全 文 ：稻米品质性状对开放式空气二氧化碳浓度增高的响应3
董桂春1 　王余龙1 3 3 　黄建晔1 　杨洪建1 　顾　晖1 　彭　斌1 　居　静1
杨连新1 　朱建国1 　单玉华1
(1 扬州大学水稻研究所 ,扬州 225009 ;2 中国科学院南京土壤研究所 ,南京 210008)
【摘要】　利用开放式空气 CO2 浓度增高 ( FACE)系统平台 ,研究大田栽培条件下粳稻武香粳 14 号稻米品
质性状对 CO2 浓度增高 200μmol·mol - 1的响应. 结果表明 ,FACE处理稻谷的出糙率平均比 CK高 114 个
百分点 ,整精米率平均比 CK低 1213 个百分点 ,较低的供 N 水平有利于提高 FACE条件下的出糙率 ,较高
的供 N 水平有利于提高 FACE条件下的整精米率 ; FACE 处理的稻米垩白略有增加 ,垩白粒率平均比 CK
高 1119 个百分点 ,垩白度平均比 CK平均高 218 个百分点 ,较高的供 N 和供 P 水平有利于降低 FACE 条
件下垩白大小、垩白粒率和垩白度 ; FACE处理稻米糊化温度平均比 CK平均高 0152 ℃,胶稠度有提高的
趋势 ,但对稻米直链淀粉含量影响较小 ,较高的供 N 和供 P 水平有利于降低 FACE 条件下稻米的直链淀
粉含量 ,较低的供 N 和较高的供 P 水平有利于降低 FACE 条件下稻米胶稠度 ,较低的供 N 水平有利于降
低 FACE条件下稻米糊化温度 ; FACE处理使稻米蛋白质含量比 CK平均低 016 个百分点 ,较低的供 N 和
供 P 水平有利于降低 FACE条件下稻米蛋白质含量.
关键词 　水稻 　大气 CO2 浓度增加 　稻米外观品质 　稻米加工品质 　稻米蒸煮品质 　稻米蛋白质含量
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 07 - 1217 - 06 　中图分类号 　S511 　文献标识码 　A
Response of rice grain quality traits to free2air CO2 enrichment. DON G Guichun1 , WAN G Yulong1 , HUAN G
Jianye1 , YAN G Hongjian1 , GU Hui1 , PEN G Bin1 ,J U Jing1 , YAN G Lianxin1 , ZHU Jianguo2 , SHAN Yuhua1
(1 Rice Research Institute , Yangz hou U niversity , Yangz hou 225009 , China ;2 Institute of Soil Science , Chinese
Academy of Sciences , N anjing 210008 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (7) :1217～1222.
The study showed that under field condition ,when the CO2 concentration was elevated 200μmol·mol - 1 above
control ,the average brown rice rate of japonica variety Wuxiangjing 14 was 1. 4 % higher ,while lead milled rice
rate was 12. 3 % lower than control. The brown rice rate increased at lower nitrogen supply level (LN) ,while lead
milled rice rate increased at higher nitrogen supply level ( HN) . The percentage of chalky grain was 11. 9 % high2
er ,and chalkiness degree was 2. 8 % higher than control ,but no obvious difference was found in chalkiness area
between the FACE and the control. The chalkiness area ,percentage of chalky grain and chalkiness degree de2
creased at HN plus higher phosphorus supply level ( HP) . The gelatinization temperature was elevated 0. 52 ℃,gel
consistency increased ,while amylose content was not statistically significant . The amylose content decreased at
HN plus HP ,while gel consistency and gelatinization temperature decreased at LN plus HP and at LN ,respec2
tively. The protein content was decreased 0. 6 % under FACE treatment and at LN plus lower phosphorus supply
level.
Key words 　Rice , Free2air CO2 enrichment , Appearance quality of rice grain , Milling quality of rice grain ,
Cooking quality of rice grain , Protein content of rice grain.3 中国科学院知识创新工程项目 ( KZCX222408) 、国家自然科学基金
重大国际合作项目 (40120140817) 和国家自然科学基金资助项目
(30270777) .3 3 通讯联系人. E2mail :ylwang @yzu. edu. cn
2003 - 04 - 25 收稿 ,2003 - 11 - 05 接受.
1 　引 　　言
由于人类大量使用化石燃料、过度砍伐森林等活
动 ,使大气中 CO2 等温室气体的增加有逐年提高的趋
势.大气 CO2 浓度已从工业革命时期的 280μmol·
mol - 1增至目前 370μmol·mol - 1左右[19 ] ,预计到 2050
年 ,大气 CO2 浓度将超过 550μmol·mol - 1 ,22 世纪末
将达到 2 000μmol·mol - 1 [23 ] . 大气 CO2 浓度的增加 ,
使温度、降雨量及其分布等气候条件发生了显著变
化 ,这些不断变化的因素显著影响着作物的生长发
育、光合作用及产量的表达[5 ,11 ,15 ,17～19 ,22 ,23 ,26 ,27 ] .
CO2 浓度增高对作物的品质也产生了重要影响. 研究
显示 , CO2 浓度增高有利于西红柿、冬小麦 [28 ]、棉
花[28 ]、大豆[6 ] 等作物品质的提高 , 使桑叶、玉
米[9 ,28 ,29 ]、小麦[5 ,8 ,10 ]、水稻[32 ]等作物品质的下降 ,但
对大豆[28 ,29 ]、玉米[32 ]及一些蔬菜作物[14 ]的品质影响
很小. 这些在温室或人工气候室中获得的结果 ,在
FACE(开放式空气 CO2 浓度增高 ,Free2air CO2 enrich2
应 用 生 态 学 报 　2004 年 7 月 　第 15 卷 　第 7 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J ul. 2004 ,15 (7)∶1217～1222
ment ,简称 FACE)条件下 ,能否重现或有新的发展 ,现
有的知识还相当有限. 在已公开发表的研究报告中 ,
人们初步认识到 ,FACE 处理条件下 ,葡萄的果糖含
量略有提高[3 ] ,小麦品质显著降低[16 ] ,而马铃薯块茎
的淀粉含量年度间变化较大[1 ,2 ] .总体来说 ,这方面的
资料零散又相当缺乏 ,更谈不上全面地、系统地研究
主要农作物 (如水稻、小麦、玉米等) 品质性状对开放
式空气 CO2 浓度增高的响应.为了明确 FACE处理对
我国水稻生长发育、产量及品质的影响 ,2001 年在江
苏省无锡市安镇镇年余农场设计比大气 CO2 浓度高
200μmol·mol - 1的 FACE 处理 (570μmol·mol - 1)并
开展了相应的研究.前文已就大气 CO2 浓度增高 200
μmol·mol - 1 对水稻产量形成[11 ]、物质生产与分
配[13 ]、颖花分化与退化[31 ] 、氮素[7 ] 、磷素[12 ]吸收与利
用等的影响进行了报道.本文主要分析稻米品质对大
气 CO2 浓度增高的响应 ,以期为大气 CO2 浓度增高
条件下稻作生产技术的研究和制定提供依据.
2 　材料与方法
211 　材料培育
供试品种为高产粳稻新品种武香粳 14 号 . 大田旱育秧 ,
5 月 18 日播种 ,6 月 13 日人工移栽 ,行距为 25 cm ,株距为
1617 cm ,24 穴·m - 2 ,3 苗·穴 - 1 . 自移栽之日起 ,大气 CO2 浓
度设对照 ( CK ,370μ mol·mol - 1 ) 和比对照高 200 μ mol·
mol - 1的 FACE处理 (570μ mol·mol - 1) 2 个水平 ,施 N 量设
150 kg·hm - 2 (LN) 、250 kg·hm - 2 ( HN) 2 个水平 ,施磷量设
35 kg·hm - 2 (L P) 、70 kg·hm - 2 ( HP) 2 个水平 ,共 8 个处理组
合. 施肥时间和施肥量为移栽前 1 日 (6 月 12 日) 施磷肥总
量的 65 %、氮肥总量的 40 % ,6 月 18 日施磷肥总量的 35 %、
氮肥总量的 20 % ,8 月 5 日施氮肥总量的 40 %. 水分管理为
6 月 13 日～7 月 10 日保持浅水层 (约 5 cm) ,7 月 11 日～8
月 4 日进行多次轻搁田 ,8 月 5 日至收割前 7 日进行间隙灌
溉. 适时进行病虫草害防治 ,水稻生长发育正常.
212 　实验方法
稻麦轮作 FACE系统平台位于江苏省无锡市安镇镇年
余农场 (31°37′N ,120°28′E) . 年降水量 1 100～1 200 mm ,年
平均温度约 16 ℃,年日照时间大于 2 000 h ,年无霜天数大于
230 d ,土壤类型为黄泥土 ,耕作方式为水稻、冬小麦轮作. 平
台共有 3 个 FACE 实验圈和 5 个对照圈 ,定位分布[20 ] .
FACE圈与 FACE圈之间 , FACE 圈与对照圈之间的间隔大
于 90 m ,以减少 CO2 释放对其他圈的影响. 每个 FACE 圈是
一个直径为 12 m 的正八角形 ,8 根释放 CO2 气体的管带 ,每
根长 5 m ,放气管面向圈内一面有很多呈锯齿状分布的小
孔 ,孔径约 015～019 mm ,放气管的高度在作物冠层上方 50
～60 cm 处. 根据风向、风速及昼夜交替等因素的变化 ,由计
算机网络系统自动调节 CO2 释放方向及速度 ,使 FACE 圈
内 (全生育期)的 CO2 浓度保持在 570μmol·mol - 1左右 ,控制
误差为 10 %[20 ] . 对照田块没有安装 FACE管道 ,其余环境条
件与自然状态完全一致.
213 　测定方法
21311 稻米加工和外观品质 　供试稻谷统一用 NP24350 型
风选机去除空瘪粒 ,贮藏 3 个月后测定稻米品质. 按中华人
民共和国优质稻谷 GB135021999 标准进行测定.
21312 稻米蒸煮品质 　直链淀粉含量、胶稠度分别按中华人
民共和国优质稻谷 GB/ T1568321995、GB/ T1789121999 标准
进行测定. 糊化温度 ,采用澳大利亚 Newport Scientific 仪器
公司生产的 32D 型粘度速测仪 ,与稻米淀粉粘滞性谱 ( RVA
谱)同时进行测定.
21213 蛋白质含量　用 H2 SO42H2O2 消化、半微量蒸馏法测定
稻米的全 N 含量 ,然后乘以 5195 换算成稻米蛋白质含量.
214 　统计分析方法
用 TrueBasic 语言编制了具有不同重复水平的三因素随
机试验分析程序. 以合并的误差项对各主效与互作效应进行
鉴别. 各处理的比较采用最小显著差数 (LSD) 法 ,凡超过
LSD0105 (或 LSD0101)水平的视为显著 (或极显著) .
3 　结果与分析
311 　FACE 处理对稻米加工品质的影响
稻米的加工品质主要包括出糙率、精米率、整精
米率等. 出糙率指糙米重占稻谷重的百分率. 由图 1
可知 , FACE 处理出糙 率 的 变 幅 为 8519 % ～
8617 % , CK 出糙率的变幅为 8416 %～ 8512 % ,
FACE处理均高于 CK ,平均比 CK 高 114 个百分
点 ,其差异达极显著水平 ;在 FACE 条件下 , HN 处
理的出糙率比 LN 处理平均低 016 个百分点 ,HP 处
理比 L P 处理高 012 个百分点 ,其差异均未达到显
著水平 ;在 CK条件下 , HN 处理出糙率比 LN 处理
平均高 015 个百分点 ,HP 处理出糙率比 L P 处理平
均低 011 个百分点 ,其差异均未达到显著水平 ;
FACE 处理与供 P 水平的互作效应不显著 ,与供 N
水平的互作效应显著 ,较低的供 N 水平有利于提高
FACE 条件下稻谷的出糙率.
图 1 　FACE 处理对稻米出糙率和整精米率的影响
Fig. 1 Effects of FACE on brown rice rate (BRR) & lead milled rice rate
(LMRR) .
8121 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
　　整精米是指糙米碾磨成精米时 ,米粒长度达到
完整精米粒平均长度的 4/ 5 以上 (含 4/ 5) 的米粒 ,
整精米率系指整精米重占稻谷重的百分率. 由图 1
可知 , FACE 处理整精米率的变幅为 4618 %～
5617 % ,CK 整精米率的变幅为 6318 %～6518 % ,
FACE 处理均低于 CK ,平均比 CK 低 1213 个百分
点 ,其差异达到极显著水平 ;在 FACE 条件下 , HN
处理整精米率比 LN 处理平均高 613 个百分点 ,其
差异达到极显著水平 , HP 处理比 L P 处理平均低
316 个百分点 ,其差异未达到显著水平 ;在 CK条件
下 ,HN 处理的整精米率比 LN 处理平均高 017 个
百分点 , HP 处理比 L P 处理平均高 018 个百分点 ,
其差异均未达到显著水平 ; FACE 处理与供 P 水平
的互作效应不显著 ,与供 N 水平的互作效应显著 ,
较高的供 N 水平有利于提高 FACE 条件下稻谷的
整精米率.
综上所述 , FACE 处理使稻谷的出糙率显著提
高 ,使稻谷的整精米率极显著降低 ,较低的供 N 水
平有利于提高 FACE 条件下稻谷的出糙率 ,较高的
供 N 水平有利于提高 FACE 条件下稻谷的整精米
率.
312 　FACE 处理对稻米外观品质的影响
稻米外观品质主要包括垩白大小、垩白粒率、垩
白度. 米粒胚乳中由于淀粉和蛋白质颗粒排列疏松
和充实不良所造成的腹白和心白统称为垩白. 垩白
大小系指米粒的腹白和心白的面积占米粒面积的百
分比. 由图 2 可知 , FACE 处理垩白大小的变幅为
1318 %～1716 % ,CK 垩白大小的变幅为 1217 %～
1618 % ,FACE 处理均大于 CK ,平均比 CK 大 116
个百分点 ,但其差异未达到显著水平 ;在 FACE 条
件下 ,LN HP 和 HNL P 的垩白较大 ,其次为 LNL P ,
HN HP 的垩白最小 ,处理间的差异未达到显著水
平 ;在 CK 条件下 , LN HP 的垩白较大 , 其次为
LNL P 和 HNL P ,HN HP 的垩白最小 ,处理间的差异
未达到显著水平 ; FACE、N、P 之间的互作效应均未
达到显著水平 ,较高的供 N 和供 P 水平有利于降低
FACE 条件下稻米的垩白.
垩白粒率系指具有垩白的米粒数占总米粒数的
百分比. 由图 2 可知 ,FACE 处理垩白粒率的变幅为
5415 %～6613 % ,CK 垩白粒率的变幅为 4411 %～
5410 % ,所有 FACE 处理均高于 CK ,平均比 CK 高
1119 个百分点 ,其差异达到极显著水平 ;在 FACE
条件下 ,HNL P 的垩白粒率最高 ,其次为 LN HP 和
LNL P ,HN HP 的垩白粒率最低 ,但处理间的差异未
达到显著水平 ;在 CK条件下 ,LNL P 的垩白粒率最
高 ,其次为 LN HP 和 HN HP , HNL P 的垩白粒率最
低 ,但处理间的差异未达到显著水平 ; FACE、N、P
之间的互作效应均未达到显著水平 ,较高的供 N 和
供 P 水平有利于降低 FACE 条件下稻米的垩白粒
率.
图 2 　FACE 处理对稻米垩白大小、垩白粒率及垩白度的影响
Fig. 2 Effects of FACE on chalkiness area ( CA) ,percentage of chalky
grain ( PCG) & chalkiness degree (CD) .
　　垩白度为垩白粒率 ×垩白大小. 由图 2 可知 ,
FACE 处理对稻米垩白度的影响与对垩白粒率影响
的趋势基本一致. FACE 处理垩白度的变幅为
716 %～ 1114 % , CK 垩白度的变幅为 519 % ～
812 % ,所有 FACE 处理均高于 CK ,平均比 CK 高
218 个百分点 ,其差异达到极显著水平 ;在 FACE 条
件下 , HNL P 的垩白度最高 , 其次为 LN HP 和
LNL P ,HN HP 的垩白度最低 ,处理间的差异未达到
显著水平 ;在 CK 条件下 ,LN HP 的垩白度最高 ,其
次为 LNL P 和 HNL P , HN HP 的垩白度最低 ,处理
间的差异未达到显著水平 ; FACE、N、P 之间的互作
效应均未达到显著水平 ,较高的供 N 和供 P 水平有
利于降低 FACE 条件下稻米的垩白度.
综上所述 , FACE 处理使稻米的垩白大小有增
大的趋势 ,使稻米的垩白粒率和垩白度极显著提高 ,
较高的供 N 和供 P 水平有利于降低 FACE 条件下
稻米的垩白大小、垩白粒率和垩白度.
313 　FACE 处理对稻米蒸煮品质的影响
稻米蒸煮品质主要包括直链淀粉含量、胶稠度
和糊化温度等. 由图 3 可知 ,稻米直链淀粉含量的变
幅 FACE 处理为 15178 %～ 16153 % , CK 处理为
91217 期 　　 　　　　　　　　董桂春等 :稻米品质性状对开放式空气二氧化碳浓度增高的响应 　　　　　　　　　　　
15185 %～16113 % , FACE 处理比 CK 平均高 0105
个百分点 ,其差异未达到显著水平 ;在 FACE 条件
下 ,HNL P 的稻米直链淀粉含量最高 ,其次为 LN HP
和 LNL P ,HN HP 的稻米直链淀粉含量最低 ,处理间
的差异未达到显著水平 ;在 CK条件下 ,LNL P 的稻
米直链淀粉含量最高 ,其次为 HN HP 和 HNL P ,
LN HP 的稻米直链淀粉含量最低 ,处理间的差异未
达到显著水平 ; FACE、N、P 之间的互作效应均未达
到显著水平 ,较高的供 N 和供 P 水平有利于降低
FACE 条件下稻米的直链淀粉含量.
图 3 　FACE 处理对稻米直链淀粉含量、胶稠度、胡化温度、蛋白质含
量的影响
Fig. 3 Effects of FACE on amylose content (AC) ,gel consistency ( GC) ,
gelatinization temperature ( GT) & protein content ( PC) .
　　由图 3 可知 ,稻米胶稠度的变幅 FACE 处理为
7512～ 8613 mm , CK 处理为 7517 ～ 8314 mm ,
FACE 处理比 CK平均长 210 mm ,其差异未达到显
著水平 ;在 FACE 条件下 , HNL P 的稻米胶稠度最
高 ,其次为 HN HP 和 LNL P ,LN HP 的胶稠度最低 ,
处理间的差异未达到显著水平 ; 在 CK 条件下 ,
HNL P 的稻米胶稠度最高 , 其次为 LN HP 和
HN HP ,LNL P 的稻米胶稠度最低 ,处理间的差异未
达到显著水平 ; FACE、N、P 之间的互作效应均未达
到显著水平 ,较高的供 N 和较低的供 P 水平有利于
增加 FACE 条件下稻米的胶稠度.
由图 3 可知 ,稻米糊化温度的变幅 FACE 处理
为 70173～71151 ℃, CK 处理为 70156～70169 ℃,
FACE 处理均高于 CK ,平均比 CK 高 0152 ℃,其差
异达到极显著水平 ;在 FACE 条件下 ,HN 处理稻米
糊化温度比 LN 处理平均高 0172 ℃,其差异达到极
显著水平 , P 处理对稻米糊化温度无显著影响 ;在
CK条件下 ,N、P 处理对稻米糊化温度均无显著影
响 ;互作分析表明 , FACE 和 N 处理间互作效应显
著 ,较低的供 N 水平有利于降低 FACE 条件下的稻
米糊化温度.
由上说明 , FACE 处理对稻米直链淀粉含量无
显著影响 ,使稻米胶稠度有提高的趋势 ,使稻米糊化
温度极显著提高 ,较高的供 N 和供 P 水平的组合有
利于降低 FACE 条件下稻米的直链淀粉含量 ,较高
的供 N 和较低的供 P 水平有利于增加 FACE 条件
下稻米的胶稠度 ,较低的供 N 水平有利于降低
FACE 条件下的稻米糊化温度.
314 　FACE 处理对稻米蛋白质含量的影响
CO2 浓度增加使水稻植株含 N 率明显下
降[7 ,25 ] ,在穗部器官 (包括枝梗、饱粒、空瘪粒) 中也
有同样的响应[7 ] ,但籽粒中如何变化还不清楚. 由
图 3 可知 ,稻米蛋白质含量的变幅 FACE 处理为
5166 %～ 6107 % , CK 处理为 6102 % ～ 7105 % ,
FACE 处理均低于 CK ,平均比 CK平均低 016 个百
分点 , 其差异达到显著水平 ; 在 FACE 条件下 ,
HNL P 的稻米蛋白质含量最高 ,其次为 LN HP 和
HN HP ,LNL P 的蛋白质含量最低 ,处理间的差异未
达到显著水平 ;在 CK条件下 ,HN HP 的稻米蛋白质
含量最高 ,其次为 HNL P 和 LNL P ,LN HP 的稻米蛋
白质含量最低 , HN 的稻米蛋白质含量显著高于
LN ; FACE、N、P 之间的互作效应均未达到显著水
平 ,较低的供 N 和供 P 水平有利于降低 FACE 条件
下稻米蛋白质含量.
4 　讨 　　论
CO2 浓度的增高显著影响着植物的生长、发育
及产量的形成. 水稻作为最重要的粮食作物 ,研究其
生长发育特性对 CO2 浓度增高的响应 ,已成为该研
究领域的一个重要组成部分. CO2 浓度增高使水稻
的生育期缩短 ,促进了生物产量和经济产量的提高 ,
也明显影响着水稻对 N、P 等营养元素的吸收与利
用[4 ,7 ,11～15 ,18 ,22 ,25 ,31 ,32 ] . CO2 浓度增加后稻米品质
有何变化 ,至今为止 ,仅张旭[32 ]进行过这方面的探
索 ,初步结果显示 CO2 浓度增加 (塑料大棚) 并不能
显著改变稻米的直链淀粉含量和胶稠度 ,但使稻米
蛋白质含量显著下降. 显然这方面工作还处在零星
探索阶段 ,尚有大量的工作有待于进一步深入细致
0221 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
研究.
现行国标中稻米品质主要包括加工品质、外观
品质、蒸煮品质和营养品质等性状. 这些性状直接影
响着稻米的综合品质及稻米的销售 ,每个性状具有
不可替代的作用. 加工品质的高低 ,意味着单位面积
生产可食用的精米、整精米量的多少 ,而外观品质是
稻米销售品质最直接的表观性状. 因此 ,研究并明确
CO2 浓度增高对加工品质和外观品质的影响 ,具有
重要意义. 但至今还未见到这方面的报道. 本研究表
明 ,FACE 处理使稻米的垩白粒率 (图 2) 、垩白度
(图 2)极显著提高 ,这也意味着米粒疏松容易破碎 ,
碎米增多 ,导致整精米率极显著降低 (图 1) ,这从整
精米率与垩白粒率、垩白度之间极显著的负相关系
(相关系数分别为 - 016629 3 3 , - 015585 3 3 ,图略)
也可得到佐证. 可见 ,CO2 浓度增高使稻米的加工品
质和外观品质有变劣的趋势. 不过通过适当增加施
N 量和施 P 量可降低 FACE 条件下稻米的垩白粒
率、垩白度 ,提高整精米率.
在稻米品质中 ,稻米理化性状是影响其食味品
质最直接的内在指标. 本研究表明 ,FACE 处理使稻
米的直链淀粉含量 (图 3) 和胶稠度 (图 3) 有提高的
趋势 (未达显著水平) ,使稻米的糊化温度平均提高
015 ℃(达极显著水平 ,图 3) ,低 N 水平可以降低
FACE 处理的稻米糊化温度. FACE 条件下直链淀
粉含量、胶稠度变化趋势与塑料大棚中研究的结
果[32 ]相似 ,而稻米糊化温度的响应特征 ,目前为止
没有类似的研究报道可比.
增高 CO2 浓度后 ,水稻冠层的温度显著高于
CK田块. 经测定 ,从开花到成熟期 ,FACE 处理水稻
冠层白天平均温度比 CK高 0143 ℃,开花期和乳熟
期的差异显著大于蜡熟期[21 ] . 水稻冠层温度升高促
使水稻的出叶速度加快 ,全生育期显著缩短 ,其结果
是水稻抽穗期提早 4～5 d ,抽穗期2成熟期的天数减
少 2～4 d[11 ] ,这就意味着 FACE 处理水稻灌浆期提
早 ,灌浆同期的温度要比 CK高. 而灌浆结实期高温
会增加稻米垩白面积 ,其米粒疏松容易破碎 ,整精米
率下降 ,其淀粉结构呈核状 ,容易抗碱解性 ,糊化温
度提高. 从这个侧面上说 ,来自于灌浆期提早和水稻
冠层自身温度增加两个因素共同促进 FACE 处理
水稻灌浆期微气候温度的升高 ,可能是其稻米外观
品质和加工品质变劣的一个重要原因. 从籽粒灌浆
物质来源来看 ,抽穗后 20 d 到成熟期 ,由于净同化
率下降 , FACE 处理的干物质生产量显著减少[13 ] ,
供应籽粒的灌浆物质有可能不足 ,这会使籽粒充实
不良 ,垩白粒和垩白度增加 ,整精米率下降.
在稻米中 ,营养品质已日渐成为不可忽视的重
要品质性状. 在人工气候室中 ,CO2 浓度增加使玉
米[9 ,28 ,29 ] 、小麦[5 ,8 ,10 ] 、水稻[32 ]等作物籽粒的蛋白
质含量下降 ,在 FACE 条件下小麦籽粒蛋白质含量
也有相同的响应[16 ] . 在水稻上 , FACE 处理使植株
含氮率明显降低[7 ,25 ] ,但籽粒蛋白质含量是否也存
在显著下降的趋势 ? 本试验提供的答案是肯定的
(图 3) ,这与人工气候室中的结果[32 ]一致. 目前解
释 (CO2 浓度增高)使植株 (包括籽粒)含氮率下降的
生理机制 ,主要归结于蒸腾效应[4 ] (即由于蒸腾速
率的下降 ,造成单位干物质养分输送的下降 ,从而引
起 N 含量的下降) 和稀释效应[24 ] (即植物快速生长
导致 N 的不平衡吸收以及 N 利用效率的增加)的作
用. 但也有人[4 ]认为可能与非豆科植物缺乏固定空
气中 N 素功能有关 (豆科植物含 N 率在 CO2 浓度
增加后并无变化 ,据此推测这可能是由于其根瘤菌
从空气中固定 N 素 ,补充植物在高 CO2 浓度下快速
生长对 N 素的要求) . 但这些假设还缺乏试验证明 ,
尚需进一步深入研究.
值得注意的是 ,在 FACE 条件下稻米品质性状
对 N、P 处理的反应 ,有的与 CK 条件下的反应一
致 ,如稻米蒸煮品质、蛋白质含量 ;有的与 CK 条件
下的反应不一致 ,如稻米加工品质 ;有的变化比较复
杂 ,如稻米的外观品质. 其原因值得进一步探讨.
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作者简介 　董桂春 ,男 ,1965 年生 ,硕士 ,讲师 ,主要从事水
稻栽培生理研究 ,发表论文 20 余篇. Tel :0514 - 7979276 　
E2mail :gcdong @mail. yzu. edu. cn
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