水稻生長和產(chǎn)量對(duì)大氣CO2濃度升高響應(yīng)的基因型差異-FACE研究.pdf

1、持續(xù)迅速上升的大氣二氧化碳(CO2)濃度是全球變暖最大的驅(qū)動(dòng)因子，但其作為光合作用底物直接增加了作物的生產(chǎn)力。水稻是世界上最重要的糧食作物之一。大氣CO2濃度升高對(duì)水稻生長和產(chǎn)量的肥料效應(yīng)是否因不同品種而異?其可能原因是什么?均不太清楚，特別是在嚴(yán)格的完全開放的大田試驗(yàn)條件下。本文依托我國唯一的稻田開放式CO2濃度升高(Free Air CO2 Enrichment，F(xiàn)ACE)技術(shù)平臺(tái)(119°42′0″E，32°35′5″，N)，以武

2、運(yùn)粳21、揚(yáng)輻粳8號(hào)、武香粳14、武粳15、Ⅱ優(yōu)084、汕優(yōu)63、兩優(yōu)培九、揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)、鎮(zhèn)秈96、揚(yáng)稻6號(hào)、揚(yáng)輻秈6號(hào)和揚(yáng)稻8號(hào)共12個(gè)水稻品種(或組合)為供試材料，模擬本世紀(jì)中葉的大氣CO2濃度(約550μmol mol-1)，首次系統(tǒng)研究了FACE情形下高濃度CO2對(duì)不同水稻品種生育期、株高、莖蘗動(dòng)態(tài)、物質(zhì)生產(chǎn)、物質(zhì)分配、產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量的影響。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.大氣CO2濃度升高使所有供試品種播種～抽穗期的天

3、數(shù)平均縮短了1 d左右，達(dá)極顯著水平，不同品種響應(yīng)的大小或方向不盡一致。高濃度CO2對(duì)水稻結(jié)實(shí)期的天數(shù)無顯著影響，不同品種趨勢(shì)一致。
　　 2.大氣CO2濃度升高使所有供試品種拔節(jié)期、抽穗期和成熟期株高平均分別增加2.8％(+2.4 cm)、3.2％(+3.6 cm)和2.9％(+3.4 cm)，均達(dá)顯著或極顯著水平，不同品種趨勢(shì)基本一致。
　　 3.大氣CO2濃度升高使所有供試品種分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期莖蘗數(shù)平

4、均分別增加15.2％、13.5％、12.1％和12.7％，均達(dá)顯著或極顯著水平；CO2與品種的互作對(duì)成熟期莖蘗數(shù)有顯著影響。大氣CO2濃度升高條件下水稻莖蘗成穗率略有下降(-2.2％)，但未達(dá)顯著水平，不同品種趨勢(shì)一致。
　　 4.大氣CO2濃度升高使所有供試品種分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期地上部干物質(zhì)積累量平均分別增加15.2％、20.4％、19.3％和18.4％，均達(dá)極顯著水平；CO2與品種的互作對(duì)抽穗期干物質(zhì)積累量有顯著

5、影響。
　　 5.大氣CO2濃度升高使所有供試品種移栽～拔節(jié)期、拔節(jié)～抽穗期和抽穗～成熟期干物質(zhì)生產(chǎn)量平均分別增加18.4％、20.6％和16.9％，均達(dá)0.1或0.05顯著水平；CO2與品種的互作對(duì)水稻各生育階段干物質(zhì)生產(chǎn)量均無顯著影響。
　　 6.大氣CO2濃度升高使所有供試品種分蘗期和抽穗期綠葉占全株干物重比例平均分別下降5.7％和8.9％，莖鞘占全株干物重比例平均分別增加3.5％和3.6％，根系占全株干物重比例平

6、均分別增加7.8％和9.6％，均達(dá)極顯著水平；大氣CO2濃度升高對(duì)所有供試品種抽穗期和成熟期稻穗占全株干物重比例及收獲指數(shù)均無顯著影響；CO2與品種的互作對(duì)上述參數(shù)均無顯著影響。
　　 7.大氣CO2濃度升高使所有供試品種單位面積穗數(shù)(+14.3％)和單位面積穎花數(shù)(+14.7％)極顯著增加，對(duì)每穗穎花數(shù)、飽粒千粒重、秕粒千粒重、平均千粒重、飽粒率、秕粒率和空粒率等產(chǎn)量構(gòu)成因素均無顯著影響；CO2與品種的互作對(duì)單位面積穗數(shù)和每穗

7、穎花數(shù)的影響達(dá)極顯著水平。
　　 8.大氣CO2濃度升高使所有供試品種籽粒產(chǎn)量平均增加125 g m-2，增幅為14.7％，達(dá)極顯著水平。方差分析表明，CO2與品種的互作對(duì)籽粒產(chǎn)量有顯著影響：高濃度CO2環(huán)境下雜交水稻增產(chǎn)的幅度(+20.8％)明顯大于常規(guī)秈稻(+13.0％)和常規(guī)粳稻(+8.6％)。
　　 綜上可知，高濃度CO2環(huán)境下水稻增產(chǎn)的原因，從產(chǎn)量構(gòu)成因素看主要與單位面積穗數(shù)或單位面積穎花數(shù)顯著增加有關(guān)；從物質(zhì)