不同温度下CO2浓度增高对坛紫菜生长和叶绿素荧光特性的影响

大气CO2浓度升高对海藻的影响已有许多的研究报道,但鲜见有关温度与CO2相互作用的研究.在4种条件下对坛紫菜进行连续通气培养:(1)15℃+ 390tmol/mol CO2,(2) 15℃+700 μmol/mol CO2,(3) 25℃+390 μmol/mol CO2,(4) 25℃+ 700 μmol/mol CO2.从而探讨这种南方海域重要栽培海藻种类的生长和叶绿素荧光特性对温度和CO2相互作用的响应.结果表明:CO2对坛紫菜的生长的影响具有温度依赖性,在低温生长条件下提高CO2浓度更有利于坛紫菜的生长.CO2对坛紫菜叶绿素a(Chlorophyll a,Chl a)和类胡萝卜素(Carotenoid,Car)的促进作用远大于温度对其产生的影响.相对于25℃的生长温度而言,15℃生长温度下的坛紫菜表现出较高的最大相对电子传递速率(rETRmax),表明坛紫菜在低温环境下有较高的光合潜力;而CO2对坛紫菜的rETRmax没有明显影响.对于在不同测定温度下的光合荧光特性而言,在10-30℃测定温度范围内,在各生长条件下的海藻的rETRmax、光能利用效率(α)和最大光化学量子产量(Fv/Fm)随温度的升高变化不明显;但在较高测定温度下(≥30℃),上述荧光参数显著下降,说明高温易引发海藻光能利用效率和光合能力的下降,这可能与光系统(PS)Ⅱ反应中心活性下调有关.同时,当测定温度大于30℃时,15℃生长条件下的坛紫菜的rETRmax、α和F/Fm值下降趋势远大于25℃生长条件下的坛紫菜的值,表明在低温生长条件下的坛紫菜对短期高温胁迫的适应能力较弱;而在高CO2浓度生长条件下的坛紫菜的rETRmax总是低于正常CO2浓度生长下的值,说明CO2浓度升高会抑制坛紫菜在短期高温条件下的光合电子传递能力.     

大气CO_2增加对不同生长光强下龙须菜光合生理特性的影响

为了探讨未来大气CO2升高对不同生长光强下大型海藻的影响,选取经济红藻龙须菜为实验材料,研究了其生长速率、光合作用、呼吸作用、叶绿素荧光参数以及光合色素对CO2和光强的响应。实验设置两个CO2浓度,正常空气水平CO2浓度(390μL/L)和高CO2浓度(1000μL/L);两个光强梯度,高光(300μmol m-2s-1)和低光(100μmol m-2s-1)。结果表明,CO2和光强对龙须菜的生长和光合作用有明显的交互作用。大气CO2升高并没有显著影响龙须菜的生长速率,但在不同CO2处理下,龙须菜对光强的响应不同。在空气水平下,光强的变化对其生长速率影响不显著。而在高CO2作用下,高光处理下的藻体有更高的生长速率。CO2显著促进高光生长下龙须菜的呼吸作用速率,但是在低光下作用不明显。而对于光合作用速率来说,低光培养下的藻体CO2表现为负面效应,但对高光下生长的藻体作用不明显。CO2增加没有改变龙须菜生长状态下的电子传递速率,但在高光下,CO2表现为一定的抑制作用。CO2显著降低了龙须菜天线色素藻红蛋白和叶绿素a的含量。这些CO2与光强的结合效应表明,大气CO2的升高对龙须菜光合生理特性的影响随着光强的变化而呈现不同的效应,在未来评估CO2的增加对大型海藻的影响时,要充分考虑其他环境因子的耦合效应。     

大气CO_2浓度升高对不同氮生长条件下的两种大型海藻光合作用的影响

以龙须菜和蛎菜两种大型海藻为试验材料,在室外自然条件下培养,设置常规CO2浓度(390μL·L-1)和高CO2浓度(800μL·L-1)空气两种通气条件、以及10和150μmol·L-1两种氮营养盐供应水平,以探讨大气CO2浓度升高对不同氮营养盐生长条件下海藻生长与光合特性的影响。结果表明:不管是高氮还是低氮的培养条件,大气CO2浓度升高都能促进这两种海藻的生长;在龙须菜中,这种生长促进作用在低氮培养条件下更高,而在蛎菜中这种生长促进作用在高氮培养条件下较高;短期海水中高CO2浓度能促进蛎菜和龙须菜的光合作用;长期高CO2浓度生长环境依然能维持龙须菜高的光合作用,但抑制蛎菜的光合作用。另外,不管培养液中CO2供应条件如何,氮加富均促进了龙须菜和蛎菜这两种海藻的光全和呼吸作用。     

豆科固氮植物对CO2加富的生理响应

 全球CO2浓度升高对植物的影响成为近代植物生理生态学研究的热点,豆科植物因其独特的固氮能力使其研究具有重要价值。从光合生理、固氮特性及碳、氮代谢等几个方面综述了CO2浓度升高对豆科植物生理生态特性的影响,总结出如下结论：在高CO2浓度条件下,豆科植物的光合速率、根     

低潮干出状态下石莼的光合作用特性（简报）

在低潮时（即干出状态下）汕头广澳湾潮间带海藻石莼的光合速率和呼吸速率都有随水分损失增加而下降的趋势。PSⅡ光化学效率、表观量子产额、光饱和点、以及表观羧化效率都随水分损失增加而下降;而光补偿点、CO2补偿点则随水分损失增加而增高,低潮时的干出状态下空气中CO2浓度限制石莼的光合作用,如果大气CO2浓度升高,则会促进其暴露于空气中的光合作用。     

CO2浓度升高对大豆干旱胁迫的缓解效应

CO2浓度升高和干旱带来的气候变化势必对大豆的生长造成影响.目前,CO2浓度升高对干旱胁迫下大豆生理生化的影响研究较少.本试验研究了不同CO2浓度(400、600 pumol ? mol-1)和水分处理下(正常水分:叶片相对含水量为83％-90％;干旱:叶片相对含水量为64％-70％)大豆开花期的光合能力、光合色素积累...     

开放式空气CO2浓度升高与作物/杂草的竞争关系

CO2浓度升高对植物的光合作用、呼吸作用和水分利用等生理过程产生直接影响,进而影响植物的生长繁殖,CO2浓度升高对于具有C3光合途径的植物较具C4光合途径的植物更为有益,由于许多重要的杂草是C4植物,而许多重要的作用是C3植物,CO2浓度升高对杂草/作物的相互关系将有重要影响,本文就全球CO2浓度升高和气候变化对杂草/作物之间竞争关系影响进行综述,同时针对目前研究现状和可持续农业的需要,提出CO2学浓度升高条件下杂草/作物之间竞争关系及未来农田杂草治理方面理论与实践中有待解决的问题。     

CO2浓度升高和不同灌溉量对东北玉米光合特性及产量的影响

CO2和水分是植物光合作用的重要底物,大气CO2浓度升高或水分变化影响植物光合作用。玉米是重要的C4植物,目前已成为我国第一大作物。我国东北地区的玉米产量占全国玉米产量的1/3左右,对确保国家的粮食安全具有重要作用。但是,关于CO2浓度升高或水分变化共同作用对东北玉米的光合速率、水分利用效率和产量影响的研究甚少。基于开顶式生长箱(OTCs),模拟研究了CO2浓度变化(390、450、550μmol/mol)和降水变化(0、+15%(以试验地锦州1981—2010年6、7、8月月平均降水量88.7,153.9 mm和139.8 mm为基准))共同作用对玉米光合特性及产量的影响。以玉米品种丹玉39为材料,利用直角双曲线修正模型对6个处理(C550W+15%、C550W0、C450W+15%、C450W0、C390W+15%和C390W0)的光响应曲线进行了拟合。结果表明:在CO2浓度升高和灌溉的共同作用下,玉米叶片净光合速率(Pn)升高,且灌溉作用大于高CO2浓度作用;而蒸腾速率(Tr)则下降,使水分利用效率(WUE)升高。CO2浓度升高使气孔导度(Gs)降低,灌溉则使之升高,但灌溉的作用小于高CO2浓度作用;胞间CO2浓度(Ci)随CO2浓度增加而升高,灌溉对其影响不明显。高CO2浓度和灌溉共同作用下光响应参数差异明显。CO2浓度升高增加了最大净光合速率(Pnmax)和光饱和点(LSP),灌溉亦然;CO2浓度升高使得光补偿点(LCP)、光补偿点量子效率(φc)和暗呼吸速率(Rd)的灌溉处理和自然降水处理的差距变小。390、450、550μmol/mol CO2浓度下的灌溉处理与自然降水处理相比,叶面积分别增加了11.56%、3.31%和0.45%,干物质积累量分别增加了14.69%、8.09%和1.01%,最终使产量分别增加了10.47%、12.07%和8.96%。可见,在高CO2浓度下,适量的灌溉对玉米的整个光合作用过程起到了促进作用,最终表现为籽粒产量的增加。为研究者评估气候变化对中国东北地区作物光合能力和产量的影响及决策者调整适应气候变化措施方面提供依据。     

CO2浓度升高对凤梨叶片生长和光合特性的影响

研究了CO2浓度升高对开顶式气室中凤梨叶片的生长与光合生理的影响。结果表明:高CO2浓度(1000±100μmolmol-1)下生长的凤梨植株的株高、叶面积、鲜重和干重均高于对照(360±30μmolmol-1),处理90d时分别为对照的120.19%、119.22%、177.91%和161.04%;凤梨叶片的净光合速率也增加了136%-259%,且促进了叶片中可溶性糖和淀粉的积累,但叶绿素含量则下降了33.91%。高CO2浓度处理的凤梨叶片中RuBP羧化酶活性没有明显变化,乙醇酸氧化酶活性则明显下降。     

大气CO2浓度升高对绿豆叶片光合作用及叶绿素荧光参数的影响

利用FACE系统在大田条件下通过盆栽试验研究了大气CO2浓度升高[CO2浓度平均为(550+60) μmol·mo1-1]对绿豆叶片光合生理和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:与对照[ CO2浓度平均为(389+40) μmol·mol-1左右]相比,大气CO2浓度升高使花荚期绿豆叶片净光合速率(Pn)和胞间CO2浓度(Ci)分别升高11.7％和9.8％,气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)分别下降32.0％和24.6％,水分利用效率(WUE)提高83.5％;在蕾期,CO2浓度升高对绿豆叶片叶绿素初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、Fv/Fm和Fv/Fo没有显著影响;在鼓粒期,CO2浓度升高使绿豆叶片Fo增加19.1％,Fm和Fv分别下降9.0％和14.3％,Fv/Fo和Fv/Fm分别下降25.8％和6.2％.表明大气CO2浓度升高可能使绿豆生长后期光系统Ⅱ反应中心结构受到破坏,叶片的光合能力下降.     

CO2浓度升高与氮沉降对南亚热带森林生态系统植物生物量积累及分配格局的影响

CO2浓度升高与氮沉降增加对陆地生态系统的耦合作用已成为全球变化的研究热点。应用大型开顶箱 (OTC) 人工控制手段研究了人工生态系统在1) 高CO2 (700±20μmol·mol-1) +高氮沉降 (100kg N·hm-2·a-1) (CN) ;2) 高CO2 (700±20μmol·mol-1) +背景氮沉降 (C+) ;3) 高氮沉降 (100kg N·hm-2·a-1) +背景CO2 (N+) ;4) 背景CO2+背景氮沉降处理 (CK) 4种处理条件下荷木 (Schima superba) 、红锥 (Castanopsis hystrix) 、海南红豆 (Ormosia pinnata) 、肖蒲桃 (Acmena acuminatissima) 、红鳞蒲桃 (Syzygium hancei) 等主要南亚热带森林植物的生物量积累模式及其分配格局。连续近3年的实验结果表明:不同处理条件下, 各参试植物生物量积累具有不同的响应特征, N+处理显著促进荷木、肖蒲桃及红鳞蒲桃生物量的积累;C+处理显著促进肖蒲桃、海南红豆生物量的积累;CN处理显著促进除红锥外其他物种生物量的积累, 并且具有两者单独处理的叠加效应。不同处理改变物种生物量的分配模式, N+处理降低植物的根冠比, 促进地上部分生物量的积累;C+处理增加红锥和红鳞蒲桃地下部分生物量的分配, 却促进荷木和海南红豆地上部分的积累;CN处理仅促进红磷蒲桃地下部分的积累。群落生物量的积累与分配格局取决于优势物种的生物量及其分配格局在群落中所 占的权重。     

CO2浓度升高对森林土壤微生物呼吸与根（际）呼吸的影响

 根呼吸与微生物呼吸的作用底物不同,二者对高浓度CO₂的响应机理及敏感程度亦不同。在大气CO₂浓度升高的背景下,精确区分根呼吸与微生物呼吸是构建森林生态系统碳循环模型和预测森林生态系统碳源/汇关系所必需的。根（际）呼吸与微生物呼吸对高浓度CO₂的响应呈增加、降低或无明显变化等不同趋势,根（际）呼吸变化主要与根生物量明显相关,细根的作用大于粗根;土壤微生物呼吸变化存在较大的不确定性,微生物量和微生物活性与土壤微生物呼吸相关或不相关。根系统对高浓度CO₂的响应会潜在地影响微生物的代谢底物,进而影响微生物呼吸强度。凡影响土壤总呼吸的生物与非生物因子都会直接或间接地影响根呼吸与土壤微生物呼吸。     

烟草在PVYN病毒与烟蚜作用下对高CO2浓度的响应

以CO2浓度为主处理因子,研究了加倍CO2浓度和对照大气CO2浓度条件下,烟蚜、马铃薯Y病毒N株(PVYN)以及二者共同作用下烟草各指标的响应。结果表明,在当前CO2浓度条件下,PVYN、烟蚜及两者联合作用对烟草生物量影响不显著;而在未来高CO2浓度条件下,PVYN、烟蚜及两者联合作用对烟草生物量影响很大。CO2浓度升高后,PVYN和蚜虫二者联合作用显著降低烟草产量,危害加重,高CO2的"肥料"作用被极大地削弱。在有烟蚜、PVYN以及两者共同作用时烟草的化学物质及主要的次生代谢物烟碱的含量对CO2浓度升高的响应也发生一定的变化,表现在:高CO2浓度条件下,蚜虫、蚜虫与PVYN共同作用显著增加了烟草的含氮量;显著减少了烟叶含糖量;PVYN及其与蚜虫共同作用显著升高叶片可溶性蛋白含量;当高CO2浓度下,各处理的烟草烟碱含量均显著下降,而且PVYN感染的烟叶烟碱含量无论在哪一种CO2浓度条件下,都比无毒无虫的对照烟叶烟碱含量升高。结果显示,烟蚜和马铃薯Y病毒N株(PVYN)对烟草的产量、营养物质及防御物质都有影响;CO2浓度升高对烟草的生长有促进作用,增加了烟草的产量,但蚜虫的危害和PVYN感染使烟草产量下降,在高CO2浓度条件下,烟蚜和PVYN共同作用相对于目前CO2浓度对烟草产量的危害加重。     

Effects of elevated CO2 and N addition on growth and N2 fixation of a legume subshrub (Caragana microphylla Lam.) in temperate grassland in China

It is well demonstrated that the responses of plants to elevated atmospheric CO(2) concentration are species-specific and dependent on environmental conditions. We investigated the responses of a subshrub legume species, Caragana microphylla Lam., to elevated CO(2) and nitrogen (N) addition using open-top chambers in a semiarid temperate grassland in northern China for three years. Measured variables include leaf photosynthetic rate, shoot biomass, root biomass, symbiotic nitrogenase activity, and leaf N content. Symbiotic nitrogenase activity was determined by the C(2)H(2) reduction method. Elevated CO(2) enhanced photosynthesis and shoot biomass by 83% and 25%, respectively, and the enhancement of shoot biomass was significant only at a high N concentration. In addition, the photosynthetic capacity of C. microphylla did not show down-regulation under elevated CO(2). Elevated CO(2) had no significant effect on root biomass, symbiotic nitrogenase activity and leaf N content. Under elevated CO(2), N addition stimulated photosynthesis and shoot biomass. By contrast, N addition strongly inhibited symbiotic nitrogenase activity and slightly increased leaf N content of C. microphylla under both CO(2) levels, and had no significant effect on root biomass. The effect of elevated CO(2) and N addition on C. microphylla did not show interannual variation, except for the effect of N addition on leaf N content. These results indicate that shoot growth of C. microphylla is more sensitive to elevated CO(2) than is root growth. The stimulation of shoot growth of C. microphylla under elevated CO(2) or N addition is not associated with changes in N(2)-fixation. Additionally, elevated CO(2) and N addition interacted to affect shoot growth of C. microphylla with a stimulatory effect occurring only under combination of these two factors.     

全球大气CO2浓度升高对土壤微生物的影响

全球大气CO2浓度升高对土壤微生物生态系统的影响已引起广泛关注。本文从土壤微生物群落结构、微生物区系、土壤呼吸、微生物生物量以及土壤酶活性方面对大气高浓度CO2的响应进行了综述。由于提供高浓度CO2的实验系统、所选植物材料以及土壤特性等的不同,大气CO2浓度升高对土壤微生物群落结构、微生物区系、土壤呼吸、微生物生物量以及土壤酶活性的影响并未得出一致结论。但高浓度CO2对土壤微生物生态系统的影响是存在的。     

Effect of Elevated CO2 and Drought on Soil Microbial Communities Associated with Andropogon gerardii

Our understanding of the effects of elevated atmospheric CO2, singly and In combination with other environmental changes,on plant-soil interactions is incomplete. Elevated CO2 effects on C4 plants, though smaller than on C3 species, are mediated mostly via decreased stomatal conductance and thus water loss. Therefore, we characterized the interactive effect of elevated CO2 and drought on soil microbial communities associated with a dominant C4 prairie grass, Andropogon gerardii Vitman. Elevated CO2 and drought both affected resources available to the soil microbial community. For example, elevated CO2 increased the soil C:N ratio and water content during drought, whereas drought alone decreased both. Drought significantly decreased soil microbial biomass. In contrast, elevated COz increased biomass while ameliorating biomass decreases that were induced under drought. Total and active direct bacterial counts and carbon substrate use (overall use and number of used sources) increased significantly under elevated CO2. Denaturing gradient gel electrophoresis analysis revealed that drought and elevated CO2, singly and combined, did not affect the soil bacteria community structure.We conclude that elevated CO2 alone increased bacterial abundance and microbial activity and carbon use, probably in response to increased root exudation. Elevated CO2 also limited drought-related impacts on microbial activity and biomass,which likely resulted from decreased plant water use under elevated CO2. These are among the first results showing that elevated CO2 and drought work in opposition to modulate plant-associated soil-bacteria responses,which should then Influence soil resources and plant and ecosystem function.     

水华鱼腥藻生长与光合作用对大气CO2浓度升高的响应

 为了探讨大气CO2浓度升高对水华藻类的影响,利用水华鱼腥藻(Anabena flos_aquae)作为实验材料,研究了大气CO2浓度加倍对其生长和光合作用的影响,结果显示大气CO2浓度升高导致水华鱼腥藻的生物量、光饱和光合速率、光合效率和光系统II的光化学效率（Fv/Fm）明显提高,但对暗呼吸速率和光饱和点没有明显影响。CO2加倍条件下藻细胞光合作用对无机碳的亲和力降低,表明其利用HCO-3的能力受到抑制。     

Effects of species richness and elevated carbon dioxide on biomass accumulation: a synthesis using meta-analysis

Magnitude of growth enhancement by elevated CO(2) in a plant assemblage is dependent on a number of biotic and abiotic factors, including species richness. In this meta-analysis, we examined effects of elevated CO(2) on plant biomass accumulation in single- (populations) and multi-species (communities) assemblages. The primary objectives were to statistically synthesize the voluminous CO(2) studies conducted so far and to assess the collective response of plant growth to elevated CO(2) as affected by species richness. Our analysis showed that biomass enhancement by higher CO(2) was consistently lower in communities than in populations. For example, total plant biomass (W(T)) increased only 13% in communities compared to 30% in populations in response to elevated CO(2) across all studies included in this synthesis. Above- and below-ground biomass responded similarly as W (T) to elevated CO(2) and species richness. Smaller growth enhancement by CO(2) was found in communities consisting of species of different growth forms (woody vs. herbaceous species) or functional groups (legumes vs. non-legumes). This pattern was consistent across three major classes of facilities (closed, semi-open and open systems) used to manipulate CO(2) concentrations. An analysis of free-air CO(2) enrichment studies revealed that the population-community difference in growth enhancement by higher CO(2) was also dependent on the rate of N addition. Populations responded more than communities only when soil was amended with N. From the CO(2) studies synthesized in this meta-analysis, it is obvious that the collective growth responsiveness to elevated CO(2) will be lower in communities than in populations. We hypothesize that resource usurpation, i.e., competitive compartmentation of growth-limiting resources by less responsive species, may be important in determining growth response to elevated CO(2) in a community and is one of the reasons responsible for the lower biomass enhancement by elevated CO(2) in communities, as found in this synthesis.     

大气CO2与吡虫啉对甘蓝土壤细菌与微生物生物量C的影响

采用田间开顶式CO2控制气室(OTC),研究了375μL/L、750μL/L两个CO2浓度和CK、LC50、LC903种吡虫啉浓度处理条件下,甘蓝根际土壤细菌与非根际土壤微生物生物量C的变化。750μL/L CO2处理对甘蓝根际细菌数量显著增加(P0.01),而在同一CO2水平下各农药处理间并无显著差异;根区土壤微生物生物量C只有在750μL/L CO2且无吡虫啉处理的条件下显著(P0.05)下降,在LC50、LC90处理的影响下并不显著。同一CO2水平下,根区土壤微生物生物量C受农药处理的影响不明显。     

红豆草与土壤氮含量对大气二氧化碳浓度升高的响应

在封闭的植物培养箱中,通过盆栽实验,研究了红豆草和土壤氮含量对CO₂浓度增加的响应.结果表明,与正常CO₂浓度(355～370 μmol·mol^-1)相比,CO₂浓度升高(700 μmol·mol^-1),植物生物量增加25.1%(P＜0.01),但植物体氮浓度降低25.3%(P＜0.001),植物全氮没有显著的变化.经3个月盆栽实验后,与原始土壤相比,两种CO₂浓度处理土壤全N、NO₃^--N和NH₄⁺-N都有所降低,而土壤微生物氮则显著增加,这可能与植物生长有关.不同CO₂浓度处理土壤NH₄⁺-N浓度基本一致,但在高CO₂浓度下,土壤NO₃^--N浓度显著降低,而微生物生物氮显著增加.对整个土壤-植物系统而言,盆栽实验后,整个系统全氮有少量增加,但变化不显著,特别是在高CO₂浓度条件下,土壤-植物系统全氮最大,这可能与培养材料红豆草为豆科植物,而且在高CO₂浓度下生物量增加,导致氮的固定量增加有关.