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。     

大气CO_2浓度升高和干旱的交互作用对大豆光合作用的影响

研究大气CO_2浓度升高和水分胁迫对大豆的影响,有助于了解在未来气候条件下,大豆生产的变化,提前采取必要的应对措施。试验利用开顶式气室开展高CO_2浓度(大气CO_2浓度增加200μmol/mol)和干旱条件下大豆光合生理指标变化的研究。结果表明,开花期,大气CO_2浓度升高后,大豆的净光合速率、水分利用率显著增加,干旱条件下增幅明显小于湿润条件下增幅;干旱使大豆叶片PSⅡ有效光量子效率(Fv'/Fm')、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)和PSⅡ光化学有效量子产率(ΦPSⅡ)显著降低,非光化学淬灭系数(NPQ)显著增加;CO_2浓度升高对大豆叶绿素荧光参数影响不显著。未来大气CO_2浓度升高会提高开花期大豆净光合速率和叶片水分利用效率,但对大豆抗旱能力提升效果有限。     

大气CO_2浓度升高对稻田中小麦秸秆分解的影响

利用在江苏无锡运行的农田开放式空气C O2浓度升高(FA C E)系统平台,研究了FA C E条件对稻田中小麦秸秆分解的影响。结果表明,大气C O2浓度升高对秸秆的分解与土壤中氮肥的施用有关。在常规氮肥施用处理中大气C O2浓度升高显著降低小麦秸秆分解速率,而在高氮施肥处理中FA C E对秸秆分解没有显著影响;在常氮施肥处理中,大气C O2浓度升高显著降低秸秆中含碳物质的分解,而在高氮施肥处理中,大气C O2浓度升高的影响不显著;不论是在高氮还是常氮施肥处理中,大气C O2浓度升高对秸秆中含氮物质的分解没有显著影响;大气C O2浓度升高有增加土壤中脱氢酶活性的趋势。     

大气CO2浓度升高对植物的影响

近年来大气中CO2浓度急剧增加，对植物的各种生理特性及种群、群落和生态系统都产生重大影响。本文综述了大气CO2浓度升高对植物的主要生理特性（光合作用、呼吸作用、蒸腾作用和化感作用）、作物产量及植物种群消长、群落组成和生态系统结构和功能的影响。     

大气CO_2浓度和温度升高对草本植物生长的影响

应用自控、封闭、独立的生长室系统,研究了大气CO2浓度升高(现行环境CO2浓度+330(±20)μmoL/moL,EC)、温度升高(现行环境温度+2.5(±0.5)℃,ET)及两者同时升高(ECT)条件下,青藏高原东缘高山林线交错区复合群落优势草本植物生长指标的变化趋势。结果表明,大气CO2浓度和温度升高均能促进草本植物株高、基茎、叶片数目和生物量的增加,并可以减少草本植物的黄叶数目。     

大气CO2浓度升高对植物的影响

近年来大气中CO2浓度急剧增加,对植物的各种生理特性及种群、群落和生态系统都产生重大影响.本文综述了大气CO2浓度升高对植物的主要生理特性(光合作用、呼吸作用、蒸腾作用和化感作用)、作物产量及植物种群消长、群落组成和生态系统结构和功能的影响.     

气候变暖和CO2浓度升高对农作物的影响

气候变暖和CO2浓度升高不仅影响着农作物的生长、产量及品质等,同时也对农业生产结构和生产制度有着不同程度的影响.本文综述了近年来全球气候变暖、CO2浓度升高以及气候变暖和CO2浓度升高交互作用对农作物物候期、光合作用、产量及作物安全等方面的影响,从而为气候变化对作物影响的研究提供参考.     

基于模拟试验的CO2浓度和气温升高对水稻产量的影响

采用人工气候箱(TPG-1260-TH)模拟我国南方水稻种植区主要环境要素培养水稻,研究450μmol/mol CO2不增温(对照)、550μmol/mol CO2增温2℃、750μmol/mol CO2增温4℃对水稻产量的影响。结果表明:450μmol/mol CO2不增温条件下水稻空秕率最高,为8.72%,而千粒重偏低,为21.67 g,粗蛋白质含量最低,为11.82%;750μmol/mol CO2增温4℃条件下千粒重指标最高,为22.33 g;水稻在550μmol/mol CO2增温2℃处理下的粗蛋白质含量最高,为11.85%。可见,550μmol/mol CO2增温2℃的环境有助于我国水稻产量的增加,但温度和CO2浓度持续升高将导致水稻品质下降。     

不同CO_2浓度升高水平对粳稻灌浆速率的影响

为研究不同CO_2浓度升高水平下水稻灌浆速率的变化,以常规粳稻"南粳9108"为试验材料,利用开顶式气室(OTC),设置对照(CK,背景大气),CK+40μmol/mol(CK40)和CK+200μmol/mol(CK200)两个CO_2浓度升高水平,各设4个OTC作为重复。于水稻开花后第10 d开始测定稻穗重,同时观测同穗植株剑叶叶绿素含量(SPAD值),并用Logistic方程拟合逐日穗重,计算灌浆速率。结果表明:Logistic方程能较好的拟合灌浆期穗重的变化。在CK200处理下,水稻灌浆前期(开花后2周左右)穗重高于CK40处理和CK,但其后至成熟期,CO_2浓度升高对穗重无显著影响;CK200处理的最大灌浆速率出现在抽穗后12~14 d,比CK和CK40处理提前了2~3 d;各处理活跃灌浆期的平均灌浆速率无显著差异;不同处理的灌浆速率与剑叶SPAD值均呈现极显著线性正相关关系(P0.001),CO_2浓度升高下单位叶绿素含量对灌浆速率的促进作用高于对照。     

大气CO2浓度升高对大豆生长和产量的影响

通过开顶式气室控制大气CO2浓度,对大豆生长和产量指标进行实验测定,研究了大气CO2浓度升高对大豆株高、茎粗、叶片性状和产量构成因素的影响,分析了未来高CO2条件下大豆生长和产量的变化趋势。结果表明,与背景大气CO2浓度350μmol/mol相比,大气CO2浓度为550和750μmol/mol时,大豆株高分别提高15.74%和21.57%,茎粗则增加8.62%和13.79%。大豆比叶重在不同生育期平均提高3.50%和7.25%,大豆鼓粒期叶面积增加7.27%和14.08%,叶绿素含量提高7.10%和11.42%。高CO2浓度对大豆产量各构成因子的贡献存在差异,对单株荚数提高幅度较大,分别为6.87%和11.61%,促使产量增加15.19%和29.10%。     

大豆光合特性对大气CO2浓度升高的响应

通过不同CO2浓度处理的大豆实验观测,分析了大豆叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素含量等光合特性对大气CO2增加的响应,探讨了未来高CO2水平下水分利用效率的变化趋势。结果表明,高CO2浓度下,大豆开花期叶片光合午休现象得到缓解和消除,净光合速率提高19.4%~33.0%。大豆蒸腾速率随大气CO2浓度升高而下降。大气CO2增加促使大豆水分利用效率提高,在不同生育期提高幅度不同,表明为分枝期、开花期较大,结荚期、鼓粒期较小。在大气CO2增加情景下,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均有增加的趋势,分别提高8.6%~11.6%,13.8%~20.0%和9.9%~13.8%。但叶绿素a与叶绿素b的比值则下降。     

温度、光照强度和CO2浓度对黄瓜叶片净光合速率的影响

通过温度、光照强度、CO2浓度不同处理组合,研究3因子对黄瓜叶片净光合速率的综合影响,从而筛选出促进日光温室黄瓜光合作用的7种最佳组合,分别为温度12℃时,光照强度100～400μmol·m-2·s-1,CO2浓度1000～1200μL·L-1;温度15℃时,光照强度200～600μmol·m-2·s-1,CO2浓度1200～1500μL·L-1;温度20℃时,光照强度400～800μmol·m-2·s-1,CO2浓度1500μL·L-1;温度25℃时,光照强度600～800μmol·m-2·s-1,CO2浓度1500μL·L-1;温度30℃时,光照强度600～1000μmol·m-2·s-1,CO2浓度1500μL·L-1;温度33℃时,光照强度800～1200μmol·m-2·s-1,CO2浓度300μL·L-1;温度35℃时,光照强度800～1200μmol·m-2·s-1,CO2浓度300μL·L-1.根据以上最适合环境因子组合,提出日光温室环境因子调节建议措施如下冬季清晨,温度提高到15℃,黄瓜叶片的净光合速率会明显提高;冬季光合适温时,可人工增施CO2浓度至1500μL·L-1来促进黄瓜净光合速率的提高.冬春季节温度较低,应尽量减少通风,保持较高的CO2浓度来促进黄瓜光合作用.     

CO2含量升高对水曲柳幼苗净光合与水分利用的影响

在长白山森林生态系统定位站以开顶箱方式研究了CO2含量升高后,水曲柳幼苗对CO2和水分的利用情况.结果表明:高含量CO2下叶片的净光合速率明显比大气CO2下生长的两对照组幼苗高,7 ×10-4,5×10-4CO2下叶片的净光合速率基本相同;高含量CO2提高了水曲柳叶片的水分利用效率,7×10-4CO2对增大叶片气孔阻力及水分利用效率要比5 ×10-4CO2明显;5×10-4CO2下的水分利用效率增加主要是净光合速率较高所致,而7×10-4CO2下的水分利用效率提高是净光合速率增加与气孔阻力增大后所带来的蒸腾速率降低共同作用的结果.     

CO_2倍增对干旱胁迫下大豆光合效应的影响

采用开顶式气室,研究了干旱胁迫下CO2浓度升高对大豆生长状况、光合作用及蒸腾作用的影响。结果表明,CO2浓度升高,大豆的光合速率提高5%,蒸腾速率降低6.8%,气孔导度降低11%,大豆的水分利用效率提高了1.03倍,增强了大豆的抗旱性。CO2浓度升高,可增强土壤微生物的活动,使大豆根瘤数增多。干旱胁迫则使大豆的光合速率、蒸腾速率、气孔导度降低,水分利用效率提高。     

CO2倍增对干旱胁迫下大豆光合效应的影响

采用开顶式气室,研究了干旱胁迫下CO2浓度升高对大豆生长状况、光合作用及蒸腾作用的影响。结果表明,CO2浓度升高,大豆的光合速率提高5％,蒸腾速率降低6．8％,气孔导度降低11％,大豆的水分利用效率提高了1．03倍,增强了大豆的抗旱性。CO2浓度升高,可增强土壤微生物的活动,使大豆根瘤数增多。干旱胁迫则使大豆的光合速率、蒸腾速率、气孔导度降低,水分利用效率提高。     

温度对野生大豆植株生长的影响

对野生大豆(Glycine soja)进行引种栽培.结果表明,野生大豆植株的生长和温度有一定的相关性,温度对株高净生长量的和叶片净生长量的回归方程分别为:y=35.128 5/(1+9 394 171.484 0e-0.6021x),y=-4.2949+0.2667x;同时对野生大豆根瘤的形成与分布进行了分析,其根瘤分布较分散,在贫痹土壤生长的野生大豆其根瘤教目较肥沃土壤生长的野生大豆根瘤数目多.该研究旨在为综合开发利用这一野生植物资源提供科学依据     

CO2浓度和温度升高对早稻生长及产量的影响

研究温度升高和CO2浓度增加的气候变化条件对我国主要粮食作物早稻生长及产量的影响对评估国家粮食安全有重要参考意义。采用改进后的开顶式气室原位模拟大气CO2浓度450μL·L-1及温度升高2°C的环境条件对早稻生长及产量的影响,试验设置三个处理(对照、增温、增温+CO2),结果表明:1温度及CO2同增对早稻最终株高有显著增加作用,而仅增温只能加快前期株高增长速度而对最终株高没有影响;2增温处理使最终分蘖数增加2~3茎·穴-1,但在增温条件下增加CO2浓度,分蘖数不再增加;3增加CO2浓度使早稻叶片叶绿素含量略增,但增温处理没有效应;4增温处理对不同时期地上部生物量无显著影响,但增温+CO2处理使各期生物量较对照显著增加;5增温2℃使早稻增产13.3%,而增温基础上再增CO2,产量不再进一步增加。从产量构成因子看,增温或增温+CO2处理条件下早稻增产主要与穗数和每穗粒数增加有关。