CO2濃度增加與溫度升高對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、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發(fā)育，而且通過影響作物氮素的吸收與分配進(jìn)一步對作物生長發(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）和水稻（常優(yōu)5號）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(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。基于試驗(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％。對于冬小麥，與對照相比，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)升高通過降低莖蘗數(shù)引起了氮素積累量的降低。對于水稻，與對照相比，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％，溫度升高通過對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，但對冬小麥成熟期的氮素利用效率無顯著影響;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。對于冬小麥，與對照相比，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％。對于水稻，與對照相比，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)對籽粒氮素積累的貢獻(xiàn)率無顯著影響，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)對籽粒氮素積累的貢獻(xiàn)率顯著增加。對于冬小麥，CO2濃度升高、溫度升高及CO2濃度與溫度同時(shí)升高對葉和莖的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒氮素的貢獻(xiàn)率無顯著影響。對于水稻，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)對籽粒氮素的貢獻(xiàn)率顯著增加，但對葉的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量

10、和氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒氮素的貢獻(xiàn)率無顯著影響;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)對籽粒氮素的貢獻(xiàn)率顯著增加，但對葉的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒氮素的貢獻(xiàn)率無顯著影響;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，但對葉的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量無顯著影響。
　　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℃對冬小麥和水稻地上部氮素積累量的負(fù)面影響