大气CO2浓度升高与氮肥互作对玉米光合特性及产量的影响

摘要

为阐明大气CO2浓度升高和氮肥交互作用对C4作物玉米光合生理和产量的影响,本研究利用自由大气CO2富集(FACE)平台,以玉米品种‘郑单958’为试验材料,在不同施氮量[常氮180 kg(N)·hm^-2、低氮72 kg(N)·hm^-2]下比较大气CO2浓度[(400±15)μmol·mol^-1]和高CO2浓度[(550±15)μmol·mol^-1]对玉米生长的影响。结果表明:1)大气CO2浓度升高使玉米苗期叶片叶绿素浓度显著(P=0.025)增加9.5%,抽雄期净光合速率显著(P=0.009)增加9.0%;低氮和常氮下,高CO2浓度使玉米各主要生育期胞间CO2浓度分别显著增加34.8%~48.5%和40.0%~49.4%,气孔导度在大口期和抽雄期分别显著下降21.6%(P=0.015)和22.1%(P=0.010),玉米叶片水分利用效率在大口期、抽雄期和灌浆期分别显著增加12.9%(P=0.002)、9.8%(P=0.019)和18.8%(P=0.001);高CO2浓度使玉米非光化学淬灭呈降低趋势、PSII有效光化学量子产量有增加趋势;相同氮水平下,高CO2浓度对玉米产量没有显著影响。2)高CO2浓度和合理施氮交互作用对玉米功能叶叶绿素含量、净光合速率、PSⅡ有效光化学量子产量增加有一定的促进作用,如在大口期和抽雄期,常氮+高CO2浓度处理叶绿素含量比低氮+大气CO2浓度处理增加17.3%和10.7%,高CO2浓度和合理施氮量交互作用有增加玉米产量的潜力,合理增加施氮量促进了CO2肥效的发挥。在未来大气CO2浓度升高条件下合理施氮对C4作物玉米生长发育有促进作用。