开放顶部舱对上升的CO2对植物影响的高估？使用春小麦的分析

摘要 在研究升高CO2对作物影响的设施中，微气候与环境条件不同。开放顶部舱（OTCs）将温度增加1-3 °C。如果温度和CO2在对作物的影响上相互作用，这将限制OTC实验的价值。此外，CO2和温度的相互作用值得研究，因为预计大气中的CO2浓度增加将导致全球变暖。本文描述了两个实验，其中使用了一种新开发的OTC冷却系统来分析温度对春小麦（Triticum aestivum L.，cv. Minaret）的光合作用、生长和产量的影响。使用了两种CO2浓度（350和700 ppm），以及两种温度，冷却的OTC比未冷却的OTC低1.6-2.4 °C。升高CO2提高了光合速率，但未发现温度的影响。交叉切换CO2浓度以及A-Ci曲线的测定显示植物在开花后光合能力适应了升高的CO2。这种适应可能与CO2对组织成分的影响有关：升高的CO2降低了叶片氮浓度并增加了糖含量。季节平均作物光能利用效率（LUE）的计算与光合作用数据一致：CO2平均提高LUE 20%，而温度没有影响。升高CO2和冷却分别使谷物产量平均增加了11%和23%。CO2和温度通过不同的机制刺激产量：CO2提高光合作用速率，但降低了作物光拦截能力（LAI），而冷却则通过增加LAI和延长生长季节10天来提高谷物产量。CO2和温度的影响并不是相加的：在未冷却的开放顶部舱中，CO2效应约为提高的一倍。在大多数情况下，对产量的影响是通过增加谷物密度而不是增加单个谷物重量来介导的。与冷却OTCs相比，未冷却OTCs对升高CO2的更高生长响应表明，冷却系统可能消除了在开放顶部舱中对作物生长响应CO2的高估偏见。