由于人类活动导致近地面大气臭氧(O3)浓度升高,对中国粮食生产造成严重威胁.目前,大量研究集中在作物地上部分,对O3胁迫下的稻田土壤微量元素有效性的了解甚少.为此,本试验利用开顶气室(Open Top Chambers,OTC)试验平台,设置对照和模拟O3浓度升高(+40 nmol·mol-1 O3)两种处理,研究大气O3浓度升高对两个水稻品种(汕优63 vs武育粳3)土壤微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn)有效态含量的影响.研究结果表明大气O3浓度升高造成土壤微量元素有效态含量普遍下降,其中土壤微量元素Fe有效态含量随着大气O3浓度升高平均降低35.0％,土壤微量元素Cu有效态含量平均降低9.7％.水稻品种改变了土壤微量元素有效性对大气O3浓度增高的响应.与汕优63相比,武育粳3显著降低土壤Mn、Cu有效态含量,但提高土壤Zn有效态含量.在大气O3浓度升高条件下,汕优63土壤微量元素Fe、Cu、Zn有效态含量分别降低35.2％、12.5％、37.2％;武育粳3土壤只有Fe有效态含量显著降低34.7％.通过两个水稻品种土壤微量元素有效态含量的比较,本研究结果显示汕优63土壤微量元素受大气O3浓度增高的影响幅度更大.另外,大气O3浓度升高显著降低两个水稻品种的土壤可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)以及汕优63土壤微生物生物量氮(MBN)含量.通过相关分析表明,土壤DOC、DON含量与土壤微量元素Fe、Cu之间存在显著的正相关关系.以上结果表明,大气O3浓度升高主要通过土壤可溶性有机物和微生物量影响土壤微量元素有效态含量.选育不同水稻品种在缓解大气O3浓度升高对土壤微量元素有效态含量的不利影响方面具有重要作用.因此,未来选育O3耐受型水稻品种可能是改善土壤微量元素供给的有效途径之一,以此减缓并应对全球气候变化对粮食生产安全的不利影响.

气候变化;大气O3浓度升高;水稻;微量元素;OTC

谭云燕;张国友;邵亚军;施秀珍;冷鹏;王丽燕;王建青

福建师范大学 地理科学学院, 福州350117;福建师范大学 湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室, 福州350117;南京信息工程大学 应用气象学院 江苏省农业气象重点实验室, 南京210044

亚热带资源与环境学报

[1]谭云燕;张国友;邵亚军;施秀珍;冷鹏;王丽燕;王建青-.开顶式同化室O3浓度升高对水稻土微量元素有效性的影响)[J].亚热带资源与环境学报,2022(04):9-15

Chambers

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