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CO_2浓度升高与增温对半干旱区马铃薯光合特性的协同影响

姚玉璧  雷俊  牛海洋  张秀云  肖国举  
【摘要】:基于黄土高原典型半干旱区CO_2浓度升高与大气增温对马铃薯生长发育的影响试验,观测马铃薯形态结构、块茎形成、水分生理生态和碳交换的变化过程,研究CO_2浓度升高与大气增温对黄土高原半干旱区马铃薯光合生理生态与叶片光响应过程特征及产量形成的协同影响。结果表明,试验区1958—2016年降水量呈减少趋势,降水量倾向率为-12.17mm·(10 a)~(-1);近59年,气温呈极显著上升趋势,气温线性回归气候倾向率为0.42℃·(10 a)~(-1);20世纪70年代后,气温持续上升,进入21世纪后升温尤为显著。对马铃薯生育期进行增温加CO_2浓度升高复合处理,马铃薯叶片净光合速率提高且高于对照及其他处理;在生育后期,叶片净光合速率下降更为迅速。随着环境CO_2浓度升高,叶片气孔导度逐渐降低,气孔导度小于对照。叶片蒸腾速率随增温处理而升高,生育前期高于对照和其他处理,后期低于对照。经复合处理,叶片的水分利用效率明显提高,高于对照和单独增温处理。增温和CO_2浓度升高背景下,马铃薯叶片光合作用过程中光合同化作用与呼吸消耗相当时的光合有效辐射通量密度阈值提高,马铃薯叶片在弱光条件下的光合能力增加,最大光合能力也增加,最大同化作用时光合有效辐射通量密度阈值增高。增温和CO_2浓度升高协调影响,可在一定程度上缓解增温所造成的暗呼吸速率升高的影响。经复合处理,马铃薯实际产量明显高于对照和单独增温处理;单独增温处理产量偏低。在黄土高原半干旱区,气温增高不利于马铃薯块茎的膨大,高温会导致块茎膨大期薯块生长停滞,形成畸形薯块,因而,在增温的同时提高CO_2浓度,可以使马铃薯叶片净光合速率和水分利用效率提高,干物重积累增多,产量增加。

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