北方冬麦区CO2浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理特性和产量的影响

作者：居辉; 姜帅; 李靖涛; 韩雪; 高霁; 秦晓晨; 林而达

来源：中国农业科学, 2015, 48(24): 4948-4956.

• 冬小麦
• FACE
• CO2
• 氮肥
• 产量

【目的】阐明CO2浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理和产量的影响,为客观评估气候变化背景下冬小麦生产潜力提供理论依据。【方法】2011—2014年利用开放式CO2富集系统(FACE)平台,采用盆栽方法,研究冬小麦"中麦175"在不同CO2浓度及高低氮肥水平下(高浓度CO2 550 mg·L-1和大气浓度390 mg·L-1;高氮N1,0.16 g·kg-1和低氮N0,0 g·kg-1)的生育进程、光合特征及产量变化。CO2富集处理于每年返青-成熟期间进行,通气时间为每日6:30-18:30,夜间不通气。CO2浓度通过计算机程序控制,并根据具体风向和风速控制释放管电磁阀的开合度,实现预定设置浓度。【结果】盆栽试验表明与大气CO2浓度相比,高浓度CO2加快了冬小麦生育进程,拔节期提前1d,开花期可提前1-2 d,全生育期可缩短3-5 d,高氮肥处理对生育进程具有延迟作用,开花期延长1-2 d,灌浆期可延长4-5 d,同步缓解高浓度CO2对生育进程的加快作用;高浓度CO2使叶片光合速率提高13.7%,产量平均提高16.0%,且在高氮肥下光合速率的增幅比低氮肥相对提高2.5%,蒸腾速率提高13.5%;试验中单独高氮较低氮的增产效果达到50%,高于单独高浓度CO2较大气浓度的增产效果;高浓度CO2对产量构成中穗粒数和千粒重提高明显,高浓度CO2较大气浓度穗粒数增加3.69%,单独高氮处理较低氮处理平均穗粒数增加3.43%,即CO2肥效起到了增加穗粒数的作用并略高于单独氮肥处理,高氮和高CO2双重促进下的穗粒数最多,达到38.37粒/穗,低氮和低CO2处理的穗粒数水平最低,可见CO2和氮肥互作对穗粒数的促进相对更明显,各自单独施用的促进作用彼此差异不大,但低氮、大气CO2浓度处理的穗粒数则相对较低;与大气CO2浓度相比,高浓度CO2的千粒重增加5.3%,高氮高浓度CO2处理的千粒重大约提高7.3%,说明氮肥的施用促进了高浓度CO2对千粒重的提升效果。【结论】高浓度CO2可提高冬小麦产量,且与氮肥有明显的正向互作关系,高氮肥处理可降低CO2浓度升高对生育期的加快作用,提高光合能力,促进CO2肥效的发挥;CO2对冬小麦产量的提高主要是缘于CO2浓度升高有利于穗粒数和千粒重的增加,育种中可以做综合性考虑和应用。

• 单位
  山西农业大学; 农业部; 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所; 惠州市气象局