高浓度CO2与添加生物炭对水稻根系和产量的交互影响*

张凤哲,谢立勇,赵洪亮,金殿玉

（沈阳农业大学农学院，沈阳 110161）

目前，大气中 CO2浓度已由工业革命前的280µmol·mol−1增至400µmol·mol−1左右，同时以每年 0.5%的速度增长，预计 2050年可能增加到450～550µmol·mol−1（称为CO2倍增），21 世纪末可能达到790～1020µmol·mol−1[1]。CO2是绿色植物进行光合作用的底物，其浓度的升高会使作物光合作用和干物质形成发生相应变化[2]。研究发现，CO2浓度增高对作物的影响表现为作物净光合速率增加，促进了碳水化合物的合成和干物质的积累[3]；亦有研究表明，作物在高CO2浓度环境下存在光合适应现象，且存在品种间差异[4]。为此，大气CO2浓度增高对作物生理代谢的影响及其机理机制研究，一直是气候变化背景下人们关注的科学问题之一。大田作物生产是诸多环境因素与人为干预的过程，CO2浓度的影响也必然与其它环境因子相互促进或相互制约。因此，作物在自然生长状态下，开展人为干预与环境因子的交互影响的研究，更有利于揭示CO2浓度增高对作物生理代谢过程的影响规律。

生物炭不仅能改良土壤，而且能提高土壤蓄水储养的能力，保护土壤中的微生物，在修复污染土壤[5]、提高作物产量[6]等方面也发挥着重要作用。农业秸秆生物炭有利于农业废弃物的资源化利用，在减少农田秸秆焚烧、提供能源、保护环境等方面也具有重要意义[7]。研究发现，生物炭配施化肥的处理可以有效促进水稻生长发育[8-9]，土壤中添加生物炭可以增加其养分含量，并且能促进水稻根系生长[10]。然而对于生物炭的不同研究结果之间差异较大，且在不同环境影响下生物炭所发挥的作用很难总结出共性规律，现阶段对生物炭的研究结果在未来环境变化尤其是高浓度CO2背景下是否相同值得更深入的研究。……