夜间增温与增施CO2对箭筈豌豆种子产量和质量的影响

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高质量的牧草种子生产是生态恢复与高质量草地建设的物质基础。在全球气候变化背景下,大气CO2含量增加以及气温升高可不同程度的影响植物生长与繁殖。因而,研究大气CO2含量增加以及气温升高对牧草种子产量与质量的影响对于草种业发展适应全球气候变化具有积极意义。基于此,本研究以豆科牧草箭筈豌豆(Vicia sativa)为试验材料,设定对照(CK)、开花后夜间增温(FW)、全生育期夜间增温(GW)、增施CO2(CO2)、开花后夜间增温+增施CO2(FW+CO2)、全生育期夜间增温+增施CO2(GW+CO2)共6个处理,研究了夜间增温与增施CO2对箭筈豌豆生长特性、繁殖特性和种子特性的影响,主要结果如下:1.2020-2021连续两年夜间增温与增施CO2处理对土壤含水量、p H值、土壤全氮、全磷、速效氮含量均无显著影响,但显著影响土壤全钾以及土壤速效磷和速效钾含量。2020年FW+CO2处理显著增加土壤全钾含量。2021年FW处理显著增加土壤速效钾含量,而CO2、FW和FW+CO2处理显著降低土壤速效磷的含量。2.夜间增温与增施CO2处理促进箭筈豌豆生长,延长箭筈豌豆物候期,2020和2021年GW+CO2处理分别延长生育期4天和5天。相比2020年,2021年生育期明显延长,对照的生育期分别为89天和102天。与对照相比,连续两年GW+CO2处理显著增加了箭筈豌豆株高、茎生物量、叶生物量、地上生物量、荚果生物量、净光合速率、胞间CO2浓度和叶片叶绿素含量。3.夜间增温与增施CO2处理显著提高箭筈豌豆荚果生物量和种子生物量,对收获指数无显著影响。2020年CO2、FW+CO2和GW+CO2处理后荚果生物量与对照相比分别显著增加了13.8%、21.0%和32.3%;2021年GW+CO2处理相比对照,荚果生物量增加了20.0%。与此一致,2020年,CO2、FW、FW+CO2、GW和GW+CO2处理的单株种子生物量相比对照分别增加17.2%、-5.9%、27.5%、19.3%和48.9%,2021年分别增加4.3%、12.3%、10.8%、15.7%和29.1%。4.夜间增温与增施CO2处理显著增加种子千粒重,2020年GW+CO2处理千粒重为65.8 g,与CK相比显著增加了16.6%;2021年GW+CO2处理后千粒重为70.9 g,与CK相比显著增加了9.5%。相关性分析表明2020年单株生殖枝数、每荚果种子数和千粒重是影响种子产量的主要因素,2021年单株生殖枝数和千粒重是影响种子产量的主要因素。5.夜间增温与增施CO2处理影响箭筈豌豆种子质量,GW+CO2处理与对照相比显著降低箭筈豌豆种子电导率,与对照相比显著降低了21.3%。夜间增温与增施CO2处理有利于种子寿命延长,2020年与2021年GW+CO2箭筈豌豆种子平均寿命分别为140.3 h和134.5 h,而对照分别为106.4 h和115.2 h。
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