不同大气CO2浓度升高与施氮互作对冬小麦光合与生长的影响

摘要

利用开顶式气室(OTC)组成的CO2浓度自动调控平台,以冬小麦为试验材料,设置CK(对照,环境大气CO2浓度)、T1(CO2浓度比CK增加40μmol/mol)和T2(CO2浓度比CK增加200μmol/mol)3个CO2浓度水平;在每个OTC内设置不施氮(N0,0 kgN/hm2)、中氮(N1,220 kgN/hm2)和高氮(N2,400 kgN/hm2)3个氮肥处理水平,分析冬小麦光合作用、生物量和产量结构变化,探讨CO2浓度升高和施氮水平对冬小麦光合与生长的影响.结果表明,在较低光强(PAR≤200μmol/(m2·s))和CO2浓度(Ci≤300μmol/mol)水平下,各处理的净光合速率(Pn)值均呈直线上升,随后趋于平缓.与CK相比,T2处理下Pn增加了19.93％(P=0.013),但对最大净光合速率(Pnmax)、暗呼吸速率(Rday)、光呼吸速率(Rp)等无显著影响.在拔节—开花期,不同CO2浓度处理下N1、N2与N0相比显著增加了株高、叶片和茎鞘干重;在抽穗—开花期,T2N1与CKN1相比显著增加了茎鞘干重,增幅为37.4％(P=0.035).与T1N0相比,T1N1、T1N2显著增加了籽粒数,增幅分别为29.69％(P=0.006)和42.27％(P=0.001);与T2N0相比,T2N1、T2N2显著增加了籽粒数,增幅分别为16.66％(P=0.011)和19.19％(P=0.005).与T2N0相比,T2N1、T2N2显著增加了千粒重,增幅分别为7.79％(P=0.004)和6.23％(P=0.015).T1N2与CKN2相比显著增加了小麦经济系数,增幅为3.70％(P=0.025).研究表明,CO2浓度升高显著增加了冬小麦光响应曲线的Pn;CO2浓度升高与施氮处理促进了冬小麦干物质的积累,其中施氮对生长前期物质积累的促进作用相对更大;CO2浓度升高与施氮处理主要通过增加籽粒数和千粒重共同影响小麦产量结构,其中T1N2处理对籽粒数的促进作用最大.