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大气CO_2浓度升高对油菜光合生理及产量品质的影响

宋蜜蜂  
【摘要】: 利用开顶式气室对油菜进行了二种不同CO2浓度(550μmol·mol-1、750μmol·mol-1)处理,以自然环境大气CO2浓度为对照,研究了油菜株高、叶面积、光合生理、产量及品质的变化与差异。并探讨了大气CO2浓度升高状况下油菜生长、生理特性和产量品质变化趋势。研究表明: (1)随着大气CO2浓度的升高,油菜的株高呈增加趋势。550μmol·mol-1、750μmol·mol-1与对照CO2浓度365μmol·mol-1的相比,油菜株高提高1.25%-7.83%。油菜的开花期叶面积在两种高CO2浓度条件下,分别提高13.61%和37.41%。大气CO2浓度的升高,促进了油菜光合速率、水分利用效率的提高。而蒸腾速率和气孔导度随CO2浓度升高而降低。与对照(365μmol·mol-1)相比,两种高CO2浓度处理下,油菜光合速率提高15.48%-59.6%。油菜水分利用效率提高30.25%-105.66%。油菜气孔导度下降2.63%-10.23%。油菜蒸腾速率下降8.27%-22.79%。 (2)低CO2浓度(365μmol·mol-1)条件下,油菜光合速率日变化出现午休现象。但随着CO2浓度的升高,油菜的光合午休现象缓解直至消失;随大气CO2浓度的提高,油菜的光合速率和水分利用效率在一日当中皆有不同程度的提高:油菜光合速率提高幅度为4.49%-55.47%,水分利用效率提高幅度为10.11%-115.44%;油菜的气孔导度和蒸腾速率一日当中皆随大气CO2浓度升高而有不同程度下降:蒸腾速率下降幅度为5.1%-27.87%。气孔导度下降幅度为2.24%-27.97%。 (3)大气CO2浓度升高,油菜叶绿素a,叶绿素b,叶绿素总量均呈现增加趋势。550μmol·mol-1、750μmol·mol-1与对照自然大气CO2浓度365μmol·mol-1相比,油菜蕾薹期叶绿素a含量增加3.31%和8.56%。叶绿素b含量增加6.88%和13.76%。叶绿素总量提高3.27%和5.18%。大气CO2浓度升高条件下,油菜叶绿素b增幅大于叶绿素a,因此叶绿素a与叶绿素b的比值降低。 (4)大气CO2浓度的升高,油菜的角果总粒数、单株产量、千粒重和含油量均呈现增加趋势。与对照CO2浓度(365μmol·mol-1)相比,两种高CO2浓度条件下,油菜单株产量分别提高13.78%和30.69%,含油量提高0.76%和1.6%。大气CO2浓度的升高对油菜产量构成因子的影响,最显著的是油菜角粒数,其次是千粒重,单株有效角果数最小。油菜籽粒的营养元素中的磷、钾、铁元素含量随大气CO2浓度升高而下降。下降幅度最大的是铁。与对照CO2浓度(365μmol·mol-1)相比,两种高CO2浓度条件下,油菜铁减少了4.16%-9.56%。油菜籽粒中锌、硒、锰元素含量随大气CO2浓度含量增加而增加。各种元素增幅大小不一。提高幅度最大的是锰元素。油菜中的其它元素则无明显的变化趋势。 (5)油菜蛋白质含量也随大气CO2浓度升高而下降。550μmol·mol-1、750μmol·mol-1与对照自然大气CO2浓度365μmol·mol-1相比,蛋白质含量分别下降0.74%和1.37%。随大气CO2浓度升高到550μmol·mol-1、750μmol·mol-1时,油菜籽粒氨基酸组分大体上呈现下降趋势。下降幅度较大的是色氨酸、含硫氨酸和丝氨酸。下降幅度较小的是亮氨酸,丙氨酸和赖氨酸。其它12种氨基酸含量均有程度不等的下降。随CO2含量增加,氨基酸总量也呈下降趋势。8种人体必须氨基酸中蛋氨酸含量有升有降,苏氨酸含量无明显变化趋势,其它的则都呈现下降趋势。这将在一定程度上对油菜品质产生不利影响。


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