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%。     

大气CO2浓度对大豆光能利用率和水分利用效率的影响

通过不同大气CO2浓度控制试验,分析了大气CO2浓度升高对大豆光合速率、蒸腾速率等光合生理因子的影响,探讨了大气CO2增长状况下大豆光能利用率和水分利用效率的变化趋势。结果表明,与大气CO2背景浓度350μmol／mol相比,CO2浓度550μmol／mol水平下大豆开花期日平均光能利用率提高18．95％,当大气CO2浓度升至750μmol／mol时,提高幅度增大到33．79％。但在不同生育期光能利用率提高幅度存在差异,在大豆分枝期和开花期提高幅度较大,而在结荚期和鼓粒期提高幅度相对较小。大豆水分利用效率随着大气CO2浓度升高而大幅提高,二种高CO2浓度下大豆开花期水分利用效率分别提高24．08％和46．90％。     

大气CO2浓度升高对小麦旗叶衰老和产量的影响

通过对不同大气CO2浓度水平下的小麦观测试验,研究了大气CO2增加对小麦旗叶衰老过程中丙二醛、光合色素、净光合速率的影响以及产量构成的变化。结果表明,在大气CO2含量为550和750μmol/mol时,与大气CO2背景浓度相比,小麦灌浆过程中旗叶MDA含量分别下降了6.4%~15.0%和14.1%~18.9%,叶绿素含量则平均增加11.6%和16.7%,类胡萝卜素含量也同步增加10.1%和16.9%,同时高浓度CO2促进了净光合速率的提高,平均提高幅度分别为14.9%和22.1%,明显延缓了旗叶衰老进程。CO2含量增加提高了小麦小穗数、穗粒数和千粒重,产量分别增加13.3%和21.7%。     

大豆根系生长及生理特性对大气CO2浓度升高的反应

制作开顶式气室控制CO2浓度，对盆栽大豆进行试验测定，分析了大豆根系生长和生理特征在CO2浓度升高条下的变化。结果表明，随着CO2浓度的升高，大豆根系生长受到明显促进，根系更加发达，表现为根系体积、生物量以根冠比的显著提高，主根长度、直径和侧根密度亦呈增加趋势。CO2浓度为450、550、650和750μmol/mol时，与CO2本浓度相比，大豆苗期根系体积增加10．2％～36．7％，开花期提高13．2％～34．7％，鼓粒期增幅达13．9％～49．4％。根干重的提高幅度与根体积增幅基本一致，根冠比随CO2浓度升高而加大。同时，高浓度CO2条件还促进了根系活跃吸面积的增加和根系活力的加强，根系活跃吸收面积的增大在开花期较为显著，增幅为6．9％-29．9％，根系活力在开期和鼓粒期增幅较大，分别提高6．8％-25．0％和7．2％-24．4％。件及底系收花     

大豆根系生理特性对大气二氧化碳浓度升高的反应

制作开顶式气室控制CO2浓度,对盆栽大豆进行试验测定,分析了大豆根系生理特征在CO2浓度升高条件下的变化.结果表明：随着CO2浓度的升高,大豆根系生长受到明显促进,根系更加发达,表现为根系体积、生物量以及根冠比的显著提高,主根长度、直径和侧根密度亦呈增加趋势.CO2浓度为450μmol/mol、550μmol/mol、650μmol/mol和750μmol/mol时,与CO2本底浓度相比,大豆根系体积在苗期增加10.2%～36.7%,在开花期提高13.2%～34.7%,鼓粒期增幅达13.9%～49.4%,根系干重的提高幅度与根体积增幅基本一致,根冠比随CO2浓度升高而加大.同时,高CO2条件还促进了根系活跃吸收面积的增加和根系活力的加强,根系活跃吸收面积的增大在开花期较为显著,增幅为6.9%～29.9%,根系活力在开花期和鼓粒期增幅较大,分别提高6.8%～25.0%和7.2%～24.4%.     

水稻千粒重对大气CO2浓度升高的响应

以65个水稻染色体片段置换系(CSSL, chromosome segment substitution lines, 以Asominori为背景,置换片段来自IR24)为材料,对比分析了正常大气CO2浓度（对照）和FACE（Free Air CO2 Enrichment,大气CO2浓度增加200 µmol·mol-1）下千粒重的变化及其QTL(quantitative trait loci)定位。结果表明,FACE下,供试株系千     

水稻株高性状对大气CO2浓度升高的响应

以粳稻品种Asominori与籼稻品种IR24的杂交组合所衍生的染色体片段置换系（CSSLs）为材料,田间试验分别在FACE（CO₂浓度约570 µmol mol^-1）和对照（CO₂浓度约370 µmol mol^-1）下,对水稻株高性状的数量性状位点（QTL）进行了分析。结果表明,Asominori和IR24的株高、穗长、上位第一节间长和上位第二节间长在FACE和对照下的差异达显著水平;供试株系的4个株高性状对CO₂浓度升高都呈正负两种响应,其变化最大的株系为AI7和AI44（株高分别增加14.2 cm和降低4.54 cm）,AI9和AI12（穗长分别增加3.56 cm和降低2.39 cm）,AI39和AI27（上位第一节间长分别增加15.74 cm和降低1.49 cm）,AI32和AI53（上位第二节间长分别增加8.09 cm和降低3.00 cm）;FACE和对照下分别检测出14和15个QTL,分布在除第2、7、9和第10号染色体外的各染色体上,其中5个（qPH6^-4、qPH8^-4、qPL8^-4、qPL12^-4和qLFN6^-4）在FACE和对照条件下同时检测到,分布在第6、8和第12染色体上,而其余的只在FACE或对照下检测到。这29个QTLs中,3个（qPH6^-4QE、qPH8^-4QE和qLSN5^-4QE）具显著的基因型与环境互作。在不同的CO₂环境下,测试性状发生不同程度的表型变异。结果推论,对CO₂浓度增加敏感的QTL位点,可能受到CO₂浓度增加的诱导,可见控制水稻株高性状的QTL与CO₂增加的环境发生了互作效应。     

CO2浓度和氮素水平对春小麦水分利用效率的影响

试验设350和700 μmol mol-12种CO2浓度水平和0、 50、 100、 150、 200 mg N kg-1土5种N肥施用水平. 结果表明, CO2浓度增加对春小麦(Triticum aestivum L. Cv. Dingxi No.8654)地上部干物重、蒸散量(ET)和冠层水分利用效率(WUE)影响均决定于土壤氮素水平. 高氮处理地上部干物重和冠层WUE明显增加, 而ET值减少不明显; 低氮处     

土壤水分和CO2浓度增加对小麦、玉米、棉花蒸散、光合及生长的影响

通过在大型人工气候室内的试验、设计了350和700μl/L,两种C02浓度水平和高、中、低三种土壤水分处理,其土壤含水率范围分别为85%-100%, 65%-85%和45%-65%(占田间持水量的百分数),分析了土壤水分条件和大气CO2浓度增加的共同作用对小麦、玉米、棉花等作物蒸发蒸腾、光合速率、生长状况与干物质积累、水分利用效率的影响。     

高大气CO2浓度下氮素对小麦叶片光合能量分配的调节

探讨了施氮量对高大气CO₂浓度下小麦功能叶光合能量传递与分配的影响,进而明确氮素对小麦叶片光合作用适应性下调的能量分配调节作用。采用开顶式气室盆栽法,通过测定小麦拔节期和抽穗期不同大气CO₂浓度和施氮水平下的叶氮浓度、光合速率–胞间CO₂浓度(P_n–C_i)响应曲线和荧光动力学参数,测算光合电子传递速率和分配去向。与在正常CO₂浓度(400 μmol mol^-1)条件下相比,在高大气CO₂浓度(760 μmol mol^-1)下,小麦叶氮浓度显著下降,N200处理(200 mg kg^-1)叶片抽穗期叶氮浓度的下降幅度较拔节期高335.7%。N200处理较N0处理(0 mg kg^-1)提高小麦叶片光适应下PSII反应中心最大量子产额(F_v′/F_m′)、光化学效率(Φ_PSII)和开放比例(q_P),降低非光化学猝灭系数(NPQ)。高大气CO₂浓度下,小麦叶片光化学反应的非环式光合电子传递速率(J_c)和Rubisco羧化速率(V_c)显著升高,而光呼吸的非环式光合电子传递速率(J_o)和Rubisco氧化速率(V_o)明显降低;施氮使J_c、J_o、V_c和V_o值均呈上升趋势,而且J_c和V_c达到显著差异。高大气CO₂浓度下J_o/J_c和V_o/V_c显著降低,施氮后小麦拔节期叶片J_o/J_c和V_o/V_c降低,但抽穗期J_o/J_c升高而V_o/V_c无明显变化。叶氮浓度与小麦叶片J_c、J_o和V_o均呈显著线性正相关,而且高大气CO₂浓度下小麦叶片J_c、J_o和V_o对氮浓度的敏感性降低。高大气CO₂浓度下,小麦叶片PSII反应中心开放比例增加,非光化学耗能降低,更多的光合电子进入光化学过程;施氮后使小麦叶氮浓度增加,提高光合能力,改变了能量分配,这是高氮条件下光合作用适应性下调被缓解的一个关键因素。     

CO2浓度升高条件下不同氮素水平对小叶章光合特性和生长的影响

为阐明大气CO₂浓度升高和不同氮素水平对湿地植物光合生理特性和生长的影响,本研究以三江平原湿地优势植物小叶章(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,通过野外原位控制试验,利用开顶式气室(OTC)模拟环境大气CO₂浓度变化,设置E₀(380 ±20 µmol/mol)、E₁(550 ±20 μmol/mol)和E₂(700 ± 20 μmol/mol)3个CO₂浓度;在每个OTC内设置 N₀(0 g N/m²)、N₁(4 g N/m²)和N₂(8 g N/m²)3个氮素水平。结果表明,N₀条件下,与E₀处理相比,E₁和E₂处理（72 天）后小叶章叶片净光合速率分别降低11%和12%(P<0.05),其叶片可溶性蛋白含量、氮素含量（CO₂熏蒸72 天）、小叶章株高（CO₂熏蒸86 天）均显著低于E₀处理(P<0.05);N₁条件下,与E₀处理相比,E₁和E₂处理（72 天）后小叶章叶片净光合速率降低5%(P>0.05)和10%(P<0.05),其叶片氮素含量(P<0.05)、小叶章株高均低于E₀处理;N₂条件下,E₁和E₂处理（72 天）小叶章净光合速率均呈稍增加的趋势(P>0.05),其叶片可溶性蛋白含量显著增加(P<0.05),氮素含量和小叶章株高无显著变化(P>0.05)。N₀、N₁和N₂条件下,CO₂浓度升高均显著增加了小叶章叶片可溶性糖含量。本研究表明长期CO₂浓度升高可能通过降低小叶章叶片光合酶活性,进而降低了其净光合速率,而施加高浓度的氮肥可以缓解长期高CO₂浓度对湿地植物光合及生长的负面影响。     

自由大气CO2浓度升高对夏大豆光合色素含量和光合作用的影响

研究大气CO2浓度升高对大豆光合指标的影响,有助于了解未来气候变化后大豆光合生理的变化。利用开放式自由大气CO2浓度富集系统(Free Air CO2 Enrichment)在高CO2浓度（550±60 μmol/mol左右）和对照大气CO2浓度（平均389±40 μmol/mol左右）及2种施氮水平下种植‘中黄35’和‘中黄13’大豆品种,测定了2个大豆品种的叶绿素、类胡萝卜素含量及光合作用的变化。结果表明：CO2浓度升高对大豆功能叶光合色素含量的影响存在品种差异,初花期‘中黄13’光合色素含量变化不显著,但在盛荚期光合色素显著下降,且在低肥处理下更明显,对‘中黄35’没有影响。大气CO2浓度升高后,2个品种大豆净光合速率均明显升高,气孔导度下降。大豆净光合速率提高将促使作物积累更多的有机物,有利于作物生物量和产量的提高。气孔导度下降可能会使作物蒸腾作用减弱,有利于作物水分利用率的提高。     

氮素对高大气CO2浓度下小麦叶片光合功能的影响

为探讨高大气CO₂浓度下植物光合作用适应现象的光合能量转化和分配的氮素响应及其对C₃植物光合功能的影响,本试验对盆栽小麦进行2个大气CO₂浓度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和叶绿素含量等指标,研究施氮对高大气CO₂浓度下小麦叶片光合功能的影响。结果表明,大气CO₂浓度升高后,低氮处理小麦叶片光合速率发生明显的适应性下调,光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)下降;但高氮叶片则无明显的光合作用适应现象发生。高大气CO₂浓度下低氮叶片光化学速率、PSII线性电子传递速率(J_F)、光合电子流的光化学传递速率(J_C)、Rubisco羧化速率(V_C)和TPU下降,并随生育时期推进其下降趋势更为明显,但高氮叶片的上述参数无显著变化;小麦叶片J_C/J_F、V_C/J_C和V₀ /V_C随氮素水平和大气CO₂浓度的变化无显著变化,表明施氮能提高光合机构对光合能量的传递速率,但对光合能量的分配方向无明显影响。施氮提高小麦叶片氮素和叶绿素含量,并且使高大气CO₂浓度下光合氮素利用效率(NUE)明显增加。大气CO₂浓度升高后,施氮增强光合机构的光合能量运转速率,同化力提高,无明显的光合作用适应现象;由于氮素水平与大气CO₂浓度对小麦叶片的光合能量利用存在明显的交互作用,而且高大气CO₂浓度下施氮使得小麦叶片NUE增加、正常大气CO₂浓度下降低,证明高大气CO₂浓度下施氮对光合作用具有直接的影响。     

高光效大豆几项光合生理指标的研究

研究了高光效大豆的几项光合生理特性,即:单叶光-光合作用曲线、CO2-光合作用曲线、RuBPCase活性、C4途径酶及产量潜力.结果表明,在适宜温度和相同光强条件下鼓粒期(R5),高光效大豆黑农40、黑农41的光合速率(Pn)大于高产品种黑农37.光饱和点时,黑农40、黑农41的光量子通量密度(PFD)在1360 μE*m-2s-1和1188 μE*m-2s-1左右,分     

CO2浓度升高对春小麦不同生育时期抗氧化系统的影响

利用开顶式气室研究了CO2浓度升高(550μmol/mol)对小麦(Triticum aestivumL)孕穗期和开花期抗氧化系统的影响。结果表明,高浓度CO2下,小麦叶片外渗电导率和丙二醛的含量下降,说明膜脂过氧化程度有所降低;虽然O2产生速率和H2O2含量2个时期相比开花期大于孕穗期,但是两者均低于对照,说明高CO2浓度下活性氧产生减少;SOD,POD,CAT的活性与对照相比有所增加并达到显著或极显著水平;随着CO2浓度的升高,ASA和Car含量也随之增加,但是随着生育期的推移,两者含量均有不同程度的减少;最终生物量和籽粒产量分别增长18%和14%,说明CO2浓度升高有利于减轻小麦的氧化损伤,促进植物生长。