CO2浓度与温度升高对冬小麦碳氮磷锌吸收转运的影响

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jimislg
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目前,气候变化所造成的影响已成为全球农业面临的重大挑战之一。大气CO2浓度与温度持续升高会对作物的产量与品质形成产生重要影响。本研究依托山西农业大学人工气候控制平台,设置不同CO2浓度处理(400和600μmol/mol)和不同温度处理(室外温度,室外温度+2℃)。于2020年,以冬小麦‘郑麦9023’(Triticum aestivum L.‘Zhengmai9023’)为材料进行盆栽试验。本研究通过测定小麦植株体内碳、氮、磷、锌含量、收获指数及花前花后对籽粒元素积累的贡献率。明确CO2浓度升高和升温对各元素积累与转运产生的影响。主要结果如下:(1)在CO2浓度升高条件下,小麦籽粒碳浓度提高了12.21%,积累量提高了29.7%,主要来自于花前体内碳的转运。CO2浓度升高对籽粒氮、磷浓度无影响,而提高了氮、磷积累量(分别为16.4%、16.0%)以及增加了花前氮、磷转运对籽粒的贡献率。CO2浓度升高对花后锌吸收产生了抑制作用,导致籽粒锌浓度和积累量显著降低(分别为37.2%、30.5%)。(2)在温度持续升高2℃条件下,小麦减少了花后碳吸收量,使籽粒碳积累量降低了14.8%,但对籽粒碳浓度无影响。升温下籽粒氮浓度显著升高了14.9%,但由于升温下花前氮转运对籽粒的贡献率和花后氮吸收量均无影响,导致籽粒氮积累量没有显著变化。升温对籽粒磷浓度和积累量均无影响。升温下籽粒锌浓度显著升高17.3%,但由于花后锌吸收量显著减少23.2%,导致籽粒锌积累量没有显著变化。(3)在CO2浓度与温度升高的叠加条件下,小麦籽粒碳浓度无变化,但花后碳吸收对籽粒的贡献率显著降低,导致籽粒碳积累量显著降低了25.3%。CO2浓度与温度升高的叠加作用使籽粒氮、锌浓度显著提高(分别为18.1%、26.9%),但由于花后氮、锌吸收量显著降低,导致对籽粒氮、锌积累量无影响。CO2浓度与温度升高的叠加作用对籽粒磷浓度与积累量无影响。(4)CO2浓度升高下籽粒铁、钙浓度与积累量显著降低,籽粒铜浓度与积累量显著升高,而对籽粒硼浓度与积累量没有影响。升温下,籽粒铁浓度与积累量显著降低,钙、硼浓度与积累量没有显著变化,铜浓度显著增加,但是对积累量没有显著变化。CO2浓度和温度升高的叠加作用下,籽粒铜、钙浓度没有显著变化,但积累量显著降低,使籽粒铁浓度和积累量显著降低,而对籽粒硼浓度和积累量无影响。(5)小麦产量在CO2浓度升高下显著升高了15.5%,在升温下显著降低了15.2%,在CO2浓度和温度升高的叠加作用下显著降低了18.3%。同时,CO2浓度升高使收获指数显著提高了3.5%,单独升温与CO2浓度和温度的叠加作用对收获指数没有显著变化。综上,CO2浓度升高促进籽粒碳、氮、磷的积累,但不利于锌积累,同时籽粒中氮、磷和锌的浓度显著降低,会对小麦的营养品质产生不利影响。持续升温2℃对籽粒碳浓度无影响,减少了碳积累量。升温对于氮、锌的积累量无影响,但显著增加了籽粒氮、锌浓度,虽然小麦产量下降,但对于小麦营养品质有提升作用。CO2和温度的叠加作用对碳、氮的积累有不利影响,但增加了籽粒氮、锌浓度。在CO2浓度升高下,小麦籽粒铜浓度和积累量增加,铁、钙浓度和积累量减少。在升温条件下,籽粒铜积累量无变化,铜浓度增加,铁浓度和积累量减少。在CO2浓度与温度升高的叠加作用下,籽粒铜、钙浓度无变化,积累量显著降低,籽粒铁浓度与积累量显著降低。
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