CO2浓度升高对土壤-植物(春小麦)系统光合碳分配和积累的影响

摘要：

光合碳在土壤-植物系统的分配与截获是生态系统碳循环过程研究中的重要科学问题,解决这个问题对农田生态系统未来大气CO2浓度升高或CO2施肥条件下的农田土壤碳截获能力评价具有重要意义.实现土壤-植物系统新老碳的区分必须依赖于同位素示踪技术.因此,研究利用13C标记CO2供给春小麦生长,并在小麦不同生长阶段(拔节期、抽穗期和成熟期)测定光合C在小麦植株中的富集动态以及转运到地下部分的碳同化物变化.结果表明:CO2浓度升高可促进植物光合作用,产生更多的碳同化产物,增加小麦各器官生物量,增幅在拔节期最为显著.CO2浓度升高同时显著提高了光合C在小麦各器官的富集程度.在收获期,籽实中积累的光合C数量在CO2浓度升高条件下显著高于常规浓度,表明CO2浓度升高通过增加生物量,促进光合C的富集而提高了作物产量.随着小麦的生长,土壤中13C富集比例不断增加,但是在一个生长季中土壤有机碳含量并未发生显著变化,表明光合C不断向土壤转化并促进了SOC的更新.在常规CO2浓度下,经过小麦一个生长季后共有140mg· kg-1的13C进入土壤,其中植物光合C所占比例为97.9％.在CO2升高条件下,土壤13C富集比例在拔节期和抽穗期与常规CO2处理没有显著差异,到了成熟期13C富集比例由-17.9‰增至3.1‰,比常规CO2浓度处理提高了52.4％,表明更多的光合C在作物营养生长后期通过根系过程进入土壤,促进了SOC的更新.

关键词：13C示踪、CO2浓度升高、光合C、分配、土壤-植物系统

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资助基金：国家自然科学基金面上项目41071161,41271251

在线出版日期：2015-02-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：2238-2246