开放式CO2浓度升高和增温交互作用对水稻产量的影响(2)
目前，国内外进行了大量关于CO2浓度升高对水稻影响的试验，研究的结果基本一致，都表明CO2浓度升高可以增加水稻产量，但增幅大小有差异、增产原因不同。黄建晔等人利用FACE处理将空气CO2浓度增加200μmol•mol-1，试验得到水稻产量平均比对照增加12.8 %，而增产原因是分蘖发生速度快，最高分蘖数多[3]；Baker和Allen研究中发现，CO2浓度增加使水稻的产量增加了16 %~34 %，产量的增加是有效分蘖数增加，进而每亩的有效穗数增加所导致[4]；赖上坤等人的研究结果为高浓度CO2使Ⅱ优084籽粒产量从810g•m-2增加到1204g•m-2，增幅为49%，增产最主要因素是结实率(+36%)明显增加[5]。前人进行的增温实验结论不尽相同，多数实验表明增温使水稻产量降低，但也有的认为增温造成小幅增产，或是无显著影响。Krishnan等的研究表明温度升高1℃，水稻产量分别降低7.20%和6.66%[6]；Dong等人的试验中也得出类似结论，即全天加温、白天加温、夜间加温其干物质分别减少9.1 %、10.3 %和3.3 %，产量分别减少0.9 %、6.4 %和6.1 %[7]；何帅奇等以常优5号为试验材料也认为增温处理使水稻产量减少，且减幅更大为27.0 %[8]。但万运帆等人进行的实验表明增温对早稻的一个不利影响是空穗率增加7%，单独增温处理较对照仍表现为略增[9]。蔡威威等对双季早稻进行增温2℃的实验，得出增温对水稻产量无显著影响的结论[10]。而未来气候变化趋势是大气CO2浓度和温度同时升高，单独研究大气CO2浓度升高或者单独研究大气温度升高都不能真实预测未来气候变化对水稻的影响。考虑到CO2浓度的升高和极端温度天气事件的越来越频繁，需要更好的研究大气CO2浓度和温度同时升高对作物的影响。根据现今大多数研究的结果，可以在理论上推测高温会降低CO2对产量增益效应，影响产量的提高；但从另一个角度来说，CO2浓度升高则可以减弱增温对作物的负面影响。然而通过研究CO2浓度升高和增温交互作用对水稻产量的影响，却还未得出一致结论。20世纪90年代的温室[11]、CTGC[12]和OTC试验[13]表明，高温可以部分甚至全部抵消大气CO2浓度升高对水稻产量的增益效应。但也出现了相反的研究结果，万运帆等的研究结果显示增温+CO2处理的籽粒产量与对照相比仍增加11.7%[9]；赖上坤等也得出高温条件下高浓度CO2使Ⅱ优084增产394 g•m-2，增幅为49 %[5]。
研究CO2浓度升高与增温交互作用的试验系统主要包括全封闭的环境模拟室、CO2-温度梯度气室(CTGC)、开顶式气室(OTC)、开放式空气中CO2浓度和气温增高系统(T-FACE)。前两种方式是在1个封闭的腔体中采用人工控制水稻生
长所需的光、温、水、肥、气等条件，最突出的优点是试验成本较低而处理控制精度高，最主要的缺点是封闭导致的壁箱效应，对作物生长环境改变很大。由于气室广泛采用盆钵培育作物，其根系生长受限加上边际效应的存在，与大田群体条件下水稻对CO2的响应存在较大差异，一般认为气室数据采信度相对较低[14-15]。T-FACE平台圈内大气可以自由流通，可最大限度地模拟自然生态环境，目前对于CO2与温度交互作用的研究很多都采用T-FACE平台。
基于未来气候变化问题日益突出而目前对CO2浓度升高和增温交互作用对水稻产量影响的研究还未得出确切结论的现状，以我国主要粮食作物之一的水稻为研究对象，利用国内首个开放式CO2浓度升高和增温（T−FACE）系统平台，分析CO2浓度升高和增温交互作用以此作为依据预测未来气候变化大背景下水稻产量的变化趋势，对于合理控制生长环境以保证水稻产量具有重要意义
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