水稻根系發(fā)育對(duì)大氣CO2濃度升高響應(yīng)的基因型差異-FACE研究.pdf

1、大氣CO2濃度已從工業(yè)革命前的280μmol·mol-1上升到目前的381μmol·mol-1，最新模型預(yù)測(cè)2050年大氣CO2濃度將至少達(dá)到550μmol·mol-1，到本世紀(jì)末將上升到730～1020μmol·mol-1。水稻是最重要的糧食作物之一。根系是水稻吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，水稻根系還能合成多種生理活性物質(zhì)，對(duì)水稻產(chǎn)量形成具有舉足輕重的影響。大氣CO2濃度升高對(duì)水稻根系形態(tài)性狀和生理活性有什么影響?這種影響是否因不同品種而

2、異?與籽粒產(chǎn)量有什么關(guān)系?這方面的報(bào)道甚少。為了明確這些問(wèn)題，本試驗(yàn)依托建于江蘇省江都市小紀(jì)鎮(zhèn)良種場(chǎng)試驗(yàn)田內(nèi)稻田FACE(Free-Air-CO2-Enrichment)技術(shù)平臺(tái)，以12個(gè)水稻品種為供試材料，設(shè)計(jì)比大氣背景CO2濃度高200μmol·mol-1的FACE處理對(duì)此進(jìn)行了研究，以期為未來(lái)大氣CO2濃度升高條件下優(yōu)化我國(guó)水稻生產(chǎn)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。主要結(jié)果如下：
　　 1、不同水稻品種各期單條不定根長(zhǎng)度、單條不定根粗和單條不

3、定根體積均存在極顯著差異。比大氣背景CO2濃度高200μmol·mol-1的FACE處理使水稻分蘗期單條不定根干重、單條不定根長(zhǎng)度、單條不定根粗和單條不定根體積分別平均增加6％(P>0.1)、1％(P>0.1)、6％(P<0.01)和16％(P<0.05)，使抽穗期對(duì)應(yīng)根系性狀平均分別增加13％(P<0.01)、8％(P>0.1)、5％(P>0.1)和6％(P<0.01)，不同品種對(duì)高濃度CO2的響應(yīng)趨勢(shì)基本一致。
　　 2、不

4、同水稻品種各期每穴、每穴不定根總長(zhǎng)、每穴根體積和每穴不定根數(shù)均存在極顯著差異。大氣CO2濃度升高使水稻分蘗期每穴、每穴不定根總長(zhǎng)、每穴根體積和每穴不定根數(shù)分別平均增加26％、22％、37％和21％，使抽穗期對(duì)應(yīng)根系性狀平均分別增加31％、22％、24％和15％，均達(dá)極顯著水平，不同品種趨勢(shì)基本一致。高濃度CO2環(huán)境下水稻每穴根系的重量、長(zhǎng)度和體積明顯增加主要是不定根發(fā)生的數(shù)量增多所致，其次亦與單條不定根的生長(zhǎng)受到促進(jìn)有關(guān)，表現(xiàn)在單條不定

5、根的長(zhǎng)度、直徑和體積增加。
　　 3、不同水稻品種間單位根干重的總吸收面積和活躍吸收面積存在極顯著差異。大氣CO2濃度升高使水稻抽穗期單位根干重的總吸收面積和活躍吸收面積平均分別減少16.4％和16.1％，均達(dá)極顯著水平。高濃度CO2環(huán)境下水稻根系活性下降可能與根系的生長(zhǎng)量大以及植株含氮率明顯降低有關(guān)。
　　 4、不同水稻品種間每穴總吸收面積和每穴活躍吸收面積存在極顯著差異。大氣CO2濃度升高使水稻每穴根重顯著增加，但使

6、單位根重活性明顯下降，因此對(duì)每穴根系活性的影響較小。FACE處理使水稻抽穗期每穴總吸收面積和每穴活躍吸收面積平均分別下降3.0％和2.6％，均未達(dá)顯著水平。不同品種趨勢(shì)基本一致。
　　 5、大氣CO2濃度升高使所有供試品種產(chǎn)量平均增幅達(dá)15％，增幅因不同品種而異。相關(guān)分析表明，水稻籽粒產(chǎn)量與抽穗期每穴、每穴不定根總長(zhǎng)、每穴根體積和單條不定根粗均呈正相關(guān)，其中與每穴(r=0.497**，n=72)和單條不定根粗關(guān)系比較密切(r=0