高浓度CO2对水稻生长的影响研究综述

王思涵 张也 温明明

摘 要 大气中的CO2的升高，温室效应也的愈演愈烈，并且这一效应还呈现着增长的态势。CO2的浓度是影响植物生长的关键因素之一，对水稻的影响主要表现在生长发育、呼吸作用、光合作用、发育周期、FACE、产量的作用上。

关键词 CO2浓度；水稻；呼吸作用；光合作用；发育周期

中图分类号：S511 文献标志码：C 文章编号：1673-890X（2015）12-056-02

在1860-1900年间，CO2的浓度每年增长0.15 mL/L；在之后的40 a内，CO2的浓度每年增长速率提高了1倍，而在20世纪90年代，CO2浓度继续保持着猛烈的增长态势，根据相关部门的计算，预计到2030年大气中的CO2浓度将会达到550 mL/L。CO2是植物进行光合作用的原料之一，CO2浓度的增加势必会对水稻的产生严重的影响，近30 a，世界各地的科学家对此作了许多研究，涉及到水稻的生长发育中的根及叶的变化方面的内容，取得了明显的进展。本文根据国内外的相关文献及资料做一综述。

1 CO2浓度的升高对水稻光合作用的影响

植物进行光合作用的原料是CO2，并且在其他条件不变的情况下，只升高CO2的浓度会加快农作物的生长发育。林伟宏[1]和叶旭君[2]认为，CO2的浓度在倍增时水稻的光合势较高，也就是，说CO2的浓度的增加可使水稻的光合作用率提高。Tang[3]的研究结果表明，在CO2的浓度升高的第一天，水稻的光合作用会迅速提高，在45.4%左右，但是在接下来的第一周和第二周光合作用的速率值却下降了13.7%和21.1%。Peng[4]的研究指出，某些水稻品种在高浓度的CO2下的光合放氧比对照很低，而另一些却起高了一些。从以上的结果可以得出这样一个结论，多数人大气中的CO2的浓度增加可以提高水稻的光合作用强度，但是也有人认为，这需要在一定条件下才可以，如水稻的品种和暴露在高CO2浓度的时间，也就是说，较高的CO2浓度也会使植物的光合作用降低。细胞间的CO2的浓度直接关系到植物的光合强度的强度，当外界的CO2的浓度升高时，这时候通过气孔的扩散作用进入细胞的间隙的CO2的量也会增多，因底物的增多，植物的光合作用也就增强了。

2 大气中CO2浓度的升高对水稻呼吸作用的影响

目前，CO2浓度的升高对植物光合作用的影响有两种观点，一种认为暗呼吸会随着CO2浓度的升高而下降，另一种认为将随着CO2浓度的升高而升高。蒋高明等人的研究表明，在CO2浓度升高的时候暗呼吸作用也会升高。可能是CO2浓度的升高使介质的pH升高，从而使呼吸作用降低。但是到目前为止，有关大气中CO2浓度升高对植物的呼吸作用的影响鲜有报道。

3 大气中CO2浓度的升高对水稻发育期的影响

水稻生长发育期除了受自身的DNA影响，还受外界条件的影响，比如光照、温度及其它生态条件的影响。相关研究认为，CO2浓度在倍增时抽穗期会提前，而且温度越高时间越短；郭文善[5]等学者认为，FACE处理后的水稻花期会提早两天。据相关研究可知，同一品种在一定地区正常栽培条件下，植物的积温会非常稳定；当植物处于高浓度的CO2下时，水稻的发育会明显加快，这也是水稻的生育期明显缩短的一个重要的原因。

4 大气中CO2浓度的升高对水稻产量的影响

水稻的产量受4个因素制约：单位面积穗数、结实率、每穗颖花数、千粒质量。部分学者认为，大气中的CO2浓度升高会对第一个因素——单位面积穗数影响较大。并且日本学者表明，大气中CO2浓度的增加使过去3 a的水稻的单位面积增加效果显著；沈忠才[6]等学者的研究表明，FACE处理后的水稻产量提高主要是因为结实率和穗数增加导致的。有相关报道指出：在CO2浓度相同的情况下，施肥时间和施肥量对水稻构成的影响非常大，并且不同品种的水稻对CO2浓度的影响也不一致。

参考文献

[1]林宏伟.植物光合作用对大气CO2浓度升高的反应[J].生态学报，1998（9）.

[2]叶旭君，Seiichi Oshita，Yoshio Makino，等.基于紫外-可见-近红外光谱技术的蔬菜细胞ATP含量无损检测研究[J].光谱学与光谱分析，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].中国作物学会2013年学术年会论文摘要集[A]. 2013-10-21.

[5]郭文善，朱新开，赵正，等.大气O3浓度升高对小麦籽粒产量和品质影响的生理机制[C].第十五次中国小麦栽培科学学术研讨会论文集[A].2012-11-01.

[6]沈忠才，黄建华，姜月霞.大棚西瓜水稻高效轮作技术[J].上海农业科技，2009（4）.

（责任编辑：刘昀）