高濃度CO2對水稻生長的影響研究綜述

王思涵 張也 溫明明

摘 要 大氣中的CO2的升高，溫室效應(yīng)也的愈演愈烈，并且這一效應(yīng)還呈現(xiàn)著增長的態(tài)勢。CO2的濃度是影響植物生長的關(guān)鍵因素之一，對水稻的影響主要表現(xiàn)在生長發(fā)育、呼吸作用、光合作用、發(fā)育周期、FACE、產(chǎn)量的作用上。

關(guān)鍵詞 CO2濃度；水稻；呼吸作用；光合作用；發(fā)育周期

中圖分類號：S511 文獻標志碼：C 文章編號：1673-890X（2015）12-056-02

在1860-1900年間，CO2的濃度每年增長0.15 mL/L；在之后的40 a內(nèi)，CO2的濃度每年增長速率提高了1倍，而在20世紀90年代，CO2濃度繼續(xù)保持著猛烈的增長態(tài)勢，根據(jù)相關(guān)部門的計算，預(yù)計到2030年大氣中的CO2濃度將會達到550 mL/L。CO2是植物進行光合作用的原料之一，CO2濃度的增加勢必會對水稻的產(chǎn)生嚴重的影響，近30 a，世界各地的科學(xué)家對此作了許多研究，涉及到水稻的生長發(fā)育中的根及葉的變化方面的內(nèi)容，取得了明顯的進展。本文根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)文獻及資料做一綜述。

1 CO2濃度的升高對水稻光合作用的影響

植物進行光合作用的原料是CO2，并且在其他條件不變的情況下，只升高CO2的濃度會加快農(nóng)作物的生長發(fā)育。林偉宏[1]和葉旭君[2]認為，CO2的濃度在倍增時水稻的光合勢較高，也就是，說CO2的濃度的增加可使水稻的光合作用率提高。Tang[3]的研究結(jié)果表明，在CO2的濃度升高的第一天，水稻的光合作用會迅速提高，在45.4%左右，但是在接下來的第一周和第二周光合作用的速率值卻下降了13.7%和21.1%。Peng[4]的研究指出，某些水稻品種在高濃度的CO2下的光合放氧比對照很低，而另一些卻起高了一些。從以上的結(jié)果可以得出這樣一個結(jié)論，多數(shù)人大氣中的CO2的濃度增加可以提高水稻的光合作用強度，但是也有人認為，這需要在一定條件下才可以，如水稻的品種和暴露在高CO2濃度的時間，也就是說，較高的CO2濃度也會使植物的光合作用降低。細胞間的CO2的濃度直接關(guān)系到植物的光合強度的強度，當外界的CO2的濃度升高時，這時候通過氣孔的擴散作用進入細胞的間隙的CO2的量也會增多，因底物的增多，植物的光合作用也就增強了。

2 大氣中CO2濃度的升高對水稻呼吸作用的影響

目前，CO2濃度的升高對植物光合作用的影響有兩種觀點，一種認為暗呼吸會隨著CO2濃度的升高而下降，另一種認為將隨著CO2濃度的升高而升高。蔣高明等人的研究表明，在CO2濃度升高的時候暗呼吸作用也會升高。可能是CO2濃度的升高使介質(zhì)的pH升高，從而使呼吸作用降低。但是到目前為止，有關(guān)大氣中CO2濃度升高對植物的呼吸作用的影響鮮有報道。

3 大氣中CO2濃度的升高對水稻發(fā)育期的影響

水稻生長發(fā)育期除了受自身的DNA影響，還受外界條件的影響，比如光照、溫度及其它生態(tài)條件的影響。相關(guān)研究認為，CO2濃度在倍增時抽穗期會提前，而且溫度越高時間越短；郭文善[5]等學(xué)者認為，F(xiàn)ACE處理后的水稻花期會提早兩天。據(jù)相關(guān)研究可知，同一品種在一定地區(qū)正常栽培條件下，植物的積溫會非常穩(wěn)定；當植物處于高濃度的CO2下時，水稻的發(fā)育會明顯加快，這也是水稻的生育期明顯縮短的一個重要的原因。

4 大氣中CO2濃度的升高對水稻產(chǎn)量的影響

水稻的產(chǎn)量受4個因素制約：單位面積穗數(shù)、結(jié)實率、每穗穎花數(shù)、千粒質(zhì)量。部分學(xué)者認為，大氣中的CO2濃度升高會對第一個因素——單位面積穗數(shù)影響較大。并且日本學(xué)者表明，大氣中CO2濃度的增加使過去3 a的水稻的單位面積增加效果顯著；沈忠才[6]等學(xué)者的研究表明，F(xiàn)ACE處理后的水稻產(chǎn)量提高主要是因為結(jié)實率和穗數(shù)增加導(dǎo)致的。有相關(guān)報道指出：在CO2濃度相同的情況下，施肥時間和施肥量對水稻構(gòu)成的影響非常大，并且不同品種的水稻對CO2濃度的影響也不一致。

參考文獻

[1]林宏偉.植物光合作用對大氣CO2濃度升高的反應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，1998（9）.

[2]葉旭君，Seiichi Oshita，Yoshio Makino，等.基于紫外-可見-近紅外光譜技術(shù)的蔬菜細胞ATP含量無損檢測研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2012（4）.

[3]Xingguo Tang，Quan ZHOU，Ying FAN.A Preliminary Study on Immature Embryo Culture and Plant Regeneration of Lagerstroemia indica[J].Agricultural Biotechnology，2014（12）.

[4]Xiaosong Peng，Qiuying Yu，Xiaopeng He，et al.Quantitative Trait Loci Mapping for Flag Leaf Area and Angle in Rice Using an Introgression Lnes Population[C].中國作物學(xué)會2013年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[A]. 2013-10-21.

[5]郭文善，朱新開，趙正，等.大氣O3濃度升高對小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)影響的生理機制[C].第十五次中國小麥栽培科學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[A].2012-11-01.

[6]沈忠才，黃建華，姜月霞.大棚西瓜水稻高效輪作技術(shù)[J].上海農(nóng)業(yè)科技，2009（4）.

（責任編輯：劉昀）