研讨提醒年夜气CO2浓度降低影响年夜豆产量和品德的机制

年夜气CO2浓度不时降低是全球气象变更的主要情况因子，依据盘算年夜气CO2浓度已从工业反动前的270 ppm降低到今朝的412 ppm（http：//scrippsco2.ucsd.edu/#），猜测到本世纪中叶年夜气CO2浓度将降低到550 ppm，本世纪末到达700 ppm。研讨发明年夜气CO2浓度降低增进C3作物生物量进步，即肥料效应（CO2fertilization effect），但会招致植株氮（N）浓度下降，进而克制产量的继续添加。年夜豆是对CO2浓度降低呼应最敏感的作物之一，因为其自己具有共生生物固氮才能，实际上年夜气CO2浓度降低能够明显改动N接收形式，进而影响CO2肥料效应。黑龙江省是我国年夜豆的主产区，年夜豆栽种面积占全国栽种面积40%阁下，种类资本丰厚。针对气象变更惹起的不肯定性，研讨年夜气CO2浓度降低对年夜豆产量及N接收机制的影响，对预警将来气象前提下年夜豆N应用效力、进步年夜豆产量波动性具有主要实际意义和实践使用价值。同时对进一步看法全球C、N轮回也有主要的迷信意义。中国迷信院西南地舆与农业生态研讨所农田分子生态学科组助理研讨员李彦生和研讨员金剑等应用开顶式气室（Open Top Chamber， OTC）模仿年夜气CO2浓度降低到550ppm，采取波动同位素15N标志办法，拔取黑龙江省主栽种类，量化剖析了年夜气CO2浓度降低前提下共生固氮、泥土氮和肥料氮对年夜豆产量构成的奉献。研讨发明，高浓度的CO2明显添加了年夜豆植株中N接收量，这次要与年夜豆共生生物固氮奉献进步有关（图1）。年夜气CO2浓度降低前提下，年夜豆根瘤数目和质量均明显进步。提醒高CO2浓度前提下年夜豆R5期（鼓粒期）至R8期（成熟期）共生生物固氮的添加与产量进步明显相干（P 0.05）。从植株C、N和磷（P）的化学计量学角度进一步证明年夜气CO2浓度降低明显添加年夜豆分歧组织的C：N比，但下降N：P比，提出N是限制黑土区年夜豆对年夜气CO2浓度降低呼应主要元素，而不是P，年夜豆固氮才能能够是决议将来年夜豆产量波动性的主要身分（图2）。解析年夜气CO2浓度降低影响年夜豆养分品德对保证将来食粮品德平安具有主要意义。研讨发明，固然年夜气CO2浓度降低必定水平上添加年夜豆R8期脂肪含量（P 0.05），但明显下降年夜豆籽粒中卵白质和游离氨基酸含量（P 0.05）（图3）。在养分元素方面，锌（Zn）和铁（Fe）浓度在高CO2前提下也呈下降趋向。在将来CO2浓度降低情况前提下，年夜豆卵白和微量元素等品德特点能够下降。该研讨结果辨别揭橥在情况和植物范畴国际期刊Science of the Total Environment 和Frontiers in Plant Science上。此系列研讨任务获得中科院百人筹划、国度重点研发筹划（2017YFD0300300）和国度天然迷信基金（41201247、31501259、41271261）的赞助。（100yiyao.com）