CO₂浓度升高下冬小麦-土壤碳氮化学计量特征

摘要

为探究CO₂浓度升高下冬小麦-土壤碳（C）、氮（N）化学计量特征及其关联关系，依托北京昌平试验站长期开放式CO₂浓度升高试验平台（FACE）,测定和分析了常规CO₂浓度(aCO₂:400μmol·mol^-1)和高CO₂浓度(eCO₂:550μmol·mol^-1)条件下冬小麦不同器官（叶片、茎秆、籽粒）和土壤的C、N元素含量。结果表明，冬小麦植株和土壤C、N元素含量及计量比对CO₂浓度升高的响应不一致。冬小麦各器官C、N含量、C∶N不受CO₂浓度升高的影响；CO₂浓度升高后土壤全碳（TC）含量显著增加，全氮（TN）含量和全碳氮比（TC∶TN）未发生显著变化。冬小麦-土壤C、N化学计量特征在小麦生育期的变化程度高于CO₂升高的影响。从拔节至成熟期，叶片和茎秆C∶N不断增加，籽粒C∶N则从灌浆至成熟期显著降低。冬小麦整体C元素的内稳性高于N元素，不同器官元素内稳性存在一定差异，表现为籽粒的元素内稳性高于叶片和茎秆。aCO₂处理下，土壤与冬小麦叶片或茎秆C、N计量特征间存在强烈的相关关系，但eCO₂处理下土壤与冬小麦叶片和茎秆间关联关系消失或削弱，说明未来气候变化可能导致小麦地上-地下关系的不确定性增加。

关键词

CO₂浓度上升 / 冬小麦 / 碳氮化学计量 / 农田生态系统

基金资助

国家重点研发计划项目(2019YFA0607403); 国家自然科学基金项目(31901174); 中国农业科学院科技创新工程农业绿色低碳科学中心专项项目(CAAS-CSGLCA-202301); 中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(BSRF202202)