摘要
CO2浓度和温度升高是全球气候变化的主要特征，对作物叶片光合作用产生直接影响，从而影响作物生产力。已有的光合作用——光响应的研究多基于稳态水平，而实际上作物始终处于光照不断变化的环境中，叶片光合速率对光环境的快速转换存在滞后作用，这种滞后作用会降低作物光能利用率，从而降低作物潜在产量。在CO2浓度和温度升高条件下，叶片动态光合速率会如何变化？这是准确评估气候变化对作物生产力影响以及确定如何应对气候变化需要回答的科学问题之一。小麦作为我国重要的粮食作物，在全球气候变化背景下定量分析不同冬小麦品种叶片动态光合速率对CO2浓度和温度升高的响应，可以为冬小麦应对气候变化和栽培管理提供参考。本研究以冬小麦苏麦188、鑫农518和扬麦16为试验材料，于2017-2018年利用江苏省常熟市古里镇康博村(31°30′N，120°33′E)的开放式大气CO2浓度和温度升高(Free air CO2 enrichment and temperature increase system，T-FACE)试验平台，探究CO2浓度和温度升高对不同小麦品种叶片动态光合速率的影响。试验设置四个处理:对照(CT)、CO2浓度增加至500ppm(C+T)、冠层温度升高2℃(CT+)、CO2浓度和冠层温度同时升高(C+T+)。基于田间试验观测数据，定量分析不同小麦品种叶片动态光合速率(诱导状态下的净光合速率、诱导时间、光能利用率)对CO2浓度和温度升高的响应差异及其原因。 主要研究结果如下: 1.CO2浓度和温度升高对诱导状态下净光合速率An的影响存在品种和生育期间的差异。C+T处理显著提高了拔节期和抽穗期各品种叶片的An，但对灌浆期各品种的An没有显著影响。CT+处理显著提高了拔节期和抽穗期苏麦188的An，对鑫农518和扬麦16没有显著影响;在灌浆期显著降低了各品种的An。C+T+处理提高了拔节期和抽穗期各品种的An，降低了灌浆期各品种的An，交互作用仅表现在苏麦188的抽穗期。 2.CO2浓度和温度升高对诱导时间的影响存在品种和生育期间的差异。C+T处理延长了拔节期各品种的诱导时间，显著缩短了抽穗期和灌浆期各品种的诱导时间。CT+处理显著延长了拔节期扬麦16的诱导时间，对苏麦188和鑫农518没有显著影响;在抽穗期显著缩短了苏麦188和鑫农518的诱导时间，对扬麦16无显著影响;在灌浆期均缩短了各品种的诱导时间。C+T+处理延长了拔节期各品种的诱导时间，缩短了抽穗期各品种的诱导时间;在灌浆期延长了苏麦188和扬麦16的诱导时间，显著缩短了鑫农518的诱导时间。 3.光暗循环条件下，C+T处理显著降低了拔节期鑫农518和扬麦16的光能利用率LUE;在抽穗期显著提高了鑫农518的LUE;灌浆期对各品种的LUE均无显著影响。CT+处理显著降低了拔节期鑫农518和扬麦16的LUE;在抽穗期对各品种的LUE无显著影响;灌浆期仅显著降低了苏麦188的LUE。C+T+处理对拔节期和抽穗期各品种的LUE无显著影响;在灌浆期显著降低了苏麦188和扬麦16的LUE，但对鑫农518的影响不大。 4.低光到高光转换条件下，初始气孔导度gsi与诱导时间呈负相关关系;gsi对诱导时间的限制存在临界值，但此临界值的大小与品种和处理无关。C+T处理和CT+处理下，各品种抽穗前诱导时间的改变与gsi有关;灌浆期鑫农518gsi的显著提高并没有显著影响其诱导时间，表明此时诱导时间不受gsi的限制。各品种各处理叶片达到总诱导状态50％的时间随gsi的增加而降低，但当gsi增大到0.20molm-2s-1之后，诱导时间便不再受限制。因此，增大gsi是提高动态光合的一种简单有效的途径，在栽培上应加强灌溉，增加水分供应。 5.光暗循环条件下，gs与叶片含氮量相互协调，共同调控各小麦品种的LUE。拔节期C+T处理和CT+处理下鑫农518和扬麦16的LUE受gs的限制。在抽穗期，C+T处理下鑫农518LUE的显著提高与gs和叶片含氮量无关。在灌浆期，CT+处理和C+T+处理下各品种LUE的显著变化主要受叶片含氮量的影响。 本研究明确了CO2浓度和温度升高延长了各小麦品种叶片抽穗前的诱导时间的原因是下调了其气孔导度，而缩短了抽穗后的诱导时间的原因是提高了气孔导度。各小麦品种抽穗前光能利用率降低的原因是下调了其气孔导度，而抽穗后降低的原因是下调了叶片含氮量。研究结果为冬小麦应对气候变化和栽培管理提供参考。
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