CO2浓度升高下水稻株高、茎蘖与SPAD动态响应及其模拟

摘要：

水稻是中国主要粮食作物,CO2浓度升高直接影响水稻的生产.但在CO2浓度升高条件下,水稻生长发育的动态特征及其模型模拟研究尚不足.为探究水稻株高、分蘖与 SPAD(表征叶绿素相对含量)动态对 CO2 浓度升高的响应特征,在2017年与2018 年,以常规粳稻"南粳9108"为试验材料,利用开顶式气室(OTC),设置背景大气CO2浓度与CO2浓度升高(+200 μmol·mol-1)两个处理,并采用Logistic方程、Logistic修正方程和多项式回归方程分别对三者的动态曲线进行定量描述.结果表明:CO2 浓度升高对抽穗前的株高无影响,但当抽穗 1 周后的有效积温(GDD)大于 720℃·d时,显著增加了最终株高,其增幅为7.1%(P<0.05).因此,水稻生长的环境温度调控株高对CO2浓度升高的响应.株高可用大于10℃的GDD和CO2 响应比建立的Logistic方程进行有效模拟(r2>0.953).CO2浓度升高总体上提高了水稻的分蘖能力,并且以移栽后天数和CO2 响应比为驱动变量,采用Logistic修正方程有效地模拟了茎蘖增长与消亡动态(r2>0.971).CO2浓度升高仅增加了2017 年抽穗后35 d旗叶与倒二叶的SPAD(P<0.05),但对其他时期或叶位SPAD无显著影响.因此,水稻SPAD对 CO2 升高的响应因叶位选择与测定时间而异.多项式回归模型能有效模拟抽穗后不同叶位 SPAD 动态(r2>0.960),其中抽穗后天数和CO2 响应比是驱动变量.综上所述,CO2浓度升高对水稻株高、茎蘖与SPAD具有促进作用,其效应与外界因素有关.模型能较好地模拟水稻株高、茎蘖与SPAD对CO2 浓度升高的动态响应.该研究可为未来CO2 浓度升高条件下,水稻生长发育和产量形成的预测提供科学依据.

关键词：水稻、CO2浓度升高、株高动态、分蘖动态、SPAD动态、模型模拟

所属期刊栏目：32

分类号：X16;X171.5(环境气象学)

资助基金：国家自然科学基金;中国博士后科学基金面上项目

在线出版日期：2023-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：933-942