温室番茄对增施不同浓度CO2的光合响应

【目的】 日光温室冬春季栽培中CO₂严重匮乏,探明增施不同浓度CO₂对温室番茄光合特性的影响,明确北方地区日光温室番茄各生育期适宜生长的CO₂浓度,可为其生产实践提供理论依据。 【方法】 用塑料膜将试验温室隔出四个52m2独立面积的隔间,于定植一周后到试验结束 (2016年11月—2017年4月) 采用CO₂自动释放控制系统,通过调整CO₂钢瓶上的流量计控制气体流速和循流风机将CO₂均匀施入试验区,增施时间为晴天9:00—11:00,14:00—16:00。设增施3个CO₂浓度水平:(600 ± 20)、(800 ± 25)、(1000 ± 30) μmol/mol,以大气CO₂浓度 (400 ± 15) μmol/mol为对照,‘兴海12号’番茄为试验材料,在温室内进行小区试验。分别于番茄苗期、开花期、幼果期及成熟期,选取生长势一致的植株生长点以下第3或4片功能叶片,采用80%丙酮浸提法测定其光合色素含量,采用美国LI-COR公司的LI-6400便携式光合仪测定其光合特性参数,计算光合色素含量、光合作用、光响应曲线特征参数以及番茄产量对不同CO₂浓度变化的响应。 【结果】 增施CO₂显著增加了番茄各生育期光合色素含量,增幅在开花期和幼果期较大。叶绿素a和叶绿素b含量均以CO₂ (1000 ± 30) μmol/mol处理的增幅最大;类胡萝卜素含量在开花期以CO₂ (800 ± 25) μmol/mol处理增幅最大,其他生育期均以 (1000 ± 30) μmol/mol浓度的增幅最大。番茄叶片净光合速率、胞间CO₂浓度及水分利用效率于各生育时期均显著增加,以CO₂ (1000 ± 30) μmol/mol的增幅最大,(800 ± 25) μmol/mol次之;气孔导度与蒸腾速率则随着增施的CO₂浓度的升高而显著降低。增施CO₂能不同程度提高番茄各生育期叶片光饱和点、最大净光合速率及表观量子效率,降低番茄叶片光补偿点,且均以CO₂ (1000 ± 30) μmol/mol效果最佳,(800 ± 25) μmol/mol效果次之。 【结论】 供试条件下,增施CO₂后显著增加了番茄在开花结果期的光合能力,提高了番茄叶片光合色素含量、净光合速率,提高胞间CO₂利用能力和水分利用效率,降低了非气孔限制及其光补偿点,有利于番茄产量的提高;在试验以增施CO₂ 800～1000 μmol/mol的效果较为适宜。      

高CO2浓度对不同氮素供给形态下水稻叶片光合作用的影响

为探究水稻叶片光合作用对高CO_2浓度([CO_2])的响应是否与氮素供给形态有关,利用人工气候生长箱,以粳稻(武运粳23号和淮稻5号)、籼稻(扬稻6号)和杂交稻(Y-两优6号)为试验材料,设置主处理:大气[CO_2]和高[CO_2]处理(+200μmol/mol),副处理:硝态氮和铵态氮处理,测定水稻新展开完全叶片的光合作用。试验结果表明:高[CO_2]会增加硝态氮处理下粳稻和杂交稻叶片的净光合速率(P_n)、铵态氮处理下粳稻武运粳23号叶片P_n以及各氮素供给形态下水稻叶片胞间[CO_2](C_i)和水分利用效率(WUE),其中在硝态氮处理下P_n和WUE的响应要高于铵态氮处理;高[CO_2]会降低水稻叶片的气孔导度(g_s)和蒸腾速率(T_r),其中在硝态氮处理下粳稻g_s和T_r的响应要高于籼稻,而在铵态氮处理下高[CO_2]对杂交稻g_s和T_r的影响要高于粳稻和籼稻。可见,不同的氮素供给形态会影响水稻叶片的光合作用对高[CO_2]的响应,且这种影响在水稻品种间存在很大差异。     

CO2浓度对德国平菇生殖生长影响的研究

在人工控制环境条件下研究了CO2浓度对德国平菇生殖生长的影响结果表明，子实体正常分化的CO2浓度上限临界值为100μmol/L；子实体形成后，随着CO2浓度处理水平的升高，显著抑制菌盖扩展生长并促进菌柄伸长生长，为了获得优质高产平菇，环境内CO2浓度应控制在＜35μmol/L范围内。     

CO2浓度升高对番茄苗根系生长及其吲哚乙酸和乙烯含量的影响

A hydroponic experiment was carried out to study the effect of elevated carbon dioxide (CO2) on root growth of tomato seedlings. Compared with the control (350 μL L-1), CO2 enrichment (800 μL L-1) significantly increased the dry matter of both shoot and root, the ratio of root to shoot, total root length, root surface area, root diameter, root volume, and root tip numbers, which are important for forming a strong root system. The elevated CO2 treatment also significantly improved root hair development and elongation, thus enhancing nutrient uptake. Increased indole acetic acid concentration in plant tissues and ethylene release in the elevated CO2 treatment might have resulted in enhanced root growth and root hair development and elongation.     

大气CO2浓度升高对温带森林土壤微生物活性的影响

Microorganisms play a key role in the response of soil ecosystems to the rising atmospheric carbon dioxide (CO2) as they mineralize organic matter and drive nutrient cycling. To assess the effects of elevated CO2 on soil microbial C and N immobilization and on soil enzyme activities, in years 8 (2006) and 9 (2007) of an open-top chamber experiment that begun in spring of 1999, soil was sampled in summer, and microbial biomass and enzyme activity related to the carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) cycling were measured. Although no effects on microbial biomass C were detected, changes in microbial biomass N and metabolic activity involving C, N and P were observed under elevated CO2. Invertase and dehydrogenase activities were significantly enhanced by different degrees of elevated CO2. Nitrifying enzyme activity was significantly (P < 0.01) increased in the August 2006 samples that received the elevated CO2 treatment, as compared to the samples that received the ambient treatment. Denitrifying enzyme activity was significantly (P < 0.04) decreased by elevated CO2 treatments in the August 2006 and June 2007 (P < 0.09) samples. β-N-acetylglucosaminidase activity was increased under elevated CO2 by 7% and 25% in June and August 2006, respectively, compared to those under ambient CO2. The results of June 2006 samples showed that acid phosphatase activity was significantly enhanced under elevated CO2. Overall, these results suggested that elevated CO2 might cause changes in the belowground C, N and P cycling in temperate forest soils.     

CO2浓度对金针菇生长发育的影响

在人工控制环境条件下研究了CO2浓度对金针菇（Flammulina velutipes）生长发育的影响结果表明，金针菇菌丝正常生长所要求的适宜CO2浓度为261.7-2930.5μmol/L；金针菇子实体原基形成随CO2浓度升高明显受到抑制，所要求的适宜CO2浓度范围为12.3-60μmol/L；菇蕾形成后为获得优质高产金针菇，应提高环境内CO2浓度，并控制在210－600μmol/L范围内。     

土壤酶活性对温度和CO2浓度升高的响应研究

作为土壤生态系统中的重要组成部分及生物元素循环的积极参与者,土壤酶在陆地生态系统地下生态过程中扮演着十分重要的角色。升高温度和(或)大气CO2浓度可能直接或者间接影响其活性。但目前对温度和(或)大气CO2浓度升高对土壤酶的影响机理、过程及土壤酶对其的响应机制研究相对薄弱。本文初步总结了国内外关于温度和(或)大气CO2浓度升高对土壤酶活性影响研究的现状,并指出了目前研究中存在的不足。     

CO2浓度升高对茶树光合速率影响的初步研究

通过人工调控CO2 浓度,对不同光环境下茶树(Camelliasinensis)的光合速率进行了研究。在气温34 0℃以上、光合有效辐射强度80 0 μmol/ (m2 s)左右的高温、强光环境中,提高大气CO2 浓度可缓解高温对光合速率的抑制作用,CO2 浓度提高到5 5 0 μl/l可使抑制茶树光合作用的气温提高约1～2℃,70 0 μl/l则可使抑制气温提高3～4℃。在强光下CO2 对茶树有较强的“气肥”作用,在光合有效辐射强度为4 0 0 μmol/ (m2 s)左右的弱光环境中CO2浓度提高也可提高光合速率水平。弱光环境中气温对光合作用的影响较强,茶树最适宜生长温度为2 9 0～30 0℃,气温超过30 0℃则温度开始对光合作用产生抑制,在气温达34 0℃以上高温时,茶树表现为净呼吸     

稻田CH4和N2O排放对大气CO2浓度升高响应的研究进展

大气CO₂浓度升高是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响陆地生态系统碳氮循环。阐明稻田生态系统CH₄和N₂O排放对大气CO₂浓度升高的响应及其机制,是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分。本文综述了国内外不同大气CO₂浓度升高模拟技术平台条件下稻田CH₄和N₂O排放的响应规律,进一步讨论分析了大气CO₂浓度升高影响CH₄和N₂O排放的相关机制,并展望了今后稻田CH₄和N₂O排放对大气CO₂浓度升高响应的主要研究方向,以期为应对全球气候变化提供理论依据和技术支撑。     

大气CO2浓度升高对谷子生长发育及玉米螟发生的影响

人类活动导致全球大气CO_2浓度持续升高,研究大气CO_2浓度升高对C4作物谷子(Setaria italica)生长发育及虫害发生的影响,可以为谷子等C4作物制订应对气候变化栽培措施提供理论依据。本研究利用OTC(Open Top Chamber)系统,设两个CO_2浓度梯度(正常大气CO_2浓度、正常CO_2浓度+200μmol·mol-1)模拟CO_2浓度升高对谷子生长发育的影响。结果表明:大气CO_2浓度升高后,谷子净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、叶片蒸腾速率(Tr)和水分利用率(WUE)分别增加38.73%、27.53%、6.93%和40.56%;谷子叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数(NPQ)显著下降,光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSII)和表观电子传递效率(ETR)显著增加,而对光化学淬灭系数(q P)无显著影响;此外,谷子株高、茎粗和小穗数分别增加3.41%、13.28%和13.11%;而叶重、茎重、千粒重、单株粒数和产量无显著变化,穗重和地上部分生物量分别显著下降12.8%和7.44%;大气CO_2浓度升高后,谷子灌浆期和收获期玉米螟(Ostrinia furnacalis)发生数量显著增加。大气CO_2浓度升高将有利于谷子的生长发育,但会增加玉米螟危害。     

高大气CO2浓度下遮阴对小麦叶片气孔特性及光合特性的影响

以高大气CO₂浓度和遮阴为处理手段,研究高大气CO₂浓度和遮阴对小麦叶片光合生理的影响。结果表明,与全光照相比,遮阴使小麦叶片的气孔长度增加了22.93%和10.23%,而气孔宽度减小了30.00%和30.22%,气孔面积降低了17.99%和18.11%,周长增加了16.80%和6.85%,气孔密度降低了6.61%和23.78%,气孔指数降低了5.99%和14.23%。与正常大气CO₂浓度相比,高大气CO₂浓度使小麦叶片的气孔面积增加了1.91%和1.95%,使全光照处理的小麦叶片的气孔密度降低了14.33%;使遮阴处理的小麦叶片的气孔密度增加了5.00%。与全光照相比,遮阴使小麦叶片的气孔导度和蒸腾速率降低了56.11%、53.21%和40.57%、49.27%,而光合速率没有得到提高,这可能是小麦叶片对高大气CO₂浓度发生了“光适应”。与正常大气CO₂浓度相比,高大气CO₂浓度降低了小麦叶片的气孔导度。小麦叶片的气孔长度和宽度与光合速率有显著相关性。     

环境温度和CO2浓度升高对湖北早稻氮素含量及产量的影响

采用改进后的开顶式气室（OTC）,大田原位模拟温度升高2℃和CO₂浓度增加60μL·L^-1的未来气候情景,观测其对湖北地区早稻植株全氮、土壤氮素及产量的影响。试验设置对照(CK)、增温（增2℃,IT）、增CO2 (增60μL·L^-1,IC)以及增温+CO^₂（增2℃+增60μL·L^-1,IT+IC）4个处理,3次重复,随机区组排列,对早稻各生育期植株全氮含量、土壤NH4⁺-N和NO₃--N含量以及产量构成进行监测。结果表明：（1）温度和CO^₂浓度升高以及二者同增会增加早稻生育早期（特别是分蘖期）植株体内全氮含量,分蘖期以后各处理间差异不显著,籽粒全氮含量差异亦不显著;土壤NH4⁺-N含量与植株全氮变化规律类似,在早稻生育早期,温度和CO^₂浓度升高以及二者同增会增加土壤NH4⁺-N含量,分蘖期以后各处理间差异不显著;（2）温度升高使拔节期、成熟期土壤NO₃--N含量降低,抽穗期土壤NO₃--N含量增加;CO₂浓度增加会提高拔节期、成熟期,降低抽穗期土壤NO₃-N含量;（3）CO₂浓度升高,早稻增产13.4%,与CK差异极显著（P<0.01）,而单独增温或增温+增CO₂处理早稻产量与CK差异不显著。     

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。     

CO_2浓度升高对万寿菊生长发育与光合生理的影响

为探究经济花卉万寿菊响应CO_2浓度升高的生理机制,以万寿菊金币品种为试材,利用OTC(open top chamber)系统进行CO_2浓度控制试验,测定了万寿菊形态特征、叶片组织结构、光合色素含量、光合作用及糖类代谢物的变化。结果表明,本试验种植的万寿菊维管束中无"花环状"结构,是菊科中的C_3植物。CO_2浓度升高后,万寿菊叶片栅栏组织增多,栅栏组织内的叶绿体数量增加,光合色素含量增加,净光合速率增强,气孔导度和蒸腾速率在现蕾期和初花期下降,而在盛花期增加,水分利用率在各生育时期均增加。此外,CO_2浓度升高后,万寿菊叶片中还原糖含量、可溶性总糖含量、淀粉含量、纤维素含量均增加。植株的株高、茎粗、单株茎秆重、单株总生物量均有增加,花朵总产量增加27.46%。综上可知,CO_2浓度升高促进了万寿菊叶片光合作用和碳代谢,有利于万寿菊的生长发育。本研究结果有助于揭示万寿菊响应CO_2浓度升高的生理机制,为未来的万寿菊生产开发提供了依据。     

高温、高CO2对农作物影响的试验研究

在人工气候室试验研究高温和高CO2浓度对农作物的影响结果表明，高温、高CO2浓度使农作物生育进程加快，作物生育期缩短，作物的光合作用速率升高，蒸腾速率下降和气孔阻力增加；在相同的发育期使作物叶面积、根、茎、叶生长量不足，生物量下降；对不同作物产量结构的影响有差异，对小麦的影响主要是小穗数和穗粒数下降，而对玉米的影响主要是籽粒百粒重下降。高温、高CO2浓度可使农作物叶片中微量元素含量发生显著变化。     

农村能源建设对减排SO2和CO2贡献分析方法

农村能源建设从节约能源和开发利用可再生能源以替代常规能源两个方面对减排ＳＯ₂和ＣＯ₂作出贡献。该文以国际通用的减排量计算方法为依据,在具体分析农村能源特点的基础上,提出了农村能源建设对减排ＳＯ₂和ＣＯ₂贡献的定量分析方法、计算公式和参数,并对１９９６年农村能源建设的环境效益进行了计算。此方法可为农村能源政策分析提供有益参考。     

超临界CO2流体技术精制栀子黄色素的研究

以市售栀子黄色素为原料,比较系统地探讨了超临界状态下萃取压力、温度、时间、ＣＯ₂流量、夹带剂对栀子黄色素ＯＤ值比率的影响。结果表明：高温、高压、添加夹带剂的条件下有利于降低栀子黄色素的ＯＤ值比率,达到精制的目的。     

延长通风时问与增施C02对温室生态因子及黄瓜光合特性的影响研究

研究延长通风时间 (4h/d)并增施CO2 对温室黄瓜光合作用的影响结果表明 ,与对照相比 ,延长通风时间使通风时段内平均CO2 浓度升高 4 3 80 μL/L ,平均温度和湿度分别降低 2 4 0℃和 35 0Pa ,黄瓜叶片露时约缩短 2 5h/d ;延长通风时间与增施CO2 使黄瓜平均光合速率分别提高 1 6 3μmol/m2 ·s和 3 33μmol/m2 ·s,促进光合产物积累。