大气CO2浓度升高对水稻伤流液中矿质元素的影响

利用中国的稻/麦轮作FACE平台技术,用伤流液的方法研究了在低氮和常氮两种水平下,大气CO2浓度升高对水稻在分蘖期、抽穗期和乳熟期的伤流量及其伤流液中矿质元素的影响,并阐述在FACE条件下,植物对矿质元素吸收的差异。结果表明,在分蘖期和乳熟期,FACE和N肥处理对伤流量没有显著性的影响;在抽穗期,FACE处理明显高于对照。FACE处理降低了伤流液中Ca、Mg、Si的浓度,但却增加了P的浓度,对K、Mn、Zn没有显著性的影响。在抽穗期,FACE处理显著增加了Ca、Mg、P、K和Mn在单位时间段内的吸收量;在分蘖期和乳熟期,FACE处理对Ca、Mg和Si的吸收量却有降低的趋势。     

大气CO_2浓度升高对豌豆蚜体内糖含量的影响

为探明CO_2浓度升高对豌豆蚜体内糖含量的影响,本研究设置中等浓度550μL/L和高浓度750μL/L CO_2浓度,并以当前CO_2浓度380μL/L为对照,用熏气30 d以上的苜蓿叶片饲养豌豆蚜初产若蚜至成蚜后测定体内可溶性糖和糖原含量。结果表明:豌豆蚜取食高CO_2浓度培育下的紫花苜蓿后体内可溶性糖和糖原含量显著上升,随着世代数增加豌豆蚜体内可溶性糖和糖原含量也逐代增加,CO_2浓度和世代因子之间存在极显著的交互作用。表明大气CO_2浓度升高对豌豆蚜的发生规律及种群数量动态将产生重要影响。     

大气CO_2浓度和气温升高对野生大豆光合作用的影响

用开顶式气室(Open top chamber,OTC)进行气温升高1℃和气温升高1℃+大气CO2浓度升高200μmol/mol条件下野生大豆叶片光合生理和叶绿素荧光参数的变化研究。结果表明,气温升高使大豆净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均下降,水分利用效率提高,PS II的最大量子产量(Fv/Fm)下降,PS II的实际量子产量(ΦPSⅡ)和PS II的电子传递速率(ETR)升高,光化学猝灭系数(q P)升高,非光化学猝灭系数(NPQ)下降;CO2浓度升高能逆转由于升温造成的净光合速率下降,增加叶片水分利用效率,但光合速率仍较对照下降,还会使野生大豆叶片光化学猝灭系数(q P)和非光化学猝灭系数(NPQ)下降。未来气温和大气CO2浓度升高条件下,野生大豆更容易受到高温或干旱胁迫,造成气孔导度下降,净光合速率下降。表明未来的气候变化将不利于野生大豆的生长发育。     

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浓度升高对大型海藻孔石莼生长和色素含量的影响

在实验室模拟研究了大气CO2浓度升高对海洋中大型绿藻孔石莼Ulva pertusa的生长和色素含量的影响。设置4个独立试验,每个试验的CO2浓度分别为387、500、600、800 mg/L。每个试验设6个海水培养系统,其中3个通入一定浓度的CO2作为试验系统,另外3个通入大气作为对照系统。在每个海水培养系统中,分别装入25 L过滤海水(滤膜孔径为0.22μm),放入(50.0±1.0)g的孔石莼进行培养,试验进行7 d。结果表明:高浓度CO2对孔石莼生长无显著影响(P>0.05),但降低了孔石莼中叶绿素a和类胡萝卜素的含量;试验结束时,CO2浓度为387、500、600、800 mg/L时,试验系统中孔石莼的叶绿素a含量分别为(855.9±31.6)、(780.8±6.2)、(677.3±22.1)、(585.1±16.9)μg/g(鲜质量),分别为对照系统的98.3%、91.8%、78.4%和71.7%,试验系统中孔石莼的类胡萝卜素含量分别为(185.6±5.0)、(167.8±2.4)、(150.6±2.3)、(128.3±4.3)μg/g(鲜质量),分别为对照系统的97.7%、91.5%、80.4%和69.4%;而对照系统中试验开始时和试验结束时,孔石莼的叶绿素a含量和类胡萝卜素含量均无显著性差异(P>0.05)。     

大气CO_2浓度和温度升高对水稻生长发育影响的研究进展

基于各类温室、气室以及开放式大气CO_2浓度和温度增高系统的已有研究结果的基础上,分析了CO_2浓度、温度及其交互作用下对水稻生育期、叶面积指数、光合参数、干物质生产与分配以及产量的影响,比较粳稻和籼稻亚种研究结果的异同点,阐述其生理原因,将有助于系统地分析气候变化对水稻生长的影响,更好地迎接未来气候变化对粮食安全的挑战。     

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浓度升高对植物细根影响的研究进展

细根是调节生态系统C平衡的主要组分之一,大气CO2浓度升高对细根影响研究已成为当前全球变化背景下关注的热门课题之一,为此从以下几个方面就大气CO2浓度升高对细根的影响研究进展进行了综述:(1)CO2浓度升高对细根生长动态的影响;(2)CO2浓度升高对细根生理特性的影响;(3)CO2浓度升高对细根组分、分泌物、菌根的影响。由于细根生长受较多因素影响,使得研究结果也表现多样性,此外目前的研究技术和方法也存在一些缺陷,因此如何在非干扰环境条件下开展CO2浓度升高对细根影响的研究,是当前研究地下生态学过程面临的难题之一。     

大气CO_2浓度升高对小白菜生长发育及品质的影响

随着经济发展,人类活动导致大量温室气体排放,使大气CO_2浓度持续升高。小白菜因其富含多种营养元素已逐渐成为人们所青睐的绿色蔬菜之一。研究高CO_2浓度环境中小白菜的生长状况,将有助于了解未来气候变化后小白菜生长发育的变化,为未来气候变化背景下蔬菜生产提供理论依据。利用OTC(Open top chamber)系统对小白菜生长发育及光合受高CO_2浓度的影响进行了研究。结果表明,大气CO_2浓度升高后,小白菜的净光合速率在幼苗期和营养生长期均极显著增加,增幅分别为277.48%和58.76%;气孔导度和蒸腾速率在幼苗期显著增加,而在营养生长期无显著变化;水分利用率在幼苗期和营养生长期均显著增加;单株鲜质量、干质量、叶绿素和类胡萝卜素含量均显著增加,但叶片中的Vc含量显著下降。高CO_2浓度可以提高小白菜的产量,但同时会对其营养品质造成负面影响。     

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CO_2浓度和温度升高对茎鞘非结构性碳水化合物的影响

针对不断升高的大气二氧化碳(CO2)浓度和温度,研究这2个重要环境因子及其互作对大田水稻光合和荧光特性的影响及其与生育进程的关系。利用农田T-FACE (Temperature-Free Air CO2Enrichment)系统,以高产优质粳稻武运粳23为供试材料,设置2个CO2浓度(环境CO2浓度和高CO2浓度)和2个温度处理(环境温度和高温),测定水稻不同生育时期茎鞘非结构性碳水化合物含量。结果表明:多数情况下,高CO2浓度使不同生育期茎鞘蔗糖、可溶性糖、淀粉和NSC含量呈增加趋势,抽穗后基本不变;全生育期平均,高CO2浓度使水稻蔗糖含量极显著增加26. 5%,对茎鞘可溶性糖、淀粉和NSC含量均无显著影响;全生育期平均,高温处理使茎鞘蔗糖含量降低11. 4%+,对茎鞘可溶性糖、淀粉和NSC含量亦无显著影响;不同主因子间互作对茎鞘可溶性糖、淀粉和NSC含量均无显著影响,但CO2×S和T×S对蔗糖含量的影响分别达极显著和显著水平。     

大气CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(P0.05)。【结论】CO_2浓度升高和温度升高均未改变稻麦轮作生态系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高导致稻麦轮作系统N_2O排放显著增加;温度升高显著增加小麦季N_2O排放,但未显著影响水稻季N_2O排放。CO_2浓度和温度升高导致稻麦轮作系统温室气体排放强度增加,各处理条件下温室气体排放强度的响应从大小依次为:C+TTC。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。     

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浓度升高对稻季耕层土壤溶液中Ca、Mg浓度的影响

【目的】研究稻田生态系统中土壤钙、镁元素生物地球化学循环对长期大气CO2浓度升高的响应。【方法】利用中国稻田FACE(free air carbon-dioxide enrichment)试验平台,包括Ambient(对照,自由大气CO2浓度约为370μmol·mol-1)和FACE(比对照大气CO2浓度高200μmol·mol-1)2个试验处理,在2004、2005和2007年稻季不同生育期原位采集5cm和15cm处土壤溶液并测定其中Ca、Mg浓度。【结果】在2004、2005和2007年,FACE处理5cm处土壤溶液Ca浓度分别是对照处理的125%、106%和72%,Mg浓度分别是对照处理的115%、104%和75%;FACE处理15cm处与5cm处土壤溶液Ca浓度的比值在2004、2005和2007年分别是对照处理的71%、114%和180%,Mg的比值分别是对照的74%、104%和159%;2007年FACE处理0-15cm耕层土壤溶液Ca、Mg浓度分别比对照处理低6.8%和4.6%。【结论】连续大气CO2浓度升高可改变土壤溶液中Ca、Mg元素在不同深度耕层的分布,提高15cm处与5cm处土壤溶液Ca、Mg浓度的比值,且这种影响存在一定的累积效应。稻田生态系统Ca、Mg循环对长期大气CO2浓度升高的响应值得深入研究。     

大气CO_2浓度升高与氮肥管理对麦田土壤有效氮的影响

为了探讨全球气候变化对农田土壤氮素动态的影响,采用中国稻麦轮作系统FACE(Free-Air CO2 Enrichment)平台,开展了大气CO2浓度升高和氮肥管理对麦田土壤有效氮含量影响的研究.结果表明:在低N和常规N处理下,大气CO2浓度升高使拔节期土壤C/N分别增加了5.6%和10.2%,土壤pH分别降低了 2.4%和6.4%(p＜O.05).在小麦生育期内.低N和常规N条件下.大气CO2浓度升高降低了土壤总有效氮和NO3--N含量,相对于低N处理.常规N处理下降的趋势更为明显.在低N条件下,大气CO2浓度使拔节期和成熟期土壤中NH4+-N含量分别增加了7.4%和9.9%,而常规N处理中则表现出相反的趋势.本研究显示,大气CO2浓度升高降低了土壤有效氮含量,而施用氮肥增加了土壤有效氰含量.     

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。     

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%。