖期进行熏气处理导致临稻 10,圣稻 13 和阳光 2003 个品种水稻平均减产分别为:18.5%,32.3%,29.3%,拔节期 :18.4%,24.1%,11.4%,抽穗期:18.5%,21.4%,16.0%,灌浆期:18.7%,14.6%,12.1%. 在分蘖期进行s0 急性伤害处理,圣稻 13 和阳光 200 两个品
3、种的平均减产量最大 ,分别为 32.3%和 29.3%,然而不论在哪个生育期进行熏气处理临稻 10 平均减产量相对稳定(18.4%和 18.5%).因此本研究表明 SO 熏气处理对产量构成因子均有影响,总的规律是在水稻生长前期进行 SO:熏气处理对产量主要构成因子的影响比生长后期进行 SO 熏气处理的影响要大.关键词:二氧化硫;水稻;产量中图分类号:X503.231 文献标识码:A 文章编号:1672 2043(2008)05189005ElyectsofSulphurDioxideontheYieldComponentsofRiceZHANGJinheng,LIYuepeng,HANChao
4、(1.CollegeofEnvironmentandSafetyEngineering,InstituteofEnvir.EcologyAgricultureInformation,QingdaoUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266042,China;2.CollegeofResourcesandEnvironment,QingdaoUniversityofAgriculture,Qingdao266109,China)Abstract:Inanopen-topfieldexposuresystemforthecontrolledrelease
5、ofairpollutants,threegenotypesofrice(LinDaol0,ShengDao13andYangGuang200)wereexposedtoelevatedS02concentrationsinfivegrowingseasonstostudytheeffectsofSO2onriceyieldeompo-nentsunderfieldconditions.ThetreatedplotswereexposedtoconcentrationsofC1(13.09mgm),C2(26.18mg?m),C3(39.26mg?m),C4(52.35mg?m.)andthe
6、backgroundconcentration(CK)respectively.Comparedwiththenormalgrowthrice,thedifferenceofS02impattingonyieldcomponentsdependedongenotypesandgrowthstagesofrice.ExposedtoSO2,yieldcomponentsofriceearweight,thousandgrainweightandgrainnumberperearreducedattillerstage,andthousandgrainweightreducedatheadings
7、tageaccordingtotheelevatedSO2concentrations.ThedifferenceofearweightandthousandgrainweightexistedbetweenriceexposedtoSO2andCKatjoinfingstage.Thereductionofaverageyieldof18.5%,32_3%and29-3%attillerstage,18.5%,21-4%and16.0%atjointingstage,8.7%,14.6%and12.1%atheadingstage,18.4%,24.1%and11.4%atgrainfill
8、ingstageforLinDaol0,ShengDaol3andYangGuang200respectively.Theratioofav-erageyieldreductionofLinDaol0nearby18%.buttheratiosofaverageyieldreductionofShengDaol3andYangGuang200were32-3%and29.3%respectively.ThisinvestigationshowedthattheeffectsofsulphurdioxideontheyieldcomponentsofriceexposedtoSO2atearly
9、growthstagesmorethanatlatergrowthstages.Keywords:sulphurdioxide;flee;yield二氧化硫是最常见的大气污染物之一,对农作物收稿日期:20071202基金项目:国家自然科学基金项目(40601062);863 计划课题(2007AA10Z205)作者简介:张金恒(1973 一),男,博士,硕士生导师,副教授.Email:的生长,发育和产量都有明显的危害】.不同植物受到SO 污染表现出不同的伤害症状,尤其在短时间接触高浓度 SO 引起的症状表现更为明显,因此研究 SO对作物的急性伤害特点在农业生产上具有重要意义.大气污染物对植物影
10、响的研究是从 20 世纪 70年代开始的,最早主要是对植物症状学的研究,后来第 27 卷第 5 期农业环境科学陆续开始采用熏气装置研究大气污染物的植物生态效应回.许多学者认为 sO 对植物的伤害程度与 SO:浓度和暴露时间两因素直接相关 p1,除此之外也与植物生长阶段,接触次数等因素有关.另外在 SO:对植物伤害机理,对生理生化指标的影响,对植物组织结构影响等方面开展了较多的研究.但以往针对农作物的试验研究对象大部分为盆栽作物,难以反映大田群体作物的实际状况.本项研究通过田间小区设计试验,采用开顶式熏气装置,在模拟 SO 环境污染条件下,研究高浓度 SO 的急性伤害对不同品种水稻的产量构成因子
11、的影响,为 SO 污染区水稻高产和抗性品种的选择提供理论依据,在农业生产上具有现实意义.1 材料与方法2007 年在青岛市新技术农业研究基地进行田间试验.试验区土壤为棕壤土,土壤有机质含量 4.1g?kg,全氮 1.0g-kg 一,碱解氮 47.2mg?kg,速效磷23.1mg?kg,速效钾 130.8mg?kg,有效硫 18.4mg?kg,全硫 181.7mg?kg.小区面积:15.18m,共设 3个重复,采用拉丁方设计小区.试验选用“临稻 10号“,“圣稻 13“,“阳光 200“3 个水稻品种,株行距为0.15rex0.22m,按大田管理方式进行田间管理,统一施肥.于 4 月 2O 播种
12、,5 月 30 日移栽,9 月 28 日收获.利用开顶式熏气装置模拟进行 SO 急性伤害处理,设置 4 个 SO2 浓度梯度 C1(13.09mg?m),C2(26.18mg?m),C3(39.26mg?m),C4(52.35mg?m.)和对照 CK(未经熏气处理),3 次重复.分别在分蘖期(6 月 29 日), 拔节期 (7 月 14 日), 抽穗期(8 月 24日)和灌浆期 (9 月 7 日)对正常生长的水稻进行 1 小时熏气处理.于水稻成熟期(9 月 28 日)在各试验区对角线选 10 株水稻测定株高,同时收获该样点水稻穗,待晒干后进行室内考种.主要项目有单株穗重,穗长,每穗粒数,每穗空
13、瘪粒数,千粒重,单株穗粒重,最后测定小区产量.用 DPS 处理系统软件对测量的数据进行统计分析.2 结果与分析2.1SO:急性伤害对水稻产量构成因子的影响分析分蘖期熏气处理对水稻产量构成因子的影响表明(见表 1),临稻 10 号和圣稻 13 各处理单株穗重与对照相比差异显着,两个水稻品种各处理平均单株穗重比对照降低 16.0%和 25.1%;两个水稻品种处理 C4 浓度下穗重与其他 3 个处理有明显差异,与对照相比分别降低 23.3%和 40.4%;阳光 200 各处理穗重除 c1 浓度外 ,其他 3 个浓度与对照相比差异显着.3 个水稻品种各处理之间的千粒重和总粒重与对照相比有明显差异,各处
14、理之间也表现出一定差异性.随熏气浓度的增大,各处理穗重,千粒重和单穗总粒重在 3 个水稻品种之问表现出一致的规律性,即随熏气浓度的增加穗重,千粒重和单穗总粒重都有降低趋势,而其他产量因子规律表现不明显.表 1 水稻分蘖期二氧化硫熏气处理对产量构成因子的影响Table1S02effectedOnyieldcomponentsattilleringstage注:通过 Duncan 多重比较检验 DuncanAnalysis),具有相同字母的处理没达到显着差异,不含相同字母表示差异显着;小写字母表示在 O.05水平上差异达到显着.下表同.1892 张金恒等:二氧化硫对水稻产量构成因子的影响 2008
15、 年 9 月表 2 表明,拔节期 3 个水稻品种熏气处理后单株穗重与对照相比差异显着,千粒重与对照相比也表现出一定的差异.拔节期临稻 10 号和圣稻 13 两品种产量构成因素 C4 处理后除株高和穗长和对照相比没有显着差异外,其他产量构成因子与对照比较差异显着.阳光 200 各处理单株总粒重与对照相比没有明显差异.对抽穗期正常生长的水稻进行不同浓度的 SO熏气处理,圣稻 13 和阳光 200 两品种各熏气浓度处理单株穗重和单株总粒重与对照相比差异显着(见表3).2 个水稻品种各处理平均单株穗重比对照降低26.7%和 26.2%;临稻 1O 号经 C3,C4 两个浓度处理后单株穗重和总粒重与对照
16、相比表现出明显差异;3个水稻品种各处理千粒重在 SO 浓度增大时表现出下降的趋势.在灌浆期熏气处理,临稻 10 品种 C4 浓度熏气处理的单株穗重和单株总粒重与对照相比差异显着;圣稻 l3 品种各熏气处理千粒重与对照相比均有明显差异,各处理平均千粒重比对照降低 19.1%;阳光 200品种 C3,C4 熏气处理的单株穗重,穗长,千粒重及单株总粒重与对照相比差异显着(见表 4).2.2 不同生育期熏气处理对水稻产量的影响第 27 卷第 5 期农业环境科学 1893在分蘖期对 3 个品种水稻进行 4 个浓度二氧化硫熏气处理,试验结果表明,经过 C3,C4 两个浓度处理的临稻 10 品种产量与对照(
17、CK)相比差异显着;经过 C1,C3 两个浓度处理的圣稻 13 产量与对照相比差异显着,经过 C2,c3 两个浓度处理的阳光 200 产量与对照相比有明显差异(见表 5).3 个水稻品种的产量随分蘖期二氧化硫熏气浓度的增加呈减少的趋势,其中 3 个品种的水稻各处理与对照相比平均减产18.5%,32.3%,29.3%.拔节期对正常生长的水稻进行不同浓度的 SO 熏气处理表明,临稻 1O 品种 c2,C4熏气浓度处理和圣稻 l3 品种 C4 浓度处理的产量与对照 CK 之间差异显着,其中熏气处理后 3 个品种的水稻与对照 CK 相比平均减产 18.4%,24.1%,11.4%.抽穗期对 3 个水稻
18、品种熏气处理,各处理产量与对照相比平均减产 18.5%,21.4%,16.0%.灌浆期对 3 个水稻品种熏气处理,临稻 10 品种 c3,c4 两个熏气浓度处理,圣稻 l3 品种 C4 熏气浓度处理以及阳光 200品种 C4 熏气浓度处理的产量与对照相比均达到显着差异,3 品种水稻各熏气处理产量与对照相比平均减产 18.7%,14.6%,12.1%.通过各熏气浓度处理后的产量与对照相比(见表5),不同生育期熏气对临稻 10 品种的平均减产均接近 18.7%,表明该品种在不同生育期受 SO:胁迫导致产量减少量趋于一致;在分蘖期熏气对圣稻 13 和阳光 200 两品种的平均减产分别达到了 32_3
19、%和29.3%,拔节期,抽穗期和灌浆期熏气处理和对照比较平均减产量有减小的趋势,在灌浆期熏气对这两个水稻品种的平均减产分别为 14.6%和 12.1%,因此圣稻13 和阳光 200 两个品种受 SO 胁迫发生在越早的生育期将导致更大的减产.3 结论与讨论3.1 结论通过田间小区试验,在水稻分蘖期,拔节期,抽穗期,灌浆期分别对正常生长的临稻 1O,圣稻 13,阳光2003 个品种进行 SO 熏气处理,结果表明:(1 惮株穗重 ,千粒重及单株总粒重均有影响,且随 SO 浓度的增大,主要产量因子有逐渐减小的趋势.在分蘖期进行 SO 熏气处理后,穗重,千粒重和单穗总粒重在 3 个水稻品种之间表现出一致
20、的规律性,即随熏气浓度的增加,穗重,千粒重和单穗总粒重都有降低趋势;拔节期 3 个水稻品种熏气处理后单株穗重和千粒重与对照相比也表现出一定的差异;抽穗期3 个水稻品种各处理千粒重在 SO 浓度增大表现出下降的趋势;灌浆期 3 个水稻品种各熏气处理对产量构成因子的影响一致性的规律不明显.(2)不同生育期 SO:熏气对水稻产量均有影响,且不同品种对 SO 的影响表现出的减产趋势有差别:临稻 1O 品种在不同生育期受 SO 胁迫导致产量减少量趋于一致.圣稻 13 和阳光 200 两个品种受 SO 胁迫发生在越早的生育期将导致更大的减产.3.2 讨论和对照相比,SO 熏气处理对产量构成因子均有影响,并
21、且这些影响在熏气生育期和品种之间存在差l894 张金恒等:二氧化硫对水稻产量构成因子的影响 2008 年 9 月表 5Table5不同生育时期熏气处理对水稻产量的影响ofChineseSocietyForEnvironmentalSciences,1988,4:2531SO2effectedonyieldsatdifferentgrowthstages异,总的规律是在水稻生长前期进行 SO 熏气处理对产量主要构成因子的影响比生长后期进行 SOz 熏气处理的影响要大.这主要是由于 s0 经气孔进入叶肉,逐渐扩散到海绵组织和栅栏组织,溶于浸润细胞壁的水分中,形成亚硫酸,亚硫酸离解成 HSO3 和
22、H.重亚硫酸离子再进一步离解生成 s0和 H,导致叶绿素破坏,细胞膜受损11.121.如果在生殖生长期(包括分蘖期和拔节期)水稻受到 SOz 急性伤害,影响到营养生长阶段水稻的生长发育,因此在越早的生育期对水稻进行 SO:熏气将导致更大的减产 .由此可见,SOz对水稻的产量有明显的危害,可能造成大面积大幅度减产,对农业生产带来的危害是严重的.参考文献:1张耀民,张洪生 ,吴丽英.二氧化硫对小麦分蘖及生长锥分化的影响【J1.中国环境科学,1986,6(1):36-39.ZHANGYao-min,ZHANGHong-sheng,WULi-ying.Effectsofsuphurdioxideonw
23、heattillerssurvivalandemergenceattilleringstageJ1.JournalofChineseSocietyForEnvironmentalSciences,1986,6(1):3639.【2】刘燕云,曹洪法,舒俭民,等.几种作物对二氧化硫的剂量反应及其急性伤害阈值J.中国环境科学,1988,4:2531.LIUYanyun,CAOHongfa,SHUJianmin,eta1.AStudyOHthedoseandthethresholdofseveralcropsinjuttedbysulfurdioxideJ.Journal3张耀民,付克文 ,吴丽英.二
24、氧化硫对小麦性细胞分化及受精过程影响的细胞学研究 IJl_农业环境保护,1981,1:13-18.ZHANGYao-min,FUKewen,WULi-ying.AcytologicalstudyontheeffectsofsulfurdioxideonthesexcelldifferentiationandfertilizationofwheatJ.JournalofAgricuhuralEnvironmentProtection,1981,1:1318.【4】HeagleAS.Injuryandyieldresponsesofsoybeantochonicdosesofozoneandsul
25、furdioxideinthefieldJ.Phytopathology,1974,64(1):132-l36.5陈小勇,成海霞 .二氧化硫对蚕豆叶片伤害类型的研究叨.植物资源与环境,1994,3(3):4953.CHENXiao-yong.CHENGHatxia.AstudyontheofViciofobaL.1eavesinjurytypesbysulfurdioxideJ】.JournalofPlantResourcesandEnvironment,1994,3(3):4953.6邹晓燕,刘厚田 ,柳若安.植物对二氧化硫的敏感性与超氧化物歧化酶活性的关系JI.巾国环境科学,1989,9(
26、6):427432.ZOUXiaoyan,LIUHoutian,LIURnoal1.TherelationshipbetweensensitivityandsuperoxidedismntaseofplantseffectedbysuphurdioxideJ.JournalofChineseSocietyForEnvironmentalSciences,1989,9(6):427432.7李维典,颜培辉 .二氧化硫污染对植物体酶活性的影响 fJ1.生态科学,1996,1:117 一 l19.LIWetdian,YANPethut.Effectsoffumigationwithsulphurdi
27、oxideontheactivityofenzymesinplantsJ.EcologicScience,1996,1:117119.8葛毅强,谭敦炎 ,张维一.s0 对鲜葡萄采后熏蒸处理的组织解剖研究【J1.西北植物,1997,17(4);516521.GEYiqiangTANDunyan.ZHANGWetyi.StudyofhistologicalanatomyonpostharvesttablegrapeafterfumigationofsulfurdioxideJ.ActnBotanicaBorealiOccidentaliaSinica,1997,17(4),516521.9秦慧贞,
28、吴竹君 ,汪嘉熙.二氧化硫,氟化氢等有害气体对植物叶片组织的影响 lJ1.植物,1980,22(3):232 234.QINHut-zhen,WUZhuun,WANGJiaxi.EffectsofsulfurdioxideandhydrogenfluorideontheleaftissueofplantsJ.1980,22(3):232-234.1O】李日鹏,张金恒,韩超,等.水稻田间开顶式 S0 熏气装置J】.农业环境科学,2008,27(4):1649-1652.LIYuepeng,ZHANGJinheng,HANCao,eta1.OpentopS02fumigationdevicedesignedforricefieldexperimentationJ.Journalofagroenvironmentscience.,2008,27(4):16491652.11金艳萨.sOz 对水稻的影响 江苏环境科技,1997,4:4344.JINYansa.EffectsofsulfurdioxideonriceJ.J/angsuEnvironmentalScienceandTechnology,19974:4344.121 易秀 ,张洪生,郑泽群.二氧化硫对小麦玉米的急慢性伤害研究J1.西北农业大学,1997,25(4):4550.
