近地层臭氧浓度升高对水稻颖花形成的影响—3年FACE研究的任务书.docx

近地层臭氧浓度升高对水稻颖花形成的影响—3年FACE研究的任务书
任务书
研究背景和意义
水稻作为全球重要的粮食作物之一，其产量和质量对于维持世界粮食安全和人民生计具有重要意义。近年来，随着全球经济的快速发展和气候变化的加剧，空气污染和温室气体排放问题日益严重，特别是地球近地层臭氧的污染成为水稻生产面临的严峻问题之一。近地层臭氧的浓度升高已经被证明能够对作物生长和产量产生负面影响。
近年来的研究表明，近地层臭氧浓度升高会影响水稻颖花形成，从而影响水稻产量和质量。近地层臭氧会引起一系列的逆境响应，如抗氧化系统的激活、离子平衡的紊乱、膜透性的变化等，从而影响植物的生长和发育。水稻颖花形成是水稻产量形成的关键环节之一，其中又以花药发育和花粉形成的过程对产量影响最为显著。然而，目前对于近地层臭氧浓度升高对于水稻颖花形成的影响还存在很多未知的方面，尤其是针对不同的稻株品种和生态系统类型，对于逆境响应机制的理解还不够完整。
本研究旨在通过3年的FACE实验，探索近地层臭氧浓度升高对不同水稻品种和生态系统类型的影响，特别是对水稻颖花形成的影响和逆境响应机制的研究。基于对这些问题的深入研究，将有助于为水稻产量稳定和优质可持续生产提供科学依据和技术支持。
研究内容和方法
1.研究对象
本研究所选用的水稻品种包括早熟品种、中晚熟品种和超级稻等，并涵盖了各种生态系统类型，例如，长江中下游地区、华南地区、黄淮海平原和海南岛等。为了保证研究的重复性和可比性，同一品种和相似生态系统下的稻田将被随机分配到不同的臭氧浓度处理组和对照组中。
2.实验设计
本研究采用自由空气臭氧浓度升高(FACE)系统对水稻田间进行处理。臭氧浓度处理组和对照组将分别被置于不同的田间区域内，并进行不同的臭氧浓度和CO2浓度处理。具体实验参数如下：
1）臭氧浓度处理组：近地层臭氧浓度调整至150ppb、200ppb和250ppb，并保持CO2浓度不变。
2）对照组：近地层臭氧浓度保持在环境水平范围内（50-100ppb）。
每个处理组和对照组设置3个重复，共6个处理组和对照组。实验期间将监测和记录空气污染和气象等环境因素，并保持田间管理的一致性，以减少其他不确定因素的影响。
3.研究方法
本研究采用田间调查和材料分析相结合的方法，对各处理组和对照组中的水稻进行生长和发育情况的调查和样品的采集。具体研究方法包括:
1）采用样方法和相机影像分析法对水稻的生长和发育情况进行调查，特别是对颖花形成的研究：收花时间、花药发育情况、花粉质量和数量等方面进行分析。
2）采用生理学、生化学和计算机模拟等方法，深入研究近地层臭氧浓度升高对水稻颖花形成过程中逆境响应的机制，特别是抗氧化酶系统和离子平衡之间的作用关系等方面进行分析。
预期成果
本研究旨在探索近地层臭氧浓度升高对水稻颖花形成过程的影响，特别是对生长和发育过程中的逆境响应机制进行深入探究。预期成果如下：
1.得出近地层臭氧浓度升高对不同水稻品种和生态系统类型颖花形成的影响规律，并研究不同臭氧浓度下颖花形成的机制。
2.探究近地层臭氧浓度升高对水稻颖花形成过程中逆境响应机制的影响和作用关系。
3.建立水稻生长和发育的动态模拟模型，形成可应用的技术方案，提高水稻产量和质量，为推动水稻可持续发展提供支持。
预期应用价值
本研究所得到的研究成果，不仅可以为水稻产量稳定和优质可持续生产提供科学依据和技术支持，更可以为近地层臭氧污染防治和环境保护政策的制定提供理论支撑。同时，本研究也将为其他农作物的逆境响应机制研究提供借鉴和启示。