臭氧浓度升高和增温对水稻叶片光合作用的复合影响

Combined effects of elevated ozone concentration and warming on photosynthesis of rice leaves

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摘要人类活动导致的地表臭氧(O3)浓度升高和气候变暖正严重影响作物生长.利用开放式O3浓度与温度升高平台(O3-T-FACE),以南粳9108为实验材料,设置两个O3浓度:环境大气O3浓度(A)和1.5倍环境O3浓度(E),三个增温处理:环境温度(CK)、冠层红外增温1.5℃(+1.5)和2℃(+2).于灌浆中期和后期测定水稻叶片光合速率和叶绿素含量,以明确O3浓度升高和温度增加对水稻叶片光合作用的复合影响.两年重复实验结果表明,与环境大气O3浓度相比,O3浓度升高对水稻灌浆中期叶片光合指标无显著影响,但显著降低了水稻灌浆后期的饱和光合速率(Asat)、气孔导度(gs)和叶绿素含量,分别平均下降31.3％、19.9％和30.7％;对胞间CO2浓度(Ci)、电子传递速率(ETR)、水分利用率(WUE)等指标的影响两年均不显著,说明O3浓度升高导致的Asat降低主要是由于叶绿素含量的下降,而非气孔限制CO2传输.增温显著降低了 2022年灌浆后期叶片Asat和gs,显著降低2021年灌浆中期和后期叶片Ci,增加叶片WUE,但对其他光合指标和叶绿素含量无显著影响.灌浆后期叶片光合速率对O3浓度升高和增温的响应存在年际差异,2021年灌浆期间高的环境O3浓度和温度加重了叶片光合损失.实验设置的不同增温幅度间的影响未达到显著性差异,说明开放条件下增加冠层温度1.5-2 ℃对当前的试验水稻品种不足以产生高温胁迫.O3浓度升高和增温对叶片光合速率和叶绿素含量的复合影响未达显著性水平,意味着高浓度O3和温度对试验水稻品种的叶片光合作用不存在协同或拮抗效应.