大气CO_(2)浓度缓增对冬小麦土壤呼吸的影响

为研究大气CO_(2)浓度缓增对冬小麦(Triticum aestivum)土壤呼吸的影响,基于开顶式气室组成的CO_(2)浓度自动调控平台,在2017—2019年开展了两季冬小麦CO_(2)浓度缓增试验.每季试验在背景大气CO_(2)浓度基础上(CK,对照),均设置了CO_(2)浓度缓增处理(C_(80)和C_(120),即从2016年起逐年增加40μmol·mol^(-1),至2017—2018年和2018—2019年冬小麦生长季CO_(2)浓度分别为CK+80μmol·mol^(-1)和CK+120μmol·mol^(-1)).采用静态暗箱-气相色谱法测定土壤呼吸速率.结果表明:CO_(2)浓度缓增没有显著改变土壤呼吸的季节变化规律,但是会显著影响冬小麦旺盛生长期的土壤呼吸速率.在2018—2019年冬小麦抽穗-扬花期,C_(120)处理使土壤呼吸速率显著增加50.2%(P=0.008),且使得生长季土壤碳排放显著增加25.9%(P=0.044),而在2017—2018年冬小麦生长季,与CK相比,C_(80)处理对土壤呼吸没有显著影响.土壤呼吸与土壤温度呈指数正相关,与CK相比,CO_(2)浓度缓增降低了土壤呼吸对温度的敏感性.研究表明,CO_(2)浓度缓增120μmol·mol^(-1)增加了冬小麦生长季土壤碳排放.

大气CO_(2)缓增和骤增对冬小麦叶片叶绿素荧光特性的影响

大气中CO_(2)浓度的增加是逐渐且缓慢的过程,而以往的农田模拟研究多是设定瞬间增加的高CO_(2)浓度。为了明确大气CO_(2)浓度缓增、骤增2种不同升高方式对冬小麦叶片光合能力的影响,基于农田CO_(2)浓度自动调控平台,开展2季冬小麦试验(品种为扬麦22)。设置3种CO_(2)浓度升高方式:CK(对照,背景大气CO_(2)浓度);CO_(2)浓度缓增(从第1个生长季开始每年增加40μmol/mol,2017—2018、2018—2019年生长季每年CO_(2)的缓增浓度分别为80、120μmol/mol,分别记作C_(+80)、C_(+120));CO_(2)浓度骤增(每个生长季均设置CO_(2)浓度升高200μmol/mol的处理,记作C_(+200))。于冬小麦主要生育期,测定叶片SPAD值和叶绿素荧光参数[初始荧光(F_(o))、最大荧光(F_(m))、可变荧光(F_(v))、最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、潜在活性(F_(v)/F_(o))]。结果表明,与CK相比,CO_(2)浓度缓增80、120μmol/mol对冬小麦叶绿素荧光参数没有显著影响,而CO_(2)浓度骤增200μmol/mol会显著改变冬小麦主要生育期叶片中的叶绿素荧光特性,使PSⅡ反应中心受损,光合作用能力减弱。综上可知,冬小麦叶片光合能力对CO_(2)浓度升高的响应会因其升高方式(缓增和骤增)的不同而有差异,大气CO_(2)浓度骤增会使冬小麦叶片光合能力下调,而CO_(2)浓度缓增对冬小麦叶片光合能力并无显著影响。

基于稻瘟病的水稻抗逆性对CO_(2)浓度和温度升高的响应

水稻抗逆性是水稻对各种胁迫的抵御能力,其变化对水稻产量安全具有重要影响,但有关其对大气CO_(2)浓度和温度升高的响应尚不清楚。本研究依托开顶式气室组成的CO_(2)浓度和温度自动调控平台,以南粳9108和金香玉1号2个水稻品种为试验材料,设置背景大气CO_(2)浓度和气温(CK,对照)、CO_(2)浓度升高(C,CO_(2)浓度比CK升高200μmol·mol^(-1),气温不变)、温度升高(T,气温比CK升高2℃,CO_(2)浓度不变)、CO_(2)浓度和温度共同升高(CT,CO_(2)浓度比CK升高200μmol·mol^(-1),气温比CK升高2℃)4种处理,在水稻关键生育期剪取植株最上部功能叶,测定超氧化物歧化酶活性、硅、总黄烷醇、丙二醛、可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白质含量,并采用主成分分析法分析不同处理下抗逆性指标组成差异,筛选整合得到水稻抗逆性指数(RSRI),以评估水稻抗逆性。从水稻抗病性角度,在水稻成熟期统计穗颈瘟病情验证RSRI对水稻抗逆性的表达程度。结果表明:在水稻拔节-孕穗期,与CK相比,C和CT处理使金香玉1号的RSRI分别显著降低36.5%和41.1%;T处理使两个品种的RSRI分别显著降低44.9%和33.8%。RSRI能解释穗颈瘟病情71.9%~74.3%的变异。综上,温度升高对两个水稻品种拔节-孕穗期的抗逆性均有不利影响,且CO_(2)浓度与温度升高对水稻抗逆性有一定交互作用;与南粳9108相比,金香玉1号抗逆性更易受到CO_(2)浓度升高的影响。