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

摘要：

【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CO2550 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1 d，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。

关键词：冬小麦、FACE、CO2、氮肥、产量

分类号：S512.1;S162.4;S330

资助基金：国家自然科学基金;国家重点基础研究发展计划（973计划）

在线出版日期：2016-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：4948-4956