论文总字数：11988字

目 录

摘要………………………………………………………………………2

Abstract…………………………………………………………………3

引言………………………………………………………………………4

1 材料和方法……………………………………………………………5

1.1 试验材料…………………………………………………………………………………5

1.1.1 供试水稻…………………………………………………………………………5

1.1.2 供试土壤…………………………………………………………………………5

1.2 试验处理与方法…………………………………………………………………………5

1.2.1 试验处理…………………………………………………………………………5

1.2.2 试验方法…………………………………………………………………………5

1.3 测定指标及方法…………………………………………………………………………5

1.4 数据处理…………………………………………………………………………………5

2 结果与分析……………………………………………………………6

2.1 增温处理和砷处理对水稻叶绿素相对含量的影响……………………………………6

2.2 增温处理和砷处理对水稻光合生理指标的影响………………………………………6

3 讨论…………………………………………………………………10

4 结论…………………………………………………………………11

参考文献………………………………………………………………11

致谢……………………………………………………………………13

温度升高和砷污染对水稻光合生理特性的影响

师玉恒

（，China)

Abstract：Effect of temperature increase and arsenic pollution on photosynthetic physiological indexes of rice was studied with the rice cultivars of Zhendao 16 and Tairuifeng 5 and the paddy soil of meterologyical experiment station of Nanjing University of Information Science and Technology. Rice was treated under condition of high temperature (above room temperature 5 °C) for 7 days at the tillering, booting, heading and flowering stages during rice growth peirod, respectively and the whole period of non-high temperature as a control,.then photosynthetic physiological characteristics of rice at different stages were analysed. The results showed that high temperature treatment had no significant effect on SPAD value. Effect of temperature increase on the photosynthetic physiological characteristics of rice depended on rice growth stages and rice cultivars, Arsenic pollution reduced SPAD value in rice, but the effect was not significant, and it had a significant effect on photosynthetic physiological indexes. Among them, the stomatal conductance, intercellular carbon dioxide concentration and transpiration rate decreased significantly, and the net photosynthetic rate increased; Zhendao No. 16 was more stable than the Tairuifeng No. 5, and its stress resistance was stronger.

Key words：Rice; warming; arsenic; chlorophyll relative content; photosynthetic physiological index; resistance

引言：

粮食是人类生存和发展的第一要素，是关系国计民生的重要产品，粮食问题始终是一个最敏感的国际性的社会与政治问题。粮食安全则国家稳定，粮食安全始终是关系经济发展、社会稳定和国家安全的全局性重大战略问题^[1]。作为三大主要粮食作物之一的水稻，2017年国家统计局公布的全国粮食生产数据显示，全国粮食播种面积16.83亿亩、总产量12358亿斤，其中稻谷播种面积4.53亿亩、总产量4171亿斤，分别大约占1/4和1/3，所以水稻对于我国的重要性已不言而喻。另外它还是最理想的研究作物之一，各国的科学家从基础研究、应用基础研究和应用研究的角度对水稻生长发育机理进行了大量的探索和研究^[2]。近些年来，我国水稻研究事业有了较大进步，虽然不能同发达国家相比，但在第三世界中已经处于领先地位。

“工业革命”两个多世纪以来，温室气体大量排放，致使地球大气中的二氧化碳等温室气体浓度增加，IPCC第五次报告指出全球气候变暖已成为不争的事实，1880-2012年全球地表平均温度上升了0.85＜£，模拟结果显示21世纪全球平均气温增幅可能超过1.5~2℃^[3]，其中还伴随着越来越频繁、涉及地区越来越广的高温热害，而温度正是影响水稻生长发育的主要因素之一，所以这已经威胁到了水稻生长和产量的安全。因此研究温度升高对水稻光合生理特性的影响已刻不容缓。

除了全球变暖问题，水稻重金属污染问题也不可小觑，由于近一个世纪工业“三废”的大量排放，我国的土地中受到污染的面积已高达2×10³万hm²，是我国全部耕地面积的 1/ 5，就拿砷来说，据估计，全球每年人为向土壤排放的As量达28400～94000t^[4]，由于砷的广泛存在和使用，造成许多国家发生砷污染，在孟加拉国、印度、阿根廷和越南，因地下水污染导致3900多万人受到不同程度的砷毒害，700多万人受害严重^[5-7]。重金属给我国的农业土壤带来了严重的影响，由于其本身的移动性较差，所以在土壤中的停留时间十分长，也不容易被其他微生物降解，所以土壤的重金属污染问题越来越严重^[8]。其中近些年来砷污染问题尤为严重，砷是植物非必需元素，一般植物中As含量变动范围为0.01～5 mg/kg^[9]。因为水稻对砷具有较强的富集能力，水稻田大多又采用沟渠灌溉，所以造成水稻田土壤砷污染的现象日趋严重^[10]。因此研究重金属污染（本文只选取砷污染）对水稻光合生理特性的影响至关重要。

目前，温度升高和砷污染对水稻光合生理特性的影响研究大多只选取某一单一因素作用，而两因素交互作用对水稻光合生理特性的影响研究较少。鉴于此，本文以水稻品种镇稻16号和泰瑞丰5号为供试材料，以农业气象试验站水稻土为供试土壤，在分蘖期、孕穗期、抽穗期和开花期进行高温处理7天（高于室温5℃），以整个时期不高温为对照，并在两种砷处理下，探讨温度升高和砷污染对水稻光合生理特性的影响，从而得出两种水稻在温度升高和砷污染两因素交互作用下叶绿素相对含量和光合生理指标的变化，并比较得出两种水稻的抗逆性强弱。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试水稻 为了利于比较，选用江苏省常用且生长期基本一致的泰瑞丰5号和镇稻16 号两个水稻品种作为供试水稻。镇稻16号标识为“Z”，泰瑞丰5号标识为“T”。

1.1.2 供试土壤 供试土壤采自农业气象试验站表层（0~20 cm）水稻土。土壤自然风干，拣去枯枝落叶和小石子后风干过5 mm筛混匀。供试土壤的基本理化性质按照常规方法^[11]测定。供试土壤pH6.8、有机质9.28 g/kg、全氮1.06 g/kg、有效磷6.89 mg/kg、速效钾62.8 mg/kg。

1.2 试验处理与方法

1.2.1 试验处理

砷处理：0和90mg/kg（中华人民共和国国家标准，GB15618-1995，土壤环境质量标准三级标准的三倍）。0mg/kg砷处理标识为“As0”，90mg/kg砷处理标识为“As1”。

温度T的处理：在分蘖期、孕穗期、抽穗期和开花期进行高温处理7天（高于室温5℃），以水稻整个生长时期不增温为对照。温度处理分别为对照组处理（CK）、分蘖期处理（F）、孕穗期处理（Y）、抽穗期处理（C）和开花期处理（K）。

本试验共设置了5个温度处理，包括以水稻整个生长期不增温的对照组处理、2个砷处理和2个品种，因此共20个处理，每个处理4次重复。

1.2.2 试验方法

称取2kg土壤，向土壤中加入含氮、磷和钾分别为80g/L、25g/L和50g/L的磷酸二氢铵NH₄H₂PO₄、尿素CO(NH₂)₂和氯化钾KCL混合溶液10 ml，使土壤中施入的氮、磷和钾分别为400mg/kg、125mg/kg和250mg/kg，同时加入砷酸钠Na₃AsO₄溶液，使土壤中施入量砷含量分别为0和90mg/kg，土壤充分混匀后，装PVC盆中盆。每个处理设4个重复。向土壤中加入自来水，保持土壤淹水。镇稻16号和泰瑞丰5号的水稻种子用30%的双氧水浸泡消毒15min，用去离子水洗净后浸泡在蒸馏水中，并在30℃的培养箱中过夜。然后转移到吸水纸上，并不断的补充水分。当水稻长到2cm长时，选择大小一致的5棵水稻秧苗转移到PVC盆（盆钵规格为：高16 cm，上直径15 cm，下直径13.3 cm）中（移栽前盆中的水不能太多，水刚淹过土层即可）。在移苗前，装好盆的供试土壤淹水（移栽前盆中的水不能太多，水刚淹过土层即可），老化平衡一周，每盆移栽5棵水稻秧苗，成活后，移去两棵，盆中保留长势一致的三棵苗。水稻生长期间，不断补充水分，保持土壤中的水高出土壤表面2-3cm。

在水稻分蘖期、孕穗期、抽穗期和开花期进行高温处理7天（高于室温5℃），以水稻整个生长时期不高温为对照，而后放在自然条件下进行生长，并于开花期用美国Gene公司的LI-6400XT光合仪测定水稻叶片光合生理指标。用叶绿素仪测定水稻叶绿素相对含量。

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