大气CO2浓度升高对不同类型水稻品种磷素吸收利用的影响

以常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻共6个品种为供试材料,研究FACE（大气CO₂浓度增加200 μmol·mol^-1）条件对不同品种类型水稻产量及磷素吸收、分配、运转、利用的影响。结果表明：FACE处理使水稻产量显著增加24.17%,常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻分别增加19.38%、24.02%和29.10%,常规籼稻增幅最大;FACE处理使抽穗期、成熟期植株含磷率分别增加2.51%、6.07%,抽穗期常规籼稻增幅最大,成熟期常规粳稻增幅最大,处理间无显著差异;FACE处理使抽穗期、成熟期植株吸磷量增加25.42%、32.51%,抽穗期以常规籼稻增幅最大,成熟期以常规粳稻增幅最大。成熟期吸磷量与水稻产量呈极显著线性正相关（r=0.457^**）;FACE处理对抽穗期、成熟期各器官磷素占比无明显影响,但品种间差异较大;FACE处理使结实期茎鞘叶磷素运转量和穗部磷素增加量分别提高了25.77%、36.18%,两个性状均以常规籼稻增幅最大,促进磷素向穗部运转有利于水稻产量的提高（r=0.410^**）;FACE处理降低常规粳稻和常规籼稻的磷素籽粒生产效率、干物质生产效率,增加了杂交籼稻磷素干物质和籽粒生产效率;FACE处理使磷肥偏生产力显著增加24.17%,常规籼稻增幅最大。研究表明,FACE处理显著提高了各类水稻的产量、植株吸磷量、磷素运转量、磷肥偏生产力,品种间差异较大。     

大气CO2浓度和温度升高对水稻体内微量元素累积的影响

为明确水稻体内微量元素对未来气候变化的响应,应用T-FACE(Temperature and CO_2Free Air Controlled Enrichment)试验平台,以常规粳稻武运粳23为试材,研究大气CO_2浓度升高(对照+200μL·L~(-1))和增温(对照+1℃)对收获期水稻体内微量元素累积的影响。结果显示,高浓度CO_2促进了稻穗中微量元素的累积,2013年穗中Fe和2014年穗中Zn的累积量分别显著增加16.7%和30.8%;增温降低了水稻器官中元素的累积量,2013年穗中Fe以及叶中Mn和Zn的累积量显著下降,降幅分别为30.2%、40.2%和57.3%;CO_2+温度整体降低了营养器官中Fe、Mn和Zn的累积量,2013年叶中Zn累积量显著减少40.0%。另外,高浓度CO_2降低了籽粒中Fe的累积量,2013年Fe累积量显著下降47.5%,同时提高了Mn与Zn的累积量,2014年Zn累积量显著增加43.4%;增温明显降低了籽粒中Fe、Mn和Zn的累积量;CO_2+温度有降低籽粒中元素累积量的趋势,其中2013年降幅大于2014年。以上结果表明未来CO_2浓度升高可在一定程度上缓解增温导致的水稻体内微量元素累积下降的状况。     

水稻分蘖期干物质积累对大气CO2浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制

【目的】探究不同类型水稻品种物质生产响应大气CO₂浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制。【方法】以产量和物质生产对CO₂浓度升高响应有明显差异的水稻品种两优培九(LY)和南粳9108(NJ)为材料,在人工气候室进行水培试验。分别设置对照CO₂浓度(A-CO₂,400μmol·mol^-1)和CO₂浓度升高(E-CO₂,600μmol·mol^-1)两个CO₂处理,高氮(HN,1.25 mmol·L^-1 NH₄NO₃)和低氮(LN,0.25 mmol·L^-1 NH₄NO₃)两个氮水平。分析CO₂浓度升高对不同水稻品种根系形态与生理活性、叶片和根系中细胞分裂素(CTKs)含量、氮素同化酶活性、叶片生理特性、光合参数以及干物质积累的影响差异。...     

大气CO2浓度和温度升高对麦田土壤呼吸和酶活性的影响

以同步模拟大气CO_2浓度和温度升高的田间开放式气候变化平台为依托,研究大气CO_2浓度和温度的对照处理(CK)、CO_2浓度升高(CE)、试验增温(WA)以及两者同时升高(CW)对小麦土壤呼吸、脲酶和转化酶的影响。结果表明:与对照相比,CE处理的小麦季土壤呼吸速率没有显著变化,而升温处理(WA和CW)的土壤呼吸速率显著提高;在分蘖期土壤脲酶和转化酶活性没有明显变化,在抽穗和成熟期,升温处理显著提高了转化酶活性,而CE处理显著提高了抽穗期转化酶活性;与对照相比,CE处理土壤脲酶活性没有变化,而WA处理显著提高了抽穗期的土壤脲酶活性。可见,大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的土壤呼吸和酶活性影响存在差异,而且土壤呼吸、脲酶和转化酶活性对温度升高的响应比较敏感。     

基于模拟试验的CO2浓度和气温升高对水稻产量的影响

采用人工气候箱(TPG-1260-TH)模拟我国南方水稻种植区主要环境要素培养水稻,研究450μmol/mol CO2不增温(对照)、550μmol/mol CO2增温2℃、750μmol/mol CO2增温4℃对水稻产量的影响。结果表明:450μmol/mol CO2不增温条件下水稻空秕率最高,为8.72%,而千粒重偏低,为21.67 g,粗蛋白质含量最低,为11.82%;750μmol/mol CO2增温4℃条件下千粒重指标最高,为22.33 g;水稻在550μmol/mol CO2增温2℃处理下的粗蛋白质含量最高,为11.85%。可见,550μmol/mol CO2增温2℃的环境有助于我国水稻产量的增加,但温度和CO2浓度持续升高将导致水稻品质下降。     

CO2浓度升高背景下氮形态对小麦光合性能及产量的影响

为探究大气CO₂浓度升高背景下不同形态氮肥对小麦的光合性能及产量的影响,利用开顶式气室(OTC),采用二因素完全区组试验设计,设置400μmol/mol(正常大气浓度,C)、600μmol/mol(高于正常大气浓度,E)2个CO₂浓度和硝态氮(NO₃^--N,A)、铵态氮(NH₄⁺-N,N) 2种氮肥形态处理,测定不同处理组合下小麦花后不同时间旗叶净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、株高、地上部生物量及产量。2年结果表明,高浓度CO₂处理(E)可显著提高小麦旗叶P_n、C_i,而对旗叶G_s、T_r均有显著抑制作用,小麦的株高、地上部生物量及产量显著升高。高浓度CO₂条件下,2种氮形态...     

大气CO2浓度增加对春小麦水分利用与蒸发蒸腾的影响

依据在大型人工气候室内进行的试验，分析了空气中ＣＯ＿２浓度增加对春小麦叶片气孔阻力、叶温、光合速率、蒸腾速率、生长状况和叶片水分利用效率及总蒸发蒸腾量的影响。结果表明，大气ＣＯ＿２浓度增加一倍，叶片气孔阻力在充分和中等供水条件下平均增加１２５．６７％，在干旱条件下增加４７．９３％；叶温平均增高１．１℃；光合速率增大２．５６９倍；蒸腾速率减小３９．２％；叶面积增加１７．６％；株高增加２０．８％；叶片水分利用效率平均增加３．０５７倍；总蒸发蒸腾减小１０．０４％。     

CO2施肥对黄瓜幼苗根系发育及氮代谢酶活性的影响

以砂培黄瓜为试材,研究了不同CO2施肥处理对幼苗根系生育和氮代谢相关酶活性的影响。结果表明,增加环境CO2浓度和延长CO2施肥时间均明显促进了黄瓜幼苗根系的发育,CO2施肥黄瓜的主根长度、总根长度、根系鲜重、根系分枝、根系活力及其吸收面积均有不同程度的增加;根系硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性增强。除氮代谢酶活性外,每天上、下午各以950±50 mmol.L-1CO2施肥3 h的效果大于仅在上午施肥。     

大气CO2浓度和温度升高对水稻籽粒充实度的影响

为了明确水稻籽粒充实度对未来大气CO_2浓度([CO_2])和温度相伴升高的响应,应用T-FACE(Temperature and Free Air CO_2 Enrichment)试验平台,以优质粳稻南粳9108为试材,研究[CO_2]升高(对照+200μmol·mol-1)和增温(对照+1℃)对水稻灌浆期和收获期不同粒位籽粒充实度和产量的影响。结果表明,与对照(Ambient)相比,高[CO_2]增加了水稻产量和有效穗数,高温的结果与之相反。[CO_2]和温度升高下,2015年和2016年水稻分别减产4.0%和14.0%,有效穗数相应减少3.5%和5.4%。强势粒千粒质量最大,比饱粒、中势粒和弱势粒千粒质量分别提高了8.0%～11.7%、10.5%～15.0%和38.8%～63.9%。与Ambient相比,[CO_2]和温度升高对饱粒、强势粒、弱势粒千粒质量无显著影响,但[CO_2]升高显著提高中势粒千粒质量(P0.05),增温极显著降低了中势粒千粒质量(P0.01)。收获期,[CO_2]升高增加了强、弱势粒穗粒质量,减少了单穗粒质量和中势粒穗粒质量;增温降低了强、中势粒穗粒质量;[CO_2]和温度升高降低了水稻单穗粒质量和中势粒穗粒质量。进一步分析,[CO_2]或温度升高水稻强、弱势粒占穗质量比例增加,中势粒占穗质量比例减少。[CO_2]和温度升高两年弱势粒占穗质量比例平均增加了33.1%,远高于强势粒占穗质量比例的增幅(12.4%),中势粒占穗质量比例平均减少了4.5%。收获期,强、中、弱势粒占穗质量比例分别为9.9%～15.9%、73.2%～84.8%、5.2%～10.6%。因此,中势粒穗粒质量及其比例的减少对产量的影响大于强势粒、弱势粒。2016年单穗粒质量和中势粒穗质量比2015年明显减少,导致2016年产量下降了17.3%～28.6%,增温加剧了产量的降幅,应与2016年水稻开花期高温、灌浆期多雨有关。综上所述,[CO_2]和温度升高下弱势粒占穗质量比例的增加及中势粒千粒质量、穗粒质量及其占穗质量比例的减少,导致[CO_2]升高不能弥补增温对产量的负效应。     

CO_2浓度及环境温度增加对寒地粳稻不同品种倒伏风险的影响

为了探究气候变化可能对水稻倒伏风险造成的影响,利用构建的人工气候室,调控CO_2浓度并实时监控环境温度,选择不同抗倒能力品种龙庆稻1号、龙稻5号,设置不同的CO_2浓度(对照:384μmol·mol~(-1),升高处理584μmol·mol~(-1)),并检测两年的环境温度,来评估和量化水稻不同品种响应气候变化的倒伏风险。结果表明:CO_2浓度对不同品种抗倒伏性影响极显著,CO_2浓度增加与环境温度升高共同作用增加了龙稻5号的倒伏风险,主要是因为环境因素的改变增加了株高。环境温度的升高可使水稻基部节间伸长从而增加了倒伏风险。从试验数据发现,CO_2浓度增加与环境温度升高对不同水稻品种倒伏风险影响的结果呈现不同趋势,因此,日后可通过培育适应气候变化的新品种抵御倒伏风险。     

大气CO2缓增和骤增对冬小麦叶片叶绿素荧光特性的影响

大气中CO₂浓度的增加是逐渐且缓慢的过程,而以往的农田模拟研究多是设定瞬间增加的高CO₂浓度。为了明确大气CO₂浓度缓增、骤增2种不同升高方式对冬小麦叶片光合能力的影响,基于农田CO₂浓度自动调控平台,开展2季冬小麦试验(品种为扬麦22)。设置3种CO₂浓度升高方式：CK(对照,背景大气CO₂浓度);CO₂浓度缓增(从第1个生长季开始每年增加40μmol/mol, 2017—2018、2018—2019年生长季每年CO₂的缓增浓度分别为80、120μmol/mol,分别记作C₊₈₀、C₊₁₂₀);CO₂浓度骤增(每个生长季均设置CO₂浓度升高200μmol/mol的处理,记作C₊₂₀₀)。于冬小麦主要生育期,测定叶片SPAD值和叶绿素荧光参数[初始荧光(F_o)、最大荧光(F_...     

密闭居室CO2浓度富集模型

建立了以人体作为CO2发散源的密闭居室内CO2浓度随时间富集的模型,并以实测数据进行了验证.结果表明,根据模型得到的理论值与实测值接近,平均相对误差为13.6%,模型能够较好地表达密闭房间CO2浓度随时间变化的规律.     

CO2浓度增加和秸秆还田对黑土团聚体有机碳的影响

为研究土壤团聚体有机碳分布对CO₂浓度增加和秸秆还田的响应,本研究以东北黑土区长期CO₂增加定位试验平台为依托,设置4个处理,分别为对照(CK)、增加CO₂浓度达1 259.72 mg·m^-3(EC)、秸秆还田(ST)和增加CO₂浓度结合秸秆还田(EC+ST)。结果表明：EC与ST处理对土壤总有机碳含量无显著影响,但EC+ST处理使土壤总有机碳含量提升3.09 g·kg^-1(P<0.05)。EC处理下土壤团聚体占比变化无显著影响,但分形维数(D)增加0.06,土壤团聚体稳定性降低。ST与EC+ST处理使>0.5～1 mm大团聚体占比分别提高14.98个百分点与8.20个百分点,此外,ST处理使≤0.053 mm微团聚体占比减少12.88个百分点,水稳性团聚体数量(R0.25)增加0.14,平均质量直径(d MW)增加0.08 mm,D减少0.11(P<0.05),土壤团聚体稳定性增强;EC+ST处理使>1 mm大团聚体占比增加4.0...     

大气CO2浓度升高对黑土有机碳稳定性的影响

【目的】阐明大气CO₂浓度升高对黑土有机碳稳定性的影响,为黑土碳中和应对气候变化提供理论依据。【方法】以黑土为研究对象,依托中国科学院海伦农业生态试验站长期定位模拟气候变化开顶箱(OTC)试验平台,设2个处理,分别为对照处理(CK,CO₂浓度400μmol/mol)和CO₂浓度升高处理(eCO₂,CO₂浓度700μmol/mol),采用¹³C同位素示踪法,研究大气CO₂浓度升高对黑土及不同粒级团聚体有机碳稳定性的影响,并对土壤有机碳含量与更新率和半衰期进行相关分析。【结果】与CK相比,eCO₂处理使>0.25 mm粒级团聚体含量显著增加11.09%(P<0.05,下同),0.25～0.053 mm粒级团聚体含量显著减少23.85%,提升团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);大气CO₂浓度升高使>0.25 mm粒级团聚体有机碳显著增加11.61%,0.25～...     

不同CO2浓度变化下干旱对冬小麦叶面积指数的影响差异

叶面积指数是作物生长状况的一个重要表征参数,也是研究陆地生态系统的一个重要的参数.当今世界温室气体排放逐年上升,气候变暖趋势明显,对气候变化敏感的农业将受到影响.在全球变化的背景下,采用农业技术转移决策支持系统(DSSAT)系统,通过在黄淮海平原典型站点模拟3种CO2浓度条件下冬小麦在水分充足和水分亏缺2种情境下的生长过程,分析不同CO2浓度下水分亏缺对冬小麦叶面积指数的影响差异.研究发现,CO2浓度升高对叶面积指数增长有促进作用,且在干旱情况下对叶面积指数的正效应比湿润情况下更为明显,在CO2浓度倍增条件下,发生水分亏缺的作物叶面积指数数倍增长.研究结论有助于分析CO2浓度变化对农作物生长过程的影响,为农田水分管理提供依据,又为估算叶面积指数提出了一种模型的方法.     

大气CO 2浓度升高对水稻生长发育影响的研究进展

随着工业化的进程,人类活动引起大气CO2浓度的迅速上升,水稻是世界最主要的粮食作物之一,其生长发育势必将受影响.结合当前大气CO2升高的模拟试验,归纳了国内外关于大气CO2浓度升高对水稻的生育期、光合作用、产量等方面的研究进展.结果表明随着CO2浓度升高,水稻生育期提前,光合作用短期呈现加强,产量有所提高,但相关机制尚...     

空间电场条件下不同CO2浓度对番茄光合特性的影响

[目的]本研究旨在探索空间电场和CO₂互作对番茄光合特性的影响。[方法]以番茄品种‘普罗旺斯’(以P表示)与‘精典1号’(以J表示)为试验材料,研究在有空间电场(以D表示)和无空间电场(无表示字母)条件下,400μmol·mol^-1(以T₁表示)、600μmol·mol^-1(以T₂表示)、800μmol·mol^-1(以T₃表示)、1000μmol·mol^-1(以T₄表示)4个CO₂浓度对番茄叶绿素含量、SPAD、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)以及光适应、暗适应下的荧光参数等指标的影响,并利用隶属函数分析法进行综合评价。[结果]在有空间电场和高CO₂浓度的条件下,‘普罗旺斯’番茄品种的PDT₃处理显著大于PT₁处理,叶绿素含量、SPAD、Pn、ETR、qP、qN、F₀     

CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放研究

为了研究CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放通量变化,选择三江平原典型草甸化小叶章（Calamagrostis angustifolia）湿地系统为对象,利用开顶箱进行CO2浓度升高模拟试验。试验结果表明,CO2浓度升高促进了湿地生态系统CO2排放量,不施氮、常氮和高氮处理分别增加23．78％、23．14％和34．18％．CO2浓度升高增加了小叶章地上、地下生物量的积累,且当氮素供应充足时增加显著。土壤微生物量碳和水溶性有机碳在CO2浓度升高条件下有增加的趋势。回归分析表明小叶章生物量、土壤活性有机碳与湿地生态系统CO2排放量显著相关。CO2浓度升高和施氮通过影响植物生物量和土壤微生物活性进而影响湿地生态系统CO2排放量,这对于重新估算未来环境变化条件下湿地生态系统碳平衡具有重要意义。     

升温和大气CO2浓度升高对不同品种小麦养分吸收的影响

研究升温和大气CO_2浓度升高对不同品种小麦养分吸收的影响,为未来气候变化下农田土壤养分管理与作物施肥提供科学参考。在田间开放条件下模拟升温和大气CO_2浓度升高,设置对照(CT)、大气CO_2浓度升高(C+T)、升温(CT+)以及两者同时升高(C+T+)4个处理。每个处理种植扬麦16、苏麦188、鑫农518和镇麦9号4个品种。收获时测定小麦籽粒和秸秆中N、P、K、Ca和Mg的浓度,并计算各养分在籽粒和秸秆间的分配比例。结果表明:大气CO_2浓度升高增加了N、K、Ca和Mg在小麦地上部分的总吸收量,其中N、K和Mg的总吸收量受到大气CO_2浓度升高和小麦品种的共同影响,但是大气CO_2浓度升高没有改变养分在小麦籽粒和秸秆间的分配。升温显著降低了各养分在地上部分的总吸收量,此外升温还提高了K、降低了Ca在籽粒中的分配比例。升温和大气CO_2浓度升高下,小麦养分吸收总量变化一方面与生物量有关,另一方面与各养分含量(浓度)相关。大气CO_2浓度升高显著降低了小麦籽粒和秸秆中P的含量,但是对籽粒N、Mg和秸秆N、P、K含量的影响都与品种有关。升温降低了小麦秸秆K和籽粒P、K、Ca、Mg的含量,其中只有P的吸收对升温的响应受品种的影响。升温和大气CO_2浓度升高改变了小麦养分吸收过程,而且大气CO_2浓度升高对小麦养分吸收过程的改变与养分类型和作物品种密切相关。因此,未来气候变化下有必要根据小麦品种选择合理的培肥和管理方式。     

CO2浓度升高和有机肥-化肥施用对水稻光合作用、抗氧化酶活性和重金属含量的影响

依托中国水稻FACE平台(Free air CO₂ enrichment),研究了化肥和50%有机肥等氮替代化肥2种施肥方式下,大气CO₂浓度升高(环境大气+200μmol/mol)对水稻光合作用、抗氧化酶活性以及铜和锌吸收的影响。结果表明,单独大气CO₂浓度升高显著增加了抽穗期水稻叶片的净光合速率、丙二醛含量和成熟期水稻子粒中锌含量,但显著降低了抽穗期水稻叶片气孔导度和抗氧化酶活性。50%有机肥等氮替代化肥处理下,对比正常大气CO₂浓度,大气CO₂浓度升高显著增加了过氧化物酶活性,但降低了水稻叶片气孔导度和蒸腾速率、丙二醛含量和水稻子粒中铜和锌含量。因此,50%有机肥等氮替代化肥有助于提高水稻对CO₂浓度升高的适应性。