增温与增施CO2对藏青2000生长发育特性及产量的影响

采用模拟增温与CO_2浓度上升的可控开顶式气室(Open-Top Chamber,OTC)原位模拟未来大气中CO_2浓度和气温升高(CO_2浓度450μL/L,温度升高2℃)对西藏林芝(29.673015°N,94.341188°E,海拔:2998m)春青稞生长发育特性及产量的影响。试验结果显示:增温、增温+CO_2的协同处理都使藏青2000株高降低,叶面积指数下降,叶绿素含量降低,并且明显降低了成熟期地上干物质含量、千粒重、每穂粒数,最终导致减产。     

覆膜玉米不同生育期土壤酶活性对大气CO2浓度升高的响应

为探讨旱区覆膜玉米农田土壤酶活性对未来气候变化的响应,在田间条件下通过改进的开顶式气室(OTC)系统自动控制大气CO_2浓度,设置自然大气CO_2浓度(CK)、OTC对照(OTC)、OTC系统自动控制CO_2浓度(700μmol·mol~(-1),OTC+CO_2)3个处理,研究了旱区覆膜高产栽培春玉米播前、六叶期(V6)、十二叶期(V12)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)及完熟期(R6)土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶及过氧化氢酶活性对大气CO_2浓度升高的响应特征。研究发现:OTC处理条件下,土壤碱性磷酸酶活性相比CK在V12期降低8.80%(P0.05),而在R6期提高8.95%(P0.05);蔗糖酶活性在播前、V6、R1期降低12.65%～21.43%(P0.05),R3期升高17.50%(P0.05);过氧化氢酶活性在V12、R1、R6期均显著降低。大气CO_2浓度升高对玉米各生育期土壤脲酶活性均无显著影响;使R1、R6期碱性磷酸酶活性降低8.74%和6.39%(P0.05);使V6、R3期蔗糖酶活性升高30.18%和18.37%(P0.05);此外,增加了V12期过氧化氢酶活性,而降低了R3期过氧化氢酶活性。结果表明:当前旱作覆膜高产栽培模式下,大气CO_2浓度升高对春玉米农田土壤酶活性的影响因作物生育期和酶种类不同而异;土壤酶活性对OTC及大气CO_2浓度升高的响应程度不一,在当前试验条件下,OTC对土壤酶活性的影响较大气CO_2浓度升高更为显著。     

长期温室栽培对玉米生长生理和土壤酶活性及养分平衡的影响

采用开顶式生长室(open-top chamber,简称OTC)小尺度的模拟控制试验,设置对照(CK),连续5年(2016—2020年)同步监测模拟增温处理对玉米生长特性及土壤酶活性和养分平衡的影响,为实现全球气候变化背景下玉米的优质高产提供科学依据和理论基础.结果表明,随着生长期的发展,OTC和CK处理下玉米茎粗、株...     

增施CO_2对宁夏枸杞夏果秋果蔗糖代谢酶活性的影响

以宁杞1号苗木为材料,采用OTC气室控制CO_2浓度,设置自然环境CO_2浓度(350±20μmol·mol~(-1),CK)和倍增CO_2浓度(700±20μmol·mol-1,TR)2个处理,测定宁夏枸杞果实中蔗糖代谢相关酶活性的变化,研究大气CO_2浓度倍增对宁夏枸杞果实糖代谢的影响。结果表明:在高浓度CO_2下,夏果中(CO_2处理90d),合成酶类和分解酶类酶活性均为处理组对照组,其中转化酶(AI、NI)活性差异极显著;秋果中(CO_2处理120d)合成酶类与分解酶类较夏果活性均有降低,分解酶类活性为处理组对照组,合成酶类活性为处理组对照组,且其中SS合成方向差异极显著。据此,AI、NI及SS(合成方向)可能是高浓度CO_2下蔗糖代谢响应的关键酶,且长期高浓度CO_2处理会降低宁夏枸杞果实中蔗糖代谢相关酶的活性。     

大气CO2浓度和温度升高对水稻籽粒充实度的影响

为了明确水稻籽粒充实度对未来大气CO_2浓度([CO_2])和温度相伴升高的响应,应用T-FACE(Temperature and Free Air CO_2 Enrichment)试验平台,以优质粳稻南粳9108为试材,研究[CO_2]升高(对照+200μmol·mol-1)和增温(对照+1℃)对水稻灌浆期和收获期不同粒位籽粒充实度和产量的影响。结果表明,与对照(Ambient)相比,高[CO_2]增加了水稻产量和有效穗数,高温的结果与之相反。[CO_2]和温度升高下,2015年和2016年水稻分别减产4.0%和14.0%,有效穗数相应减少3.5%和5.4%。强势粒千粒质量最大,比饱粒、中势粒和弱势粒千粒质量分别提高了8.0%～11.7%、10.5%～15.0%和38.8%～63.9%。与Ambient相比,[CO_2]和温度升高对饱粒、强势粒、弱势粒千粒质量无显著影响,但[CO_2]升高显著提高中势粒千粒质量(P0.05),增温极显著降低了中势粒千粒质量(P0.01)。收获期,[CO_2]升高增加了强、弱势粒穗粒质量,减少了单穗粒质量和中势粒穗粒质量;增温降低了强、中势粒穗粒质量;[CO_2]和温度升高降低了水稻单穗粒质量和中势粒穗粒质量。进一步分析,[CO_2]或温度升高水稻强、弱势粒占穗质量比例增加,中势粒占穗质量比例减少。[CO_2]和温度升高两年弱势粒占穗质量比例平均增加了33.1%,远高于强势粒占穗质量比例的增幅(12.4%),中势粒占穗质量比例平均减少了4.5%。收获期,强、中、弱势粒占穗质量比例分别为9.9%～15.9%、73.2%～84.8%、5.2%～10.6%。因此,中势粒穗粒质量及其比例的减少对产量的影响大于强势粒、弱势粒。2016年单穗粒质量和中势粒穗质量比2015年明显减少,导致2016年产量下降了17.3%～28.6%,增温加剧了产量的降幅,应与2016年水稻开花期高温、灌浆期多雨有关。综上所述,[CO_2]和温度升高下弱势粒占穗质量比例的增加及中势粒千粒质量、穗粒质量及其占穗质量比例的减少,导致[CO_2]升高不能弥补增温对产量的负效应。     

CO_2浓度升高对水稻和玉米叶片光合生理特性的影响

以水稻品种南粳45与玉米品种郑单958为试验材料,利用开顶式气室(OTCs)法研究二氧化碳(CO_2)浓度升高处理下,水稻和玉米的叶片光合生理特性的变化,揭示CO_2浓度升高对水稻和玉米生理特性的影响机理。结果表明:随着CO_2浓度升高,水稻和玉米叶绿色度比值(soil and plant analyzer development,SPAD)呈现增加趋势。各处理间差异不显著(P0.05)。水稻和玉米的净光合速率(net photosyntheic rate,Pn)和胞间CO_2浓度(intercellular CO_2concentration,Ci)随着CO_2浓度的增加而增加,但是水稻和玉米的气孔导度(conductance to H2O,Cs)和蒸腾速率(transpiration rate,Tr)随着CO_2浓度的增加而降低。郑单958比南粳45更快达到CO_2饱和点,出现光适应性现象。在较高CO_2浓度下,C3作物的Pn、Ci、Cs和Tr的影响幅度大于C4作物。     

大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响

[目的]探究大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响,为未来气候变化条件下茶树栽培管理和茶叶加工提供科学依据。[方法]以‘龙井长叶’茶苗为材料,通过开顶式气室模拟高CO_2浓度(648~658μmol·mol-1)和温度升高(+0.57℃),测定不同处理下茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量和品质成分含量,研究茶树光合系统及品质成分的变化情况。[结果]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高,茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数与对照相比有显著变化。CO_2浓度升高、温度升高能促进茶树叶片叶绿素a、叶绿素b合成,但与对照相比无显著变化,CO_2浓度和温度共同升高能显著增加茶树叶片叶绿素a、叶绿素b含量。CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高均显著降低了茶树叶片中游离氨基酸和咖啡碱含量,而使茶多酚含量显著增加,酚氨比显著升高。[结论]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高都能通过改善茶树叶片光系统结构促进光合作用,进而影响茶叶品质成分。在对茶树光合系统和品质成分的影响中,CO_2浓度升高和温度升高表现出协同作用。     

大气CO_2浓度升高对玉米叶片光合生理指标及其产量的影响

以大丰30为试验材料,利用开顶式气室(OTCs)法研究了CO_2浓度升高处理下,玉米叶片叶绿素含量、净光合速率、叶面积指数以及籽粒产量的变化,揭示CO_2浓度升高对玉米光合生理特性及籽粒产量的影响机制。结果表明,随着CO_2浓度的升高,叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a+b)的含量均逐步升高,叶片净光合速率也在不断升高,从大喇叭口期开始到生育期结束叶面积指数均表现为增大,最终对单株籽粒产量以及单株生物产量有显著增产作用。     

模拟大气CO_2变化仪器开顶式气室安装与测试

为进行模拟气候变化对寒地粳稻的影响,通过在黑龙江省安装开顶式气室(OTC),并进行CO2浓度的测试,分析OTC运行时仪器内气体的稳定性。结果表明:仪器运行时,在气体收集室内,不同高度(50和100cm)CO2气体浓度变异系数均小于0.04;不同时间(每2h测一次)和不同天数(连续10d)OTC内CO2气体浓度变化差异不明显;气体流量与气体收集室内CO2浓度呈线性关系。由此说明,在黑龙江省安装的OTC可以控制气体收集室内CO2浓度,并保持气体浓度稳定性。     

大气CO_2浓度升高对大豆光合生理的影响

绿色植物进行光合作用离不开CO_2,其浓度的高低对植物的生长发育会产生一定的影响。大豆是我国及世界主要的粮食作物之一,开展大气CO_2浓度升高对大豆影响的研究,将为CO_2浓度升高条件下,大豆生产如何响应高浓度CO_2提供理论依据。利用开顶式气室(OTC)进行了CO_2浓度升高对大豆主要发育期叶片光合及叶绿素荧光影响的研究。结果表明,大气CO_2浓度升高使大豆净光合速率增加,气孔导度和蒸腾速率均下降,水分利用效率增加。大气CO_2浓度升高对大豆的叶绿素荧光参数的影响因生育期不同而有所差异,开花期,大豆叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)、非光化学淬灭系数(NPQ)和光化学淬灭系统(q P)均无显著变化;在鼓粒期,大豆叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数(NPQ)均比对照明显降低,光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)和光化学淬灭系数(q P)均比对照显著增加。     

北京奥林匹克森林公园绿地二氧化碳摩尔分数季节和年度变化特征

为研究大规模城市绿地植被的固碳功能和效益,对北京奥林匹克森林公园进行了连续6 a(2005—2010年)的二氧化碳摩尔分数观测,结果表明:2009—2010年季节二氧化碳摩尔分数由低到高依次为夏季(340μmol·mol-1)、秋季(380μmol·mol-1)、春季(408μmol·mol-1)和冬季(418μmol·mol-1);春季,二氧化碳摩尔分数在2008年之后的连续3 a中呈现逐渐增高的趋势,且公园绿地样点二氧化碳摩尔分数均低于对比样点;夏季,2005—2007年的公园样点(372μmol·mol-1)、对比样点(352μmol·mol-1)的二氧化碳摩尔分数略高于2008—2010年公园样点(336μmol·mol-1)和对比样点(346μmol·mol-1)的;秋季,公园绿地样点的二氧化碳摩尔分数均低于对比样点的,2008年的二氧化碳摩尔分数呈现一个显著的低值;冬季的二氧化碳在测定年度内呈现浮动情形。在公园绿地的不同建设阶段,其范围内的二氧化碳摩尔分数通过与代表城市一般环境的对比样点对比,说明绿地植被对于降低其范围内二氧化碳摩尔分数的固碳功能方面作用显著。     

不同树莓品种光合特征1）

测量了‘海瑞特兹’、‘秋福’、‘秋红’和‘四季红’4个树莓品种的光合曲线、CO2曲线与光合特征日变化。结果表明：4个树莓品种光饱和点为742．50～887．50μmol·m －2· s－1，光合有效辐射超过饱和点后光抑制现象不明显。光补偿点为20．58～72．09μmol· m－2· s－1，光饱和光合速率为9．82～17．73μmol· m－2· s－1，表观量子效率为0．0381～0．0445。4个树莓品种CO2补偿点为89．95～104．43μmol· mol－1，CO2饱和点为1136．67～2860．00μmol· mol－1，最大再生速率为25．75～45．41μmol· m－2· s－1，羧化效率为0．0258～0．0393。4个树莓品种的净光合效率日变化曲线均呈双峰型，峰值分别大约出现于08：00和16：00。4个树莓品种均具阴生植物特征。露地栽培时四季红净光合速率最高，在高CO 2摩尔分数条件下，秋红和海瑞特兹碳同化能力最优。     

大气CO2摩尔分数升高对宁夏枸杞植株与土壤C、N分配的影响

采用开顶气室控制试验环境,将1年生宁夏枸杞苗木置于大气环境CO2摩尔分数(360μmol.mol-1)或倍增CO2摩尔分数(720μmol.mol-1)下生长,试验处理2个生长季节后,测定植株C、N质量分数,研究大气CO2摩尔分数升高对木本经济植物C、N营养的影响,结果表明:枸杞叶、根中有机碳质量分数大于枝的,叶的全氮质量分数大于枝、根的;大气CO2摩尔分数升高下枸杞植株根茎叶及栽培表层土壤中有机碳、全氮质量分数与对照没有显著差异,而根系分布层(40 cm≤H<60 cm)有机碳、全氮质量分数高于对照的。     

高通量测序助力地质封存CO2泄漏情景下土壤细菌群落信息的挖掘

CO_2地质封存过程复杂,存在CO_2泄漏风险,进而会影响土壤生态系统,为研究地质封存CO_2泄漏应对措施,以玉米为研究对象,采用人工控制释放CO_2系统研究了玉米对地质封存CO_2泄漏的响应特征,并应用高通量测序技术分析了玉米土壤细菌群落结构及遗传多样性。结果表明:土壤CO_2浓度为30×104μL·L~(-1)(30 cm埋深处CO_2浓度)时,玉米表现出较好的适应能力,当CO_2泄漏量增加到40×104μL·L~(-1)以上时,玉米叶片等各项生长指标均表现为受胁迫特征;高通量测序结果显示试验共获得4个土壤样本的70 948个OTUs,但仅3.32%为4种泄漏条件下土壤所共有;遗传信息表明土壤细菌多样性和丰富度变化与CO_2泄漏浓度密切相关;变形菌门、拟杆菌门和酸杆菌门等为土壤优势菌群,而酸杆菌门在土壤CO_2浓度达40×104μL·L~(-1)下相对丰度大幅增加,暗示其可用作地质封存CO_2泄漏对土壤生态系统影响的指示菌。可见泄漏的CO_2会影响农作物生长及土壤细菌群落特征,而变化的土壤细菌多样性会影响农田生态系统功能等。     

CO_2浓度升高对丁香光合生理特性的影响

在人工控制CO2浓度梯度条件下,研究了丁香叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率对CO2浓度升高的响应。结果表明:CO2浓度升高对丁香的光合生理有明显的影响,当CO2浓度为当前浓度至加倍(360～720μmol﹒mol-1)范围内,各光合指标随CO2浓度增加而增大,继续升高CO2浓度则开始下降。在较强光照下,升高CO2浓度对丁香有"气肥"作用。丁香达光合能力值适宜的光合有效辐射强度为1000μmol﹒m-2s-1,CO2浓度为700μmol﹒mol-1。未来CO2浓度升高,不仅有利于丁香的光合作用,而且可提高丁香的水分利用效率。     

云南绿化树种滇润楠光合速率的研究

试验材料取自于云南昆明市西南林业大学绿化树种滇润楠,应用LI-6400便携式光合测定仪对滇润楠叶片的阳面叶片和阴面叶片的光合日进程及光响应曲线进行了测定.结果表明,净光合速率与光强,气孔导度和胞间CO2浓度大多呈多项式正相关关系.在光强为2000 μmol·m-2·s-1时,阳生叶的净光合速率为5 μmolCO2·m-2·s-1,在光强1500 μmol·m-2·s-1左右阴生叶的净光合速率趋于饱和.阳面叶片的净光合速率的日变化呈单峰曲线,其峰值在中午13:00时,阴面叶片的净光合速率的日变化为双峰曲线,其峰值分别出现在中午11:00时和下午15:00时.     

CO2浓度增高对盆栽牡丹品种‘凤丹白’生长及光合特性的影响

在开顶式塑料薄膜气室设施条件下,通过LI-6400便携式光合测定系统测定,研究4年生盆栽牡丹品种‘凤丹白’生长和叶片净光合速率对高CO2浓度的响应。结果表明：在各自生长环境下,处理组OTC1[（1000±100）μmol/mol CO2]和OTC2[（700±100）μmol/mol CO2]的净光合速率在整个处理期间均高于对照组CK[（400±50）μmol/mol CO2]。处理30d时日平均净光合速率,OTC1和OTC2分别比CK高125.78%、73.29%;处理60 d时,OTC1和OTC2分别比CK高135.34%、117.71%;处理90 d时,OTC1和OTC2分别比CK高261.10%、71.01%;处理120 d时,OTC1和OTC2分别比CK高239.49%、73.02%。生长量方面,处理60 d时,OTC1和OTC2的株高、单叶面积、基茎、株鲜质量、株干质量分别比CK增加8.61%、16.68%、2.56%、9.48%、9.63%和4.12%、6.35%、0.64%、5.56%、7.08%;处理120 d时,OTC1和OTC2的分别比CK增加8.41%、9.64%、2.50%、14.76%、9.20%和5.88%、12.90%、1.87%、10.52%、7.78%。CO2浓度增加,导致牡丹品种‘凤丹白’叶片气孔导度、蒸腾速率降低,水分利用率显著提高。     

CO2和O3浓度升高对春小麦活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

 【目的】揭示CO2和O3浓度升高及其复合作用对植物活性氧（ROS）代谢及抗氧化酶活性的影响机理。【方法】以春小麦（Triticum aestivum L.）为试材,利用开顶式气室（OTCs）研究CO2和O3浓度升高及其复合作用下,春小麦叶片膜脂过氧化程度,活性氧产生速率、含量及抗氧化酶活性的变化。【结果】在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2[（550±20）μmol?mol-1]处理下,春小麦叶片相对电导率、MDA含量减小, 产生速率、H2O2含量下降,SOD、CAT、POD和APX活性增强;而在O3浓度为（80±10）nmol?mol-1的条件下,春小麦叶片相对电导率、MDA含量增大, 产生速率、H2O2含量升高,SOD、CAT、POD和APX活性总体上有所减弱;CO2和O3浓度升高复合[（550±20）μmol?mol-1+（80±10）nmol?mol-1]处理下,春小麦叶片MDA含量、 产生速率和SOD活性总体上低于对照,而相对电导率、H2O2含量以及CAT、POD和APX活性总体上增加。【结论】CO2浓度升高抑制了春小麦叶片活性氧的代谢速率,提高了抗氧化酶的活性,对春小麦表现为保护效应,而O3浓度升高促进了春小麦叶片活性氧的代谢速率,降低了抗氧化酶的活性,对春小麦表现为伤害效应。在CO2和O3浓度升高复合处理下,CO2浓度升高在一定程度上缓解了O3浓度升高对春小麦的伤害效应,而O3浓度升高亦在一定程度上削弱了CO2浓度升高对春小麦的保护效应。     

红花檵木的光合生理特性及其在园林中的应用研究

植物的光合生理特性对其园林应用有着相当重要的指导作用,在调查和测定的基础上对红花檵木的光合特性进行了总结和测定。结果表明：红花檵木的光补偿点为30.37μmol.m-2.s-1,光饱和点为907.20μmol.m-2.s-1,最大光合速率为10.84μmol.m-2.s-1,呼吸速率为3.12μmol.m-2.s-1,CO2补偿点为76.69μmol.m-2.s-1,CO2饱和点为504.95μmol.m-2.s-1。根据其光合生理特性,确定其在园林中的应用形式主要作为色块、灌木球、色篱、园林小品、大型桩景、隔离带等。     

杂交新美柳幼苗光合特性

以杂交新美柳Salix matsudana × alba幼苗为研究材料,采用LI?鄄6400便携式光合测定系统对其光合特性进行研究。结果表明：①自然生长季节,杂交新美柳叶片的净光合速率（P_n）日变化呈单峰曲线,最高峰出现在中午11 : 00,其最大净光合速率（P_max）为20.8 μmol·m^－2·s^－1。②在控制二氧化碳摩尔分数和温度的条件下,光饱和点（P_LS）为1 847.6 μmol·m^－2·s^－1,光补偿点（P_LC）为58.1 μmol·m^－2·s^－1。杂交新美柳的光饱和点和光补偿点都较高,表明它是一种阳性植物。③在控制光照强度和温度的条件下,利用Farquhar模型对杂交新美柳叶片净光合速率-胞间二氧化碳摩尔分数的响应进行拟合,当胞间二氧化碳摩尔分数小于400 μmol·mol^-1时,可算得其最大羧化速率（V_cmax）为91.6 μmol·m^－2·s^－1,二氧化碳补偿点（Г ^*）为46.5 μmol·mol^－1,呼吸速率（R_d）为4.9 μmol·m^－2·s^－1;升高二氧化碳摩尔分数可使杂交新美柳的净光合速率增大,提高叶片对光能的利用率,其叶片二氧化碳饱和点（P_CS）大约在1 000 μmol·mol^－1,同时可算得其最大电子传递速率（J_max）为256.0 μmol·m^－2·s^－1;当二氧化碳过饱和（＞1 000 μmol·mol^－1）时,可算得其磷酸丙糖利用速率（U_TP）为19.7 μmol·m^－2·s^－1。图3表2参18