大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種磷素吸收利用的影響

周娟，舒小偉，許高平，2，賴上坤，3，楊連新，王余龍，董桂春*

（1.江蘇省作物遺傳生理國家重點實驗室培育點∕農(nóng)業(yè)部長江中下游作物生理生態(tài)與栽培重點開放實驗室∕糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，揚州大學(xué)，江蘇 揚州 225009；2.天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物研究所，天津 300112；3.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院宿遷農(nóng)科所，江蘇 宿遷 223800）

人類活動是導(dǎo)致大氣CO2濃度不斷增長的主要原因，在近200年間大氣CO2濃度大約上升了100 μmol·mol-1，目前約為400 μmol·mol-1，預(yù)計到2050年將達(dá)到 550 μmol·mol-1[1-2]。磷素是水稻需求量最大的三大營養(yǎng)元素之一，對水稻的影響僅次于氮素[3]，與氮、鉀等營養(yǎng)元素共同影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)[4-7]。大氣CO2濃度是影響作物生長和發(fā)育的重要環(huán)境因子，前人利用FACE（Free Air CO2Enrichment）技術(shù)開展了水稻對CO2濃度升高的響應(yīng)和適應(yīng)的研究，在水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)等方面已積累了較多的數(shù)據(jù)和研究成果[8-14]，但關(guān)于對水稻磷素吸收、利用等方面的研究較少。Yang等[15]、黃建曄等[16]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ACE處理使得常規(guī)粳稻武香粳14號水稻植株主要生育期植株含磷率、吸磷量均顯著增加，抽穗后磷素在穗中的分配比例明顯減少，在葉片和莖鞘中的分配比例明顯增加，磷素干物質(zhì)生產(chǎn)效率提高，但磷素籽粒生產(chǎn)效率下降。劉紅江等[17]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ACE處理顯著增加了雜交秈稻汕優(yōu)63主要生育期植株的含磷率和吸磷量，抽穗后磷素在莖鞘中的分配比例顯著增加，穗中的分配比例顯著下降，磷素干物質(zhì)生產(chǎn)效率和籽粒生產(chǎn)效率均極顯著下降。對比前人的研究結(jié)論，發(fā)現(xiàn)不同類型水稻品種之間對磷素響應(yīng)有所不同，且前人的研究多是以一個品種為研究對象，或常規(guī)稻，或雜交稻，關(guān)于不同類型水稻品種對磷素響應(yīng)差異的研究基本沒有。為此，本研究利用我國第一個稻麥輪作FACE研究平臺，以常規(guī)粳稻、常規(guī)秈稻、雜交秈稻共6個品種為供試材料，針對上述問題開展相應(yīng)的研究，以明確不同類型水稻品種磷素吸收、磷素利用對CO2濃度升高響應(yīng)的差異及其與氮的相互聯(lián)系，為應(yīng)對全球氣候變化條件下稻作生產(chǎn)過程中品種的選擇與磷肥施用策略的制定提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料培育

試驗依托位于江蘇省江都市小紀(jì)鎮(zhèn)良種場試驗田內(nèi)（119°42′00″E，32°35′50″N）稻田FACE技術(shù)平臺開展。試驗區(qū)年均降水量1 100 mm，年均蒸發(fā)量980 mm，年均溫度14.9℃，日照時間超過2 100 h，年均無霜期220 d左右。土壤性質(zhì)為有機碳18.4 g·kg-1，全氮 1.45 g·kg-1，全磷 0.63 g·kg-1，全鉀 14.0 g·kg-1，速效磷 10.1 mg·kg-1，速效鉀 70.5 mg·kg-1。平臺共有3個處理（FACE）圈和3個對照（Ambient）圈。FACE圈之間以及FACE圈與對照圈之間的間隔大于90 m，以減少CO2釋放對其他圈的影響。FACE圈設(shè)計為正八角形，直徑12 m，平臺運行時通過FACE圈周圍的管道向中心噴射純CO2氣體，利用平臺控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)CO2氣體的釋放速度及方向，保持水稻全生育期FACE圈內(nèi)CO2濃度比大氣背景CO2濃度高200 μmol·mol-1。對照（CK）田塊沒有安裝FACE管道，其余環(huán)境條件與自然狀態(tài)一致。以常規(guī)粳稻（Conventional japonica rice，CJR）品種為武運粳21（常規(guī)中熟中粳）和揚輻粳8號（常規(guī)遲熟中粳），雜交秈稻（Hybrid indica rice，HIR）品種為汕優(yōu)63（三系雜交秈稻）和兩優(yōu)培九（兩系雜交秈稻），常規(guī)秈稻（Conventional indica rice，CIR）品種為揚稻6號（常規(guī)中秈）和揚輻秈6號（常規(guī)中秈），共6個品種為供試材料。采用大田旱育秧，5月23日播種，6月17日移栽，行距25 cm，株距16.7 cm，24穴·m-2，常規(guī)水稻2苗·穴-1，雜交水稻1苗·穴-1?？偸┓柿浚ㄕ酆霞僋）為15 g·m-2，基肥占60%，穗肥占40%；鉀肥（K2O）和磷肥（P2O5）均為7 g·m-2，作基肥一次性施用?；适?fù)合肥（N∶P∶K=15∶15∶15）46.67 g·m-2，尿素 4.35 g·m-2，穗肥施尿素13.04 g·m-2。水分管理為6月17日（移栽期）至7月11日（分蘗期）保持淺水層（約5 cm），7月12日至8月5日（拔節(jié)期）進行多次輕擱田，8月6日以后間隙灌溉，收獲前10 d斷水。適時進行病蟲草害防治，水稻生長正常。

1.2 測定內(nèi)容與方法

1.2.1 產(chǎn)量測定

在普查的基礎(chǔ)上成熟期每品種每處理取代表性水稻植株5穴，測定單位面積穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、結(jié)實率和千粒重，計算理論產(chǎn)量。

1.2.2 各器官干物質(zhì)量的測定

依據(jù)普查結(jié)果，在抽穗期和成熟期每品種每處理取代表性植株5穴，將植株分為莖鞘、葉片、穗3個部位，105℃殺青30 min，80℃烘至質(zhì)量恒定（一般72 h）后稱量質(zhì)量。

1.2.3 各器官含磷率的測定

將抽穗期和成熟期植株的莖鞘、葉片、穗烘干粉碎，用流動注射分析儀（SALL3）測定磷酸鹽的方法測定植株各器官磷濃度，計算各器官含磷率。

1.3 數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計分析

磷素吸收量（g·m-2）=某時期地上部干物質(zhì)量×含磷率

莖鞘葉磷素轉(zhuǎn)運量（g·m-2）=抽穗期莖鞘葉吸磷量-成熟莖鞘葉吸磷量

穗部磷素增加量（g·m-2）=成熟期穗吸磷量-抽穗期穗吸磷量

磷素相對生理利用率（kg·kg-1）=（FACE處理籽粒產(chǎn)量-CK處理籽粒產(chǎn)量）（∕FACE處理植株吸磷量-CK處理植株吸磷量）

磷肥偏生產(chǎn)力（kg·kg-1）=水稻產(chǎn)量∕施磷量

磷素籽粒生產(chǎn)效率（kg·kg-1）=單位面積籽粒產(chǎn)量∕單位面積植株吸磷量

磷素干物質(zhì)生產(chǎn)效率（kg·kg-1）=單位面積水稻植株干物質(zhì)量∕單位面積植株磷素積累總量；

兩年試驗數(shù)據(jù)基本一致，合并數(shù)據(jù)進行分析。本試驗所有數(shù)據(jù)均以Excel進行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，以SPSS 25.0進行統(tǒng)計分析，采用方差分析和最小顯著差異法（LSD）分析比較不同處理間的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種產(chǎn)量的影響

由圖1可知，F(xiàn)ACE處理使供試水稻產(chǎn)量較對照顯著增加24.17%，常規(guī)粳稻、雜交秈稻和常規(guī)秈稻較對照分別增加19.38%、24.02%和29.10%。關(guān)于FACE處理對不同類型水稻品種產(chǎn)量及構(gòu)成因素的詳細(xì)影響，參見文獻(xiàn)[18]。

圖1 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種產(chǎn)量的影響Figure 1 The effect of elevated CO2on grain yield of different rice varieties

2.2 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種磷素吸收的影響

2.2.1 對主要生育時期地上部植株含磷率的影響

由圖2可知，大氣CO2濃度使供試水稻抽穗期地上部植株含磷率平均增加2.51%，其中常規(guī)粳稻、常規(guī)秈稻分別增加3.32%、4.94%，雜交秈稻降低0.74%。從絕對數(shù)值來看，常規(guī)粳稻＞常規(guī)秈稻＞雜交秈稻，處理間無顯著差異（F=0.99），品種間差異極顯著（F=12.64**），處理間與品種間無顯著互作效應(yīng)（F=0.14）。

由圖2可知，F(xiàn)ACE處理使成熟期水稻地上部植株含磷率平均增加6.07%，其中常規(guī)粳稻、常規(guī)秈稻分別增加20.05%、8.95%，雜交秈稻降低10.78%，從絕對數(shù)值來看，CK處理下，常規(guī)秈稻＞常規(guī)粳稻＞雜交秈稻，F(xiàn)ACE處理下，常規(guī)粳稻＞常規(guī)秈稻＞雜交秈稻，處理間無顯著差異（F=2.59），品種間（F=4.06*）差異顯著，處理間與品種間無互作效應(yīng)（F=2.3）。

2.2.2 對主要生育時期地上部植株吸磷量的影響

由圖3可知，F(xiàn)ACE處理下不同類型水稻品種主要生育時期吸磷量均極顯著增加，常規(guī)粳稻、雜交秈稻、常規(guī)秈稻抽穗期較對照分別增加21.50%、25.93%、28.84%，平均增加25.42%，成熟期分別增加44.32%、12.47%、40.74%，平均增加32.51%。從絕對數(shù)值來看，除抽穗期CK處理以雜交秈稻吸磷量最高外，其他時期供試品種均以常規(guī)秈稻吸磷量最高。常規(guī)秈稻成熟期吸磷量較常規(guī)粳稻、雜交秈稻分別高25.60%、4.74%（CK處理）和22.46%、31.06%（FACE處理）。處理間抽穗期（F=34.63**）、成熟期（F=28.83**）的差異均達(dá)極顯著水平，品種間抽穗期（F=2.83）無顯著差異，成熟期（F=4.81*）差異顯著。處理間與品種間在抽穗期（F=0.20）和成熟期（F=0.27）均無顯著互作效應(yīng)。相關(guān)分析表明，抽穗期吸磷量（r=0.437**）、成熟期吸磷量（r=0.457**）與產(chǎn)量均呈極顯著線性正相關(guān)，成熟期相關(guān)更緊密。

2.3 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種主要生育期磷素分配、結(jié)實期磷素轉(zhuǎn)運的影響

2.3.1 對主要生育期磷素分配的影響

大氣CO2濃度升高改變了不同類型水稻品種主要生育期各器官的磷素分配（表1）。FACE處理使抽穗期莖鞘、葉片的吸磷比例比對照平均高2.42%、0.02%，穗的吸磷比例比對照平均低10.29%。常規(guī)粳稻莖鞘吸磷比例較對照降低0.17%，雜交秈稻、常規(guī)秈稻莖鞘吸磷比例較對照分別增加1.16%、6.26%；常規(guī)粳稻葉片吸磷比例增加5.59%，雜交秈稻、常規(guī)秈稻降低3.64%、1.90%；3個水稻品種穗的吸磷比例分別降低10.96%、0.50%、19.35%。

圖2 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種主要生育期含磷率的影響Figure 2 Effect of elevated CO2on P content of different rice varieties at heading and maturity stages

圖3 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種主要生育期吸磷量的影響Figure 3 Effect of elevated CO2on P absorption amount（PAA）of different rice varieties at heading and maturity stages

FACE處理使成熟期莖鞘和葉片吸磷比例比對照分別低2.64%、3.36%，穗的吸磷比例高1.41%。常規(guī)粳稻、雜交秈稻莖鞘吸磷比例較對照分別增加13.02%、0.24%，常規(guī)秈稻降低21.19%；常規(guī)粳稻、常規(guī)秈稻葉片吸磷比例分別降低4.26%、10.02%，雜交秈稻增加4.16%；常規(guī)粳稻、雜交秈稻穗吸磷比例分別降低3.71%、0.54%，常規(guī)秈稻增加8.48%。

2.3.2 對結(jié)實期磷素轉(zhuǎn)運的影響

FACE處理對不同類型水稻品種結(jié)實期莖鞘葉磷素轉(zhuǎn)運量和穗部磷素增加量的影響如圖4所示。常規(guī)粳稻、雜交秈稻、常規(guī)秈稻結(jié)實期莖鞘葉磷素轉(zhuǎn)運量較對照分別增加1.99%、33.86%、41.47%，平均增加25.77%。穗磷分別增加40.88%、9.78%、57.87%，平均增加36.18%。從絕對數(shù)值來看，結(jié)實期莖鞘葉磷素轉(zhuǎn)運量以雜交秈稻最大，較常規(guī)粳稻、常規(guī)秈稻分別增加3.70%、12.70%（CK處理）和26.11%、6.64%（FACE處理）。結(jié)實期穗磷增加量以常規(guī)秈稻最大，較常規(guī)粳稻和雜交秈稻分別高16.33%、3.18%（CK處理）和30.37%、48.39%（FACE處理）。處理間莖鞘葉磷素轉(zhuǎn)運量（F=7.86*）和穗磷增加量（F=16.63**）差異顯著或極顯著。但品種間結(jié)實期莖鞘、葉磷素轉(zhuǎn)運量（F=1.33）和穗磷增加量（F=3.08）均無顯著差異。

進一步分析表明，結(jié)實期莖鞘葉磷素轉(zhuǎn)運量（r=0.334**）、穗磷增加量（r=0.410**）與產(chǎn)量均呈極顯著線性正相關(guān)，后者與產(chǎn)量的緊密程度更大。

2.4 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種磷素利用效率的影響

由圖5可見，F(xiàn)ACE處理使常規(guī)秈稻和常規(guī)粳稻磷素籽粒生產(chǎn)效率分別降低15.50%、9.29%，使雜交秈稻磷素籽粒生產(chǎn)效率增加12.09%。從絕對數(shù)值來看，兩處理下均以雜交秈稻磷素籽粒生產(chǎn)效率最大，其較常規(guī)粳稻和常規(guī)秈稻分別高12.48%、18.20%（CK處理）和49.20%、46.07%（FACE處理），處理間（F=0.22）無顯著差異，品種間（F=10.63**）差異極顯著，處理間與品種間（F=0.31）無顯著互作效應(yīng)。相關(guān)分析表明，磷素籽粒生產(chǎn)效率與產(chǎn)量（r=0.320**）呈極顯著線性正相關(guān)關(guān)系。

表1 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種主要生育期磷素分配的影響（%）Table 1 Effect of elevated CO2on P distribution of different rice varieties at heading and maturity stages（%）

圖4 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種結(jié)實期磷素轉(zhuǎn)運的影響Figure 4 Effect of elevated CO2on P transportion of different rice varieties at ripening period stage

圖5 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種磷素利用效率的影響Figure 5 Effect of elevated CO2on P use efficiency of different rice varieties

FACE處理使常規(guī)秈稻和常規(guī)粳稻磷素干物質(zhì)生產(chǎn)效率分別降低15.92%、8.34%，使雜交秈稻磷素干質(zhì)量生產(chǎn)效率增加15.23%，從絕對數(shù)值來看，CK處理下以常規(guī)粳稻最高，較雜交秈稻和常規(guī)秈稻分別高0.84%、6.48%；FACE處理下以雜交秈稻最高，其較常規(guī)粳稻和常規(guī)秈稻分別高35.90%、32.74%。處理間（F=0.41）無顯著差異，品種間（F=3.96*）差異顯著，處理間和品種間無顯著互作效應(yīng)（F=3.08）。

磷肥相對生理利用率反映的是CO2濃度升高后單位磷素吸收增加量形成產(chǎn)量的增加值，雜交秈稻較常規(guī)粳稻、常規(guī)秈稻分別明顯高出348.30%、158.20%。

2.5 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種磷肥偏生產(chǎn)力的影響

磷肥偏生產(chǎn)力反映的是同等施磷量下水稻籽粒的生產(chǎn)能力（圖6）。FACE處理使得磷肥偏生產(chǎn)力顯著增加24.17%，常規(guī)粳稻、雜交秈稻、常規(guī)秈稻分別增加了19.38%、24.02%、29.10%。從絕對數(shù)值來看，兩處理下均以雜交秈稻最高，較常規(guī)粳稻和常規(guī)秈稻分別高37.04%、14.33%（CK處理）和42.37%、9.84%（FACE處理）。處理間（F=22.4**）和品種間（F=38.82**）的差異均極顯著，但處理間和品種間無互作效應(yīng)（F=1.41）。

2.6 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種氮、磷吸收比例的影響

高產(chǎn)水稻對氮（N）、磷（P2O5）的吸收比例一般為常數(shù)，大約為1∶0.45[19]。從圖7可知，F(xiàn)ACE處理下成熟期氮磷吸收比例平均增加15.52%。常規(guī)粳稻、雜交秈稻、常規(guī)秈稻分別增加13.18%、6.82%、26.57%，常規(guī)秈稻增幅最大。從絕對數(shù)值來看，兩處理下均以常規(guī)秈稻最高。處理間（F=4.47）與品種間（F=3.00）均無顯著差異，且處理間與品種間無顯著互作效應(yīng)（F=0.52）。

圖6 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種磷肥偏生產(chǎn)力的影響Figure 6 Effect of elevated CO2on partial productivity of P fertilizer（PFPP）of different rice varieties

圖7 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種吸氮量與吸磷量比值的影響Figure 7 Effect of elevated CO2on N∶P at maturity in different rice varieties

3 討論

3.1 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種磷素吸收的影響

磷是作物生長發(fā)育過程中所需的重要營養(yǎng)元素，磷素吸收能力的強弱是影響作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要因子。大氣CO2濃度升高情況下，不同類型水稻品種磷素吸收方面的研究報道較少。前人研究表明，F(xiàn)ACE處理使常規(guī)粳稻武香粳14主要生育期植株含磷率、磷素吸收量顯著增加，如成熟期植株含磷率增加11.5%，吸磷量增加28.9%[16]；FACE處理下雜交中秈汕優(yōu)63成熟期植株含磷率提高16.4%、吸磷量增加 54.2%[17]；但 Wang等[20]發(fā)現(xiàn)在 CO2濃度升高至500 μmol·mol-1時，雜交粳稻常優(yōu)5號在2013、2014年成熟期植株磷濃度均呈下降趨勢，分別下降了1.65%、7.41%，成熟期植株吸磷量均無顯著變化，但抽穗期植株磷濃度、植株吸磷量年度間有一定變化。本研究表明，F(xiàn)ACE處理下供試水稻品種主要生育期植株含磷率總體呈上升趨勢，抽穗期顯著增加2.51%，成熟期增加6.07%。FACE處理使植株吸磷量表現(xiàn)出均高于對照處理的趨勢，抽穗期增加25.42%，成熟期增加32.51%，這與Yang等[15]、黃建曄等[16]、劉紅江等[17]的研究結(jié)果相似，但與Wang等[20]研究結(jié)論多數(shù)不一致，可能與其大氣CO2濃度增加的量少（較正常大氣增加約100 μmol·mol-1，是本研究增加量的一半），尚不能引起水稻磷素吸收產(chǎn)生明顯響應(yīng)有一定的關(guān)系。此外，不同類型水稻品種對大氣CO2濃度升高的響應(yīng)也不盡相同，從植株含磷率來看，雖然抽穗期與成熟期供試水稻品種植株含磷率總體呈增加趨勢，但是雜交秈稻成熟期植株含磷率卻顯著降低10.78%。從植株吸磷量來看，在FACE處理下，抽穗期秈稻品種吸磷量的絕對數(shù)值大小及增幅均要顯著大于常規(guī)粳稻，與CK處理相比，成熟期常規(guī)秈稻吸磷量增幅略小于常規(guī)粳稻，但明顯大于雜交秈稻，常規(guī)秈稻吸磷量絕對值明顯大于常規(guī)粳稻、雜交秈稻，從這些方面來說，常規(guī)秈稻的磷素吸收能力無論在CK處理，還是FACE處理，均強于常規(guī)粳稻、雜交秈稻，值得進一步深入研究。

3.2 大氣CO2濃度升高對不同類型水稻品種磷素分配、轉(zhuǎn)運、利用的影響

關(guān)于FACE處理對水稻磷素分配的影響，因研究材料不同，結(jié)論也有一定差異。劉紅江等[17]研究表明，F(xiàn)ACE處理下水稻抽穗期葉片和穗的磷素比例分別下降4%、18.2%，成熟期莖鞘磷素比例顯著增加21.2%，穗磷素比例下降7.1%；楊連新等[21]研究表明，F(xiàn)ACE處理對抽穗期水稻莖鞘和葉片的磷素分配比例無顯著影響，成熟期穗的磷素分配比例下降9.8%～26.3%，莖鞘、葉片的比例增加2.2%～23.9%，對抽穗期葉片和莖鞘的磷素分配比例無顯著影響。本研究表明，F(xiàn)ACE處理增加了供試品種抽穗期莖鞘、葉片的磷素分配比例。成熟期植株各器官磷素分配比例與前人研究結(jié)論相反，可能與品種類型不同有一定的關(guān)系，常規(guī)粳稻和雜交秈稻成熟期莖鞘、葉片、穗的磷素分配比例與前人研究結(jié)論相似，但是常規(guī)秈稻莖鞘磷素分配比例下降21.19%、穗的磷素分配比例增加8.48%，說明常規(guī)秈稻成熟期植株各器官的磷素分配規(guī)律與常規(guī)粳稻和雜交秈稻差異較大，可能與常規(guī)秈稻的結(jié)實期植株各器官磷素轉(zhuǎn)運量大于其他兩類水稻品種有一定關(guān)系。本研究表明，F(xiàn)ACE處理顯著增加了結(jié)實期莖鞘葉磷素轉(zhuǎn)運量和穗磷增加量，較對照分別增加了25.77%和36.18%，均以常規(guī)秈稻增幅最大。

關(guān)于FACE處理對磷素利用效率的影響，楊連新等[21]研究表明，水稻主要生育期磷素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、籽粒生產(chǎn)效率分別下降了3.7%～16.6%、6.5%～15.5%，劉紅江等[17]研究也認(rèn)為FACE處理使水稻磷素干物質(zhì)生產(chǎn)效率下降12.7%（抽穗期）、13.7%（成熟期），磷素籽粒生產(chǎn)效率下降16.4%。本研究表明，從供試水稻品種平均值來看，F(xiàn)ACE處理降低了成熟期的磷素籽粒生產(chǎn)效率和干物質(zhì)生產(chǎn)效率，平均下降了4.23%、3.01%，常規(guī)粳稻和常規(guī)秈稻的磷素利用效率與前人結(jié)論一致，但雜交秈稻這兩個指標(biāo)分別比對照平均增加了12.09%、15.23%，但兩個不同的雜交組合磷素利用效率對FACE反應(yīng)也不同，汕優(yōu)63的磷素利用效率均比對照有所下降，表現(xiàn)與前人的研究結(jié)果一致，但兩優(yōu)培九磷素干物質(zhì)生產(chǎn)效率和籽粒生產(chǎn)效率卻顯著增加36.47%和43.55%，這表明進一步擴大品種研究規(guī)模的必要性和價值。

3.3 大氣CO2濃度升高條件下水稻氮、磷生產(chǎn)能力及施用對策分析

肥料偏生產(chǎn)力反映的是產(chǎn)量與施用某種肥料量的比值，即該肥料生產(chǎn)能力的大小。關(guān)于FACE處理下磷肥偏生產(chǎn)力幾乎無報道。本研究表明，F(xiàn)ACE處理顯著提高了磷肥偏生產(chǎn)力，平均提高24.17%。常規(guī)秈稻增幅最大，其次為雜交秈稻，最小為常規(guī)粳稻。在FACE處理和CK處理下，磷素偏生產(chǎn)力均以雜交秈稻最高，可見，雜交秈稻施用單位磷肥，生產(chǎn)籽粒的能力較強。營養(yǎng)平衡是水稻生長發(fā)育和形成高產(chǎn)的基礎(chǔ)。通常氮、磷、鉀三大元素的吸收比例是一個常數(shù)[18]。Wang等[20]研究發(fā)現(xiàn)，CO2濃度升高對常優(yōu)5號植株氮磷比無顯著影響，Du等[22]綜合前人的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)CO2濃度升高使植物體內(nèi)氮磷比下降7.32%。本研究表明，F(xiàn)ACE處理使成熟期常規(guī)粳稻、雜交秈稻、常規(guī)秈稻的氮磷比分別增加13.18%、6.82%、26.57%，從絕對大小來看，F(xiàn)ACE處理下，常規(guī)秈稻氮磷比大于常規(guī)粳稻，均大于雜交秈稻，這與前人研究結(jié)論有所差異，這可能與Wang等[20]大氣CO2濃度升高幅度不及本試驗有關(guān)，而Du等[22]是總結(jié)了前人不同植物氮磷比對CO2濃度升高響應(yīng)的平均值或普遍趨勢，并不特指水稻這一作物。從本研究來看，CO2濃度升高后雜交秈稻和常規(guī)秈稻比常規(guī)粳稻具有更高的磷素吸收利用潛力，表明在相同目標(biāo)產(chǎn)量水平下，秈稻品種需磷量可能要少于粳稻品種。

4 結(jié)論

FACE處理顯著提高了不同類型水稻品種的產(chǎn)量，平均增加24.17%；FACE處理增加了植株含磷率，顯著提高了植株吸磷量，促進了結(jié)實期莖鞘葉磷素轉(zhuǎn)運量和穗部磷素增加量的提高，但磷素籽粒生產(chǎn)效率、干物質(zhì)生產(chǎn)效率總體呈下降趨勢；從產(chǎn)量、磷素吸收潛力來看，秈稻品種大于粳稻品種。在同等產(chǎn)量水平的情況下，秈稻品種需磷量要小于粳稻品種。