大气CO2浓度和温度升高对水稻籽粒充实度的影响

摘要

为了明确水稻籽粒充实度对未来大气CO2浓度([CO2])和温度相伴升高的响应,应用T-FACE(Temperature and Free Air CO2 Enrichment)试验平台,以优质粳稻南粳9108为试材,研究[CO2]升高(对照+200μmol·mol-1)和增温(对照+1℃)对水稻灌浆期和收获期不同粒位籽粒充实度和产量的影响.结果表明,与对照(Ambient)相比,高[CO2]增加了水稻产量和有效穗数,高温的结果与之相反.[CO2]和温度升高下,2015年和2016年水稻分别减产4.0％和14.0％,有效穗数相应减少3.5％和5.4％.强势粒千粒质量最大,比饱粒、中势粒和弱势粒千粒质量分别提高了8.0％～11.7％、10.5％～15.0％和38.8％～63.9％.与Ambient相比,[CO2]和温度升高对饱粒、强势粒、弱势粒千粒质量无显著影响,但[CO2]升高显著提高中势粒千粒质量(P<0.05),增温极显著降低了中势粒千粒质量(P<0.01).收获期,[CO2]升高增加了强、弱势粒穗粒质量,减少了单穗粒质量和中势粒穗粒质量;增温降低了强、中势粒穗粒质量;[CO2]和温度升高降低了水稻单穗粒质量和中势粒穗粒质量.进一步分析,[CO2]或温度升高水稻强、弱势粒占穗质量比例增加,中势粒占穗质量比例减少.[CO2]和温度升高两年弱势粒占穗质量比例平均增加了33.1％,远高于强势粒占穗质量比例的增幅(12.4％),中势粒占穗质量比例平均减少了4.5％.收获期,强、中、弱势粒占穗质量比例分别为9.9％～15.9％、73.2％～84.8％、5.2％～10.6％.因此,中势粒穗粒质量及其比例的减少对产量的影响大于强势粒、弱势粒.2016年单穗粒质量和中势粒穗质量比2015年明显减少,导致2016年产量下降了17.3％～28.6％,增温加剧了产量的降幅,应与2016年水稻开花期高温、灌浆期多雨有关.综上所述,[CO2]和温度升高下弱势粒占穗质量比例的增加及中势粒千粒质量、穗粒质量及其占穗质量比例的减少,导致[CO2]升高不能弥补增温对产量的负效应.