大气CO2浓度升高和氮肥互作对玉米花后功能叶碳氮同化物的影响

摘要

在常规大气CO2浓度(aCO2,400±15μmol·mol-1)和高CO2浓度(eCO2,550±20μmol·mol-1)下分别设置无氮(ZN)和施氮(CN,180kg N·hm-2)2个氮水平的交互处理,以夏玉米品种郑单958为供试材料开展田间试验,测定花后功能叶碳同化物(可溶性糖和淀粉、总碳)动态和氮吸收及同化物组分(硝态氮、游离氨基酸、可溶性蛋白、非溶性氮化合物细胞壁氮素和类囊体氮素、总氮)动态以及碳氮比动态的变化及玉米产量,以探究CO2浓度升高和氮肥交互作用下,以玉米为代表的C4作物花后功能叶不同组分碳氮同化物质量分数及动态和产量的变化,以期为全球气候变化下玉米生理过程的变化提供理论支撑,同时为玉米作物模型调参提供实证数据.结果表明:(1)本试验条件下,大气CO2浓度升高对夏玉米生物量及产量的作用不显著.(2)eCO2下夏玉米花后功能叶主要碳同化产物(可溶性糖和淀粉)和总碳的质量分数显著(P<0.05)增加,功能叶中氮同化物中简单组分(硝态氮、游离氨基酸及可溶性蛋白)质量分数和碳氮比、地上部生物量、产量也有一定增加,但未达显著水平;而氮同化物中的结构氮组分(如细胞壁氮和类囊体氮)质量分数显著降低,总氮也有一定降低趋势,显示出后期结构氮组分合成有一定不足.(3)氮肥施用显著增加了花后功能叶碳同化物(如可溶性糖和大部分时期淀粉)及各种氮同化物的质量分数和生物量及产量,对总碳的增加作用不显著.(4)eCO2下合理施用氮肥,会使地上部生物量、产量、功能叶中简单碳同化物可溶性糖、简单氮同化物指标(硝态氮、游离氨基酸和可溶性蛋白)和总碳质量分数达到较优.因此,在未来大气CO2浓度升高为特征之一的气候变化背景下,氮素合成的生理调控管理对促进碳氮代谢及玉米高产优质有积极作用.