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文檔簡介
大氣CO_2濃度升高對(duì)玉米葉片特征及產(chǎn)量的影響大氣CO<sub>2</sub>濃度升高必將影響作物光合過程,進(jìn)而對(duì)作物的生長及其產(chǎn)量產(chǎn)生影響。玉米是世界上重要的糧食作物,對(duì)世界糧食安全及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義重大。黃土高原半干旱區(qū)是我國玉米的重要產(chǎn)區(qū),為明確大氣CO<sub>2</sub>濃度升高對(duì)該地區(qū)玉米葉片、氣孔特征及其產(chǎn)量的影響,我們?cè)谠摰貐^(qū)開展了田間定位試驗(yàn)研究,以期為黃土高原旱作玉米對(duì)未來氣候變化的響應(yīng)提供數(shù)據(jù)支撐。本研究以春玉米(鄭單958)為對(duì)象,設(shè)3種大氣環(huán)境條件:當(dāng)前自然大氣(CK)、大氣CO<sub>2</sub>濃度升高(OTC+CO<sub>2</sub>,利用開頂式氣室控制CO<sub>2</sub>濃度為700μmol·mol<sup>-1</sup>)、以及OTC對(duì)照(OTC,OTC氣室內(nèi)CO<sub>2</sub>濃度與當(dāng)前自然大氣一致,其目的是為了從OTC+CO<sub>2</sub>處理中將OTC對(duì)試驗(yàn)結(jié)果帶來的影響進(jìn)行剝離,加以甄別)。在每個(gè)大氣環(huán)境條件下各設(shè)4種水肥管理模式:雨養(yǎng)不施氮(RN0)、雨養(yǎng)常氮(RN225,不覆膜施純氮225kg·Nhm<sup>-2</sup>)、覆膜常氮(MN225,覆膜并施純氮225kg·Nhm<sup>-2</sup>)、以及覆膜高氮模式(MN290,覆膜并施純氮290kg·Nhm<sup>-2</sup>),每種處理和模式均設(shè)3個(gè)重復(fù)。分別研究了春玉米氣孔特征(密度(SD)、面積(SA)、周長(SP)、寬度(SW)、長度(SL))、葉面積指數(shù)(LAI)、玉米產(chǎn)量對(duì)大氣CO<sub>2</sub>濃度升高的響應(yīng)特征。研究得出以下主要結(jié)論:(1)雨養(yǎng)不施氮(RN0)及覆膜常氮(MN225)模式下,大氣CO<sub>2</sub>濃度升高對(duì)春玉米SD無顯著影響,玉米主要通過調(diào)整氣孔的大小而非數(shù)量來應(yīng)對(duì)外界環(huán)境中CO<sub>2</sub>濃度的變化。雨養(yǎng)并施常量氮肥(RN225)時(shí)大氣CO<sub>2</sub>濃度升高使春玉米六葉期SD顯著升高了9%(P<0.05),灌漿期SD顯著降低了11%(P<0.05)。覆膜高氮模式(MN290)時(shí)大氣CO<sub>2</sub>濃度升高使春玉米六葉期SD顯著減小了10%(P<0.05)。雨養(yǎng)條件下,相較于不施氮處理,增施常量氮肥使高濃度CO<sub>2</sub>對(duì)春玉米六葉期SD的影響表現(xiàn)出正效應(yīng);覆膜條件下,相較于常氮處理,高氮使CO<sub>2</sub>濃度升高對(duì)春玉米六葉期SD的影響表現(xiàn)出負(fù)效應(yīng)。(2)施氮量與覆膜均影響春玉米氣孔特征對(duì)大氣CO<sub>2</sub>濃度升高的響應(yīng)。CO<sub>2</sub>濃度升高使雨養(yǎng)不施氮模式下春玉米六葉期SA、SW、SP、SL分別增加了43%、26%、15%、15%(P<0.05),使十二葉期、蠟熟期SA、SW、SP、SL分別減小了6%、6%;5%、3%;4%、3%;3%、2%(P<0.05)。雨養(yǎng)常氮模式下,高濃度CO<sub>2</sub>對(duì)六葉期氣孔特征的正效應(yīng)變?yōu)樨?fù)效應(yīng),具體表現(xiàn)為春玉米六葉期、十二葉期SA、SW、SP、SL分別減小了14%、10%;5%、2%;7%、7%;3%、4%(P<0.05)。覆膜緩解了高濃度CO<sub>2</sub>對(duì)氣孔的負(fù)效應(yīng),甚至使其變?yōu)檎?yīng),具體表現(xiàn)為春玉米六葉期SA、SP、SL分別增加了8%、5%、2%(P<0.05),十二葉期SW增加了5%(P<0.05)。覆膜高氮又將高濃度CO<sub>2</sub>對(duì)六葉期氣孔的正效應(yīng)變?yōu)樨?fù)效應(yīng),具體表現(xiàn)為春玉米六葉期SA、SW、SP、SL分別減小了13%、8%、6%、7%(P<0.05)。無論在何種水肥模式下,大氣CO<sub>2</sub>濃度升高對(duì)春玉米氣孔特征的影響在六葉期最大。(3)隨田間試驗(yàn)周期的延長,大氣CO<sub>2</sub>濃度升高對(duì)春玉米LAI的影響程度增大。2016年雨養(yǎng)常氮不會(huì)改變高濃度CO<sub>2</sub>在雨養(yǎng)不施氮模式下對(duì)春玉米LAI的影響,覆膜高氮不會(huì)改變高濃度CO<sub>2</sub>在覆膜常氮模式下對(duì)春玉米LAI的影響,只有覆膜常氮模式促使高濃度CO<sub>2</sub>對(duì)春玉米個(gè)別生育期LAI產(chǎn)生影響:六葉期、抽雄吐絲期LAI分別減小25%、9%(P<0.1),灌漿期增加18%(P<0.1)。2017年覆膜常氮模式下,高濃度CO<sub>2</sub>使春玉米九葉期、十二葉期、灌漿期LAI分別增加89%、17%、10%(P<0.1),在此基礎(chǔ)上繼續(xù)增加氮肥(MN290)削弱或抵消了高濃度CO<sub>2</sub>對(duì)春玉米LAI的影響。大氣CO<sub>2</sub>濃度升高對(duì)覆膜常氮水肥模式下春玉米LAI的影響最大。(4)2017年的試驗(yàn)表明,大氣CO<sub>2</sub>濃度升高條件下,與雨養(yǎng)不施氮相比,雨養(yǎng)常氮以及覆膜高氮均使春玉米產(chǎn)量有升高的趨勢(shì),但差異不顯著,而在常氮的基礎(chǔ)上增設(shè)覆膜措施顯著提高了春玉米的產(chǎn)量(增幅17%)(P<0.05)。在一定范圍內(nèi),
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