二氧化碳、施氮量和移栽密度对汕优63产量形成的影响——FACE研究

【作者】 赖上坤； 周三妮； 顾伟锋； 庄时腾； 周娟； 朱建国； 杨连新； 王余龙；

【机构】 扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室； 中国科学院南京土壤研究所；

【摘要】 【研究背景】大气二氧化碳（CO₂）浓度已从工业革命前的280μmol·mol^-1上升到目的395μmol·mol^-1,预测2050年将至少达到550μmol·mol^-1。大气中的CO₂是绿色植物进行光合作用的底物,其快速增长必然对水稻、小麦、玉米和高粱等主要粮食作物的生长发育产生深刻影响。水稻是人类最重要的粮食作物之一,针对空气中迅速增加的CO₂浓度,研究其对稻作生产系统的潜在影响,最大化水稻的生产力,具有深远的意义。而最大化高浓度CO₂环境下水稻的生产力必须明确CO₂与外界条件的互作效应。尽管我们对CO₂与品种或氮肥的互作效应已有较多认识,但与其它栽培措施如移栽密度之间的互作效应及其可能原因不甚清楚。因此,开展包括密度在内的农艺措施与CO₂互作效应的研究,对构建未来高浓度CO₂背景下新的水稻栽培技术体系,最大化水稻生产力至关重要。【材料与方法】2011年利用中国稻田FACE（Free Air CO_F2 Enrichment）系统平台,以敏感水稻品种汕优63为供试材料,二氧化碳设环境CO₂浓度（Ambient）和高CO₂浓度(Ambient+200μmol·mol^-1),施氮量设低氮(15 g·m^-2)和高氮(25 g·m^-2),移栽密度设低密度(16穴·m^-2)和高密度(24穴·m^-2),研究不同栽培条件下大气CO₂浓度升高对杂交水稻产量形成的影响。【结果与分析】高浓度CO₂对水稻抽穗期和成熟期没有影响,但使结实期株高显著增高（+7%）。高浓度CO₂使单位面积穗数（+8%）和每穗颖花数（+19%）明显增多,进而使单位面积颖花量大幅增加（+29%）。高浓度CO₂条件下穗数增多主要与最高分蘖数明显增加有关,而分蘖成穗率显著下降;穗型增大主要由单茎干重而非单位干重形成的颖花数增加所致。高浓度CO₂环境下水稻结实能力呈增加趋势,其中平均粒重的增幅达显著水平。大气CO₂浓度升高使水稻籽粒产量平均增加36%,其中在低氮低密度、低氮高密度、高氮低密度和高氮高密度条件下分别增加43%、46%、34%、23%。增施氮肥或增加移栽密度使水稻产量略有下降,但均未达显著水平。【结论】以上结果表明,高浓度CO₂环境下杂交水稻因库容量增大导致产量大幅增加,调整施氮水平和移栽密度可在一定程度上改变这种肥料效应。更多还原