高CO2浓度对植物的影响研究进展

气候变暖,伴随的CO2浓度升高,对植物等产生一系列的影响,文章综述了高CO2浓度对植物光合作用、生物量、土壤微生物生物量、土壤微生物多样性、土壤呼吸影响的研究进展,为相关的研究提供参考,并对今后的研究方向进行了展望。     

CO2浓度对番茄光合特性的影响

为了探讨番茄光合特性对C02浓度变化的生态响应,在番茄生长季节,对2个番茄材料在不同C02浓度条件下叶片的光合特性进行了分析.研究结果表明:随着C02浓度的升高,2个番茄材料的光合量子利用效率出现逐渐升高的趋势,但呼吸作用和光补偿点却随C02浓度的升高而出现下降的趋势;光合作用速率和光饱和点在C02浓度低于800μl/L时随C02浓度升高而增加,高于这一浓度则随C02浓度升高而下降.     

高CO2浓度对稻田CO2排放影响的初步分析

大气CO2浓度升高显著增加作物生物量,从而使进入土壤的有机碳增加,这势必会影响土壤碳的稳定和积累。此项研究主要通过高CO2浓度对作物生物量的直接影响,利用δ13C技术间接地初步分析土壤呼吸CO2排放不同来源贡献的差异。研究表明,在水稻生长季,高CO2浓度降低田间CO2的排放,但不显著;种有水稻,根系对土壤总的呼吸影响主要体现在成熟期之前,且有相互消长的现象。在种有水稻的情况下抽穗期之前分解新有机质为主;高CO2浓度促进土壤原有有机质的分解,在水稻生长的中后期分解更为明显,且高N水平对老有机质的分解有促进作用。鉴于此项研究中的不足之处,将会不断得到完善。     

不同O2浓度对土壤微生物生物量碳的影响

[目的]研究特定的O2培养条件下土壤微生物生物量碳（SMBC）的动态变化规律。[方法]通过室内模拟试验,研究了玉米秸秆分解期间SMBC对不同O2浓度的响应。[结果]土壤添加玉米秸秆后,激发了土壤微生物生长,在培养第1天各处理SMBC达到了整个培养期最高峰后迅速下降,90d后SMBC下降趋势趋于平缓。在不同浓度的O2培养条件下,0～15d短期培养期间,各处理SMBC间差异不显著,O2浓度为0的SMBC一直保持较高数量。长期培养期间（30～270d）,SMBC随着O2浓度的升高而增加,各处理间差异显著。[结论]各处理SMBC分别与土壤有机碳、腐殖物质、富里酸和胡敏素间均呈显著正相关。O2浓度为21％的SMBC与土壤可溶性有机碳呈正相关（r=0．649,P〈0．05）,表明正常大气条件更有利于土壤微生物的活性。     

铜污染胁迫条件下农田土壤酶活性及微生物多样性对大气CO2浓度升高的响应

在开放式大气CO2浓度升高平台上(Free-AirCO2Enrichment,简称FACE).采用盆栽实验,研究了不同浓度Cu污染胁迫条件下,稻麦轮作土壤中土壤酶活性及土壤微生物多样性对大气CO2浓度升高的响应.结果表明,大气CO2浓度升高显著诱导了清洁土壤中蛋白酶、脲酶、尿酸酶活性以及微生物多样性;正常大气和大气CO2浓度升高条件下,3种酶活性都随着土壤Cu污染胁迫的增加而逐渐降低;低浓度Cu污染胁迫条件下(50 mg·kg-1),FACE圈中的土壤脲酶和蛋白酶活性显著高于正常大气(Ambience)圈,尿酸酶活性无显著变化;高浓度Cu污染胁迫条件下(400mg·kg-1),土壤脲酶与蛋白酶活性无显著变化,尿酸酶活性则显著降低,其原因可能与不同酶系对铜污染胁迫的敏感差异性以及大气CO2浓度升高对土壤中铜的活化作用有关.与清洁土壤相比,低浓度Cu污染(50mg·kg-1)对微生物生长具有一定的刺激作用,Ambience圈和FACE圈土壤微生物多样性都有所增加,FACE圈中这种现象更为明显;高浓度Cu污染胁迫(400 mg·kg-1)对土壤微生物表现出了明显的毒害作用,微生物多样性有所降低,但在FACE圈中土壤微生物多样性的降低程度要低于Ambience圈,其影响机制有待进一步研究.     

大气CO2浓度升高对红松和长白赤松幼苗非根际土壤微生物的影响

以连续5 a不同CO2浓度处理的长白赤松和红松幼苗为对象,采用CFU(活细胞计数)菌落计数法研究了大气CO2浓度对幼苗非根际土壤微生物数量的影响。结果表明:高浓度CO2(700μmol.mol-1和500μmol.mol-1)处理对长白赤松和红松幼苗非根际土壤细菌数量具有显著的(p<0.01)抑制作用,对真菌数量亦有抑制作用。大气CO2浓度升高对红松幼苗非根际土壤放线菌数量具有抑制作用(p<0.05),而对长白赤松幼苗土壤放线菌数量没有明显的影响。     

高CO2浓度条件下农田土壤有机质的化学稳定性研究

大气CO2浓度升高显著增加作物生物量,从而使进入土壤的有机碳增加,这势必会影响土壤碳的稳定和积累。采取利用化学方法获得的具有不同化学稳定性的有机物,间接地研究大气CO2浓度升高以后通过直接影响秸秆生物量和化学成分对土壤碳变化的影响。结果显示,相对于对照处理:高CO2浓度处理使土壤经Na2S2O8化学氧化后的抗氧化部分,在LN、NN和HN水平下,分别增加16.4%、21.7%和降低3.8%;使土壤经硫酸水解后的第一组分分别降低2.2%,增加9.5%和7.5%,第二组分分别增加4.7%、17.6%和降低4.9%,第三组分分别增加7.3%,降低4.2%和2.6%。表明土壤有机质的化学稳定性有所增加,可能与高CO2浓度条件下向土壤输入的有机质量及化学组成有关,且受N水平的影响较大。     

土壤CO2浓度变化及其影响因素的研究

以无锡地区典型水稻土稻麦轮作田为对象,研究和讨论了农田不同层次和时间土壤空气中CO2浓度变化规律,以及温度、降水、环境CO2浓度升高和作物生长对土壤CO2浓度变化的影响。结果表明:农田土壤空气CO2浓度变化与土壤温度变化密切相关,土壤温度升高会导致土壤CO2浓度上升;较大的降雨会闭塞土壤直接向大气排放CO2的通道,导致短期内在土壤浅层出现较高的CO2浓度分布;作物生长会导致CO2在土壤中累积,在小麦生长季内,0～30cm土壤CO2浓度廓线跟小麦根系生长密切相关;大气CO2浓度升高200±40μmol/mol使15cm土层的土壤CO2浓度提高12%±3%。     

土壤养分及棉花植株干物质量对大气CO2浓度升高的响应

通过田间小区试验研究不同大气CO2浓度对土壤养分及植株干物质量的影响。结果表明：正常大气CO2浓度（CK）下施氮降低了土壤pH值,C540、C720水平下,不施氮处理土壤pH值先降后升,施氮处理土壤pH值先升后降。随大气CO2浓度增加,土壤碱解氮增加;有机碳在不同土层表现出不同变化,0~20 cm土层呈现出下降趋势,20~40cm土层先降后升。棉花地上部干物质量随大气CO2浓度升高而增加。CK水平下施用氮肥棉花根冠比减少,C540和C720并没有得出一致性结果。     

施CO2对樱桃番茄的影响

试验结果表明,CO₂施肥促进樱桃番茄提前成熟 5~6 d,千禧、贝妮单果重分别提高6.2%、5.4%,产量分别提高10.5%、11.7%;CO₂施肥提高了樱桃番茄果实的可溶性糖、可溶性酸、可溶性固形物、V_C 和番茄红素含量。     

吡虫啉对土壤微生物碳转化的影响

[目的]了解吡虫啉对土壤微生物的影响以及可能对土壤生态环境造成的危害.[方法]比较了吡虫啉质量分数为0.27、1.35m(kg对农耕土中微生物碳转化的影响.[结果]试验初期土壤微生物碳转化因农药的加入而产生了波动,施用浓度越高,波动效果越明显,随着时间的推移,碳转化影响逐渐减弱,与对照组趋于一致,对土壤碳转化无长期影响.[结论]试验结果为吡虫啉在其他类型土壤中施用的安全性提供了参考.     

CO2浓度升高对烟草赤星病的影响

从赤星病病菌特征、烟草生理特征和烟草次生代谢物3个方面探讨了CO2浓度升高对烟草赤星病的影响,预测CO2浓度升高可降低烟草赤星病的发病率。     

围封年限对荒漠草原土壤微生物的影响

[目的]为了研究未围封和围封不同年限草地土壤微生物数量的变化情况.[方法]以盐池县荒漠草原为研究对象,运用空间序列的方法进行研究.[结果]不同围封年限草地土壤细菌、真菌、放线菌数量及微生物总量随围封年限的延长而增加.0～5 cm土层放线菌数量变化明显,5 ～20 cm土层的细菌、真菌、放线菌数量和微生物总量大多高于0～5 cm土层.不同围封年限草地土壤微生物总量随有机质、全氮、速效氮、速效磷、全盐含量的增加呈增加的趋势,随速效钾含量的增加呈降低的趋势.[结论]围栏封育可以增加荒漠草原微生物的数量,5～20 cm土层土壤的微生物数量高于0～5 cm土层.     

CO2和O3浓度增加对农作物次生代谢和残茬分解的影响

引用国内外大量文献，对CO2和O3浓度升高特别是它们的交互作用对农作物次生代谢及残茬分解的影响等进行综述。重点阐述了农作物生长、次生代谢、残茬分解对大气CO2和O3浓度升高（特别是在升高后的交互作用下）的响应变化，客观地反映其生物学和生态学效应，进一步提出建议，以期引起学术界对该课题的关注。     

刚察县土壤CO_2浓度变化初探

测定了青海省刚察县城附近不同植被条件下土壤50 cm深处CO2的浓度。结果表明:油菜花地的CO2浓度明显高于人工灌木林和茂密高草地,但茂密高草地CO2浓度的变化最平缓。土壤CO2浓度与温度间呈显著的正相关关系,土壤CO2浓度在时段10:15～17:57的变化趋势与气温的变化趋势基本一致。     

不同施肥制度对土壤微生物的影响及其与土壤肥力的关系

 以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台，系统研究了长期不同施肥制度对土壤微生物种群和生理群落的影响及其与土壤肥力的关系。结果表明：（1）长期单施化肥，农田土壤细菌、真菌数量低于长期撂荒土壤，但放线菌数量多于撂荒土壤或与之相当。（2）长期单施化肥与不施肥（CK）比较，土壤放线菌数量增加，细菌和真菌数量略有增加或与之相当。（3）总体看，NPK均衡施肥，土壤细菌、真菌和放线菌数量比非均衡施肥的N、NP、NK、PK处理略有增加或与之相近。（4）NPK配施有机肥或秸秆，可明显增加土壤中细菌、真菌、放线菌的数量，不仅明显高于单施化肥和不施肥农田，而且细菌、放线菌数量也高于撂荒土壤，真菌数量略低于撂荒土壤或与之相当。（5）长期单施化肥农田，土壤固氮菌、氨化细菌、纤维分解菌、反硝化细菌数量低于长期撂荒土壤，但硝化细菌数量比撂荒土壤多。单施化肥，土壤固氮菌、硝化细菌、纤维分解菌数量高于不施肥的CK，而氨化细菌、反硝化细菌数量却低于CK。NPK均衡施肥土壤氨化细菌、硝化细菌、纤维分解菌数量比非均衡施肥的N、NP、NK、PK处理增加，固氮菌数量二者相当，反硝化细菌数量减少。NPK配施有机肥或秸秆，土壤中固氮菌、氨化细菌、反硝化细菌、硝化细菌、纤维分解菌数量大都高于单施化肥处理，尤其明显高于非均衡施用化肥的处理。与撂荒土壤比较，NPK配施有机肥或秸秆，土壤固氮菌、氨化细菌、反硝化细菌、硝化细菌数量增多，但纤维分解菌数量降低。（6）土壤中大多数微生物种类的数量与养分含量、作物产量具有正相关关系。     

CO2浓度升高对不同施氮水平棉田土壤养分含量及酶活性的影响

通过田间小区试验研究不同 CO2浓度（CK：360μmol／mol,C540：540μmol／mol,C720：720μmol／mol）对不同施氮水平（N0：0 kg／hm2,N150：150 kg／hm2,N300：300 kg／hm2,N450：450 kg／hm2）下棉田土壤养分及酶活性的影响。结果显示：随着大气CO2浓度增加,土壤中有机碳含量总体表现下降趋势,速效磷含量总体呈增加趋势;CO2浓度增加后,N150处理土壤pH值与N300、N450处理间差异显著,速效钾含量随施氮量的增加先增后降再增加。CO2浓度增加后,土壤碱性磷酸酶活性增加、脲酶活性降低;N0和N300处理下,过氧化氢酶活性随CO2浓度增加先增后降,N150和N450处理降低了过氧化氢酶活性。CO2处理×氮处理交互作用对 p H值,碱解氮、速效磷、速效钾含量及脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性的影响均达极显著水平。土壤脲酶活性与土壤有机碳、速效钾含量显著正相关,与速效磷含量显著负相关;碱性磷酸酶活性与碱解氮、速效磷含量极显著正相关;过氧化氢酶活性与有机碳含量、pH值极显著正相关,与速效磷含量显著负相关。     

温室黄瓜产量和土壤微生物随土壤水分的变化特征

在日光温室盆栽条件下,研究了土壤含水量对黄瓜产量和土壤微生物数量的影响,结果表明:(1)初花期,土壤水分为田间持水量80%~90%的处理土壤细菌数量最多,土壤水分为田间持水量70%~80%的处理和90%~100%的处理土壤细菌数量少,且二者差异不大,黄瓜初瓜期和盛瓜期当从土壤水分低变高时细菌数量增加,相反细菌数量减少,黄瓜生育后期当土壤水分从高变低时细菌数量增加,水分稳定不变或从高变为中等水平或从低变为中等水平时细菌数量减少。土壤真菌数量在土壤水分含量低时和土壤水分相对稳定的情况下增加,相反减少。土壤放线菌在黄瓜初花期和初瓜期各处理数量差异不大,盛瓜期各处理土壤放线菌的数量增加,生育后期多数处理土壤放线菌的数量有所下降。(2)初花期和初瓜期土壤水分为田间持水量的80%~90%、盛瓜期90%~100%、生育后期90%~100%的处理产量最高,为389.65g/株,比整个生育期低水、中水和高水的处理分别增产27.74%、18.21%、12.51%。     

CO2浓度升高和UV-B辐射增强对小麦条锈病流行组分的影响

 【目的】研究CO2浓度升高和UV-B辐射增强综合作用对小麦条锈病流行组分的影响,预测未来气候条件下小麦条锈病的发生情况,为防治工作提供依据。【方法】以人工接种条锈病菌32号生理小种的不同小麦品种（铭贤169、京9428、京0045和京冬8号）为供试材料,对其进行浓度升高的CO2和辐射增强的UV-B处理,分析二者对病害流行组分的影响。【结果】高CO2浓度下,在铭贤169、京9428和京0045上,小麦条锈菌的侵染概率显著提高,病害的潜育期缩短,病斑扩展量增加,AUDPC值显著增加。UV-B辐射对侵染概率、潜育期、病斑扩展和AUDPC的影响不显著。在CO2浓度升高与UV-B辐射增强的综合作用下,4个品种上的小麦条锈病的流行组分与对照相比无显著变化。【结论】CO2浓度升高能加重小麦条锈病的发生和危害,UV-B辐射对病害影响不大,CO2浓度升高与UV-B辐射增强两者综合作用对病害几乎没有影响。