环境CO2浓度升高对植物的影响研究

本文阐述了环境CO2浓度升高对植物的影响。环境CO2浓度升高对植物光合生产有促进作用,其中对C3植物光合生产的促进作用最大。环境中短期CO2浓度升高时,植物光合生产率增加;长期CO2浓度升高条件下,植物光合速率下降并发生光合适应现象。这可能是植物在长期高浓度CO2环境中,光合生产的库源关系不平衡引起的反馈抑制作用和营养吸收不能满足光合速率增加的需求所引起Rubisco活性和含量下降的原故。另外,在环境CO2浓度升高的条件下,植物的呼吸强度也会发生变化;根的分枝数增多,根系的分泌量和吸收能力增加;植物的总生物量增加,对臭氧伤害的抗性增强。同时,温度、土壤N素和P素含量对植物在CO2浓度升高的反应产生影响,适量的N和P素供应能协同CO2升高时植物生长的促进作用．     

松嫩平原4种植物光合作用光响应特性的研究

在适宜的外界环境条件下设置11个光照梯度,对松嫩平原西部碱地上的芦苇、马莲、虎尾草和稗草植株叶片进行了光模拟试验。结果表明:改变光照强度对这4种植物叶片的光合作用、叶温、气孔导度、水分利用效率、蒸腾作用及胞间CO2浓度等生理指标有不同的影响。芦苇和马莲的光合速率与光合有效辐射强度呈明显的正相关关系,虎尾草和稗草的光合速率随光合有效辐射强度的增加出现先升高后降低的趋势;4种植物的叶温和蒸腾速率都随着光强的增加而升高,并且虎尾草和稗草的叶温始终高于芦苇和马莲;4种植物的胞间CO2浓度均随光强增加而下降;气孔导度与水分利用效率变化无规律性。     

大气CO2浓度升高对植物某些生理过程影响的研究进展

生长在高浓度CO2环境下的植物,其生理生态及形态等方面将会发生相应的变化。表现在光合速率提高,呼吸作用受抑制,气孔密度减小,水分利用效率增加。这些生物要素和生态过程的变化会引起群落内植物间对资源原有的竞争关系发生变化,对资源竞争的格局发生变化,最终将会导致森林结构和功能的改变。不同光合途径(C3、C4及CAM)及不同植被类型的植物随CO2浓度发生的上述指标的变化在长期反应与短期反应方面具有很大差异。     

高浓度CO2影响下植物的生理响应

工业革命后全球大气CO2浓度持续上升，不仅对全球气候的变迁产生重大影响，而且对植物的形态、水分利用、蛋白质合成、光合、抗性、生长及生物量等都有不同程度的影响。不同光合途径(C3、C4及CAM)及不同植被类型的植物对高浓度CO2的响应不同。长期和短期的高浓度CO2处理，植物响应方式也有很大的差异．它对植物的影响主要包括以下的几个方面：     

冬小麦旗叶光合速率对光强度和CO_2浓度的响应

通过控制光强度、CO2浓度和温度等因素,研究华北平原冬小麦(Triticum aestivum)在抽穗期旗叶光合作用对光响应、CO2响应以及气孔导度对光的响应.结果表明: 在控制环境条件下,光合速率随光强度的增加而增大直至饱和光强度,然后随光强度的增加而降低直至出现光抑制;光合速率随CO2浓度的增加而增加,达到饱和CO2浓度后,光合速率几乎不变;冬小麦叶片气孔导度随光强度的增加而增加直至饱和光强度,然后随光强度的增加而降低.在气温为20和25 ℃、CO2浓度相同(360 μmol·mol-1)的条件下,冬小麦的最大光合速率几乎不变,但温度影响冬小麦的饱和光强度.     

丹参羧化效率在其CO2补偿点附近的变化

【目的】植物光合作用对CO2的响应是光合作用研究的重要内容,当前应用广泛的Michaelis-Menten模型拟合所给出的植物光合能力远大于实测值,而所给出的饱和CO2浓度远小于实测值,欲引入新模型解决上述问题。【方法】用构建的光合作用对CO2浓度响应的新模型,拟合了丹参的CO2浓度响应测量数据,并研究了低CO2浓度条件下,丹参净光合速率对CO2浓度的响应及羧化效率在CO2补偿点附近的改变情况。【结果】用CO2响应新模型拟合丹参的实测数据,在不需作其他附加假设条件下就可以给出丹参的饱和CO2浓度、光合能力、光呼吸速率、CO2补偿点及在CO2补偿点的羧化效率,且拟合结果与实测结果符合很好(R2=0.999 6)。【结论】在低CO2浓度条件下,丹参植物叶片的净光合速率对CO2浓度的响应为非线性的;在CO2补偿点附近,羧化效率并非常数,而是随CO2浓度的增加而减小。     

CO2浓度倍增下毛竹光合作用对光照强度的季节响应

采用Li-6400测定了在短期CO2浓度倍增下毛竹光合作用对光照强度的季节响应,并对比同一测定毛竹在相同时期大气CO2浓度下的光响应曲线特征,结果表明:CO2浓度的增加促使毛竹最大净光合速率和光饱和点升高,光补偿点下降,而对光合量子效率的影响因季节而异,在夏、秋两季光合量子效率升高,冬季持平,春季降低,但全年来看还是具有促进作用;在相同的光照强度下,CO2浓度的倍增会使毛竹的净光合速率和水分利用率升高,而蒸腾速率和暗呼吸速率下降。CO2浓度倍增后,各光合生理特征参数的季节变化基本和大气CO2浓度下的季节变化相同,均与毛竹叶片的生理活性密切相关;而在不同季节,毛竹对CO2浓度升高的响应差异性是造成季节变化规律稍有不同的主要原因之一,证实了植物对短期CO2浓度升高的光合生理响应行为。     

山西太岳山核桃楸光合特性的研究

用Li 6 4 0 0光合作用测定系统对自然生长的核桃楸壮龄林木的光合作用进行测定 .结果如下 :①核桃楸的光合速率在 1d内有两个峰值 ,两个光合峰高度接近 ,上午的光合速率峰持续时间较下午的长 .叶片气孔导度、蒸腾速率与光合速率间表现出较强的正相关 ,日变化曲线呈双峰型 .叶片胞内CO2 浓度受气孔导度和大气CO2 浓度的双重影响 ,呈现出早晚大幅升高 ,正午有 1h的峰值的日变化进程 .②在控制条件下 ,叶片的光合速率在低光合有效辐射 (0～ 5 0μmol (m2 ·s)下 ,表现出随CO2 浓度增加而降低的趋势 ;高出此光合有效辐射值后 ,光合速率随CO2 浓度的增加呈抛物线变化 ,最高点对应的光合有效辐射下的CO2 饱和点 ,且随光合有效辐射的增加CO2 饱和点增高 .当光合有效辐射为0～ 12 0 0 μmol (m2 ·s)时 ,叶片的气孔导度表现出随光合有效辐射的增加而增大 ,随CO2 浓度的增加而减小的趋势 ;光合有效辐射超过 12 0 0 μmol (m2 ·s)后 ,气孔导度随光合有效辐射、CO2 浓度的增加而降低 .叶片蒸腾速率的变化趋势与气孔导度类似 .     

几种姜黄属植物光合特性研究

为了解几种不同姜黄属植物的光合特性及其对环境的适应能力,以便更好地对姜黄属植物资源进行保护与利用,采用LI-6400XT便携式光合作用测量系统(LI-COR,USA),对几种处于生长旺盛期的姜黄属植物进行光合日变化、光强度-光合速率曲线和CO2-光合速率曲线等光合指标测定,并对比分析其光合特性的异同.结果表明,几种供试姜黄属植物的光合日变化参数、光响应参数和CO2响应参数均存在较大差异.随着时间的推移,几种姜黄属植物的净光合速率(Pn)日变化都呈现出先增大后减小的"单峰"曲线变化规律,均未出现"午休"现象.净光合速率大小为姜黄>广西莪术>顶花莪术>川郁金>温郁金>大莪术>郁金,且各植物净光合速率达到峰值的时间不同,气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率亦存在显著性差异;几种姜黄属植物的光补偿点(LCP)均小于45μmol/(m2·s),差异不显著,而光饱和点(LSP)在350～1350μmol/(m2·s)之间,差异较大;CO2饱和净光合速率均在14～23μmol/(m2·s)之间,差异不显著,但羧化效率、CO2饱和点和CO2补偿点均存在显著性差异.研究表明,供试7种姜黄属植物均具有较强的耐阴特性,对弱光利用能力较强,对强光也有一定的耐受性,但不同植物对光适应范围以及对强光利用能力存在一定的差异.应结合不同姜黄属植物的光合特性,适当调控其生长环境因子,根据每种植物对光照适应性采取适当遮阴或向阳措施,并适当增加环境中CO2浓度,进一步提高其光合利用效率和增加药材产量.     

草绣球与绣球的光合作用和叶绿素荧光特性比较

以草绣球和绣球为材料,对其光合与叶绿素荧光特性进行研究,探讨两种植物对不同环境响应的生理过程和机理。研究发现,草绣球的光补偿点、光饱和点、光合速率、Yield、qP等均明显低于绣球,表明草绣球光捕获能力及光抑制要比绣球强;当CO2浓度增加时,两者的光合速率短期内都明显增加,但是草绣球光合速率增加更明显,这表明草绣球对CO2浓度的响应要比绣球敏感;随着温度的升高,草绣球和绣球的光合速率均呈现先增加后降低的趋势。但是当叶片温度超过28℃,36℃时,草绣球和绣球的光合速率又分别逐渐下降,表明绣球对高温的适应明显要比草绣球强。两种植物蒸腾速率和气孔导度随环境变化的趋势也表明植物对光强、CO2和温度的响应调控是分别通过3种不同的方式实现的。     

不同土壤湿度下柠条光合速率对CO_2浓度和辐射强度响应的模拟研究

在控制土壤湿度水平下,模拟大气中CO2浓度升高和辐射增强对柠条光合作用的影响。结果表明,在CO2浓度饱和点以下,柠条的光合速率对CO2浓度的响应表现为线性关系,对辐射的响应表现为对数函数关系。柠条光合速率随辐射强度增加和/或CO2浓度的升高而增大。在土壤湿度较大时,柠条光合速率的变化率随辐射强度的增大而增大;在土壤湿度较小时,光合速率在辐射强度为500μmol·m-·2s-1时对CO2浓度的响应最敏感。柠条的暗呼吸随CO2浓度的升高而增大,土壤湿度越小,柠条的暗呼吸对CO2浓度的响应越敏感。     

植物无糖组织培养环境控制中的问题及对策(二)大型培养容器的环境控制

无糖组织培养（Sugar-free micropropagation），又称光自养微繁（Photoautotrophic micropropagation）。该技术是环境控制技术在植物组培苗生产中的典型应用，其特点是采用人工环境控制手段，用CO2替代糖作为碳源，提供植株生长适宜的光、温、水、气、营养等条件，促进植株的光合作用，从而促进植物的生长发育。此法优点在于：培养基中不用添加糖和生长调节物质，只是通过提高培养空间（培养间和大型培养容器）内的光照度、CO2浓度、温度和湿度，以及气流交换速度等来增强组培植物的光合速率。该技术的应用也为植物组织培养的工厂化、规模化生产提供了契机。     

大型培养容器在植物光自养微繁中的应用现状

植物光自养微繁（Photoautotrophic Micropropagation），又被称为植物光独立微繁或无糖培养，是由日本设施园艺与环境控制专家古在丰树教授在20世纪80年代末提出的，其特点是在培养基中不添加糖和生长调节物质情况下，通过调控培养容器内的有效光量子流密度（Photosynthetic Photon Flux Densty,PPFD）、CO2浓度以及气流速度等来提高微繁植株的光合速率。其技术创新在于依靠组培微繁苗本身的光合能力来自我调节生长速度，是一种全新的植物组织培养技术，是环境控制技术和组织培养技术的有机结合。从提出该理论至今，许多国内外学者已在光自养组织培养方面做了大量的研究，使这一新技术逐步完善。     

不同株型水稻品种子粒形成期光合特性的研究

以不同株型水稻品种为材料,研究了其子粒形成期剑叶与倒二叶的光合能力及其对CO2和光强的适应能力。结果表明:品种之间叶片的光合能力有差异:沈农8718、沈农8714、辽粳454与辽粳294的叶片光合速率均高于其他品种;高气孔导度或高同化能力均可能使品种具有高光合能力。光合速率随外界CO2浓度的增加先增后减,随光强度的增强而上升,且光合能力强的品种(辽粳454)在光强2 000 μmoL/(m2·s)以下未发现有光饱和现象。高光合速率品种具有较低的CO2补偿点(沈农8718为50.54 μmol/mol)和较低的光补偿点(辽粳454为31.40μmol/mol,不同光强及CO2浓度下,气孔导度并不是影响光合作用的主要原因。     

安徽3种黄精植物光合生理生态特性分析

利用LI-6400便携式光合仪对多花黄精、长梗黄精、黄精的光合生理特性进行系统对比研究,结果表明:(1)3种黄精植物净光合速率(Pn)日变化均呈明显的单峰曲线;气孔导度、蒸腾速率与光合速率呈正相关,胞间CO2浓度与光合速率呈负相关;(2)光合有效辐射是影响3种黄精植物生长的最主要因子,其次是蒸腾速率和胞间CO2浓度;(3)多花黄精为中性草本植物,长梗黄精、黄精为中偏阳性草本植物。     

植物对大气CO2浓度升高的光合适应机理研究进展

近年来围绕大气CO2浓度升高下植物光合适应现象的研究不断深入,植物光合作用对CO2浓度升高适应的可能原因主要表现在以下几个方面：CO2浓度升高下所增强的光合作用导致碳水化合物的过量积累以及光合电子传递链中质体醌与过氧化氢（H2O2）的氧化还原信号对光合作用发生反馈抑制;核酮糖1,5-二磷酸羧化/加氧酶（Rubisco）的含量及其活性的下降;气孔状态的变化.此外,植物体内C/N平衡、生长调节物质和己糖激酶对光合基因表达水平的调控等多个方面也会对光合适应产生影响.     

养分与CO2交互作用对番茄幼苗生长及一些生理指标的影响

营养液栽培条件下,研究了不同CO2浓度及养分供应强度对番茄幼苗生长及一些生理指标的影响。 发现CO2施肥增加了株高、茎粗、整株的鲜干重,壮苗指数、叶片数、花蕾数、光合作用速率,胞间CO2浓度。 CO2施肥降低了蒸腾速率,气孔导度,这些指标对CO2的响应随营养液浓度的改变而改变。CO2施肥增加了高 养分供应条件下的根冠比,降低了低养分供应强度下的根冠比,反映了番茄在高浓度CO2条件下对养分浓度 改变的适应特征。CO2施肥不仅提高了番茄幼苗对养分的利用能力,而且也减轻了由于养分浓度过高而带来 的负面影响。     

NaCl和Na_2CO_3对盐地碱蓬和小花碱茅幼苗生长的比较研究

研究不同浓度NaCl和Na2CO3对耐盐植物盐地碱蓬和耐碱植物小花碱茅幼苗生长、叶片光合放氧速率、叶片中丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明:随着NaCl浓度的升高,盐地碱蓬的鲜干重、光合放氧速率以及SOD活性都出现先升高后降低的趋势,而叶片中MDA含量仅在高盐度下增加;小花碱茅的鲜干重、光合放氧速率以及SOD活性不断降低,MDA含量不断增加。而随着Na2CO3浓度的增加,盐地碱蓬和小花碱茅的鲜干重、光合放氧速率、SOD活性都不断降低;而MDA含量不断增加,但盐地碱蓬的变化幅度大于小花碱茅。结果表明Na2CO3对2种植物的胁迫都要大于NaCl对二者的胁迫。     

5种唇柱苣苔属植物光合特性的比较

以5种唇柱苣苔属植物为材料,采用LI-6400XT便携式光合仪在晴朗天气下分别测定其成熟叶片的光合日变化参数、光响应参数和CO2响应参数等,探讨其光合特性的异同。结果表明,5种唇柱苣苔属植物的光合日变化参数不尽相同,不同物种的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)之间都有一定的相关性。净光合速率与光合有效辐射、叶表温度、大气湿度和CO2浓度等环境因子密切相关。5种唇柱苣苔属植物的最大净光合速率由大到小分别为蚂蝗七钟冠唇柱苣苔大根唇柱苣苔药用唇柱苣苔弄岗唇柱苣苔;其光饱和点(LSP)都在600~800μmol/(m2·s)之间,差别不大,但也明显低于一般植物;CO2补偿点(CCP)都介于80~125 mg/m3之间,而CO2饱和点(CSP)均在1 100 mg/m3以上,最高的钟冠唇柱苣苔甚至达到1 637 mg/m3。     

硒对生菜抗氧化酶活性及光合作用的影响

以盆栽试验研究了叶面喷施不同浓度硒对生菜SOD、POD、MDA、光合特性及生长的影响。结果表明:低浓度硒提高了SOD、POD活性,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,促进了生菜生长,而高浓度硒则起抑制作用;MDA随着喷施硒浓度的增大呈升高趋势,胞间CO2浓度随喷施硒浓度的增加而增加。总之,适量的硒处理能增强生菜的抗氧化能力和光合作用,提高产量。