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南京土壤所在大氣CO2濃度升高對(duì)蔬菜礦質(zhì)養(yǎng)分含量影響研究中獲進(jìn)展

放大字體  縮小字體 時(shí)間:2021-05-19 08:56 來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院 原文:
核心提示:科研人員對(duì)CO2施肥下的蔬菜品質(zhì)綜述分析發(fā)現(xiàn),CO2施肥使蔬菜蛋白質(zhì)含量下降9.5%,硝酸鹽含量下降18.0%,鎂、鐵、鋅含量分別下降9.2%、16.0%和9.4%(Frontiers in Plant Science, 2018, 9: 924)。
  CO2是植物進(jìn)行光合作用的底物,設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中可以通過(guò)CO2氣肥的施用提高光合效率,進(jìn)而提高蔬菜產(chǎn)量、影響蔬菜品質(zhì)。在前期研究中,中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所研究員段增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),CO2施肥可使蔬菜產(chǎn)量增加34%,高于其對(duì)糧食作物增產(chǎn)的效果(小麥:24~33%、水稻:13~23%、大豆:24~27%)。其原因是設(shè)施生產(chǎn)中CO2施肥濃度一般高于糧食作物FACE試驗(yàn)的CO2濃度,設(shè)施內(nèi)生長(zhǎng)環(huán)境優(yōu)于大田環(huán)境,且蔬菜生長(zhǎng)周期較大田作物更短,CO2施肥對(duì)短期增產(chǎn)效果更好(Journal of Cleaner Production, 2020, 253: 119920)。此外,科研人員對(duì)CO2施肥下的蔬菜品質(zhì)綜述分析發(fā)現(xiàn),CO2施肥使蔬菜蛋白質(zhì)含量下降9.5%,硝酸鹽含量下降18.0%,鎂、鐵、鋅含量分別下降9.2%、16.0%和9.4%(Frontiers in Plant Science, 2018, 9: 924)。
 
  大氣CO2濃度升高時(shí),植株體內(nèi)的礦質(zhì)元素濃度變化被廣泛提及的主要有三種機(jī)制:一是非結(jié)構(gòu)性的碳水化合物累積帶來(lái)的“稀釋效應(yīng)”;二是蒸騰減弱使得進(jìn)入植株體內(nèi)并向上運(yùn)輸?shù)牡V質(zhì)養(yǎng)分減少;三是生理過(guò)程改變使植物對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的需求變化,而各種礦質(zhì)元素主要受哪種機(jī)制影響尚不清楚。為此,科研人員通過(guò)對(duì)黃瓜各部位礦質(zhì)元素濃度與CO2濃度和蒸騰速率之間的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),稀釋效應(yīng)是高CO2濃度下氮、磷、鉀、鈣、鎂在黃瓜植株內(nèi)濃度降低的主要因素,蒸騰作用的減弱同時(shí)也是氮、鉀、鈣、鎂濃度降低的主要因素,氮、鈣、鎂濃度的變化還受植株需求變化的影響(Agronomy, 2020, 10, 139.)。
 
  此外,多數(shù)針對(duì)CO2濃度升高下植株礦質(zhì)養(yǎng)分含量變化的研究在封閉的水培條件下進(jìn)行,所用營(yíng)養(yǎng)液是根據(jù)在常規(guī)CO2濃度下植物對(duì)各礦質(zhì)元素和水分的吸收比例得到的配方。在CO2濃度升高條件下,植物對(duì)各礦質(zhì)元素和水分的吸收比例將發(fā)生變化,且營(yíng)養(yǎng)液更換間隔普遍在2-7天,期間營(yíng)養(yǎng)液中礦質(zhì)元素濃度是否大幅波動(dòng)、是否會(huì)引起植株體內(nèi)礦質(zhì)養(yǎng)分變化尚無(wú)研究。對(duì)此,科研人員通過(guò)分析不同CO2濃度和氮水平處理下黃瓜生長(zhǎng)4-7天后更換的營(yíng)養(yǎng)液剩余體積和氮、磷、鉀濃度發(fā)現(xiàn),在低氮供給時(shí),高CO2濃度使?fàn)I養(yǎng)液中氮濃度進(jìn)一步降低,加劇了高CO2濃度導(dǎo)致的植株氮濃度的降低;在高氮供給時(shí),高CO2濃度會(huì)使?fàn)I養(yǎng)液中鉀濃度迅速降低,加劇了高CO2濃度導(dǎo)致的植株鉀濃度降低。這些情況可能導(dǎo)致高估CO2濃度升高本身對(duì)植株氮、鉀濃度降低的作用,并提示亟需開發(fā)匹配CO2濃度升高后植物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)液配方和礦質(zhì)養(yǎng)分管理策略(Plant and Soil, 2021)。
 
  研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和中科院南京土壤所“一三五”及領(lǐng)域前沿項(xiàng)目的支持。
  不同CO2濃度和氮水平條件下黃瓜氮、磷、鉀與水分消耗量的相關(guān)性分析
 
日期:2021-05-19
 
 地區(qū): 南京市 江蘇
 行業(yè): 食品檢測(cè) 果蔬
 標(biāo)簽: 硝酸鹽 蔬菜 蛋白質(zhì)
 科普: 硝酸鹽 蔬菜 蛋白質(zhì)
 
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