CO2浓度升高和干旱对春小麦生长和水分利用的生态效应

利用开顶式气室对春小麦进行了一个生长季的CO2倍增盆栽实验,土壤水分控制为3个水平（分别为田间持水量（FWC）的80％,60％,40％）。结果显示,CO2倍增显提高小麦的光合速率。但在相同的CO2测定浓度下,生长在加倍CO2浓度下的小麦的光合速率比当前CO2浓度下小麦低22％。高CO2浓度显促进小麦生长,相对增加幅度在适宜水分下最大为14．8％。80％FWC水分条件下高CO2使植株的干重／高度比增加15．7％,高CO2条件下,小麦的蒸腾速率降低,累积耗水量减少,水分利用效率（WUE）提高,WUE的提高幅度在适宜水分下最大,为30％。干旱（40％FWC）使小麦地上干重和WUE在当前CO2条件下分别降低72％和19％,加倍CO2条件下降低幅度较大,分别为76％和23％。根据以上结果得出结论：（1）高CO2条件下,小麦的光合速率,地上生物量和水分利用效率提高;（2）植物长期生长于高CO2浓度导致光合能力降低;（3）高CO2对植物侧向生长的促进作用大于垂直生长,即高CO2下植株将相对粗壮;（4）高CO2对植物的生态效应依赖于土壤水分,在适宜水分下相对较大;（4）在未来高CO2条件下,干旱引起的减产和水分利用效率减低幅度将会更大。     

干旱、CO2和温度升高对春小麦光合、蒸发蒸腾及水分利用效率的影响

研究了干旱、CO2 浓度和温度升高对春小麦生育期、光合速率 (Pn)、蒸发蒸腾 (ET)及水分利用效率 (WUE)的影响 .结果表明 ,大气CO2 浓度升高 (5 5 0、70 0 μmol·mol-1)虽可延长抽穗 成熟期 ,但高温 (日平均温度高于正常日平均温度约 4 .8℃ )对生育期的影响远大于高CO2 影响 ,使得高CO2 、高温下抽穗 成熟期缩短 ,且种子提前萌发 ;CO2 浓度升高和高温共同作用使各水分处理的小麦光合增强、气孔阻力增加、叶片水平的水分利用效率 (WUEl)和群体水平的水分利用效率 (WUE)增大 ,但对蒸腾速率影响不显著 .对蒸发蒸腾的影响因不同的土壤水分而不同 ,在高 (田间持水量的 75 %～ 85 % )、中 (田间持水量的 5 5 %～6 5 % )水分条件下 ,高温和高CO2 使蒸发蒸腾增加 ,而在低水分条件 (田间持水量的 35 %～ 4 5 % )下 ,高温和高CO2 使蒸发蒸腾减少     

厚壁毛竹光合作用对CO_2浓度倍增的短期响应

采用Li-6400P光合测定仪对比测定了大气CO2浓度和短期CO2浓度倍增下不同季节厚壁毛竹的光合特性,结果表明:CO2浓度加倍促使最大净光合速率、净光合速率、水分利用率、光合量子效率和光饱和点升高,年平均增幅分别为62.79%、48.74%、94.41%、8.70%和16.67%;CO2浓度加倍促使蒸腾速率、暗呼吸速率和光补偿点下降,年平均降幅分别为17.60%、37.25%和40.50%。不同季节厚壁毛竹光合生理特性参数在CO2浓度加倍后的增加幅度或降低幅度与叶片生理活性和气候变化密切相关。CO2浓度的倍增并未明显改变厚壁毛竹光合特性的季节变化规律,除光补偿点外,其它光合参数的季节大小顺序仍与大气CO2浓度下的相同。厚壁毛竹光合作用对短期CO2浓度升高的响应特征与C3植物光合作用对短期CO2浓度升高响应的普遍规律相符。     

28种园林植物对大气CO2浓度增加的生理生态反应

通过对28种园林植物在不同CO2浓度水平下的气体交换参数的观测,分析了净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率等生理生态指标的变化趋势与规律.结果表明,所测植物净光合速率和水分利用效率随CO2浓度升高而线性增加,但不同植物种类对高CO2浓度的反应存在较大差异.气孔导度和蒸腾速率与CO2浓度呈线性负相关关系.当CO2浓度倍增(350～700 μmol·mol-1)时,28种园林植物净光合速率平均提高31.2%,气孔导度降低16.5%,蒸腾速率下降11.7%,而水分利用效率则提高了49.2%.不同光合途径的植物净光合速率和水分利用效率受CO2浓度增加的影响程度为C3植物较大,C4植物较小, CAM植物介于两者之间.对不同生活型植物而言,影响程度则为草本C3植物较大,乔木C3植物较小,灌木C3植物居于两者之间.     

短期CO2浓度升高对雨林树种盘壳栎光合特性的影响

比较研究了海南岛尖峰岭热带山地雨林上层乔木盘壳栎 (Castanopsis patelliformis(Chun) Chun)叶片光合作用对高 CO2浓度的短期响应。用 L i- 6 4 0 0 (L i- cor,Inc.,USA)便携式光合作用测定系统外置 CO2 气源 ,程序控制 CO2 处理浓度为35 0μmol/ mol及其加倍浓度 ,测定叶片光合速率的日变化进程 ,并通过光合作用相关响应曲线计算主要光合参数。结果表明 ,CO2 浓度倍增可使盘壳栎植株阳性叶净光合速率平均提高 75 % ,光饱和光合速率提高 6 5 % ,气孔导度降低 2 8%～ 73% ,水分利用效率提高 4 3%～ 70 % ,光补偿点升高近 7μmol/ (m2· s) ,饱和点提高 10 0 μmol/ (m2·s) ,表观量子产量提高 6 1% ,反映出 CO2浓度升高可提高植物的光合生产力。叶片光合作用日变化趋势在高 CO2 浓度的短期作用下并未发生明显改变     

CO_2浓度升高对干旱胁迫下小麦光合作用和抗氧化酶活性的影响

在CO2 浓度分别为 35 0 μmol·mol-1和倍增浓度 (70 0 μmol·mol-1)的两个开顶式生长室内 ,研究了干旱胁迫下小麦 (TriticumaestivumL .)光合作用和抗氧化酶活性的变化 .结果表明 ,CO2 浓度升高显著提高了小麦的净光合速率 ,降低了蒸腾速率 ,提高了气孔阻力和水分利用效率 .倍增CO2 浓度明显提高了SOD、POD及CAT酶活性 ,增强了小麦的抗氧化保护能力和抗旱性 .     

CO2浓度增加和水分亏缺对典型绿肥植物光合性能及水分利用效率的影响

探讨大气CO₂浓度和水分变化对3种典型绿肥植物光合性能及水分利用效率的影响,可为未来气候变化情形下草地生态系统适应性管理提供理论支持。本试验利用可精准控制CO₂浓度的人工气候室,设置400(自然大气)和800 μmol·mol^-1(倍增)两个CO₂浓度,80%土壤田间持水量(FC)(充分灌水对照)、55%～60%FC(轻度水分亏缺)、35%～40%FC(中度水分亏缺)、<35%FC(重度水分亏缺)4个水分梯度,研究CO₂浓度增加和水分亏缺对甘蓝型油菜、白三叶和紫花苜蓿叶绿素含量、气体交换参数及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明: 同一CO₂浓度下,与充分灌水对照相比,当土壤水分<40%FC时,3种植物的叶绿素含量和气体交换参数均显著降低;土壤水分为55%～60%FC时,3种植物的叶绿素总含量无显著变化,而白三叶和紫花苜蓿的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)降低了6%～25%,但WUE无显著性差异。与大气CO₂浓度相比,CO₂浓度倍增使充分灌水处理下甘蓝型油菜的P_n显著降低了21.5%,而显著增加了轻度水分亏缺下3种植物的P_n,且增加了中度水分亏缺下甘蓝型油菜和紫花苜蓿的P_n,但只对重度水分亏缺下紫花苜蓿的P_n有所改善;CO₂浓度倍增显著增加了白三叶和紫花苜蓿在所有水分处理下的WUE,但只增加了甘蓝型油菜在轻度水分亏缺下的WUE。CO₂浓度和水分的交互作用对3种植物的P_n均有显著影响,但仅对甘蓝型油菜的WUE有显著影响。综上,3种植物对大气CO₂浓度倍增和水分亏缺的响应存在明显差异,CO₂浓度升高能改善轻度水分亏缺对3种植物光合性能和WUE的不利影响,但只改善了重度水分亏缺下紫花苜蓿的光合性能。     

CO2浓度、氮和水分对春小麦光合、蒸散及水分利用效率的影响

研究了不同土壤氮和土壤水分条件下,大气CO2浓度升高对春小麦光合作用、气孔导度、蒸散和水分利用效率的影响。结果表明,CO2浓度升高,干旱处理的春小麦（Triticum aestivum L.）叶片光合作用速率幅度增加大于湿润处理,随着氮肥用量增加光合速率相应增加,而不施氮脂增加有限;干旱处理气孔导度幅度减少大于湿润处理,不施氮肥的大于氮肥充足的CO2浓度升高,干旱处理的蒸散量减少比湿润处理多,不施氮肥的蒸散量减少较为明显;但干旱处理单叶WUE增加大于湿润处理;随着氮肥用量增加,冠层WUE提高,而不施氮肥的冠层WUE最低。因而CO2浓度升高、光合速率增加和蒸散量减少会减缓干旱的不利影响,增强作物对干旱胁迫的抵御能力。     

干旱、CO2和温度升高对春小麦光合、蒸发蒸腾及水分利用效率的影响

研究了干旱、CO₂浓度和温度升高对春小麦生育期、光合速率(P_n)、蒸发蒸腾(ET)及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明,大气CO₂浓度升高(550、700μmol·mol^-1)虽可延长抽穗成熟期,但高温(日平均温度高于正常日平均温度约4.8℃)对生育期的影响远大于高CO₂影响,使得高CO₂、高温下抽穗成熟期缩短,且种子提前萌发;CO₂浓度升高和高温共同作用使各水分处理的小麦光合增强、气孔阻力增加、叶片水平的水分利用效率(WUEl)和群体水平的水分利用效率(WUE)增大,但对蒸腾速率影响不显著.对蒸发蒸腾的影响因不同的土壤水分而不同,在高(田间持水量的75%～85%)、中(田间持水量的55%～65%)水分条件下,高温和高CO₂使蒸发蒸腾增加,而在低水分条件(田间持水量的35%～45%)下,高温和高CO₂使蒸发蒸腾减少.     

大气CO2浓度和温度升高对作物生理生态的影响

论述了大气CO2浓度和温度升高下的植物生长,光合作用,产量以及水分养分利用效率等方面的研究进展,未来高CO2浓度下,光合作用速率有不同程度的提高,生物量和产量增加;气孔导度降低,水分利用效率（WUE）提高,一般地上部分和根系尤其是细根生物量增加,凋落物量随之增加,C/N比率提高,植物残体的腐解速率降低,CO2浓度升高后,会给根际微生物带来更多的底物,从而提高了微生物活性,加速养分的矿化过程,改善植物的养分状况。     

CO2浓度升高对斜生栅藻生长和光合作用的影响

升高大气中CO2 浓度可提高斜生栅藻的生物量和光合作用速率 ,对光合效率、暗呼吸速率、光饱和点和光系统Ⅱ的光化学效率 (Fv Fm)没有明显影响 ,但藻细胞光合作用对无机碳的亲和力降低     

CO2和硝氮加富对龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)生长、生化组分和营养盐吸收的影响

为了探讨大气CO2和海水硝氮浓度升高对龙须菜生理特性的影响,在实验室条件下把藻体于CoNo、C No、CoN 和C N 4种不同CO2和硝氮供应水平的处理中进行培养,15d后,分别测定各种不同培养条件下藻体的生长、色素含量、可溶性蛋白含量和营养盐吸收速率.结果表明:CO2或硝氮浓度增加都会使藻体生长加快,但当二者同时加富时对生长的促进作用没有表现出协同效应.不管是高氮还是低氮的培养条件,高浓度CO2都能使藻体的色素和可溶性蛋白的含量降低,而使硝酸还原酶活性升高;同时,在硝氮加富的条件下,高浓度CO2培养能够显著提高藻体的营养盐吸收速率.不管是高还是低的CO2浓度培养条件下,硝氮浓度增加都会使藻体的色素和可溶性蛋白含量以及营养盐吸收速率得到显著提高.这些结果说明,在大气CO2浓度升高或海水富营养化条件下,龙须菜的生长、硝酸还原酶活性和营养盐吸收速率都可能得到促进,而色素和可溶性蛋白的含量也会受到影响.     

CO2对微拟球藻(Nannochloropsis sp.)利用有机碳和光合作用的影响

CO2浓度提高时,微拟球藻吸收醋酸钠的速率增加2倍。混养生长的藻细胞最大光合作用速率、光合作用效率、无机碳半饱和常数和无机碳饱和的光合作用速率均显著低于光自养条件下生长的。     

大气CO2浓度升高对花蜜及传粉昆虫的影响

植物依赖昆虫传授花粉,昆虫从植物获得花粉和花蜜作为食物,两者在漫长的进化过程中形成了密切的互惠共生关系.大量研究表明,CO2浓度升高对植物花蜜的产量和组成有显著的影响.CO2浓度增加后,有花植物花蜜的产量和组分在不同物种之间的变化差异很大,即使是种内不同基因型植株的花蜜对CO2浓度增加的反应也有所不同.大部分种类花蜜的...     

春小麦对大气CO2浓度升高的响应及其对麦长管蚜生长发育和繁殖的影响

通过开顶式气室研究了春小麦对大气CO₂浓度升高(542.1±24.8和738.8±25.7 μl·L^-1 vs.382.4±248 μl·L^-1)的响应及其对麦长管蚜生长发育和繁殖的影响.结果表明,大气CO₂浓度升高有利于春小麦的生长.与对照相比,5月5日～6月14日,550和750 μl·L^-1 CO₂浓度处理春小麦的株高分别增加2.80%～14.92%和6.30%～17.56%;4月30日～6月9日,叶面积分别增加5.68%～50.52%和6.14%～83.45%;DC₅₀分别提前了0.39和0.90 d,DC₇₅也分别提前了0.53和1.02 d;茎、叶、穗以及整个地上部组织的鲜、干重均有不同程度的增加.大气CO₂浓度升高可显著提高春小麦的穗长和穗粒数,降低千粒重.与对照相比,550和750 μl·L^-1 CO₂浓度处理的麦穗长分别增加0.56%和3.20%;单株穗粒数分别增加12.5%和18%;而千粒重分别降低了2.23%和6.34%.随着大气中CO₂浓度增加,麦穗中葡萄糖、二糖、多糖、总糖、总糖与总氮的比值都显著增加,而果糖、三糖和总氮含量都显著降低.大气CO₂浓度升高可缩短麦长管蚜的产卵前期和世代历期,提高繁殖量和平均相对生长率.与对照相比,550和750 μl·L^-1 CO₂浓度处理麦长管蚜的平均相对生长率分别提高33.26%和74.34%.麦长管蚜种群的平均相对生长率与寄主麦穗中总糖和总氮的比值相关显著.     

全球气候变化与红树林

因为红树林位于海洋与陆地之间,其可能是首先被全球气候变化影响的生态系统。红树林的分布会随着温度气温的升高而增加。全球气候变化对红树林最重要的影响是海平面的变化。随着CO2的增多,大部分的红树林有高的光合作用率、水的利用效率以及生长率。在相对低的光照条件下,红树林的光合作用率相对较高。最后提出了今后尚待加强的一些研究领域。     

CO2浓度升高对棉铃虫生长发育和繁殖的直接影响

利用CDCC-1型密闭式动态CO2气室,在人工饲料下研究了不同CO2浓度（750μl/L vs．370μl/L）对棉铃虫生长发育和繁殖的直接影响,以及对棉铃虫幼虫体内营养物质和酶的含量。结果表明：（1）高CO2浓度大气中生长的棉铃虫种群发育延缓,单雌产卵量增加,虫体重量减轻,内禀增长率下降,而对人工饲料的消耗量和粪便排泄量增加。与对照相比,高CO2浓度下饲养的棉铃虫幼虫的发育历期延缓了15．14％（P〈0．01）,幼虫的取食量增加了8．03％（P〈0．01）,粪便量增加了14．54％（P〈0．05）。（2）高CO2浓度可影响棉铃虫幼虫对人工饲料的利用效率。与对照相比,在750μl/L CO2饲养下棉铃虫幼虫的相对消耗率、生长效率,食物转化率和近似消化率均有所降低。（3）高CO2浓度还改变了棉铃虫幼虫体内的营养物质的含量和酶的活性。与对照比较,750μl/L CO2饲养下棉铃虫幼虫体内蛋白质和总氨基酸含量分别下降了14．16％（P〈0．01）和28．40％（P〈0．01）;超氧化物歧化酶、乙酰胆碱酯酶和淀粉酶的活性分别增加了26．43％、9．12％和40．17％,而谷胱甘肽过氧化物酶的活性则下降了20．25％（P〈0．01）。     

Effects of instantaneous and growth CO2 levels and abscisic acid on stomatal and mesophyll conductances

C₃ photosynthesis is often limited by CO₂ diffusivity or stomatal (g_s) and mesophyll (g_m) conductances. To characterize effects of stomatal closure induced by either high CO₂ or abscisic acid (ABA) application on g_m, we examined g_s and g_m in the wild type (Col‐0) and ost1 and slac1‐2 mutants of Arabidopsis thaliana grown at 390 or 780 μmol mol^?1 CO₂. Stomata of these mutants were reported to be insensitive to both high CO₂ and ABA. When the ambient CO₂ increased instantaneously, g_m decreased in all these plants, whereas g_s in ost1 and slac1‐2 was unchanged. Therefore, the decrease in g_m in response to high CO₂ occurred irrespective of the responses of g_s. g_m was mainly determined by the instantaneous CO₂ concentration during the measurement and not markedly by the CO₂ concentration during the growth. Exogenous application of ABA to Col‐0 caused the decrease in the intercellular CO₂ concentration (C_i). With the decrease in C_i, g_m did not increase but decreased, indicating that the response of g_m to CO₂ and that to ABA are differently regulated and that ABA content in the leaves plays an important role in the regulation of g_m.     

华南丘陵区农林复合生态系统稻田二氧化碳排放及其影响因素

采用静态箱-气相色谱法对稻田CO2排放进行田间原位测定,探讨农林复合生态系统稻田温室气体CO2的排放规律。结果表明,在生长季节中,有植株参与稻田CO2排放速率的日变化形式均为白天出现排放高值,夜间出现排放低值。有植株参与稻田CO2昼夜排放速率平均值都显著高于无植株参与稻田。温度(气温、地表温度、地下5 cm温度)是有植株参与稻田在植株生长期间稻田CO2排放速率昼夜变化的主要影响因素。水稻作物对CO2的排放影响较大,早稻有、无植株参与稻田CO2季节平均排放速率分别为316.29±23.74和101.88±16.83 mg.m-2.h-1。晚稻有、无植株参与稻田CO2季节平均排放速率分为622.40±57.67和179.41±19.51 mg.m-2.h-1。早、晚稻有植株参与稻田的CO2季节平均排放量分别比无植株参与稻田增加了310%和347%。