CO2浓度倍增对冬小麦生长发育产量形成及发芽率的影响

利用OTC-1型开顶式气室进行了CO₂浓度倍增对冬小麦影响的诊断试验，结果表明，CO₂浓度倍增对冬小麦生长发育、叶面积变化、生物量及产量形成等影响显著，且均为正效应。     

大气CO2浓度升高与氮肥互作对玉米光合特性及产量的影响

为阐明大气CO_2浓度升高和氮肥交互作用对C4作物玉米光合生理和产量的影响,本研究利用自由大气CO_2富集(FACE)平台,以玉米品种‘郑单958’为试验材料,在不同施氮量[常氮180kg(N)×hm~(-2)、低氮72kg(N)×hm-2]下比较大气CO_2浓度[(400±15)μmol×mol-1]和高CO_2浓度[(550±15)μmol×mol-1]对玉米生长的影响。结果表明:1)大气CO_2浓度升高使玉米苗期叶片叶绿素浓度显著(P=0.025)增加9.5%,抽雄期净光合速率显著(P=0.009)增加9.0%;低氮和常氮下,高CO_2浓度使玉米各主要生育期胞间CO_2浓度分别显著增加34.8%～48.5%和40.0%～49.4%,气孔导度在大口期和抽雄期分别显著下降21.6%(P=0.015)和22.1%(P=0.010),玉米叶片水分利用效率在大口期、抽雄期和灌浆期分别显著增加12.9%(P=0.002)、 9.8%(P=0.019)和18.8%(P=0.001);高CO_2浓度使玉米非光化学淬灭呈降低趋势、PSII有效光化学量子产量有增加趋势;相同氮水平下,高CO_2浓度对玉米产量没有显著影响。2)高CO_2浓度和合理施氮交互作用对玉米功能叶叶绿素含量、净光合速率、PSⅡ有效光化学量子产量增加有一定的促进作用,如在大口期和抽雄期,常氮+高CO_2浓度处理叶绿素含量比低氮+大气CO_2浓度处理增加17.3%和10.7%,高CO_2浓度和合理施氮量交互作用有增加玉米产量的潜力,合理增加施氮量促进了CO_2肥效的发挥。在未来大气CO_2浓度升高条件下合理施氮对C4作物玉米生长发育有促进作用。     

大气[CO2]和温度升高对农作物生理及生产的影响

全球大气[CO2]和气温升高是全球气候变化对农作物产量影响最为重要的两个因子。本文着重介绍了[CO2]和温度升高对农作物光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、产量、品质等方面影响的研究进展。研究表明随着[CO2]升高,作物光合速率及蒸腾速率有上升趋势,呼吸作用和气孔导度下降,产量有所提高,品质将会降低,但研究仍有不确定性。随着[CO2]变化,不同光合途径(C3、C4)作物的响应不一致且存在短期和长期效应。普遍认为大气温度升高抑制作物光合作用,作物产量下降。现有的研究多采用模型或模拟试验的方法研究气候变化对作物产量的影响,但研究发现模型研究结果与模拟试验研究结果有差异,不同学者对产量的评估结果也不一致。最新研究认为温度对作物产量影响成非线性,当温度高于关键温度后产量会迅速下降。现阶段大部分模拟试验均在气室中研究,与野外实际情况差异较大,结论仍需进一步验证。目前尚缺乏对作物模型结果的实验验证。     

温室CO2气体浓度环境自动调控系统的研究

为了改善现代温室内气体环境的质量，提高温室的生产产量和产品品质，介绍一种新型温室CO₂浓度自动调控系统，并运用射流理论，分析研究了系统的设计原理和方法，对系统的工作性能也作了相应的对比实验研究，结果表明该系统具有结构简单、自动控制性能好、造价低、运行经济可靠、补充CO₂速度快、CO₂浓度和气体流速分布均匀、增产效果和经济效益明显等特点。     

大气CO2浓度升高对旱作玉米不同生育期土壤碳氮及组分的影响

为探明大气CO_2浓度升高对旱作玉米不同生育期土壤碳氮及其组分的影响,以旱作春玉米为研究对象,基于田间定位试验,利用改进的开顶式气室(OTC)模拟大气CO_2浓度升高的环境,设置当前自然大气CO_2浓度(CK)、CO_2浓度升高(700μmol/mol,OTC+CO_2)与OTC气室对照(OTC)3种处理,研究大气CO_2浓度升高对玉米各生育期土壤有机碳、全氮、水溶性有机碳、水溶性氮、易氧化有机碳的影响。结果表明:与OTC相比,大气CO_2浓度升高(OTC+CO_2)对土壤有机碳及组分、土壤全氮均无显著影响,使水溶性氮在12叶期(V12)降低18.17%,灌浆期(R3)升高108.56%(P0.05)。与CK相比,OTC+CO_2处理显著降低了各生育期土壤有机碳(收获期R6除外)和全氮(V12除外)含量,降幅分别为4.47%～14.42%和6.78%～12.48%(P0.05),降低了苗期(V6)水溶性有机碳、V12期水溶性氮、抽雄吐丝期(R1)与R6期易氧化有机碳含量,升高了R3期水溶性有机碳含量(P0.05)。因此,试验设置条件下,大气CO_2浓度升高对土壤有机碳及组分、土壤全氮均无显著影响,对水溶性氮的影响因生育期而异。在利用OTC系统模拟大气CO_2浓度升高进行相关研究时,OTC对试验结果的影响不可忽视。     

不同浓度CO2施肥对温室番茄果实积硒效应的影响

试验以"兴海12号"番茄为研究对象,在施用4种不同浓度的CO_2的基础上,又对每个CO_2浓度处理下的番茄做了4个不同浓度的硒处理。研究了不同浓度CO_2施肥对番茄积硒效应的影响。设各独立隔间CO_2浓度依次为大气浓度(CK)、(600±25)μmol·mol~(-1)(T1)、(800±25)μmol·mol~(-1)(T2)、(1 000±25)μmol·mol~(-1)(T3)。在此基础上每个隔间的番茄材料实施包括空白在内的4个硒水平的处理L0(空白)、L1(2 mg·L~(-1))、L2(4 mg·L~(-1))、 L3(6 mg·L~(-1))。在相同的CO_2条件下叶面喷硒,随着施硒浓度的升高,使番茄果实内总硒和有机硒含量均有所升高,并且当施硒浓度相同时,随着CO_2浓度升高,番茄果实内总硒及有机硒都有显著的提升,且800μmol·mol~(-1)处理下效果最佳。本次试验在研究了CO_2施肥对番茄硒积累及转化的同时也比较了不同CO_2与亚硒酸钠的不同组合配施下成熟果实主要营养物质含量,结果为单独施硒与CO_2以及硒与CO_2的配施均使番茄营养品质得到提升。果实内维生素C、番茄红素及可溶性总糖在组合T2L3(CO_2浓度为800μmol·mol~(-1),硒浓度为6 mg·kg~(-1))时含量最高,提升显著。在T3L2(CO_2浓度为1 000μmol·mol~(-1),硒浓度为4 mg·kg~(-1))时有较高的糖酸比。     

大气CO2倍增对水稻生长和发育的影响

矮香糯水稻(Oryza sativa L, )插身后生长在大气（350ppm CO₂）和CO₂倍增（700 ppm CO₂）的开顶式培养室中，结果显示，在CO₂倍增的条件下，矮香糯生长旺盛，根系发达，根系干重增加23%，株高增加12%，每穗结实率增加29%，每株籽粒干重增加41%。本文对目前有关这方面的研究现状进行了讨论。     

大气CO2 浓度升高对华北夏玉米地温室气体排放的影响

开展大气CO₂ 浓度升高对华北夏玉米地温室气体排放的影响可为未来气候变化下农业温室气体减排提供依据。研究基于已稳定运行10 年的华北典型一年两季自由大气CO₂ 富集平台进行,于 2017 年设置2 个处理,即常规浓度CO₂(aCO₂,平均400 μmol·mol-1)和高浓度CO₂(eCO₂,550 μmol·mol-1),2018 年在不同CO₂ 浓度下增设低氮(LN)和高氮(HN)水平下的不同CO₂ 浓度处理(即aCO₂-LN、aCO₂-HN、eCO₂-LN、eCO₂-HN)开展试验,监测和分析不同处理下土壤CO₂ 及N2O 排放通量特征,结合土壤硝化潜势和反硝化潜势测定解析N2O排放量变化的可能原因。结果表明,eCO₂ 下夏玉米生育期农田N2O 和CO₂ 累积排放量分别比aCO₂ 下显著增加45.5% ～ 65.9% 和16.7% ～ 19.2%;N2O 排放增加主要发生在施肥、灌溉和降雨后,而土壤CO₂ 在玉米营养生长期排放量较高。eCO₂ 条件下土壤硝化潜势和反硝化潜势分别比aCO₂ 下提高了36.4% 和59.0%,对土壤N2O 排放有贡献潜力。eCO₂ 下,N2O 减排需结合排放机理采取合理的田间管理和水肥调控措施。     

大气CO2浓度增高对不同水稻品种稻米品质的影响

大气CO_2浓度升高导致全球变暖,同时亦对作物生长发育产生深刻影响。作为光合作用的底物,大气CO_2的浓度升高增加水稻产量,但对稻米品质的影响及其品种间差异的研究相对较少且存在分歧。本研究利用稻田FACE (free air CO_2 enrichment)技术平台,以8个水稻品种为材料,设背景CO_2浓度(Ambient)和高CO_2浓度(增200μmol·mol~(-1), FACE)两个水平,研究大气CO_2浓度升高对稻米加工品质、外观品质、食味品质以及部分营养品质的影响及其种间差异。本研究所有测定的品质性状供试品种间均存在显著或极显著差异。与Ambient相比,FACE处理下水稻糙米率、精米率和整精米率略降,但单位面积糙米、精米和整精米产量平均分别极显著增加23.7%、23.5%和20.9%。FACE处理对整精米长度、宽度和长宽比影响较小,但使整精米垩白率和垩白度平均分别增加18.6%和31.8%,均达极显著水平。FACE处理使所有品种稻米直链淀粉含量和胶稠度平均分别下降6.5%和3.1%,但均未达显著水平。从淀粉RVA谱看,FACE处理使所有品种峰值黏度、崩解值平均增加1.3%、6.9%,使热浆黏度、冷胶黏度、消减值分别下降2.2%、5.1%和65.6%,其中消减值达显著水平。FACE处理使所有品种整精米植酸含量平均增加5.3%,而蛋白质含量平均减少9.9%,均达显著水平。不同品种稻米品质性状对高CO_2浓度的响应方向和程度存在一定差异,其中FACE处理与品种对整精米长度、垩白率、垩白度、峰值黏度、热浆黏度和最终黏度存在显著的互作效应。以上数据表明,大气CO_2浓度升高使水稻产量大幅增加,稻米加工、外观和营养品质呈变劣趋势,但适口性可能变优,稻米品质对大气CO_2浓度增高的响应存在不同程度的品种差异。     

盐分对棉花光合特性及根际土壤CO2浓度的影响

为了探寻不同盐分含量土壤棉花生长根际CO2浓度与光合指标之间的关系,通过桶栽试验,对4种盐分(CK:0%,F1:0.2%,F2:0.4%,F3:0.6%)处理下2种质地(砂土和壤土)土壤CO2浓度和棉花光合特征的变化规律进行了研究。结果表明:随着棉花生育期的推进,壤土和砂土的土壤CO2浓度均呈先升高后降低的单峰曲线变化趋势,峰值出现在花铃期,分别高达17 061.95,17 572.00μmol/mol。在盐分处理下不同质地土壤CO2浓度随土层深度的增加而增加,50cm处土壤CO2浓度均值为13 540.32μmol/mol,是表层10cm处的近2倍。随着盐分含量的增加,2种质地土壤CO2浓度差异显著,均呈下降趋势,且壤土CO2浓度明显高于砂土;盐分和土壤质地类型的相互作用对棉花净光合速率(Pn)达到极显著水平(P0.01)。同一土壤质地类型条件下,各生育期棉花Pn随着盐分含量的增加而减小,均在F3处理下达到最小值,盐分含量较低时对棉花光合指标的影响不显著(P0.05);同一盐分处理下,不同土壤质地棉花Pn差异显著,表现为壤土砂土。不同盐分处理下2种质地土壤CO2浓度与棉花净光合速率之间密切相关,棉花Pn能够解释根际土壤CO2浓度变化的81.2%,说明盐分和土壤质地类型通过棉花净光合速率影响土壤CO2浓度的大小。研究结果可为作物生长环境提供理论参考。     

不同二氧化碳浓度处理对棉花生长发育和产量形成的影响

借助于OTC-1型开顶式气室进行了700ppm、500ppm和自然条件下二氧化碳浓度对棉花影响的模拟诊断试验，结果表明：二氧化碳浓度升高，特别是二氧化碳浓度倍增对棉花生育进程、生物量和产量等均有明显的正效应。     

Relationship between soil CO2 concentrations and forest-floor CO2 effluxes

To better understand the biotic and abiotic factors that control soil CO₂ efflux, we compared seasonal and diurnal variations in simultaneously measured forest-floor CO₂ effluxes and soil CO₂ concentration profiles in a 54-year-old Douglas fir forest on the east coast of Vancouver Island. We used small solid-state infrared CO₂ sensors for long-term continuous real-time measurement of CO₂ concentrations at different depths, and measured half-hourly soil CO₂ effluxes with an automated non-steady-state chamber. We describe a simple steady-state method to measure CO₂ diffusivity in undisturbed soil cores. The method accounts for the CO₂ production in the soil and uses an analytical solution to the diffusion equation. The diffusivity was related to air-filled porosity by a power law function, which was independent of soil depth. CO₂ concentration at all depths increased with increase in soil temperature, likely due to a rise in CO₂ production, and with increase in soil water content due to decreased diffusivity or increased CO₂ production or both. It also increased with soil depth reaching almost 10 mmol mol⁻¹ at the 50-cm depth. Annually, soil CO₂ efflux was best described by an exponential function of soil temperature at the 5-cm depth, with the reference efflux at 10 °C (F₁₀) of 2.6 μmol m⁻² s⁻¹ and the Q₁₀ of 3.7. No evidence of displacement of CO₂-rich soil air with rain was observed.Effluxes calculated from soil CO₂ concentration gradients near the surface closely agreed with the measured effluxes. Calculations indicated that more than 75% of the soil CO₂ efflux originated in the top 20 cm soil. Calculated CO₂ production varied with soil temperature, soil water content and season, and when scaled to 10 °C also showed some diurnal variation. Soil CO₂ efflux and concentrations as well as soil temperature at the 5-cm depth varied in phase. Changes in CO₂ storage in the 0–50 cm soil layer were an order of magnitude smaller than measured effluxes. Soil CO₂ efflux was proportional to CO₂ concentration at the 50-cm depth with the slope determined by soil water content, which was consistent with a simple steady-state analytical model of diffusive transport of CO₂ in the soil. The latter proved successful in calculating effluxes during 2004.     

A new technique to measure soil CO2 efflux at constant CO2 concentration

A new principle for measuring soil CO₂ efflux at constant ambient concentration is introduced. The measuring principle relies on the continuous absorption of CO₂ within the system to achieve a constant CO₂ concentration inside the soil chamber at ambient level, thus balancing the amount of CO₂ entering the soil chamber by diffusion from the soil. We report results that show reliable soil CO₂ efflux measurements with the new system. The novel measuring principle does not disturb the natural gradient of CO₂ within the soil, while allowing for continuous capture of the CO₂ released from the soil. It therefore holds great potential for application in simultaneous measurements of soil CO₂ efflux and its δ¹³C, since both variables show sensitivity to a distortion of the soil CO₂ profile commonly found in conventional chamber techniques.     

产CO2气肥残余物对番茄产量和品质的影响

为通过田间试验,研究和比较了商品有机肥和产CO_2气肥残余物对番茄生长和品质的影响。试验结果表明,施用商品有机肥和产CO_2气肥残余物均可促进番茄产量的增加,分别较CK处理增加了24.02%和28.59%,但二者之间没有达到显著性差异;通过对各处理中番茄品质指标的结果分析,可以得知,产CO_2气肥残余物显著降底了番茄坏果率,比有机肥和CK处理分别降低了18.18%和33.33%。产CO_2气肥残余物促进了番茄可溶性糖和维生素C含量的提升。由此可知,产CO_2气肥残余物较商品有机肥,可以增加番茄产量、显著降低番茄果实坏果率并改善番茄果实的品质。     

几种主要CO2施肥肥源性能的比较与评价

在空闲拱棚和黄瓜日光温室内，分别研究了化学反应法(H₂SO₄+NH₄HCO₃）、煤球燃烧法和颗粒CO₂气肥3种肥源的性能，并与液体CO₂进行成本比较，结果表明：化学反应法产气迅速，设备折旧成本较低；煤球燃烧法产气速度中等，原料成本最低；颗粒CO₂气肥产气速度较慢且不易调控，原料成本最高。考虑化学反应产物的再利用因素，化学反应法、煤球燃烧法和液体CO₂ 3种肥源总成本接近，但从生态、节能、成本和效果等方面综合评价，煤球燃烧法原料丰富、成本低廉，较符合我国目前的设施、经济、资源和技术条件。