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联合国政府间气候变化专业委员会(IPCC)最新报告预测20世纪中叶全球大气二氧化碳(CO2)浓度将由目前的381μmol mol-1至少上升到550μmol mol-1。水稻是人类最重要的粮食作物之一，亦是中国第一大作物，绝大多数人以此为主食。水稻颖花形成(包括分化和退化)决定了每穗颖花数，进而对单位面积库容量和最终产量产生重要影响，因此开展对大气CO2浓度升高对水稻颖花形成影响的研究意义重大。2008-2009，本研究依托世界唯一的稻麦轮作生态系统开放式空气CO2浓度增高(FACE，Free-air CO2 Enrichment)技术平台(32°35.5′N，119°42′E，中国江都)，以常规籼稻镇籼96、扬稻6号、扬辐籼6号和扬稻8号为供试材料，CO2浓度设正常CO2(Ambient)和高CO2浓度(FACE，Ambient+200μmol mol-1)2个水平，首次研究了大气CO2浓度升高对不同籼稻品种每穗颖花现存数、分化数和退化数以及抽穗期单茎干重、吸氮(N)量及其可溶性糖和淀粉含有率的影响。主要研究结果如下：
1、FACE使所有供试品种每穗颖花现存数平均增加8.4朵，增幅为5.0％(p＜0.01)，其中扬稻6号、扬辐籼6号和扬稻8号每穗颖花现存数平均分别增加5.6％、3.4％和13.3％，而镇籼96每穗颖花现存数平均减少1.3％；2008、2009年FACE使所有供试品种每穗颖花现存数平均分别增加3.3％和7.2％。FACE使水稻每穗1、2次枝梗颖花现存数平均分别增加2.0和6.8朵，达极显著和显著水平。FACE对每穗1、2次枝梗颖花现存数占全穗颖花现存数的比例均无显著影响。FACE使每穗1、2次枝梗现存数略有增加，但达极显著和显著水平。FACE使每个2次枝梗颖花现存数极显著增加，但对每个1次枝梗颖花现存数没有影响。CO2×品种的互作对水稻每穗颖花现存数、每穗1次枝梗颖花现存数、每穗1次枝梗现存数和每个2次枝梗颖花现存数的影响均达显著或极显著水平；CO2×年度的互作对水稻每穗1次枝梗颖花现存数和每穗1次枝梗现存数的影响达显著水平。
2、FACE使所有供试品种每穗颖花分化数平均增加14.5朵，增幅为6.1％(p＜0.01)，其中镇籼96、扬稻6号、扬辐籼6号和扬稻8号每穗颖花分化数平均分别增加1.0％、8.0％、4.3％和11.6％；2008、2009年FACE使所有供试品种每穗颖花分化数平均分别增加3.0％和9.6％。FACE使水稻每穗1、2次枝梗颖花分化数平均分别增加2.2和12.3朵，均达极显著水平。FACE使每穗1次枝梗颖花分化数占全穗颖花分化数的比例减少0.8％，每穗2次枝梗颖花分化数占全穗颖花分化数的比例增加0.8％，达显著和极显著水平。FACE使每穗1、2次枝梗分化数略有增加，但均达极显著水平。FACE使每个2次枝梗颖花分化数极显著增加，但对每个1次枝梗颖花分化数没有影响。CO2×品种的互作对水稻每穗1次枝梗颖花分化数和每穗1次枝梗分化数的影响达显著水平；CO2×年度的互作对水稻每穗颖花分化数、每穗2次枝梗颖花分化数和每穗2次枝梗分化数的影响达显著水平。
3、FACE使所有供试品种每穗颖花退化数平均增加6.0朵，增幅为8.9％(p＜0.01)，其中镇籼96、扬稻6号、扬辐籼6号和扬稻8号每穗颖花退化数平均分别增加6.9％、13.6％、6.8％和8.0％；2008、2009年FACE使所有品种每穗颖花退化数平均分别增加2.3％和14.5％。FACE对水稻每穗1次枝梗退化数、1次枝梗颖花退化数无显著影响，但使每穗2次枝梗退化数、2次枝梗颖花退化数极显著增加。FACE对每穗1、2次枝梗颖花退化数占全穗颖花退化数的比例均无显著影响。FACE对每个1、2次枝梗颖花退化数均无显著影响。CO2×品种的互作对以上参数均无显著影响；CO2×年度的互作对水稻每穗颖花退化数、每穗2次枝梗退化数和每穗2次枝梗颖花退化数的影响达极显著水平。
4、水稻退化颖花可分为5种类型：退化1次枝梗上的1次退化颖花(1)；现存1次枝梗上的1次退化颖花(2)；退化1次枝梗上退化2次枝梗上的退化颖花(3)；现存2次枝梗上退化的2次颖花(4)；现存1次枝梗上退化2次枝梗上的退化颖花(5)。FACE对前4种类型的退化颖花数没有影响，但使第5种类型极显著增加9.1％。CO2×品种的互作对水稻退化1次枝梗上的1次退化颖花数和2次退化颖花数的影响达极显著水平；CO2×年度的互作对水稻现存2次枝梗上退化的2次颖花、现存1次枝梗上退化2次枝梗的退化颖花数的影响达极显著水平。
5、水稻每穗颖花现存数可以分解为抽穗期单茎(地上部)干物重和每克干物质形成现存颖花数两个因子。FACE使所有供试品种抽穗期单茎干重平均增加11.2％，但使所有供试品种每克干物质形成现存颖花数平均减少4.2％，均达极显著水平。CO2×品种的互作对水稻抽穗期每克干物质形成现存颖花数的影响达极显著水平，但CO2×年度的互作对以上两个参数均无显著影响。
6、水稻每穗颖花现存数可以分解为抽穗期单茎(地上部)吸氮量和每克氮素形成现存颖花数两个因子。FACE使所有供试品种抽穗期吸氮量平均减少2.6％，使所有供试品种每克氮素形成现存颖花数平均增加9.7％，后者达极显著水平。CO2×品种的互作对水稻抽穗期每克氮素形成现存颖花数的影响达极显著水平，但CO2×年度的互作对以上参数均无显著影响。
7、FACE使所有供试品种抽穗期可溶性糖、淀粉和可溶性碳水化合物含有率平均分别增加10.2％、5.4％和7.6％，均达极显著水平。CO2×品种的互作对水稻抽穗期可溶性糖、淀粉和可溶性碳水化合物含有率的影响均未达显著水平，CO2×年度的互作对以上三个参数均无显著影响。
1、FACE使所有供试品种每穗颖花现存数平均增加8.4朵，增幅为5.0％(p＜0.01)，其中扬稻6号、扬辐籼6号和扬稻8号每穗颖花现存数平均分别增加5.6％、3.4％和13.3％，而镇籼96每穗颖花现存数平均减少1.3％；2008、2009年FACE使所有供试品种每穗颖花现存数平均分别增加3.3％和7.2％。FACE使水稻每穗1、2次枝梗颖花现存数平均分别增加2.0和6.8朵，达极显著和显著水平。FACE对每穗1、2次枝梗颖花现存数占全穗颖花现存数的比例均无显著影响。FACE使每穗1、2次枝梗现存数略有增加，但达极显著和显著水平。FACE使每个2次枝梗颖花现存数极显著增加，但对每个1次枝梗颖花现存数没有影响。CO2×品种的互作对水稻每穗颖花现存数、每穗1次枝梗颖花现存数、每穗1次枝梗现存数和每个2次枝梗颖花现存数的影响均达显著或极显著水平；CO2×年度的互作对水稻每穗1次枝梗颖花现存数和每穗1次枝梗现存数的影响达显著水平。
2、FACE使所有供试品种每穗颖花分化数平均增加14.5朵，增幅为6.1％(p＜0.01)，其中镇籼96、扬稻6号、扬辐籼6号和扬稻8号每穗颖花分化数平均分别增加1.0％、8.0％、4.3％和11.6％；2008、2009年FACE使所有供试品种每穗颖花分化数平均分别增加3.0％和9.6％。FACE使水稻每穗1、2次枝梗颖花分化数平均分别增加2.2和12.3朵，均达极显著水平。FACE使每穗1次枝梗颖花分化数占全穗颖花分化数的比例减少0.8％，每穗2次枝梗颖花分化数占全穗颖花分化数的比例增加0.8％，达显著和极显著水平。FACE使每穗1、2次枝梗分化数略有增加，但均达极显著水平。FACE使每个2次枝梗颖花分化数极显著增加，但对每个1次枝梗颖花分化数没有影响。CO2×品种的互作对水稻每穗1次枝梗颖花分化数和每穗1次枝梗分化数的影响达显著水平；CO2×年度的互作对水稻每穗颖花分化数、每穗2次枝梗颖花分化数和每穗2次枝梗分化数的影响达显著水平。
3、FACE使所有供试品种每穗颖花退化数平均增加6.0朵，增幅为8.9％(p＜0.01)，其中镇籼96、扬稻6号、扬辐籼6号和扬稻8号每穗颖花退化数平均分别增加6.9％、13.6％、6.8％和8.0％；2008、2009年FACE使所有品种每穗颖花退化数平均分别增加2.3％和14.5％。FACE对水稻每穗1次枝梗退化数、1次枝梗颖花退化数无显著影响，但使每穗2次枝梗退化数、2次枝梗颖花退化数极显著增加。FACE对每穗1、2次枝梗颖花退化数占全穗颖花退化数的比例均无显著影响。FACE对每个1、2次枝梗颖花退化数均无显著影响。CO2×品种的互作对以上参数均无显著影响；CO2×年度的互作对水稻每穗颖花退化数、每穗2次枝梗退化数和每穗2次枝梗颖花退化数的影响达极显著水平。
4、水稻退化颖花可分为5种类型：退化1次枝梗上的1次退化颖花(1)；现存1次枝梗上的1次退化颖花(2)；退化1次枝梗上退化2次枝梗上的退化颖花(3)；现存2次枝梗上退化的2次颖花(4)；现存1次枝梗上退化2次枝梗上的退化颖花(5)。FACE对前4种类型的退化颖花数没有影响，但使第5种类型极显著增加9.1％。CO2×品种的互作对水稻退化1次枝梗上的1次退化颖花数和2次退化颖花数的影响达极显著水平；CO2×年度的互作对水稻现存2次枝梗上退化的2次颖花、现存1次枝梗上退化2次枝梗的退化颖花数的影响达极显著水平。
5、水稻每穗颖花现存数可以分解为抽穗期单茎(地上部)干物重和每克干物质形成现存颖花数两个因子。FACE使所有供试品种抽穗期单茎干重平均增加11.2％，但使所有供试品种每克干物质形成现存颖花数平均减少4.2％，均达极显著水平。CO2×品种的互作对水稻抽穗期每克干物质形成现存颖花数的影响达极显著水平，但CO2×年度的互作对以上两个参数均无显著影响。
6、水稻每穗颖花现存数可以分解为抽穗期单茎(地上部)吸氮量和每克氮素形成现存颖花数两个因子。FACE使所有供试品种抽穗期吸氮量平均减少2.6％，使所有供试品种每克氮素形成现存颖花数平均增加9.7％，后者达极显著水平。CO2×品种的互作对水稻抽穗期每克氮素形成现存颖花数的影响达极显著水平，但CO2×年度的互作对以上参数均无显著影响。
7、FACE使所有供试品种抽穗期可溶性糖、淀粉和可溶性碳水化合物含有率平均分别增加10.2％、5.4％和7.6％，均达极显著水平。CO2×品种的互作对水稻抽穗期可溶性糖、淀粉和可溶性碳水化合物含有率的影响均未达显著水平，CO2×年度的互作对以上三个参数均无显著影响。