大气CO 2 浓度升高对小麦蒸腾耗水与根系吸水的影响

发布时间：2021-10-11 20:50

　　为了探索大气CO₂浓度升高对作物蒸腾耗水与根系吸水的影响,该文布置了春小麦室内水培试验,试验共设置3个CO₂浓度梯度（400±50、625±50、850±50μmol/mol）,期间对各处理条件下小麦生长与蒸腾耗水的动态变化过程进行监测,包括水气交换、干物重、叶面积、根长、蒸腾速率等。试验结果表明:当CO₂浓度从400μmol/mol升高至625、850μmol/mol时,短期（约3 d）内叶片气孔导度迅速降低,蒸腾耗水减弱,光合作用增强,导致水分利用效率升高;随着小麦被置于高CO₂浓度条件下时间的延长,叶片气孔导度与蒸腾速率的降低幅度以及光合速率的增大幅度都逐渐缩小,即发生了CO₂驯化现象。此时小麦生长仍然很旺盛,但蒸腾耗水并未发生显著变化,因此水分利用效率升高。CO₂浓度升高可显著促进根系生长发育,导致单位根长潜在吸水系数显著降低（P<0.05）,但其与单位根长氮含量之间仍呈线性正相关关系（R2=0.83）。研究结果可为改进根系吸水模型与作物生长... 

【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

培养皿中小麦种植示意图

当CO2浓度从400μmol/mol升高至625、850μmol/mol时，叶片气孔导度（图2b）和蒸腾速率（图2c）均降低，表明叶片气孔在一定程度上处于关闭状态。CO2浓度从400μmol/mol升至625μmol/mol，试验期内最新完全展开叶的平均气孔导度和蒸腾速率分别降低16%与18%;CO2浓度从625μmol/mol升高至850μmol/mol，平均气孔导度和蒸腾速率分别降低11%与9%（图2b,2c）。与光合作用一样，气孔导度与蒸腾也同样发生了CO2驯化现象（图3b,3c）：相对于400μmol/mol，在CO2浓度升高为625和850μmol/mol的第1天，气孔导度分别下降19%和38%，蒸腾速率分别下降23%和32%；但40 d后，气孔导度仅分别下降9%和13%，蒸腾速率仅分别下降9%和11%。从图3可以看出，相对于CO2浓度为400μmol/mol，虽然高浓度条件下上述3个水气交换参数的变化幅度在试验期内总体都呈缩小趋势，但在个别取样期仍存在较大波动，这可能是样本（如小麦个体、最新完全展开叶或测定部位等）差异所致。图3 高CO2浓度（625、850μmol·mol-1）条件下小麦最新完全展开叶的单位叶面积光合速率、气孔导度和蒸腾速率的变化幅度（相对于400μmol·mol-1）随时间的变化情况

图2 3种CO2浓度条件下小麦最新完全展开叶的单位叶面积光合速率、气孔导度和蒸腾速率的动态变化情况已有大量研究表明，当CO2浓度升高时，叶片净光合速率升高（图2a），从而促进作物生长，但由于根系吸氮量小于干物质积累对氮素的需求量致使地上部氮浓度（单位干物重中所含有的氮的质量）逐渐下降（图4），其直接或间接作用于Rubisco光合酶（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶），导致光合酶含量或者活性降低[7-9]，从而发生CO2驯化现象（图3a）。本研究中供试小麦生长在半浓度Hoagland营养液之中，为保证氮素供应充足，营养液每2 d补充1次、每4 d更换1次。因此，不同CO2浓度处理之间地上部氮浓度差异并不显著（相对于CO2浓度为400μmol/mol,625和850μmol/mol条件下小麦地上部氮浓度降低幅度小于8%），但仍导致了CO2驯化现象的发生。

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同灌溉处理条件下苗期冬小麦土柱中的硝态氮运移模拟[J]. 石建初,左强.  灌溉排水学报. 2009(05)
[2]CO2浓度升高、氮与土壤水分对春小麦生长及干物质积累的效应[J]. 李伏生,康绍忠,张富仓.  中国生态农业学报. 2003(02)
[3]CO2浓度、氮和水分对春小麦光合、蒸散及水分利用效率的影响[J]. 李伏生,康绍忠,张富仓.  应用生态学报. 2003(03)
[4]我国水资源利用现状与节水灌溉发展对策[J]. 孙景生,康绍忠.  农业工程学报. 2000(02)



本文编号：3431219