大氣CO2和O3濃度升高對汕優(yōu)63光合作用和稻米品質(zhì)的影響.pdf

1、人類活動的加劇導(dǎo)致大氣二氧化碳(CO2)濃度迅速上升:已從工業(yè)革命前的280 ppm上升到目前的393 ppm，預(yù)測2050年至少達(dá)到550 ppm。伴隨CO2濃度上升，近地層空氣污染物臭氧(O3)濃度亦在迅速增高:未來40年里，東南亞地區(qū)地表平均O3濃度將比現(xiàn)在增高25 ppb。盡管高濃度CO2或O3對重要糧食作物水稻的影響已有不少報道，但水稻對CO2和O3協(xié)同作用的響應(yīng)尚不清楚。本文利用自然光氣體熏蒸平臺，以汕優(yōu)63為供試材料，設(shè)置

2、室外對照(Ambient)、室內(nèi)對照(CK)、高濃度CO2（比Ambient增加200 ppm）、高濃度O3（比Ambient增加60％）以及高濃度CO2和O35個處理，在水稻生育前、后期測定葉片主要光合參數(shù)（2012年），水稻收獲后測定稻米加工、外觀、蒸煮食味和營養(yǎng)品質(zhì)（2011和2012年），研究大氣CO2和O3濃度升高對雜交稻光合作用和稻米品質(zhì)的影響，以期為未來大氣組分變化情形下我國水稻栽培對策的制訂提供試驗依據(jù)。主要結(jié)果如下：<

3、br>　　⑴與CK相比，高濃度CO2使水稻拔節(jié)期和灌漿期葉片凈光合速率、胞間CO2濃度和水分利用效率均極顯著增加，其中拔節(jié)期分別增加15％、48％和43％，灌漿期分別增加28％、64％和21％;高濃度O3使葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率極顯著下降，其中拔節(jié)期分別下降32％、69％和32％，灌漿期分別下降88％、79％和71％;高濃度CO2和O3使葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率極顯著下降，其中拔節(jié)期分別下降8％、61％和20％，灌

4、漿期分別下降48％、22％和24％。與此不同，高濃度CO2和O3使拔節(jié)期(+46％)和灌漿期(+82％)胞間CO2濃度明顯增加。
　　⑵高濃度CO2對稻谷加工品質(zhì)無顯著影響;高濃度O3使糙米率和精米率平均下降1-2％，高濃度CO2和O3使糙米率平均下降1％，均達(dá)顯著或極顯著水平。
　　⑶高濃度CO2使糙米、精米和整精米產(chǎn)量分別增加45％、45％和28％，高濃度O3使這三個參數(shù)均下降43％，均達(dá)極顯著水平。與此不同，高濃度CO

5、2和O3對糙米、精米和整精米產(chǎn)量的影響甚小(1-3％)。
　?、雀邼舛菴O2對稻米堊白米率、堊白大小和堊白度無顯著影響;與此不同，高濃度O3使堊白米率、堊白大小和堊白度分別增加39％、56％和114％，高濃度CO2和O3使堊白米率、堊白大小和堊白度分別增加22％、42％和72％，均達(dá)極顯著水平。
　　⑸高濃度CO2使米粉膠稠度和直鏈淀粉含量分別增加12％和8％;高濃度O3使米粉總淀粉、直鏈淀粉和可消化淀粉含量分別降低3％、1

6、5％和3％，使糊化溫度增加2％，均達(dá)極顯著水平;大氣CO2和O3濃度同時升高對蒸煮食味品質(zhì)影響甚小。
　?、矢邼舛菴O2使米粉中蛋白質(zhì)、氮和蛋白氮濃度均極顯著下降（降幅為9-12％），而高濃度O3（增幅為23-50％）、高濃度CO2和O3處理（增幅為7-17％）使這三個參數(shù)均極顯著增加。同時測定米粉K、Ca、Na、Mg、P、Cu、Fe、Mn和Zn元素濃度。高濃度CO2使所測元素濃度下降（降幅為8-43％）;高濃度O3使K、Mg、P

7、、Cu、Mn、Zn濃度增加（增幅為16-53％），但使Ca（-10％）和Fe(-30％)濃度降低;高濃度CO2和O3使P(+10％)和Zn(+4％)濃度增加，使Cu(-23％)、Fe(-39％)濃度降低，均達(dá)顯著或極顯著水平。
　?、烁邼舛菴O2使米粉最高粘度值、熱漿粘度值、崩解值、冷膠粘度值和回復(fù)值平均分別增加8％、5％、14％、4％和5％，但使消減值下降25％，均達(dá)極顯著水平;與此相反，高濃度O3使最高粘度值、熱漿粘度值、崩解

8、值、冷膠粘度值和回復(fù)值平均分別下降18％、13％、29％、9％和6％，而使消減值和最高粘度時間分別增加57％和1％，均達(dá)顯著或極顯著水平;高濃度CO2和O3使最高粘度值、熱漿粘度值和冷膠粘度值略增，使崩解值和消減值略減，但均達(dá)極顯著水平。
　?、碳庸て焚|(zhì)、外觀品質(zhì)、元素含量以及淀粉粘滯性參數(shù)年度間的差異多達(dá)顯著或極顯著水平;CO2×年份的互作對淀粉粘滯性參數(shù)的影響多達(dá)極顯著水平;O3×年份的互作對外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)、元素含量以

9、及淀粉粘滯性參數(shù)的影響多達(dá)顯著或極顯著水平;(CO2+O3)×年份的互作對外觀品質(zhì)和淀粉粘滯性參數(shù)的影響多達(dá)顯著或極顯著水平。
　?、途C上所述，大氣CO2濃度升高使汕優(yōu)63葉片光合能力增強(qiáng)，但地表O3濃度升高則使光合能力明顯削弱。高濃度CO2環(huán)境下生長的稻米加工、外觀和營養(yǎng)品質(zhì)變劣，但蒸煮食味品質(zhì)呈變優(yōu)趨勢。地表O3濃度升高使稻米加工、外觀以及蒸煮食味品質(zhì)變劣，但營養(yǎng)品質(zhì)總體變優(yōu)。大氣CO2和O3濃度同時升高可較大程度上緩減O3脅