自由空气中CO_2浓度和温度增高对粳稻叶片光合作用日变化的影响

利用中国稻田开放式空气CO_2浓度增高系统(free air CO_2enrichment,FACE),以常规粳稻"武运粳23"为试验材料,设置两个CO_2浓度(环境和高CO_2浓度)和两个气温水平(环境温度和高温),测定水稻移栽后61、75、92、109和118 d不同时刻(09:00、11:00、13:00、15:00和17:00)叶片的光合作用,研究增高的CO_2浓度和温度及其互作对大田生长水稻光合作用日变化的影响。结果表明:大气CO_2浓度增高200μmol·mol-1使移栽后61 d各时刻净光合速率(Pn)和水分利用效率(WUE)均大幅增加(约40%),但随生育进程推移增幅明显变小,至灌浆末期接近对照水平;高CO_2浓度使移栽后75、92和109 d不同时刻气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)多呈一致的下降趋势,最高降幅分别为14%和5%;高CO_2浓度对水稻生长前期叶片胞间与周围空气CO_2浓度之比(Ci/Ca)和气孔限制值(Ls)多无显著影响,但使最后3个测定时期Ci/Ca明显增加(4%~8%),Ls因此大幅下降(10%~27%);大田生长期平均增温1℃使水稻生长前期各时刻叶片Pn、Gs、Tr和WUE多呈增加趋势,但至生长末期多呈相反趋势;大气CO_2浓度和温度增高对移栽后61 d叶片Pn有微弱的正向互作,但对其他时期以及对其他光合参数多无交互作用。综上所述,大气CO_2浓度增高200μmol·mol-1对常规粳稻"武运粳23"光合参数的影响明显大于增温1℃;两种生长温度下CO_2熏蒸水稻均表现出明显的光合适应现象。     

大气CO_2浓度升高对辣椒光合作用及相关生理特性的影响

研究大气CO_2浓度升高对辣椒光合作用及相关生理特性的影响,揭示大气CO_2浓度变化与辣椒光合作用及生理指标之间的关系,为辣椒的栽培管理及果实加工提供理论参考。利用OTC(open-top chamber)系统,采用盆栽试验,研究CO_2浓度增高200μmol·mol-1对辣椒形态指标、叶片生理指标、光合参数、光合色素、维生素C(Vc)含量、糖类化合物和产量的影响。结果表明:大气CO_2浓度升高促进了辣椒生长,增加株高、产量和植株总生物量。叶片净光合速率(Pn)、胞间CO_2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)明显提高;开花坐果期气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)增加,结果期气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)下降;大气CO_2浓度升高促进辣椒叶和辣椒果实中Vc含量的显著升高,叶片中叶绿素和糖类化合物含量也显著增加;CO_2浓度升高能改善辣椒叶片光系统,增加光合作用,促进辣椒代谢物质的积累,有利于辣椒的生长发育。     

蜡梅光合与蒸腾速率日变化的初步研究

对野生蜡梅在不同天气中的净光合速率 (Pn)和蒸腾速率 (Tr)日变化及其与环境因子的关系进行了初步研究 ,结果如下 :(1)蜡梅在晴天和阴天的 Pn日进程均呈一双峰型曲线。但晴天的两个峰值比在阴天出现要早 ,Pn的总体水平要高于阴天 ,且在午后发生明显的光合“午休”现象。 (2 )Tr在晴天的日变化呈单峰型曲线 ,在午后强光和高温条件下 ,Tr可高达 10 mmol H2 O m-2 s-1以上。在阴天 ,Tr日进程波动很小 ,且蒸腾作用微弱 ,全天大多保持在 0 .8mmol H2 O m-2 s-1以下的水平。(3)在光合有效辐射 (PAR)为 80 0～ 90 0 μmol m-2 s-1、大气温度 (TA) 2 8℃左右、相对湿度 (RH)约75%的条件下 ,野生蜡梅的 Pn可高达 2 3.6 μmol CO2 m-2 s-1。但蜡梅的光饱和点与光补偿点均较低 ,分别约为 90 0μmol m-2 s-1和 2 0μmol m-2 s-1。 (4 ) PAR和 TA是影响蜡梅光合与蒸腾速率日进程的主导生态因子。蜡梅对强光和高温反应敏感 ,在超过光饱和点且气温高达 4 2℃以上时 ,其蒸腾作用强烈 ,能量转换与水分利用效率 (WUE)大大降低 ,光合能力减弱 ,导致 Pn急剧下降     

阴晴天条件下高CO_2浓度对杂交稻光合作用影响的FACE研究

光和二氧化碳(CO_2)是绿色植物光合作用的两个基本条件.为了明确不同光照条件下,高CO_2浓度对不同杂交水稻光合特性的影响,2017年利用稻田大型FACE平台,以‘Y两优900’和‘甬优538’为供试材料,设置环境CO_2和高CO_2浓度(增200μmol·mol^-1)两个水平,分别在拔节期和灌浆期同时测定阴、晴天气条件下顶部全展叶光合特性参数.结果表明:高CO_2浓度使不同天气情况下两品种叶片的净同化率(P_n)均呈增加趋势,其中晴天条件下的增幅(31%)大于阴天(25%),拔节期的增幅(37%)大于灌浆期(21%),CO_2与天气、CO_2与生育期均存在显著的互作效应.叶片水分利用效率(WUE)对高CO_2浓度的响应趋势与P_n一致.高CO_2浓度环境下叶片气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)均呈下降趋势,晴天条件下的降幅略大于阴天.与晴天相比,阴天条件下叶片P_n、g_s、T_r、WUE和L_s平均分别下降41%、18%、41%、26%和27%,差异均达显著或极显著水平.相关分析表明,晴天P_n、g_s、T_r均与阴天时的参数呈极显著正相关关系.表明阴天使水稻生育中、后期叶片光合参数及其对高CO_2浓度的响应均大幅降低,且两品种表现一致.评估未来水稻产量潜力需要考虑天气条件.     

虉草光合作用日变化及其与环境因子的关系

对镇江北固山湿地优势植物——虉草的光合作用进行了试验研究。结果表明,春夏季晴天虉草净光合速率(Pn)的日变化为双峰曲线,有明显的光合“午休”现象;多云天虉草的Pn主要受光强制约,随光合有效辐射(PAR)变化而变化。经统计学验证,虉草的Pn与PAR、气孔导度(Gs)有显著正相关关系,而与细胞间隙CO_2浓度(Ci)呈显著负相关。用一元二次方程拟合了虉草的光响应曲线,得到光补偿点为38.572μmol·m~(-2)·s~(-1),光饱和点为2087.5μmol·m~(-2)·s~(-1)。     

天山西部野杏光合作用日变化特征与其生理生态因子的关系

在新疆天山西部伊犁野果林资源发展研究中心的野杏林选定野生成年杏树为样株,用Li-6400光合仪测定晴天和阴天两种天气状况下野杏的光合生理生态特性,并通过相关分析、通径分析、回归分析探讨其净光合速率与生理生态因子的关系。结果显示:(1)野杏的最大净光合速率(Pnmax)和光饱和点(LSP)分别为12.63和1 389.44μmol.m-2.s-1,属喜光的阳生树种。(2)晴天和多云天气下野杏的净光合速率(Pn)日变化最大值和日均值之间差异不显著,晴天Pn日变化为单峰型,而多云为双峰型,具典型的"午休"现象,而且是由非气孔限制因素造成,与叶温(Tl)的降低有关。(3)野杏气孔导度(Gs)与Pn和蒸腾速率(Tr)呈显著正相关;随着其Tl的增加,晴天Pn、Gs和Tr为单峰形;多云Pn和Tr呈线性增加,而Gs呈线性降低;Tl增加超过最适值后Gs的降低是晴天野杏产生严重光抑制的重要原因;气孔的快速关闭降低了Tr,造成Tl增加和Pn降低,在最大程度上控制了水分丢失。(4)晴天和多云天气下影响野杏叶片Pn日变化主导生理因子均为Gs,主要限制因子为胞间CO2浓度(Ci);主导生态因子为空气相对湿度(RH),限制因子为气温(Ta)。研究表明,野杏能够适应高光强环境条件,这是野杏主要分布在较为干旱阳坡上的重要原因之一;多云天气条件对野杏进行光合作用的抑制程度较弱,这为野杏种群天然更新环境条件的人工调节提供一定的理论依据。     

CO_2浓度升高对宁夏枸杞苗木光合特性及生物量分配影响

为明确大气CO_2浓度升高对宁夏枸杞光合特性及生物量分配的影响,以宁夏枸杞苗木为试材,采用开顶气室(OTC)模拟自然环境大气CO_2浓度变化,设置3个CO_2浓度水平[CK(380±20μmol/mol)、TR1(570±20μmol/mol)、TR2(760±20μmol/mol)],分别于不同CO_2浓度处理90d、120d后,测定其净光合速率(P_n)、光响应曲线、CO_2响应曲线等相关指标及植株不同器官生物量。结果表明:(1)TR1及TR2下Pn于第一年处理至90d时均较CK显著升高(P0.05),且TR1处理在120d时较CK显著降低;第二年处理90d时,TR1处理较CK下降了4.77%,处理120d时TR1、TR2均高于CK,但差异不显著。(2)随着CO_2浓度升高,两年中TR1、TR2处理的胞间CO_2浓度(C_i)较CK均显著升高,处理后120d时,气孔导度(G_s)较CK均显著下降;水分利用率(WUE)在第一年处理中均无显著变化,但在第二年处理120d时,TR1、TR2均较CK显著上升。(3)处理至90d和120d时,TR1、TR2组的宁夏枸杞苗木光饱和点、CO_2饱和点均高于CK,但TR2组初始羧化效率低于CK。(4)随着CO_2浓度升高,宁夏枸杞苗木地上部分生物量分配显著增加,地下部分生物量分配显著降低。研究发现,一定时间内适宜CO_2浓度升高可促进宁夏枸杞苗木光合作用,使得其地上部分生物量分配显著提高,地下部分生物量分配显著降低;但随着处理浓度升高及处理时间延长,其光合作用有下调趋势,表现为净光合速率、气孔导度、初始羧化效率等下降。     

CO_2浓度升高下粳稻叶片光合作用对光强变化的响应

为了研究不同CO_2浓度升高水平下水稻光合作用对光强变化的响应,以常规粳稻"南粳9108"为试验材料,利用开顶式气室(OTC),设置对照(CK,背景大气),CK+40μmol·mol-1(T1)和CK+200μmol·mol-1(T2)两个CO_2浓度升高水平,各设4个OTC作为重复。测定了拔节孕穗期、抽穗开花期和乳熟期不同光强水平下水稻叶片的净光合速率(Pn)和氮含量等,并采用非直角双曲线模型模拟确定光合作用参数。结果表明:T1处理的Pn仅在拔节孕穗期和乳熟期的低光强(PAR=400μmol·m-2·s-1)下略高于CK,在其他光强水平下与CK无显著差异,饱和光强下的净光合速率(Pn max)在3个生育期均与CK无显著差异;不同光强下T2处理的Pn和Pn max在拔节孕穗期和抽穗开花期比CK高34%~40%,在乳熟期与CK无显著差异;CO_2浓度升高200μmol·mol-1有降低叶片氮含量的趋势,但叶片尺度的光合氮素利用效率显著高于CK和T1处理,且随着光照的增强而进一步提升;CO_2浓度升高200μmol·mol-1有利于提升孕穗期和抽穗开花期的表观量子效率。     

粳稻生育后期剑叶光合日变化和光合色素对大气CO2浓度和温度升高的响应——FACE研究

为研究水稻叶片光合色素和光合日变化对大气CO₂浓度和气温升高的响应,我们采用在开放空气中控制升高CO₂浓度和温度的方法,以常规粳稻南粳9108为试验材料,设置了环境CO₂和高大气CO₂浓度(增加200 μmol·mol^-1)、环境温度和增温(增加1～2 ℃)交互的4个处理,测定了灌浆中期和后期水稻剑叶的光合日变化特征和光合色素含量.结果表明: 水稻剑叶净光合速率(P_n)为双峰曲线,发生了光合“午休”现象;大气CO₂浓度升高提高了剑叶P_n,灌浆中期和后期平均分别增加了47.6%和39.1%;高温有降低P_n的趋势,但相关性未达到显著水平.大气CO₂浓度和温度升高导致水稻剑叶生育后期气孔导度(g_s)平均分别降低了17.0%和11.8%.高CO₂浓度水稻剑叶生育后期蒸腾速率(T_r)、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素和叶绿素a/b值显著降低,平均降幅分别为5.9%、50.4%、21.3%、41.4%、39.4%和21.4%,明显增加了剑叶水分利用率(WUE),平均增幅达47.9%.与之相反,生育后期增温使水稻剑叶T_r增加了10.2%,使WUE平均降低了20.4%.综上所述,大气CO₂浓度升高对粳稻生育后期剑叶P_n、g_s和光合色素含量的影响明显大于增温效应.因此,应重视大气CO₂浓度和温度对水稻光合作用和光合色素的综合效应,减弱增温的负效应.     

高CO2浓度对杂交水稻光合作用日变化的影响——FACE研究

大气二氧化碳(CO_2)浓度增高导致全球变暖,但作为光合作用底物促进绿色作物的光合作用。为了明确高CO_2浓度对杂交水稻结实期光合日变化的影响,2014年利用稻田FACE(Free Air CO_2Enrichment)平台,以生产上曾创高产纪录的两个杂交稻新组合甬优2640和Y两优2号为供试材料,设置环境CO_2和高CO_2浓度(增200μmol/mol)两个水平,测定杂交稻抽穗期和灌浆中期光合作用日变化和成熟期生物量。结果表明,高CO_2浓度环境下两组合抽穗期叶片净光合速率均大幅增加(全天平均52%),但灌浆中期的平均增幅减半,其中Y两优2号这种光合下调表现更为明显。大气CO_2浓度升高使两杂交稻组合抽穗和灌浆中期叶片气孔导度均大幅下降,导致蒸腾速率下降而水分利用效率大幅增加,Y两优2号气孔导度和蒸腾速率对CO_2的响应上午大于下午,而甬优2640表现相反。尽管大气CO_2浓度升高使杂交稻结实期不同时刻胞间CO_2浓度均大幅增加,但对气孔限制值特别是胞间CO_2与空气CO_2浓度之比多无显著影响,两品种趋势一致。大气CO_2浓度升高对甬优2640地上部生物量及其组分的影响明显大于Y两优2号,CO_2与品种间多存在互作效应。以上结果表明,与甬优2640相比,Y两优2号最终生产力从高CO_2浓度环境中获益较少可能与该品种生长后期存在明显的光合适应有关,但这种光合适应似乎不是由气孔限制造成的。     

Aquaporins and membrane diffusion of CO2 in living organisms

Background

Determination of CO₂ diffusion rates in living cells revealed inconsistencies with existing models about the mechanisms of membrane gas transport. Mainly, these discrepancies exist in the determined CO₂ diffusion rates of bio-membranes, which were orders of magnitudes below those for pure lipid bilayers or theoretical considerations as well as in the observation that membrane insertion of specific aquaporins was rescuing high CO₂ transport rates. This effect was confirmed by functional aquaporin protein analysis in heterologous expression systems as well as in bacteria, plants and partly in mammals.

Scope of Review

This review summarizes the arguments in favor of and against aquaporin facilitated membrane diffusion of CO₂ and reports about its importance for the physiology of living organisms.

Major Conclusions

Most likely, the aquaporin tetramer forming an additional fifth pore is required for CO₂ diffusion facilitation. Aquaporin tetramer formation, membrane integration and disintegration could provide a mechanism for regulation of cellular CO₂ exchange. The physiological importance of aquaporin mediated CO₂ membrane diffusion could be shown for plants and cyanobacteria and partly for mammals.

General Significance

Taking the mentioned results into account, consequences for our current picture of cell membrane transport emerge. It appears that in some or many instances, membranes might not be as permeable as it was suggested by current bio-membrane models, opening an additional way of controlling the cellular influx or efflux of volatile substances like CO₂. This article is part of a Special Issue entitled Aquaporins.     

Hyperpnoea and CO2 sensitivity of the respiratory centres during exercise

The aim of this study was to specify whether exercise hyperpnoea was related to the CO2 sensitivity of the respiratory centres measured during steady-state exercise of mild intensity. Thus, ventilation (VE), breathing pattern [tidal volume (VT), respiratory frequency (f), inspiratory time (TI), total time of the respiratory cycle (TTOT), VT/TI, TI/TTOT] and CO2 sensitivity of the respiratory centres determined by the rebreathing method were measured at rest (SCO2re) and during steady-state exercise (SCO2ex) of mild intensity [CO2 output (VCO2) = 20 ml.kg-1.min-1] in 11 sedentary male subjects (aged 20-34 years). The results showed that SCO2re and SCO2ex were not significantly different. During exercise, there was no correlation between VE and SCO2ex and, for the same VCO2, all subjects had very close VE values normalized for body mass (bm), regardless of their SCO2ex (VEbm0.75 = 1.44 l.min-1.kg-1 SD 0.10). A highly significant positive correlation between SCO2ex and VT (normalised for bm) (r = 0.80, P less than 0.01), TI (r = 0.77, P less than 0.01) and TTOT (r = 0.77, P less than 0.01) existed, as well as a highly significant negative correlation between SCO2ex and (normalised for bm-0.25) (r = -0.73, P less than 0.01). We conclude that the hyperpnoea during steady-state exercise of mild intensity is not related to the SCO2ex. The relationship between breathing pattern and SCO2ex suggests that the breathing pattern could influence the determination of the SCO2ex. This finding needs further investigation.     

土壤CO2及岩溶碳循环影响因素综述

全球碳循环已成为全球气候变化的核心问题之一,岩溶作用对大气CO2浓度的调节以及其与土壤CO2的密切关系也受到了国内外普遍关注。岩溶作用消耗土壤CO2对大气碳库起到了重要的减源作用,对土壤CO2进行研究将有利于进一步揭示岩溶碳循环过程。因此从气候条件、土壤理化性质、土地利用类型等方面综述了土壤CO2的影响因素以及其对岩溶碳循环的影响,并提出其它酸参与到岩溶碳循环中将会减弱岩溶碳汇效应。由于各个因素之间往往相互联系,共同影响土壤CO2和岩溶碳循环,在研究岩溶碳汇时,需以地球系统科学和岩溶动力系统理论为指导,综合考虑大气圈、水圈、岩石圈、生物圈中各种因素的影响。     

温带针阔混交林土壤碳氮气体通量的主控因子与耦合关系

中高纬度森林地区由于气候条件变化剧烈,土壤温室气体排放量的估算存在很大的不确定性,并且不同碳氮气体通量的主控因子与耦合关系尚不明确。以长白山温带针阔混交林为研究对象,采用静态箱-气相色谱法连续4a(2005—2009年)测定土壤二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)净交换通量以及温度、水分等相关环境因子。研究结果表明:温带针阔混交林土壤整体上表现为CO2和N2O的排放源和CH4的吸收汇。土壤CH4、CO2和N2O通量的年均值分别为-1.3 kg CH4hm-2a-1、15102.2 kg CO2hm-2a-1和6.13 kg N2O hm-2a-1。土壤CO2通量呈现明显的季节性规律,主要受土壤温度的影响,水分次之;土壤CH4通量的季节变化不明显,与土壤水分显著正相关;土壤N2O通量季节变化与土壤CO2通量相似,与土壤水分、温度显著正相关。土壤CO2通量和CH4通量不存在任何类型的耦合关系,与N2O通量也不存在耦合关系;土壤CH4和N2O通量之间表现为消长型耦合关系。这项研究显示温带针阔混交林土壤碳氮气体通量主要受环境因子驱动,不同气体通量产生与消耗之间存在复杂的耦合关系,下一步研究需要深入探讨环境变化对其耦合关系的影响以及内在的生物驱动机制。     

不同水位管理对恢复泥炭地土壤CO2、CH4排放的影响

泥炭地水文条件影响泥炭地生物地球化学循环,控制和维持着泥炭地生态系统的结构和功能,是泥炭地生态恢复的重要前提。然而,目前关于恢复泥炭地土壤碳排放对不同水位的响应尚不明确。以长白山区天然（NP）、退耕（DP）及实施不同水文管理的恢复泥炭地（低水位（LR）、高水位（HR）与高低交替水位（H-LR））为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对研究区泥炭地进行生长季（6-10月）土壤CO₂、CH₄排放监测。结果表明：温度和水位变化是研究区泥炭地土壤CO₂、CH₄排放季节变化的主控因子。H-LR受水位控制的影响,生长季土壤CO₂排放速率波动剧烈,其它水位管理恢复区土壤CO₂排放速率呈单峰型排放模式,且均与近地表温度呈指数相关（P<0.05）。除HR外,土壤CO₂排放速率与水位呈显著负相关（P<0.05）。生长季,研究区HR土壤CH₄排放速率呈双峰型,H-LR与NP的土壤CH₄排放呈单峰型,与近地表温度呈指数相关（P<0.05）,LR水位与CH₄排放速率显著正相关（P<0.05）。研究区不同水位管理恢复泥炭地土壤碳排放差异显著,虽然HR的土壤CO₂-C累积碳排放量显著低于其它水位恢复区,但其土壤CH₄-C累积碳排放量和综合增温潜势显著高于其它水位恢复区（P<0.05）。LR的累积碳排放量显著低于退化泥炭地,且其综合增温潜势最低。因此,建议在泥炭地恢复初期将低水位管理作为短期策略,以更好地恢复泥炭地碳汇功能,减弱其增温潜势。     

城市小型景观水体CO2与CH4排放特征及影响因素

淡水生态系统被认为是大气温室气体排放的重要来源,尤其在人类活动影响下,其排放强度可能进一步增强。城市小型景观水体是城市生态系统的重要组成,具有面积小、数量大以及人类干扰强的特征,其温室气体排放特征及影响因素尚不清楚。选择重庆市大学城8个景观水体和周边2个自然水体为对象,于2019年1、4、7、10月,利用漂浮箱和顶空法分析了水体CO₂与CH₄的溶存浓度及排放通量,旨在揭示城市小型景观水体CO₂与CH₄排放强度、时空变异特征以及影响因素。结果表明,10个小型水体CO₂、CH₄的溶存浓度范围分别为10.75-116.25 μmol/L和0.09-3.61 μmol/L（均值分别为（47.6±29.3）μmol/L、（1.13±0.56）μmol/L）,均为过饱和状态;漂浮箱法实测的8个景观水体CO₂和CH₄排放通量均值分别为（72.7±65.9）mmol m^-2 d^-1和（2.31±3.48）mmol m^-2 d^-1（顶空法估算值为（69.7±82.0）mmol m^-2 d^-1和（3.69±2.92）mmol m^-2 d^-1）,是2个自然水体的3.5-6.1和2.0-4.5倍,呈较强的CO₂、CH₄排放源;居民区景观水体CO₂和CH₄排放略高于校园区,均显著高于对照的自然水体;CO₂排放夏季最高,秋季次之,冬、春季最低,CH₄呈夏季>秋季≈春季>冬季的季节模式,温度和水体初级生产共同影响CO₂和CH₄排放的季节模式;水生植物分布对景观水体CO₂、CH₄排放有显著影响,有植物分布的水域比无植物水域平均高1.97和2.94倍;漂浮箱法和顶空法测得气体通量线性关系较好,但顶空法测得CO₂通量在春季明显偏低,而CH₄则普遍偏高。相关分析表明,景观水体碳、氮浓度、pH值以及DO等对CO₂排放具有较好的指示性,CH₄排放通量主要与水体中碳、磷浓度有关。城市小型景观水体CO₂、CH₄排放通量远高于大部分已有自然水体的研究结果,呈一种较强的大气温室气体排放源,在区域淡水系统温室气体排放清单中具有重要贡献,未来研究中应给以更多关注。     

C4作物FACE(free-air CO2 enrichment)研究进展

持续迅速上升的大气二氧化碳浓度([CO₂])是全球变暖最大的驱动因子,但其作为光合作用底物直接增加了作物的生产力。相比C₃作物,人们对未来高浓度CO₂情形下C₄作物的响应规律认识较少。与封闭或半封闭气室研究相比,FACE(free-air CO₂ enrichment)试验在空气自由流动的大田条件下对作物表现进行研究,它提供了对未来作物生长环境的真实模拟,因此提供了评估CO₂肥料效应以及揭示植物响应机制的最好机会。作为人类重要的粮食和饲料来源,高粱和玉米是最重要的C₄作物。在简介美国玉米和高粱FACE系统的基础上,综述了FACE情形下高浓度CO₂(模拟本世纪中叶大气CO₂浓度,即550 μmol/mol)对两大作物生理、生长和产量以及土壤特性等方面的影响,同时比较了与气室研究结果的异同点。(1)FACE使干旱条件下两作物光合作用显著增强,但湿润条件下没有影响;FACE条件下高粱出现光合适应现象,而玉米没有;(2)FACE使两作物气孔导度大幅下降,导致叶温升高、蒸腾速率下降、蒸发蒸腾总量减少或没有变化、叶片总水势和水分利用效率增加或没有变化;(3)FACE对两作物物候期和化学组分影响很少;(4)FACE使干旱条件下两作物生长和产量略有增加,但湿润条件下没有影响;(5)FACE使高粱田土壤丛枝状菌根真菌的长度和易提取胶状物质浓度显著增加,导致水稳性土壤团聚体增加;FACE对高粱田N₂O或含氮气体(N₂O+N₂)的排放没有影响;(6)高浓度CO₂对两作物气孔导度的影响FACE试验明显大于气室试验,而对生长和产量的影响呈相反趋势。阐明CO₂与基因型、土壤湿度和大气温度间的互作效应及其机制是下一轮C₄作物FACE研究优先考虑的方向,技术的不断进步已为利用大型FACE系统来研究这些互作效应提供了可能。     

不同水生植物对景观水体CO2与CH4排放通量的影响

城市景观水体是大气CO₂与CH₄的排放热源,而水生植物作为景观水体的重要组成要素,对水体温室气体排放动态的影响并不清楚。选择重庆市观音塘国家湿地公园为研究区,利用漂浮箱法与顶空平衡法对观音塘水域7种不同水生植物分布区进行水-气界面CO₂与CH₄排放通量及CO₂、CH₄溶存浓度进行季节性监测,估算了植物传输对气体通量的贡献。结果表明：1)观音塘水体CO₂与CH₄浓度范围分别为8.0—341.8μmol/L和0.23—5.26μmol/L,排放通量分别为26.5—869.1 mmol m^-2 d^-1和0.40—11.15 mmol m^-2 d^-1,是大气净CO₂与CH₄排放源;2)观音塘开敞水区CO₂与CH₄排放通量低于大部分城市湖泊或景观水体...     

神农架主要森林土壤CH4、CO2和N2O排放对降水减少的响应

研究降水格局改变后森林土壤温室气体排放格局,可为森林温室气体排放清单制定提供科学依据。以神农架典型森林类型常绿落叶阔叶混交林和2种人工林马尾松和杉木林为研究对象,研究了降水格局改变后,其土壤CH_4吸收、CO_2和N_2O的排放格局和可能机制。结果表明:常绿落叶阔叶混交林吸收CH_4通量为(-36.79±13.99)μg Cm~(-2)h~(-1),显著大于马尾松和杉木两种人工林的CH_4吸收通量,其吸收通量分别为(-14.10±3.38)μg Cm~(-2)h~(-1)和(-7.75±2.80)μg Cm~(-2)h~(-1)。马尾松和杉木两种人工林CO_2排放通量分别为(107.03±12.11)μg Cm~(-2)h~(-1)和(80.82±10.29)μg Cm~(-2)h~(-1),显著大于常绿落叶阔叶混交林(71.27±10.59)μg Cm~(-2)h~(-1)。常绿落叶阔叶混交林N_2O排放通量为(8.88±6.75)μg Nm~(-2)h~(-1),显著大于杉木人工林(5.93±2.79)μg Nm~(-2)h~(-1)和马尾松人工林(1.64±1.02)μg Nm~(-2)h~(-1)。分析3种森林土壤CH_4吸收量与其环境因子之间的关系发现,常绿落叶阔叶混交林的CH_4吸收通量与其土壤温度呈现显著的指数负相关关系(P0.01)。常绿落叶阔叶混交林、马尾松林和杉木林的土壤CO_2排放通量与其空气温度和土壤温度之间均呈现显著的指数正相关关系(P0.01)。常绿落叶阔叶混交林和马尾松林土壤N_2O排放通量与空气温度之间均呈现显著的指数正相关关系(P0.01),而马尾松林与土壤温度之间呈显著正相关(P0.05),与土壤湿度之间均无显著相关。降水减半后,减少降水对常绿落叶阔叶混交林和马尾松林土壤CH_4吸收通量均具有明显的促进作用,但对杉木林土壤CH_4吸收量具有抑制作用,对常绿落叶阔叶混交林和杉木林土壤CO_2平均排放通量均具有明显的促进作用,而对马尾松林土壤CO_2平均排放通量明显抑制作用,对常绿落叶阔叶混交林、马尾松和杉木林土壤N_2O排放量具有明显的抑制作用。