長期大氣CO2濃度和溫度升高對玉米生物量及根際磷組分的影響

郭麗麗，房蕊，李彥生，于鎮(zhèn)華，王光華，劉曉冰，劉俊杰，劉居?xùn)|，金劍

(中國科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150081)

0 引 言

氣候變化對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響日益加劇，直接關(guān)系到未來作物生產(chǎn)力和糧食安全，已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。玉米是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中最具有代表性的C4作物，其對大氣CO2濃度和溫度升高的響應(yīng)與C3作物存在顯著差異[1-2]。然而，關(guān)于大氣CO2濃度和溫度升高對C4作物的影響的研究還鮮有報道。以往的研究顯示，玉米葉片中有特殊的維管束鞘花環(huán)結(jié)構(gòu)能夠濃縮CO2，可使細胞間的CO2濃度高于大氣中的CO2濃度3～8倍[3-4]，因此大氣CO2濃度升高對玉米光合作用的影響較小。然而，CO2濃度能夠通過改變?nèi)~片氣孔導(dǎo)度和水分利用效率進一步影響C4作物光合速率以及生長[5-6]。此外，玉米是喜溫作物，在一定范圍內(nèi)溫度升高有利于玉米生長和生產(chǎn)力的增加，然而當溫度超過作物最佳生長溫度時，會抑制作物生長，減少生物量積累[7-8]。由此可見，開展大氣CO2濃度和溫度升高對玉米生長的影響研究對全面理解氣候變化對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響至關(guān)重要。

氣候變化對C4作物生長的影響與養(yǎng)分吸收密切相關(guān)。磷(P)是作物生長和提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵元素[7]。CO2濃度和溫度升高對玉米生長的影響可能會受到土壤磷素的影響[9-11]。有研究顯示，高CO2濃度能夠降低玉米植株磷含量，但溫度升高卻增加了磷含量[9]。相反，Xie等[12]發(fā)現(xiàn)CO2濃度上升到750 ppm時能夠增加玉米葉片的磷含量，這說明CO2濃度升高對玉米磷吸收的影響并沒有一致的結(jié)論。……