高濃度CO2對水稻不同蘗位生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響——FACE研究.pdf

1、大氣中二氧化碳(CO2)濃度已從工業(yè)革命前的不到280μmol mol-1上升到目前的396μmol mol-1，預測至2050年將達到550μmol mol-1。水稻是人類最重要的食物來源。盡管高濃度CO2對水稻生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響已有較多報道，但這種響應是否因不同分蘗節(jié)位而異尚不清楚。為了明確這一問題，2013年利用位于中國揚州的稻田FACE(Free Air gasConcentration Enrichment)系統(tǒng)平臺，以雜

2、交秈稻Ⅱ優(yōu)084和常規(guī)粳稻武運粳23為供試材料，CO2濃度設置環(huán)境CO2濃度(Ambient)和高濃度CO2（比Ambient高200μmol mol-1，即FACE處理）兩個處理，首次研究大氣CO2濃度升高對水稻不同分蘗位生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為氣候變化情景下水稻適應策略的制訂提供新的實驗依據(jù)。
　　1、與對照相比，F(xiàn)ACE處理使Ⅱ優(yōu)084成熟期葉片、莖鞘、稻穗及地上部干重平均分別增加29％**（**表示極顯著，下類似）、

3、31％*、47％*、40％*，而武運粳23物質(zhì)生產(chǎn)與分配多無顯著變化。方差分析表明，CO2與品種的互作對水稻成熟期各器官和地上部干重的影響均達0.1以上顯著水平;分類平均可知，Ⅱ優(yōu)084稻穗及地上部干重對FACE的響應一次分蘗群（分別為50％**、42％**）大于二次分蘗群(40％+、37％*)，而葉片和莖鞘干重的響應一、二次分蘗群均為30％左右。與此不同，常規(guī)粳稻莖鞘、稻穗及地上部干重對FACE的響應二次分蘗群(11％*、9.4％*、

4、8％*)大于一次分蘗群（響應不顯著）。從不同蘗位看，CO2與品種的互作對水稻一次分蘗多數(shù)蘗位各器官干重的影響均達0.1以上顯著水平。
　　2、FACE對Ⅱ優(yōu)084籽粒產(chǎn)量的肥料效應顯著大于武運粳23，表現(xiàn)在CO2與品種間存在明顯的互作:與對照相比，F(xiàn)ACE使Ⅱ優(yōu)084和武運粳23產(chǎn)量平均分別增加397和83 gm-2，增幅分別為61％**和12％*。分類平均，F(xiàn)ACE使Ⅱ優(yōu)084主莖、一次和二次分蘗群產(chǎn)量分別增加47、233、11

5、7gm-2，增幅分別為50％*、64％**、62％*，使武運粳23主莖、一次和二次分蘗群產(chǎn)量分別增加7、27、49 g m-2，增幅分別為8％ns、7％+、25％+。從不同蘗位看，F(xiàn)ACE使雜交稻6/0、7/0、8/0、9/0、1/6蘗位產(chǎn)量的增幅均達0.1以上顯著水平，而常規(guī)稻只有6/0蘗位的產(chǎn)量有明顯增加。方差分析表明，CO2與品種的互作對主莖、6/0、7/0、8/0、9/0、10/0和1/8蘗位籽粒產(chǎn)量的影響均達0.1以上顯著水平

6、。
　　3、與對照相比，F(xiàn)ACE使Ⅱ優(yōu)084每穗穎花數(shù)、總穎花量、飽粒率和飽粒重分別增加28％+、37％*和11％**和6％*，而武運粳23只有總穎花數(shù)(10％)和飽粒重(2％)的增幅達0.1顯著水平。CO2與品種的互作對每穗穎花數(shù)、總穎花數(shù)、飽粒率、飽粒重的影響均達到或接近0.1顯著水平;分類平均，Ⅱ優(yōu)084每穗穎花數(shù)、總穎花量、飽粒率對FACE的響應一次分蘗群（分別為32％*、41％**、11％**）均大于二次分蘗(21％ns

7、、34％+、12％*)，但飽粒重則相反(5％+vs.8％*)。與此不同，F(xiàn)ACE對武運粳23主莖、一次和二次分蘗群各產(chǎn)量構(gòu)成因子多無顯著影響;從不同蘗位看，CO2與品種的互作對水稻一次分蘗的多數(shù)蘗位每穗穎花數(shù)、總穎花數(shù)、飽粒率的影響均達0.1以上顯著水平。
　　4、從穗部性狀看，F(xiàn)ACE使Ⅱ優(yōu)084一次枝梗數(shù)、一次枝梗粒數(shù)、穗長分別增加9％**、28％**、10％+，而武運粳23只有穗長明顯增加(7％**)。CO2與品種的互作對水

8、稻一次枝梗數(shù)、一次枝梗粒數(shù)、著粒密度的影響均達到或接近0.1顯著水平;分類平均，Ⅱ優(yōu)084一次枝梗數(shù)、一次枝梗粒數(shù)、穗長和著粒密度對FACE的響應一次分蘗群(11％**、30％**、14％*、17％+)大于二次分蘗群(7％*、24％**、8％ns、12％ns)，而武運粳23測定的穗部性狀多呈相反趨勢;從不同蘗位看，CO2與品種的互作對水稻一次分蘗多數(shù)蘗位一次枝梗粒數(shù)和穗長的影響達到或接近0.1以上顯著水平。
　　5、FACE使Ⅱ優(yōu)

9、084精米率(3％+)、整精米率(8％+)增加，但使堊白粒率(30％+)、堊白大小(23％*)、堊白度(46％**)、總淀粉含量(6％+)、支鏈淀粉含量(12％*)、膠稠度(23％*)、米粉N濃度(13％+)均下降。對武運粳23而言，F(xiàn)ACE使稻米堊白粒率(57％*)、堊白度(67％*)、膠稠度(9％*)、米粉Zn濃度(9％+)增加，但使米粉N(13％**)和Mg濃度(16％+)下降。CO2與品種的互作對水稻精米率、整精米率、外觀品質(zhì)、

10、總淀粉和支鏈淀粉含量、膠稠度、米粉Mg濃度的影響均達到或接近0.1顯著水平;分類平均，Ⅱ優(yōu)084堊白粒率、堊白大小和米粉N濃度對FACE的響應一次分蘗群大于二次分蘗群，但精米率、堊白度、總淀粉含量、支鏈淀粉含量、膠稠度則相反。武運粳23糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白度對FACE的響應二次分蘗群大于一次分蘗群，膠稠度以及米粉的N、Mg和Zn濃度則相反;從不同蘗位看，CO2與品種對水稻多數(shù)蘗位的加工和外觀品質(zhì)、膠稠度及二次分蘗多數(shù)

11、蘗位的總淀粉和支鏈淀粉含量有較明顯的互作效應。
　　綜上所述，多數(shù)情況下，大氣CO2濃度升高對水稻生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響因不同蘗位和品種而異。Ⅱ優(yōu)084生長和產(chǎn)量對CO2的響應一次分蘗群多大于二次分蘗群，而武運粳23則呈相反趨勢。CO2與品種對水稻一次分蘗多數(shù)蘗位的生長和產(chǎn)量性狀有互作效應:雜交稻的響應明顯大于常規(guī)稻。高濃度CO2使雜交稻多數(shù)蘗位加工和外觀品質(zhì)變優(yōu)，但常規(guī)稻多呈相反趨勢。多數(shù)情況下，CO2與品種對水稻各蘗位稻米加工