稻田生態(tài)系統(tǒng)微量元素對大氣CO-,2-濃度升高的響應(yīng)特征及其機制研究.pdf

1、由工業(yè)革命以來CO2源的增加和匯的減少所導(dǎo)致的大氣CO2濃度的迅速增加深刻影響著生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)過程。雖然目前關(guān)于大氣CO2濃度升高對生態(tài)系統(tǒng)的影響已有較多研究和報道，但對于全球最大的人工濕地－稻田生態(tài)系統(tǒng)的研究較少，而對于稻田生態(tài)系統(tǒng)中微量元素的變化和循環(huán)過程研究則更少。為此，本研究借助國際唯一的人工濕地稻麥復(fù)種FACE(Free Air CO2 Enrichment)試驗（位于江蘇省江都市，始于2004年），在2007年水

2、稻生長季對稻田水體生態(tài)系統(tǒng)的微量元素、土壤中的微量元素；在2008年水稻生長季對水稻成熟期不同部位的微量元素濃度和累積量進行了動態(tài)監(jiān)測和研究。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.大氣CO2濃度升高對稻田生態(tài)系統(tǒng)中水稻植株不同部位微量元素濃度和累積量有重要影響。大氣CO2濃度升高，成熟期水稻的莖、穗和地上部鐵元素濃度比對照分別增加了26.69％、21.84％、15.4％，葉片中鐵元素濃度比對照降低了2.35％；成熟期水稻的莖、穗錳元素濃

3、度比對照分別增加了6.24％、47.06％，葉片和地上部錳元素濃度比對照分別降低了14.69％,7.19％；成熟期水稻的莖、地上部鋅元素濃度比對照分別增加了28.47％、5.05％，葉片和穗部鋅元素濃度比對照分別降低了7.32％，4.34％,以上均未達到顯著差異水平。FACE條件下成熟期水稻莖、穗和地上部的鐵元素累積量分別比對照增加了50.16％、53％和36.41％，葉片中鐵元素累積量比對照降低了4.89％：成熟期水稻莖、穗和地上部的

4、錳元素累積量分別比對照增加了24.94％、84.89％和10.08％，葉片中錳元素累積量比對照降低了16.61％;成熟期水稻莖、穗和地上部的鋅元素累積量分別比對照增加了50.91％、19.27％和24.57％，葉片中鋅元素累積量比對照降低了9.73％。FACE條件下，除了成熟期水稻穗部鐵、錳元素累積量和地上部鋅元素累積量達到顯著差異水平外，其余均無顯著差異。
　　 2.大氣CO2濃度升高提高了各個生育時期稻田水體過濾性鐵、總鋅濃

5、度以及返青期、分蘗期和拔節(jié)期過濾性錳濃度，但是降低了孕穗期過濾性錳的濃度。與對照相比，F(xiàn)ACE田塊過濾性鐵、總鋅濃度平均提高了19.55％(P＞0.05)，51.38％(P＜0.01)。過濾性錳在返青期、分蘗期和拔節(jié)期平均提高了15.66％，孕穗期降低了17.84％。隨著水稻生育進程的延續(xù)，大氣CO2濃度升高條件下，稻田水體中過濾性鐵濃度在水稻生育后期提高最大，為32.95％，初期最小，為11.18％;過濾性錳濃度在生育中期提高最大17

6、.27％，分蘗期提高最小14.47％;總鋅濃度在分蘗期提高最大，達89.47％，生育前期提高最小為35.29％，不同生育期之間稻田水體過濾性鐵，總鋅濃度存在顯著差異，過濾性錳濃度差異不顯著。
　　 3.大氣CO2濃度升高提高了分蘗期、拔節(jié)期和孕穗期稻田土壤有效鐵含量，降低了返青期土壤有效鐵含量(P＞0.05)；大氣CO2濃度升高提高了返青期和孕穗期稻田土壤中有效錳含量，降低了分蘗期和拔節(jié)期土壤有效錳含量(P＞0.05)；大氣CO

7、2濃度升高提高了各個生育期稻田土壤有效鋅含量(P＜0.01)。隨著水稻生育進程的延續(xù)，大氣CO2濃度升高在水稻分蘗期對土壤有效鐵的提高效應(yīng)最大，與對照相比，提高了30.89％，在水稻的返青期降低了9.09％；大氣CO2濃度升高在水稻的返青期對土壤有效錳的提高效應(yīng)最大，與對照相比，提高了24.94％，拔節(jié)期降低了10.28％;大氣CO2濃度升高在水稻的返青期對土壤有效鋅的提高效應(yīng)最大，與對照相比，提高了211.88％。不同生育期之間稻田土