全 文 ：Vol. 31 , No. 7
pp. 882 - 887 　July , 2005
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 31 卷 第 7 期
2005 年 7 月 　882～887 页
开放式空气 CO2 浓度增加对水稻生育期的影响及其原因分析
黄建晔1 　杨连新1 　杨洪建1 　刘红江1 　董桂春1 　朱建国2 　王余龙1 , 3
(1 扬州大学江苏省作物栽培生理重点实验室 ,江苏扬州 225009 ;2 中国科学院南京土壤研究所 ,江苏南京 210008)
摘 　要 : 2001 - 2003 年利用农田开放式空气 CO2 浓度增高 (FACE) 系统平台 ,以武香粳 14 为供试品种 ,设置不同施氮量
处理 ,研究大气 CO2 浓度比对照高 200μmol·mol - 1的 FACE处理对水稻生育期的影响及其可能原因。结果表明 ,FACE使
水稻播种 —抽穗期、抽穗 —成熟期和全生育期的天数分别比对照缩短 3～5 d、1～5 d、4～9 d ,平均分别缩短 314、214、518
d ,增施 N 肥可以减缓 FACE对水稻生育期的缩短程度 ;FACE使水稻不同生育期植株含 N 率明显降低 ,使不同生育期植
株含 P率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率明显提高 ;多元回归和通径分析表明 ,对水稻全生育期有显著影响的因素从大
到小依次为拔节期植株含 N 率、抽穗期植株含 P率、抽穗期茎鞘可溶性碳水化合物含有率和够苗期植株含 N 率。推测
FACE使水稻够苗期和拔节期的植株含 N 率明显降低、使抽穗期的植株含 P率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率明显提高
可能是 FACE水稻生育期缩短的生理原因之一。
关键词 : 水稻 ;FACE;生育期 ;含 N 率 ;含 P率 ;茎鞘可溶性碳水化合物含有率
中图分类号 : S511
Effects of Free2air CO2 Enrichment ( FACE) on Growth Duration of Rice ( Oryza
sativa L1) and Its Cause
HUANG Jian2Ye1 , YANG Lian2Xin1 , YANG Hong2Jian1 , LIU Hong2Jiang1 , DONG Gui2Chun1 , ZHU Jian2Guo2 , WANG Yu2
Long1 , 3
(1 Key Laboratory of Crop Cultivation & Physiology of Jiangsu Province , Yangzhou University , Yangzhou 225009 , Jiangsu ; 2 Institute of Soil Science , Chinese A2
cademy of Sciences , Nanjing 210008 , Jiangsu , China)
Abstract : Global atmospheric CO2 concentrations ( [ CO2 ]) are projected to reach levels of 650 - 780μmol·mol - 1 at the
end of this century ( IPCC ,2000) 1 The increase in atmospheric [ CO2 ] has the potential to enhance the growth and develop2
ment of rice1 However ,little is known about the effect of free2air CO2 enrichment (FACE) on growth duration of rice and its
physiological cause1 So we conducted a FACE experiment at Anzhen ,Wuxi ,Jiangsu Province ,in 2001 - 2003 ,using the
Japonica cultivar Wuxiangjing 141 The target [ CO2 ] of the FACE plots was 200μmol·mol - 1 above that in the ambient air1
Three levels of N were supplied :low (LN ,150 kg·ha - 1) ,normal (NN ,250 kg·ha - 1) and high N ( HN ,350 kg·ha - 1) 1
Results showed that :Compared with CK,the duration from sowing to heading , from heading to maturity and the whole growth
duration of rice shrank 3 - 5 d (mean value 314 d) ,1 - 5 d (mean value 214 d) ,4 - 9 d (mean value 518 d) days in
FACE treatment1 Increment of nitrogen application rate could weaken the effect of FACE on growth duration1
FACE treatment resulted in the obvious decrease of N content in rice plant and obvious increase of P content in rice
plant and soluble carbohydrates content in stem and sheath at different growth stage1 Multiple regression and path analysis
indicated that the sequence of factors which had significant effect on whole growth duration from the biggest to the smallest
were N content in rice plant at jointing stage , P content in rice plant at heading stage , soluble carbohydrates content in
stem and sheath at heading stage and N content in rice plant at N2n leaf stage1 This suggests that one of the physiological
reasons for the reduction of whole growth duration is the obvious decrease of N content in rice plant at jointing stage and ob2
vious increase of P content in rice plant and soluble carbohydrates content in stem and sheath at heading stage1
基金项目 : 国家自然科学基金项目 (30270777 ,30471013) 、国家自然科学基金重大国际合作研究项目 (40120140817) 和中国科学院知识创
新重要方向项目 ( KZCX222408)资助。
作者简介 : 黄建晔 (1963 - ) ,男 ,江苏常熟人 ,副教授 ,博士 ,主要从事水稻栽培生理生态研究。Tel :051427979316 ; Fax : 051427971840 ; E2
mail : jyhuang @yzu1edu1cn 3通讯作者 :王余龙。Tel : 051427979225 ;Fax : 051427349817 ; E2mail : ylwang @yzu1edu1cn
Received(收稿日期) :2004207226 ,Accepted(接受日期) 20042112161

Key words : Rice ; Free2air CO2 enrichment ( FACE) ; Growth duration ; Nitrogen content ; Phosphorus content ; Soluble
carbohydrates content in stem and sheath
　　地球大气中 CO2 浓度迅速升高已是不争的事
实 ,人类即将面临高 CO2 浓度的大气环境。大气
CO2 浓度增加势必对作物生态系统产生深刻的影
响 ,因此一直是近年来国内外生态和农业领域的研
究热点[1 ] 。为了研究大气 CO2 浓度升高对作物生长
发育的影响 ,20 世纪 90 年代以前 ,主要是将作物放
在 CO2 浓度较高的控制环境 (controlled environment ,
CE)或开顶式同化箱 (open2top chamber ,OTC) 内进行
研究[2 ,3 ] ,上述设备在提供作物较高大气 CO2 浓度
的同时 ,其箱壁效应也使室内的其他生态因素和地
下部根系生长环境与自然状态下有明显差异[4 ,5 ] ,
从而导致研究结果的代表性和可比性较差[3 ] 。为了
克服这些研究方法的局限性 ,欧美等发达国家率先
采用开放式空气 CO2 浓度增高设施即 FACE(Free2air
CO2 Enrichment)来研究大气 CO2 浓度升高对作物生
长发育的影响[3 ] 。由于 FACE 圈内没有任何隔离设
施 ,气体可以自由流通 ,因此十分接近自然生态环
境 ,国际上普遍认为这是研究大气 CO2 浓度增加条
件下生态系统响应最理想的方法 ,被称为“在未来世
界开了个窗口”[3 ] 。
FACE试验开展的 10 多年中 ,供试农作物主要
有 :C3 禾本科作物小麦、多年生黑麦草和水稻 ,C4 禾
本科类高粱 ,C3 豆科植物白三叶草 ,C3 非禾本科块
茎状作物马铃薯 ,以及多年生 C3 类木本作物棉花和
葡萄 ,涉及的参数主要包括 :光合作用、气孔导度、冠
层温度、水分利用、水势、叶面积指数、根茎生物量累
积、作物产量、辐射利用率、比叶面积、N 含量、N 收
益、碳水化合物含量、生育期变化、土壤微生物、土壤
呼吸、痕量气体交换以及土壤碳固定等。关于 FACE
对植物生育期的影响 ,有人发现 FACE 小麦从分蘖
到成熟期平均缩短了 014 d[6 ] ;马铃薯的成熟期缩短
约 1 d[7 ] ;在水分充足条件下 ,高粱的生育期也略有
缩短[8 ] ;而葡萄的生育期则不受影响[9 ] 。水稻是我
国最主要的粮食作物 ,在我国粮食生产中占有特殊
的地位。关于 FACE对水稻生育期影响的研究报道
甚少 ,只有 Kobayashi 等[10 ]报道了 FACE 对播种 —抽
穗期天数的影响 (提前 2 d) ,对抽穗 —成熟期和全生
育期天数的影响未见报道 ,其内在生理原因更不清
楚。水稻生育期的长短不仅对产量和品质有明显影
响 ,同时还是制订耕作制度、品种搭配、播种期安排
以及制订栽培措施等的重要依据。为此 ,本研究利
用我国惟一的农田 FACE 系统平台 ,设置不同施氮
量处理 ,系统研究并探讨了不同年度 (2001、2002、
2003 年) FACE 水稻生育期的变化规律及其可能原
因[11 ,12 ] ,以期为未来大气 CO2 浓度升高条件下我国
稻作制度的调整、水稻品种生育期的选择以及水稻
高产栽培技术措施的制订提供试验依据。
1 　材料与方法
111 　试验平台
　　本试验于 2001 - 2003 年在中国水稻 FACE研究
技术平台上进行。该平台建于江苏省无锡市安镇镇
年余农场实验田中 (31°37′N ,120°28′E) 。实验区年
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 ,实验田
土壤类型为黄泥土 ,耕作方式为水稻、冬小麦轮作。
土壤基本理化性质为 :砂粒 (1～0105 mm) 912 % ,粉
砂粒 (0105～01001 mm) 6517 % ,黏粒 ( < 01001 mm)
2511 % ,容重 112 g·cm - 3 ,有机 C 115 % ,全N 01159 % ,
全 P 01123 % ,速效 P 1014 mg·kg - 1 ,pH 618。
利用计算机网络对平台的 CO2 浓度进行监测和
控制 ,根据大气中的 CO2 浓度、风向、风速、作物冠层
高度的 CO2 浓度及昼夜等因素的变化自动调节 CO2
气体的释放速度及方向 ,实现水稻全生育期 FACE
圈内 CO2 平均浓度高于对照圈大气 CO2 浓度 200
μmol·mol - 1 (即达到 570μmol·mol - 1) 。对照圈的其
他环境条件则与自然状态完全一致[13 ] 。平台共有 3
个 FACE 实验圈和 5 个对照圈。为了防止 CO2 污
染 ,对照圈距离 FACE 圈 90 m 以上。每个 FACE 圈
是一个直径为 1215 m 的八角形 ,有 8 根释放 CO2 气
体的管带 ,每根长 5 m ;管的向圈内一面有很多呈锯
齿状分布的小孔 ,直径约 015～019 mm ;管的高度在
水稻冠层上方 50～60 cm。
112 　试验设计
3 年的供试品种均为高产粳稻新品种武香粳
14。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。试验采用裂区设计。CO2 浓度为主处理 ,N
处理为副处理。自移栽期起 ,大气 CO2 浓度设对照
(A ,370μmol·mol - 1) 和 FACE ( F ,570μmol·mol - 1) 2
388　第 7 期 黄建晔等 :开放式空气 CO2 浓度增加对水稻生育期的影响及其原因分析 　　　

个水平 ;施 N 量 ,2001 年设 150 kg·hm - 2 (LN) 、250 kg
·hm - 2 (NN) 2 个水平 ,2002、2003 年设 150 kg·hm - 2
(LN) 、250 kg·hm - 2 (NN) 、350 kg·hm - 2 ( HN) 3 个水
平。施N 时间为 6 月 12 日施基肥 ,6 月 18 日施分蘖
肥 ,7 月 28 日～7 月 30 日施穗肥。基肥和分蘖肥占
总施N 量的 60 % ,穗肥占总施N 量的 40 %。施 P 量
为 70 kg·hm - 2 ,均作基肥施用。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～收割前 7 d 进行
间隙灌溉。适时防治病虫草害 ,保证水稻正常生长
发育。
113 　测定内容及方法
11311 　生育期观察 　　记载不同处理抽穗期和成
熟期的日期 ,计算播种 —抽穗期、抽穗 —成熟期和全
生育期的天数 (d) 。
11312 　植株含 N 率、植株含 P 率和茎鞘内可溶性糖
含有率的测定 　　分别于够苗期、拔节期、抽穗期在
普查的基础上 (100 穴) ,每处理各取代表性植株 5
穴 ,测定地上部干重 (105 ℃杀青 30 min ,80 ℃烘干 72
h) ,然后用半微量蒸馏法测定植株含 N 率、用钼黄
比色法测定植株含 P 率、蒽酮比色法测定茎鞘内可
溶性糖含有率。
2 　结果与分析
211 　FACE对水稻生育期的影响
21111 　FACE 对播种 —抽穗期天数的影响 　　
FACE对水稻播种 —抽穗期天数的影响见表 1。由
表 1 可知 ,2001、2002、2003 年 , FACE 使水稻播种 —
抽穗期的平均天数分别比对照缩短 415、310、310 d ,
平均缩短 314 d。其中 ,HN、NN、LN 条件下分别比对
照缩短 310、313、317 d ,增施 N 肥减缓了 FACE 对水
稻播种 —抽穗期天数的缩短程度。
21112 　FACE 对抽穗 —成熟期天数的影响 　　
FACE对水稻抽穗 —成熟期天数的影响见表 2。由
表 2 可知 ,2001、2002、2003 年 , FACE 使水稻抽穗 —
成熟期的平均天数分别比对照缩短 310、217、210 d ,
平均缩短 214 d ,缩短天数少于播种 —抽穗期。其
中 ,HN、NN、LN 条件下分别比对照缩短 110、210、410
d ,增施 N 肥可以明显减缓 FACE对水稻抽穗 —成熟
期天数的缩短程度。
表 1 FACE对水稻播种—抽穗期天数的影响
Table 1 Effect of FACE on growth duration from sowing to heading stage of rice in 2001 - 2003 (d)
N 处理
N treatment
CO2 处理
CO2 treatment
2001 2002 2003 平均 Mean
HN1) F2) — 101 100 10015
A3) — 104 103 10315
NN F 98 100 98 9817
A 102 103 101 10210
LN F 96 99 97 9713
A 101 102 100 10110
平均 Mean F 9710 10010 9813 9818
A 10115 10310 10113 10212
　　注 :1) HN :高氮 ;NN :常氮 ;LN :低氮。2) F :开放式空气 CO2 浓度增高。3) A :环境 CO2 浓度 (对照) 。下同。
Notes :1) HN :High nitrogen ; NN :Normal nitrogen ; LN :Low nitrogen12) F :FACE1 3) A :Ambient (CK) 1 The same below1
表 2 FACE对水稻抽穗—成熟期天数的影响
Table 2 Effect of FACE on growth duration from heading to mature stage of rice in 2001 - 2003 (d)
N 处理
N treatment
CO2 处理
CO2 treatment
2001 2002 2003 平均 Mean
HN F — 58 60 5910
A — 59 61 6010
NN F 54 57 58 5613
A 56 59 60 5813
LN F 52 53 55 5313
A 56 58 58 5713
平均 Mean F 5310 5610 5717 5612
A 5610 5817 5917 5816
21113 　FACE 对全生育期天数的影响 　　FACE 对
水稻全生育期天数的影响见表 3。由表 3 可知 ,
2001、2002、2003 年 ,FACE使水稻全生育期的平均天
数分别比对照缩短 715、517、510 d ,平均缩短 518 d。
488 　　　　作 　　物 　　学 　　报 第 31 卷 　

其中 ,HN、NN、LN 条件下分别比对照缩短 410、513、
716 d ,增施 N 肥可以明显减缓 FACE 对水稻全生育
期的缩短程度。统计分析表明 ,FACE使水稻全生育
期显著缩短 ,增施 N 肥使水稻全生育期显著延长 ,
FACE与 N 处理有显著的互作效应 ,2001、2002、2003
年趋势一致。
表 3 FACE对水稻全生育期天数的影响
Table 3 Effect of FACE on whole growth duration of rice in 2001 - 2003 (d)
N 处理
N treatment
CO2 处理
CO2 treatment
2001 2002 2003 平均 Mean
HN F — 159 160 15915
A — 163 164 16315
NN F 152 157 156 15510
A 158 162 161 16013
LN F 148 152 152 15017
A 157 160 158 15813
平均 Mean F 15010 15610 15610 15511
A 15715 16117 16110 16017
F 3 3 3 3
N 3 3 3 3
F ×N 3 3 3 3
　　Note : 3 P < 01051
212 　FACE对水稻植株含 N率、含 P率和茎鞘可溶
性碳水化合物含有率的影响
　　2001 - 2003 年 FACE对水稻不同生育期植株含
N 率、含 P 率和茎鞘可溶性碳水合物含有率的影响
列于表 4。表 4 表明 ,FACE 使水稻够苗期、拔节期、
抽穗期植株含 N 率分别较对照下降 316 %～418 %、
1219 %～1314 %、1011 %～1012 % ,不同年度均达显
著或极显著水平 ;FACE处理使水稻够苗期、拔节期、
抽穗期植株含 P 率分别较对照增加 319 %～810 %、
215 %～1818 %、816 %～1019 % ,抽穗期达显著或极
显著水平 ,够苗期和拔节期因年度而异 ; FACE 处理
使水稻够苗期、拔节期、抽穗期茎鞘可溶性碳水合物
含有率分别较对照增加 717 %～1713 %、1019 %～
2618 %、812 %～2216 % ,拔节期和抽穗期达显著或
极显著水平 ,够苗期因年度而异。
表 4 FACE对水稻不同生育期植株含 N率、含 P率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率的影响( 2001 - 2003)
Table 4 Effects of FACE on nitrogen content ,phosphorus content in rice plant and soluble carbohydrates
content in stem and sheath at different growth stage of rice in 2001 , 2002 and 2003
Year CO2
含 N 率 Nitrogen content 含 P 率 Phosphorus content 碳水化合物含有率Soluble carbohydrates content
够苗期
N2n leaf
stage
拔节期
Jointing
stage
抽穗期
Heading
stage
够苗期
N2n leaf
stage
拔节期
Jointing
stage
抽穗期
Heading
stage
够苗期
N2n leaf
stage
拔节期
Jointing
stage
抽穗期
Heading
stage
2001 F 2183 3 1193 3 1167 3 3 0154ns 0141 3 3 0138 3 3 　 — 　— 　 —
A 2197 2122 1186 0152 0135 0135 　 — 　— 　 —
2002 F 3105 3 1190 3 1128 3 3 0141 3 0140 3 0134 3 46196ns 87188 3 3 95170 3 3
A 3116 2119 1142 0138 0137 0131 43161 69131 78106
2003 F 2183 3 1193 3 3 1167 3 3 0152ns 0140ns 0135 3 34152 3 60120 3 88151 3
A 2197 2122 1186 0149 0139 0132 29143 54129 81182
　　Notes : ns non2significant ; 3 P < 0105 , 3 3 P < 01011 The same as follows1
213 　水稻生育期与植株含 N率、含 P 率和茎鞘可
溶性碳水化合物含有率的关系
　　同一水稻品种生育期的长短与种植期间的温度
高低等关系密切。在本研究条件下 ,FACE和对照水
稻在同一地点种植 ,而且播种期相同 ,水稻生育期的
差异可以认为不是由于温度等不同所造成 ,可能与
植株体内有机、无机养分等含量有关。相关分析表
明 ,水稻不同生育期植株含 N 率与全生育期的天数
均呈线性正相关 ,其中拔节期和抽穗期的相关系数
均达极显著水平 (表 5) ;水稻不同生育期植株含 P
率和茎鞘可溶性碳水合物含有率与全生育期的天数
均呈线性负相关 ,其中抽穗期的植株含 P 率和茎鞘
可溶性碳水化合物含有率的相关系数均达极显著水
平 (表 5) 。说明水稻不同生育期植株含 N 率越高、
植株含 P 率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率越低则
水稻全生育期越长。
588　第 7 期 黄建晔等 :开放式空气 CO2 浓度增加对水稻生育期的影响及其原因分析 　　　

表 5 水稻不同生育期植株含 N率、植株含 P率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率与全生育期的关系
Table 5 Relationship between whole growth duration and nitrogen content ,phosphorus content in rice
plant ,soluble carbohydrates content in stem and sheath at different growth stage of rice
项目 Item 够苗期N2n leaf stage 拔节期Jointing stage 抽穗期Heading stage
植株含 N 率
Nitrogen content in rice plant 0135ns 0184 3 3 0165 3 3
植株含 P 率
Phosphorus content in rice plant - 0142ns - 0127ns - 0166 3 3
茎鞘可溶性碳水化合物含有率
Soluble carbohydrates content in stem and sheath - 0119ns - 0144ns - 0176 3 3
　　Notes : ns non2significant ; 3 3 P < 01011
　　为了进一步明确够苗期、拔节期和抽穗期的植
株含 N 率、植株含 P 率和茎鞘可溶性碳水化合物含
有率等 9 个因素对水稻全生育期天数的影响 ,进行
多元逐步回归分析。结果表明 ,够苗期植株含 N 率
( X1) 、拔节期植株含 N 率 ( X2) 、抽穗期植株含 P 率
( X3)和抽穗期茎鞘可溶性碳水化合物含有率 ( X4)
对水稻全生育期的天数有显著影响 ,其回归方程为 :
Y = 139147 + 2157 X1 + 12187 X2 - 34168 X3 - 0104 X4 ( R2 = 0181) 。通径分析结果表明 ,拔节期植株含 N率对水稻全生育期天数的直接作用最大 ,其次为抽穗期植株含 P 率和抽穗期茎鞘可溶性碳水化合物含有率 ,够苗期植株含 N 率对全生育期天数的影响力最小 (表 6) 。笔者认为 ,FACE 使水稻够苗期和拔节期的植株含 N 率明显降低 ,使抽穗期植株含 P 率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率明显提高 ,可能是FACE水稻全生育期缩短的重要生理原因。
表 6 水稻植株含 N率、植株含 P率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率与全生育期的通径分析
Table 6 Path analysis of nitrogen content ,phosphorus content in rice plant ,soluble carbohydrates
content in stem and sheath to whole duration of rice
通径系数　Path coefficient 1 →Y 2 →Y 3 →Y 4 →Y
够苗期植株含 N 率　X1 ,1
Nitrogen content in rice plant at N2n leaf stage 011010 013116 010658 010563
拔节期植株含 N 率　X2 ,2
Nitrogen content in rice plant at jointing stage 010502 016270 010794 011125
抽穗期植株含 P 率　X3 ,3
Phosphorus content in rice plant at heading stage - 010298 - 012232 - 012230 - 010307
抽穗期茎鞘碳水化合物含有率　X4 ,4
Soluble carbohydrates content in stem and
sheath at heading stage
- 010427 - 015304 - 010515 - 011330
3 　讨论
311 　关于 CO2 浓度增加对水稻生育期的影响
　　关于大气 CO2 浓度增加对水稻播种 —抽穗期的
影响 ,金汉龙等[14 ]在温室条件下研究认为 ,CO2 浓
度倍增处理使粳稻品种秋光播种 —抽穗期的天数明
显缩短 , 而且随着温度升高缩短的天数增加。
Kobayashi 等[10 ]研究认为 , FACE 使水稻开花期平均
提前了 2 d。本研究表明 ,FACE 使粳稻品种武香粳
14 播种 —抽穗期的天数平均缩短 314 d (2001、2002、
2003 年分别缩短 415、310、310 d) ,缩短程度大于
Kobayashi 等的研究结果[10 ] ,这可能因本试验地点
(31°37′N ,120°28′E) 的纬度低于 Kobayashi 等试验地
点 (39°38′N ,140°57′E) 的纬度 ,与其温度较高有关。
本研究还发现 ,在 HN、NN、LN 条件下 ,FACE 使水稻
播种 —抽穗期天数分别比对照缩短 310、313、317 d ,
增加施 N 量减缓了 FACE对水稻播种 —抽穗期天数
缩短的程度。
关于大气 CO2 浓度增加对水稻抽穗 —成熟期和
全生育期天数的影响未见报道。本研究表明 ,FACE
使武香粳 14 抽穗 —成熟期的天数平均比对照缩短
214 d(2001、2002、2003 年分别缩短 310、217、210 d) ,
全生育期的天数平均比对照缩短 516 d (2001、2002、
2003 年分别缩短 715、517、510 d) 。此外 ,本研究还
发现 ,在 HN、NN、LN 条件下 ,FACE 使水稻抽穗 —成
熟期的天数分别比对照缩短 110、210、410 d ,使全生
育期的天数分别比对照缩短 410、513、716 d ,说明增
加施 N 量可明显减缓 FACE对水稻抽穗 —成熟期和
全生育期缩短的程度。
武香粳 14 为感光性较强的晚熟早粳品种 ,不同
温光类型水稻品种的生育期对 FACE 的响应尚待进
一步观察和研究。
312 　关于 CO2 浓度增加条件下水稻生育期缩短的
原因分析
　　关于 FACE条件下水稻生育期缩短的原因未见
报道。由于本试验 FACE 处理和 CK在同一地点进
688 　　　　作 　　物 　　学 　　报 第 31 卷 　

行 ,而且播种期相同 ,温度、光照等生态条件一致。
在排除了温光等因素对水稻生育期的影响后 ,笔者
推测植株体内养分含量的高低可能与 FACE 水稻生
育期缩短有关。相关分析表明 ,水稻全生育期天数
与不同生育期植株含 N 率呈线性正相关 ,与不同生
育期植株含 P 率和茎鞘可溶性碳水合物含有率呈线
性负相关 (表 5) 。多元回归分析结果表明 ,够苗期
和拔节期的植株含 N 率、抽穗期的植株含 P 率和茎
鞘可溶性碳水化合物含有率对水稻全生育期的天数
有显著影响 ,决定系数为 0181。通径分析结果表
明 ,拔节期植株含 N 率对水稻全生育期天数的直接
作用最大 ,其次为抽穗期植株含 P 率和抽穗期茎鞘
可溶性碳水化合物含有率 ,够苗期植株含 N 率对全
生育期天数的影响力最小 (表 6) 。笔者认为 ,FACE
使水稻够苗期和拔节期的植株含 N 率明显降低 ,使
抽穗期植株含 P 率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率
明显提高 ,可能是 FACE 水稻全生育期缩短的重要
生理原因。罗卫红等[16 ]研究发现 ,从开花 —成熟期
FACE 水稻冠层白天平均温度比对照高 0143 ℃,
FACE水稻冠层温度的变化可能与生育期缩短也具
有密切的关系 ,值得进一步深入研究。
人类即将面临高 CO2 浓度的大气环境 ,因此准
确预测和了解大气 CO2 浓度升高条件下水稻不同品
种生育期的变化规律 ,对未来的稻作生产和粮食安
全具有重要的现实指导意义。大量研究已经证实温
室气体 (主要是 CO2)的增加将使本世纪全球温度升
高 2～5 ℃[17 ] ,而温度升高势必导致水稻生育期进一
步被缩短。因此 ,如何应对未来气候变化使水稻生
育期缩短对我国稻作生产带来的不利影响 ,在品种
选择、播期、栽培以及耕作制度等方面作相应调整 ,
是值得深入研究的重要课题[18 ] 。
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788　第 7 期 黄建晔等 :开放式空气 CO2 浓度增加对水稻生育期的影响及其原因分析