CO2濃度增加與溫度升高對(duì)冬小麥和水稻氮素吸收與分配的影響.pdf

1、作物氮素的吸收與分配直接影響作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)。以CO2濃度與溫度升高為主要特征的氣候變化不僅直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育，而且通過(guò)影響作物氮素的吸收與分配進(jìn)一步對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量與品質(zhì)形成產(chǎn)生影響。為了明確CO2濃度與溫度同時(shí)升高的交互作用對(duì)小麥和水稻氮素吸收與分配的影響，本研究以冬小麥（揚(yáng)麥14號(hào)）和水稻（常優(yōu)5號(hào)）為試驗(yàn)材料，于2013年11月-2014年10月，利用開放式空氣CO2濃度與溫度升高試驗(yàn)平臺(tái)(Free Air CO2

2、Enrichment And Elevated Temperature，TFACE)，模擬21世紀(jì)中葉的氣候變化情景，開展田間試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理:對(duì)照、CO2濃度增加至500ppm、1.5-2℃冠層增溫、CO2濃度增加至500ppm+1.5-2℃冠層增溫?；谠囼?yàn)研究數(shù)據(jù)，定量分析了冬小麥和水稻氮素吸收與分配對(duì)CO2濃度與溫度升高的響應(yīng)。主要結(jié)果如下:
　　(1) CO2濃度升高不能補(bǔ)償溫度升高對(duì)冬小麥和水稻地上部氮素積累量的

3、負(fù)面影響，CO2濃度與溫度同時(shí)升高使冬小麥和水稻成熟期地上部氮素積累量分別降低5.4％和12.0％。對(duì)于冬小麥，與對(duì)照相比，CO2濃度升高增加各生育期的地上部氮素積累量，成熟期地上部氮素積累量增加2.6％，CO2濃度升高通過(guò)增加莖蘗數(shù)引起了氮素積累量的增加;溫度升高降低各生育期的地上部氮素積累量，成熟期地上部氮素積累量降低14.2％，溫度升高通過(guò)降低莖蘗數(shù)引起了氮素積累量的降低;CO2濃度與溫度同時(shí)升高降低各生育期的地上部氮素積累量，成

4、熟期地上部氮素積累量降低5.4％，CO2濃度與溫度同時(shí)升高通過(guò)降低莖蘗數(shù)引起了氮素積累量的降低。對(duì)于水稻，與對(duì)照相比，CO2濃度升高增加各生育期的地上部氮素積累量，成熟期地上部氮素積累量增加0.9％，CO2濃度升高通過(guò)增加莖蘗數(shù)引起了氮素積累量的增加;溫度升高增加抽穗前各生育期的氮素積累量，降低抽穗后各生育期的氮素積累量，成熟期地上部氮素積累量降低20.1％，溫度升高通過(guò)對(duì)抽穗前后每單莖氮素積累量的影響引起了氮素積累量的變化;CO2濃度

5、與溫度同時(shí)升高增加抽穩(wěn)前各生育期的氮素積累量，降低抽穗后各生育期的氮素積累量，成熟期地上部氮素積累量降低12.0％，CO2濃度與溫度同時(shí)升高通過(guò)增加每單莖的氮素積累量和莖蘗數(shù)引起了抽穗前氮素積累量的增加，通過(guò)降低每單莖氮素積累量引起了抽穗后氮素積累量的降低。
　　(2) CO2濃度與溫度同時(shí)升高顯著增加冬小麥抽穗期的氮素利用效率，但對(duì)冬小麥成熟期的氮素利用效率無(wú)顯著影響;CO2濃度與溫度同時(shí)升高顯著降低水稻抽穗期的氮素利用效率，但

6、顯著增加水稻成熟期的氮素利用效率。對(duì)于冬小麥，與對(duì)照相比，CO2濃度升高增加抽穩(wěn)期和成熟期的氮素利用效率分別為3.6％和6.4％;溫度升高降低抽穗期和成熟期的氮素利用效率分別為1.2％和5.4％; CO2濃度與溫度同時(shí)升高增加抽穩(wěn)期的氮素利用效率為5.4％，但降低成熟期的氮素利用效率為3.4％。對(duì)于水稻，與對(duì)照相比，CO2濃度升高增加抽穗期和成熟期的氮素利用效率分別為5.4％和7.6％;溫度升高降低抽穗期的氮素利用效率為2.2％，但增加

7、成熟期的氮素利用效率為3.7％;CO2濃度與溫度同時(shí)升高降低抽穗期的氮素利用效率為5.0％，但增加成熟期的氮素利用效率為3.7％;
　　(3) CO2濃度與溫度同時(shí)升高降低了冬小麥和水稻各生育期的葉氮素分配指數(shù)和抽穗后的莖氮素分配指數(shù)，但增加了穗氮素分配指數(shù)。對(duì)于冬小麥，CO2濃度升高降低葉氮素分配指數(shù)和穗氮素分配指數(shù)，但增加莖氮素分配指數(shù);溫度升高降低葉氮素分配指數(shù)和抽穗后的莖氮素分配指數(shù)，但增加穗氮素分配指數(shù)和抽穗前的莖氮素分

8、配指數(shù);CO2濃度與溫度同時(shí)升高降低葉氮素分配指數(shù)和抽穗后的莖氮素分配指數(shù)，但增加穗氮素分配指數(shù)和抽穗前的莖氮素分配指數(shù)。對(duì)于水稻，CO2濃度升高降低葉氮素分配指數(shù)和抽穗后的莖氮素分配指數(shù)，但增加穗氮素分配指數(shù)和抽穗前的莖氮素分配指數(shù);溫度升高降低葉氮素分配指數(shù)和抽穗后的莖氮素分配指數(shù)，但增加穗氮素分配指數(shù)和抽穗前的莖氮素分配指數(shù);CO2濃度與溫度同時(shí)升高降低葉氮素分配指數(shù)和莖氮素分配指數(shù)，但增加穗氮素分配指數(shù)。
　　(4) CO

9、2濃度與溫度同時(shí)升高對(duì)冬小麥抽穗-成熟期葉和莖的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒氮素積累的貢獻(xiàn)率無(wú)顯著影響，但使水稻抽穗-成熟期葉和莖的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率及氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒氮素積累的貢獻(xiàn)率顯著增加。對(duì)于冬小麥，CO2濃度升高、溫度升高及CO2濃度與溫度同時(shí)升高對(duì)葉和莖的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率無(wú)顯著影響。對(duì)于水稻，CO2濃度升高使葉的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率和莖的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率顯著增加，但對(duì)葉的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量

10、和氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率無(wú)顯著影響;溫度升高使葉的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率和莖的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率顯著增加，但對(duì)葉的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率無(wú)顯著影響;CO2濃度與溫度同時(shí)升高使葉和莖的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率、氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率和莖的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著增加，但對(duì)葉的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量無(wú)顯著影響。
　　本研究表明，CO2濃度升高至500ppm不能補(bǔ)償冠層溫度升高1.5-2.0℃對(duì)冬小麥和水稻地上部氮素積累量的負(fù)面影響