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。     

CO2浓度升高对水稻灌浆期茎鞘中碳水化合物代谢及其产量的影响

FACE(Free Air CO2 Enrichment,空气CO2浓度增加)设施使得实际地模拟未来植物生长所处的CO2浓度增加环境变为可能,FACE下,植物生长和产量发生不同程度的加速和提高,而了解水稻在灌浆期间碳水化合物的代谢对CO2浓度增加的响应认识,为今后合理筛选育种材料提供依据.利用FACE设施,研究了CO2浓度升高200μmol/mol对籼稻IR24灌浆期茎鞘中碳水化合物的积累及其运转以及产量构成的影响.结果表明:在整个灌浆期,籼稻IR24茎鞘中的非结构性碳水化合物(NSC)的积累在FACE下的均高于对照下的.而运转率表现不一致,在灌浆初期和后期,FACE下茎鞘中NSC的运转率低于对照下的,而灌浆中期的运转率则为FACE的高于对照下的.另外,FACE处理能显著提高籼稻IR24的产量.这些结果初步说明,FACE处理促进了茎鞘中NSC的积累及产量的增加,但在不同时期对运转的作用不同.     

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。     

CO_2和O_3浓度升高对土壤碳水化合物累积分布特征的影响

碳水化合物作为土壤有机质重要成分之一,一直被认为是较为灵敏的有机质示踪成分。在全球气候变化趋势下,CO2和O3浓度升高可改变植物群体组成,碳在地下生态系统的分配等最终间接地改变土壤化学特性。在未来大气环境变化趋势下,CO2和O3浓度升高对植物-土壤生态系统的影响已成为众多学者研究的热点问题,并取得了一定的成果,而对土壤有机质研究中作为重要指标和主要对象——碳水化合物的影响研究相对较少,为此综述了CO2和O3浓度升高对碳水化合物累积分布特征影响方面的最新进展,并提出今后开展研究的建议。     

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CO2浓度升高对亚高山红桦碳水化合物含量与分配的影响

应用封闭式生长室系统,研究了川西亚高山红桦(Betula albo-sinensis)幼苗根、茎、叶和枝中碳水化合物含量及其分配和主要生长指标对大气CO2浓度升高(EC,Elevated CO2,环境CO2浓度+350(±25)μmol·mol-1)的响应.结果表明,红桦幼苗的树高、基径、树干基部横截面积和生物量等均受到CO2浓度升高的促进作用.与对照(CK)相比,CO2浓度升高显著增加了红桦幼苗根、茎、叶中的还原糖、蔗糖、总可溶性糖及淀粉含量.除蔗糖含量外,枝中还原糖、总可溶性糖和淀粉的含量也有显著增加.EC对红桦幼苗各器官中的纤维素含量没有显著影响.升高CO2浓度改变了碳水化合物在红桦幼苗根、茎、叶和枝中的分配格局;与CK相比,分配到根的还原性糖、蔗糖、淀粉、纤维素和总的可溶性糖分别增加了55.96﹪、35.76﹪、39.52﹪、29.36﹪和55.56﹪.综上所述,CO2浓度升高促进了红桦幼苗的生长,增加了红桦幼苗体内的碳水化合物含量及其在根部的积累,这将增强红桦幼苗对寒冷环境的抵抗力,提高其在环境中的竞争力.     

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浓度升高对糙米和精米中矿质营养元素含量的影响

利用自由空气CO_2浓度升高(Free-air CO_2 enrichment,FACE)平台,在CO_2浓度高于对照200μmol/mol的条件下,以籼稻IIY084和粳稻WYJ21(23)为材料,连续2年(2012和2013年)研究其糙米与精米的品质性状(N、K、P、Ca、Mg、Ni、Mo含量等)对大气CO_2浓度升高的响应。结果表明:CO_2浓度升高条件下,水稻糙米、精米产量连续2年显著增加,其中,IIY084 2年平均分别增产37. 1%、39. 6%,WYJ21(23)则增产10. 9%、9. 2%。CO_2浓度升高处理的IIY084糙米、精米N含量2年平均分别降低11. 1%、7. 7%,而WYJ21(23)分别降低4. 2%、5. 9%。品种效应显著,IIY084糙米、精米产量及其N含量均高于WYJ21(23)。CO_2浓度升高对籼稻和粳稻品种糙米、精米K、P、Mg、Ca、Ni、Mo含量没有显著影响。此外,籼稻与粳稻品种糙米中矿质元素含量平均值是精米的1. 10(N)～9. 89(Mg)倍。与WYJ21(23)相比,IIY084糙米、精米产量及N含量对CO_2浓度升高的响应更明显,并且糙米中矿质元素含量对CO_2浓度升高的响应强于精米。因此,糙米、精米搭配食用是缓解大气CO_2浓度升高引起的食用稻米人群部分矿质营养匮乏问题的有效措施之一。     

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)。     

不同库容量类型基因型水稻茎鞘非结构性碳水化合物积累转运特征

在大田条件下,以源于珍汕97×明恢63的重组自交系群体(127个家系)为材料,测定水稻茎鞘非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrat,NSC)含量和积累量(移栽后30d、抽穗期和成熟期)、叶面积、穗颈节间直径和维管束数量、产量等,采用聚类分析法将家系按库容量大小聚类,研究不同库容量类型水稻茎鞘NSC积累与转运特征。结果显示:家系间库容量存在较大的变异,变幅为289.4~945.4g/m2;按库容量从小到大依次可聚类为A、B、C、D、E和F共6种类型,平均库容量分别为388.0、575.3、667.3、728.4、793.4、887.2g/m2;抽穗期NSC含量和积累量均显著大于移栽后30d和成熟期。总体上,小库容量类型(类型A和B)移栽后30d NSC含量和积累量显著高于大库容量类型,相反在成熟期低于大库容量类型;在抽穗期,NSC含量在不同类型间变化不大,而大库容量类型茎鞘NSC积累量大于小库容量类型。大库容量家系穗颈节维管束多,但源库比(单位库容量的叶面积)较小;移栽后30d到抽穗期,不同库容量类型基因型间NSC含量的变化无差异,然而积累量的变化随着库容量的增加而显著增加;随着库容量的增加,NSC表观转运量显著增加,而茎鞘NSC对产量的表观贡献率呈先降低后增加的变化特点。大库容量类型茎鞘NSC对产量的表观贡献较高,这与其抽穗前茎鞘NSC积累量高、灌浆结实期NSC表观转运量大、茎维管束多、源库比小紧密相关。由于大库容量类型源库比率较小,采取增源(尤其是茎鞘中NSC的积累)的栽培措施利于大库容量基因型获得高产。     

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。