大气CO2与温度升高对北方冬小麦旗叶光合特性、碳氮代谢及产量的影响

摘要

[目的]探讨大气CO2浓度升高与增温影响下北方冬小麦叶片光合特征、碳氮代谢物、生物量和产量形成的调节适应规律,为未来气候变化下小麦生产提供理论依据.[方法]以冬小麦品种"中科2011"为材料,利用封闭式人工气候室,设置对照CK(CO2浓度和气温与大田一致)、EC(CO2浓度为大田浓度+200 μmol·mol-1,气温与大田相同)、ET(CO2浓度与大田一致,气温为大田温度+2°C)、ECT(CO2浓度为大田浓度+200 μmo 1·mol-1,气温为大田温度+2°C)共4个处理.测定CO2浓度升高200 μmol·mol-1和气温升高2°C变化条件下冬小麦生长发育、叶片的光合特性、碳氮代谢、生物量和产量指标.[结果]气温升高2°C会缩短小麦全生育期及开花到成熟时间,使孕穗期净光合速率显著增加24.7％,而对拔节期与灌浆期净光合速率无显著影响,同时,使灌浆期叶片纤维素含量、可溶性蛋白含量和硝酸还原酶活性下降,穗粒数和千粒重下降,进而使产量与生物量分别显著降低23.0％和19.7％;CO2浓度升高200 μmol·mol-1使拔节期与孕穗期小麦净光合速率分别提高32.8％和40.7％,增加灌浆期叶片碳水化合物含量,虽然生长后期出现光适应,但仍可通过增加单位面积穗数使小麦产量增加26.1％.在增温条件下,CO2浓度升高可通过使开花到成熟的时间延长2d、叶片净光合速率提高约25.54％、增加可溶性总糖、纤维素与淀粉含量等弥补升温对小麦生物量和产量的负效应.[结论]CO2浓度升高可通过延长开花到成熟时间、提高小麦净光合速率、增加光合代谢物等弥补升温对小麦生物量和产量的负效应.