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大气CO2浓度在逐渐上升，目前已由100年前的260～280μmol mol-1上升到350μmol mol-1，并继续以每年1～2μmol mol-1的速率上升，预计到21世纪末期大气CO2浓度将会在目前水平下增加1倍，约700μmol mol-1左右。本研究通过人工气候室盆栽试验和开顶式试验研究了大气CO2浓度升高对小麦水分养分利用的效应和机制。CO2浓度升高盆栽试验设350和700μmol mol-12种CO2浓度水平，湿润、干旱2种土壤水分处理和0、50、100、150、200mg kg-15种N肥施用水平。开顶式试验设350、700μmol mol-12种CO2浓度水平和45、90kg hm-22种N肥施用水平。温度盆栽试验设22℃和28℃两种温度水平，并设N1P1K1，N1P2K2，N2P1K1，N2P2K24个肥料水平。试验所用作物：盆栽试验为C3作物春小麦（Triticum aestivum L.，甘肃定西8654），开顶式试验为冬小麦（Triticum aestivum L.，西农8727）。主要研究结果如下： （1）盆栽试验结果表明，在不同氮肥用量和土壤水分条件下，CO2浓度增高，施用氮肥处理光合速率增加较多，而不施氮肥时增加有限。高CO2浓度下，干旱处理的气孔导度和蒸散量（ET）减少大于湿润处理，不施氮肥处理大于施用氮肥处理。CO2浓度倍增时，施用氮肥处理的冠层水分利用效率（WUE）比不施氮肥处理高。无论CO2浓度是当前水平还是倍增水平，随着氮肥用量的增加，冠层WUE提高，而不施氮肥的冠层WUE最低，这表明在一定氮肥用量范围内，增施氮肥能较大幅度提高作物水分利用效率。未来大气CO2浓度升高条件下，在黄绵土种植春小麦应施用足量氮肥，以充分利用CO2浓度升高对光合速率和WUE的正效应。此外，冠层WUE与根冠比率呈显著负相关。 （2）盆栽试验结果表明，在不同氮肥用量和土壤水分条件下，高CO2浓度时，春小麦分蘖并不增加，低氮时，分蘖还明显降低。这表明，CO2浓度升高时，春小麦分蘖必须要补充足够的氮素。播后55d，CO2浓度增高，施用氮肥处理的叶宽和叶面积指数（LAI）均增加，而不施氮时，叶宽和 LAI不增加。充足氮肥和水分有利于促进春小麦叶片生长，明显促进分桑，从而增大叶面积。COZ浓度增加，春小麦地上部干物重增加与氮肥施用水平有关，中氮和高氮处理，COZ浓度增高，地上部干物重明显增加，而不施氮肥和低氮时，则增加不明显。干旱条件下高COZ浓度对地上部干物重增加程度没有比湿润条件下明显提高，因而COZ浓度升高对氮素和水分胁迫对春小麦生长和干物质积累没有明显的补偿作用。此外，CO。浓度增高，根干物重和根冠比不增加；相反，湿润条件下不施氮处理根干物重略有降低，而根冠比明显降低。 （三）盆栽试验结果表明，COZ浓度增加，地上部氮浓度明显下降，根系氮浓度也略有下降但不明显。地上部和根系的氮浓度，湿润处理比干旱处理明显降低，而随氮肥用量增加而增加。土壤磷钾充足时，COZ浓度增加，地上部磷钾浓度下降，而根系磷浓度增加，士壤水分不足时，不施氮和高氮明显降低根系钾浓度。此外，COZ浓度升籍件下春小麦植株地上部临界氮浓度降低，湿润和干旱处理植株地上部临界氮浓度分别为 l．6O和 2．lO，当前 CO。浓度水平下分别为l．9O和 2．60。 （4）盆栽试验结果表明，高COZ浓度明显降低春小麦对氮素的吸收，低N时降低更为明显，但对磷钾吸收的影响不明显。无论COZ浓度是倍增水平或是当前水平，小麦对氮磷钾的吸收，干旱处理比湿润处理明显降低，水分不足会明显限制作物对氮、磷和钾的吸收。CO。浓度增高对土壤速效氮量的影响与土壤水分状况有关，湿润处理，COZ浓度增加时速效氮量比当前COZ浓度处理的低，而干旱处理，施氮50、100、150mg kg’时，速效氮量则较高。高 COZ浓度对土壤速效磷钾量的影响不明显，而低氮和水分不足，土壤速效磷钾量较高，这主要是小麦吸收带走磷钾的数量较少的结果。 K)盆栽试验结果表明，COZ浓度升高降低氮肥表观利用率则小但增加氮磷钾利用效率 （NU，PUE和 KUE）以及氮生理效率（NPE）和氮农学效率（NAE人氮肥表观利用率、氮钾利用效率和氮钾生理效率（NPE和 KPE）会因水分不足而降低，而磷利用效率和磷生理效率（PPE）则因水分不足而增加。氮钾利用效率和生理效率而随氮肥用量增加降低，而磷生理效率则随氮肥用量增加而增加。此外，氮利用效率与根冠比率呈直线关系，而与冠层WUE呈显著负相关。 “）盆栽试验结果表明，CO。浓度增加，地上部含碳K)量趋于降低，但不影响根系C含量，高CO。浓度对根系C含量的影响因土壤氮状况不同而异，低氮时根系合C量增加，含C量绝对值增加0．95％～1．18％，而高氮时表现降低，平均降低0．70％～1．27％。COZ浓度增加，春小麦地上部碳固定量和碳固定总量均增加，但与氮肥施用水平有关。中氮和高氮时，CO。浓度增高，地上部碳固定量和碳固定总量明显增加，而不施氮肥和低氮时，增加则不明显。这表明，COZ浓度升高对氮素胁迫对春小麦碳固定量并没有补偿作用。CO。浓度升高，地上部和根系CM比率和地上部C／P比率增加，这将会降低植?