木本植物对CO2浓度和温度升高的相互作用的响应

CO2浓度和温度是影响木本植物生长和发育的两个关键因子,二者在全球变化中的相互作用对木本植物生长和发育具有显著的影响。大多数研究表明：CO2浓度增加和温度升高的相互作用可能影响木本植物的生长发育,促进光合作用;呼吸作用对CO2浓度增加和温度升高的相互作用存在长期和短期响应差异;二者的相互作用促进生物量增加和生产力的增长。木本植物对CO2浓度和温度升高的相互作用的响应程度因植物种类而异。     

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浓度和温度升高对红桦根际微生物的影响

应用自控、封闭、独立的生长室系统,研究升高的大气CO2浓度(环境CO2浓度 350(±25)μmol.mol-1,EC)和温度(环境温度 2.0(±0.5)℃,ET)及其交互作用(ECT)对不同栽植密度条件下红桦根际土壤可培养微生物数量的影响。结果表明:(1)EC显著增加了高密度条件下根际细菌数量;在整个生长季中,最大的根际细菌数量增加出现在7月份;而EC对低密度处理的根际细菌数量影响不显著。除了5月和6月份,ET在其余月份均显著增加了根际细菌数量,但是与密度处理没有有意义的相关;ECT对高低密度处理的根际细菌数量均未产生有统计意义的影响。(2)EC对低密度条件下的根际放线菌数量有显著增加,而对高密度条件下的根际放线菌数量无显著影响;ET和ECT对高低密度条件下的根际放线菌数量均未产生有统计意义的影响。(3)EC和ET对高低密度条件下的根际真菌数量无显著增加,而ECT显著增加了根际真菌数量。     

大豆叶片结构对CO2浓度升高的反应

应用光学显微镜和扫描电镜研究了ＣＯ２浓度对大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ）叶片形态和解剖特征的影响。结果表明,叶片外部形态没有显变化,而叶片气孔密度随ＣＯ２浓度升高呈下降趋势。对照组叶片上下表面和处理组的上表面均无表面角质蜡层,而处理组的下表面覆盖有大量星状的表面角质蜡层,它们在气孔区和非气孔区的数量基本差不多。此外,还发现叶肉中增加了一层栅栏组织,从而使叶片明显增厚,结果证实,ＣＯ２浓度增加将促     

三江平原土壤动物群落多样性对CO2浓度升高的响应

为研究大气CO₂浓度升高条件下土壤动物的响应, 本文采用开顶式气室(OTC)控制大气CO₂浓度, 设置了3个梯度, 分别为低浓度370 ppm背景CO₂ (AC)、中浓度550 ppm CO₂ (EC1)和高浓度700 ppm CO₂ (EC2)。于2017年秋季取样并用改良Tullgren干漏斗法和Baermann湿漏斗分离土壤动物。结果表明: (1)共捕获土壤动物6,268头, 隶属于7纲15目, 优势类群为甲螨亚目, 占捕获量的88.13%; 常见类群为弹尾目和双翅目幼虫, 合计占捕获量的9%。不同CO₂浓度水平下, 优势类群(甲螨亚目)和常见类群(弹尾目、双翅目幼虫)相同, 但是稀有类群存在一定差异。(2) CO₂浓度升高显著增加了甲螨亚目的类群数和个体密度, 显著降低了弹尾目的类群数和个体密度, 对其他土壤动物无显著影响。(3)三江平原不同浓度条件下土壤动物的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数均为AC > EC1 > EC2, 而优势度指数为EC2 > EC1 > AC, 丰富度指数为AC > EC2 > EC1。研究表明, 气候变化有可能影响土壤动物的群落结构以及土壤动物的多样性。     

CO2浓度和气温升高对植物形态结构影响的研究进展

形态结构是植物对气候变化响应研究中的重要内容之一。论文分别综述了CO₂浓度、气温及二者同时升高对植物株高、分枝、冠型、叶片和根系形态结构的影响。结果表明,大气CO₂浓度升高促进植物的枝、茎、节间长和根系的生长,因而改变了植物的冠层结构和根系结构;单独气温升高或CO₂浓度和温度同时升高对植物形态结构的影响因不同功能群、种或区域而显现出不确定性;通过对比研究,探讨了各研究结果出现差异的可能原因。最后分析了目前气候变化对植物形态结构影响研究的特点并提出未来应加强形态结构变化机理及形态结构变化与生态系统功能之间关系的研究。     

大气CO2浓度升高对农产品品质影响的研究进展

大气中不断升高的CO2浓度以及人类饮食的营养质量是目前我们面临的两个重大问题.目前,大气中CO2浓度已达到380 μmol·mo1-1,预测到2050年大气CO2浓度将达到550 μmol·mol-1.农产品的品质不仅取决于遗传基因,而且受生长环境条件的影响.大量研究表明,农作物的生长发育和产量形成都对CO2浓度升高做出了响应,而且这种变化对农产品的品质也产生了重要影响.本文对目前国内外模拟CO2浓度升高对农产品品质影响研究中采用的常见方法进行了比较,并综述了近年来在CO2浓度升高对水稻、小麦、大豆和其他一些蔬菜类农产品品质影响方面的研究进展.大量试验结果表明,CO2浓度升高条件下,大宗作物籽粒中蛋白质含量下降,微量元素总体上有下降趋势,而蔬菜类农产品的品质有一定程度改善.最后,本文根据目前研究现状对一些问题进行了讨论并提出了今后的研究方向.     

木本植物对CO_2浓度和温度升高的相互作用的响应

CO2 浓度和温度是影响木本植物生长和发育的两个关键因子 ,二者在全球变化中的相互作用对木本植物生长和发育具有显著的影响。大多数研究表明 :CO2 浓度增加和温度升高的相互作用可能影响木本植物的生长发育 ,促进光合作用 ;呼吸作用对CO2 浓度增加和温度升高的相互作用存在长期和短期响应差异 ;二者的相互作用促进生物量增加和生产力的增长。木本植物对CO2 浓度和温度升高的相互作用的响应程度因植物种类而异。     

O3和CO2浓度升高对油松针叶抗氧化系统的影响

利用开顶箱模拟大气O3与CO2浓度升高,对油松进行了连续4个月的熏蒸实验,探讨了油松针叶抗氧化系统化系统的响应.结果表明:1)高浓度O3显著增加了油松针叶过氧化氢的积累,到处理后期过量的过氧化氢显著地抑制了抗氧化酶活性,如SOD和APX,并且抗坏血酸被耗竭,加剧了膜质过氧化,最终导致了严重氧化伤害;2)高浓度CO2处理中油松针叶抗氧化酶活性普遍低于对照,ASA含量显著高于对照,可能是高CO2浓度促进ASA合成,或者是ASA的消耗减少,到处理后期使H2O2含量比对照降低了15.5%,从而减轻了膜质过氧化产物丙二醛含量,减轻了氧化伤害;3)与O3单因素相比,在协同处理中油松针叶具有较高的抗氧化酶活性和ASA含量,说明高CO2浓度减轻了高O3对抗氧化酶活性的抑制作用,并且提高了针叶内ASA含量,增强了针叶的抗氧化能力,有效地控制了ROS的产生与清除平衡,缓解了高O3带来的氧化伤害.     

大气CO2浓度升高对植物根系的影响

植物长期生长在CO2浓度不断升高的环境中,其结构和功能都将受到影响,这种影响不仅表现在植物的地上部分,同时也表现在植物的地下部分(根系),尤其是细根的长度、直径、产量、周转以及根与枝的分配模式等方面。植物根系结构和功能的改变影响植物地上部分和生态系统物质循环中的碳动态及土壤中碳库的变化。目前有关大气CO2浓度升高对根系动态影响的研究报道主要包括大气CO2浓度升高对根系结构(直径、分枝、长度、数量等)和根系生理(周转率、产量、碳分配模式等)的影响2个方面。目前,该领域研究还存在一些不足,例如在CO2浓度升高条件下,对植物根系内部的调控机制,以及由其引起的物质循环和能量流动的动态变化的了解较少;至今没有令人信服的证据说明大气CO2浓度升高使根系周转升高还是降低。今后应加强研究在CO2浓度升高条件下根系的周转变化和光合产物分配模式变化,CO2浓度升高和外界环境因素的共同作用对根系的影响,以及采用不同研究方法和研究对象在不同立地条件下开展升高CO2浓度对根系影响的对比研究等。     

川西亚高山红桦幼苗土壤蔗糖酶活性对温度和大气二氧化碳浓度升高的响应

研究了不同月份、不同密度下川西亚高山丘桦（Betula　albo—sinensis）幼苗土壤蔗糖酶活性对温度升高（ET）、大气CO2浓度升高（EC）及其复合作用（ETC）的响应．结果表明：ET处理下,各月份土壤蔗糖酶活性均表现出不同程度的提高,其中5、6、9和10月份达到显著水平（P〈0．05）;EC处理下,各月份土壤蔗糖酶活性均显著提高,各月份土壤蔗糖酶活性表现为高密度根际土壤（HR）〉低密度根际土壤（LR）〉高密度非根际土壤（HN）〉低密度非根际土壤（LN）;不同月份的土壤蔗糖酶活性对ETC和遮荫（CS）处理的响应不同,其响应动态与季节变化、植物密度以及蔗糖酶在土壤中的位置密切相关．     

模拟大气CO2浓度和温度升高对亚高山冷杉(Abies faxoniana)林土壤酶活性的影响

采用控制环境生长室研究了川西亚高山森林生态系统中与C、N、P循环有关的土壤转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性的月动态及其对模拟大气CO2浓度增加、温度升高以及交互作用的动态响应。在一个生长季节内,土壤有机层和矿质土壤层的转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶的活性高峰均出现在温度较高的夏季。其中,土壤有机层的转化酶活性高峰出现在6月份,但土壤矿质层的转化酶活性高峰出现在7月份,土壤有机层和矿质土壤层的脲酶和酸性磷酸酶的活性高峰均出现在7月份,而硝酸还原酶的活性高峰均出现在8月份。升高大气CO2浓度处理(EC)对土壤有机层和矿质土壤层的转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性没有显著影响。升高温度处理(ET)显著增加了土壤有机层和矿质土壤层的酶活性,并且土壤有机层的转化酶、硝酸还原酶和脲酶活性增加更显著。大气CO2浓度增加和温度升高之间的交互作用(ECT)对土壤有机层和矿质土壤层酶活性的影响主要是温度升高引起的。     

不同尺度上植物叶气孔导度对升高CO2的响应

植物叶气孔导度对大气CO2浓度升高的响应可表现在以下几个层面：在叶水平上,叶气孔导度和气孔密度下降;在植物个体水平上,单位叶面积蒸腾下降,植株的水分利用率升高;在生态系统水平上,蒸散降低,土壤泾流和土壤水分含量增加;在全球尺度上,扩大了温室气体的增温效应,同时也降低了全球降雨量增加的趋势。正是因为植物叶气孔导度的变化会影响全球水循环,所以它在全球变化中起着非常重要的作用。但目前的研究结果还不能外推到更大的尺度上去。     

大气CO2浓度升高对玉米非结构性碳水化合物和籽粒品质的影响

本试验利用改进的开顶式气室(OTC)在黄土高原长武农业生态试验站田间模拟大气CO₂浓度升高环境,设置3个处理:CK(田间环境,自然大气CO₂浓度)、OTC(OTC气室,自然大气CO₂浓度)、OTC_e(OTC气室,CO₂浓度700 μmol·mol^-1),探讨春玉米在不同生育期各器官非结构性碳水化合物(NSC)及籽粒品质(可溶性糖、淀粉和粗蛋白)对大气CO₂浓度升高的响应,为揭示旱作区春玉米对大气CO₂浓度升高的适应机理提供科学依据。结果表明: 大气CO₂浓度升高对玉米NSC含量、积累量的影响因器官和生育期不同而异。与CK和OTC相比,OTC_e促进了生殖生长阶段叶、茎和根NSC的活化再分配,提高了叶片、茎秆和根系NSC转运到籽粒的量(ATM_NSC)、向籽粒的转运率(AR_NSC)以及对籽粒的贡献率(AC_NSC);与CK相比,OTC带来的增温效应抑制了茎和根NSC的活化再分配,促进了叶NSC的活化再分配,显著提高了玉米叶ATM_NSC、AR_NSC、AC_NSC。在两年试验中,大气CO₂浓度升高对玉米籽粒可溶性糖、淀粉和粗蛋白含量无显著影响。     

3种落叶松幼苗对CO2升高的光合生理响应

采用Li-6400便携式光合作用测定系统研究CO2升高对长白落叶松(Larix olgensisHerry.),日本落叶松(Larix kaempferiCarr.)和兴安落叶松(LarixgmeliniRupr.)当年生和1年生幼苗的光合特性的影响。结果表明:CO2升高使3种落叶松光饱和光合速率(Pmax)和呼吸速率均有不同程度的增加,其中,长白落叶松当年生和1年生幼苗Pmax分别比对照提高了91%和83%,日本落叶松当年生和1年生幼苗Pmax分别比对照提高了71%和94%,而兴安落叶松当年生和1年生幼苗Pmax分别比对照提高了32%和106%。除兴安落叶松外,CO2升高使所有落叶松当年生幼苗的光补偿点(LCP)下降,说明当年生幼苗对CO2浓度升高的反应更敏感。CO2升高使日本落叶松当年生和1年生幼苗光饱和点(LSP)都升高,反映了其光合作用提高的潜力较大。CO2升高条件下,除1年生兴安落叶松外,其他处理的落叶松最大量子效率(AQYmax)均增加。比较分析表明,在未来大气CO2浓度升高条件下,日本落叶松的生长潜能可能最大,具有较强的生态优势,长白落叶松次之,兴安落叶松最小。     

大气二氧化碳浓度增加对木本植物BVOCs释放的影响

植物挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)在近地表臭氧和二次有机气溶胶生成中有重要作用,而大气CO2浓度上升对植物BVOCs释放有显著影响。利用Meta-analysis方法对已发表的数据进行整合分析发现:(1)总体而言,大气CO2浓度增加会导致不同木本植物(常绿与落叶) BVOCs释放降低;(2)就不同木本植物BVOCs释放而言,大气CO2浓度增加主要导致落叶植物BVOCs释放速率降低,而常绿植物则以增加为主;(3)就植物释放BVOCs种类而言,大气CO2浓度增加显著降低异戊二烯的释放速率,对单萜烯释放速率则无显著影响。结果可为阐明陆地生态系统BVOCs释放对全球CO2浓度增加的响应提供依据。     

大气CO2浓度和温度升高对木荷和杉木幼苗土壤卤代烃含量的影响

大气CO2浓度增加和温度升高引起的全球变化对土壤生态系统的生物地球化学过程产生了重要影响.挥发性卤代烃(VOXs)的合成与释放是土壤参与全球物质循环与能量流动的重要途径.本研究以南亚热带乔木幼苗木荷和杉木为对象,设置对照(CK)、CO2浓度升高(EC)、增温(ET)以及两者同时升高(EC+ET)4个处理,运用开顶箱及吹...     

模拟大气CO2浓度和温度升高对亚高山冷杉(Abies faxoniana)林土壤酶活性的影响

采用控制环境生长室研究了川西亚高山森林生态系统中与C、N、P循环有关的土壤转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性的月动态及其对模拟大气CO₂浓度增加、温度升高以及交互作用的动态响应。在一个生长季节内,土壤有机层和矿质土壤层的转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶的活性高峰均出现在温度较高的夏季。其中,土壤有机层的转化酶活性高峰出现在6月份,但土壤矿质层的转化酶活性高峰出现在7月份,土壤有机层和矿质土壤层的脲酶和酸性磷酸酶的活性高峰均出现在7月份,而硝酸还原酶的活性高峰均出现在8月份。升高大气CO₂浓度处理(EC)对土壤有机层和矿质土壤层的转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性没有显著影响。升高温度处理(ET)显著增加了土壤有机层和矿质土壤层的酶活性,并且土壤有机层的转化酶、硝酸还原酶和脲酶活性增加更显著。大气CO₂浓度增加和温度升高之间的交互作用(ECT)对土壤有机层和矿质土壤层酶活性的影响主要是温度升高引起的。     

氮素对高大气CO2浓度下小麦叶片光合作用的影响

通过测定小麦拔节期叶片的光合气体交换参数和光强-光合速率（P_n）响应曲线,研究了氮素对长期高大气CO₂浓度（760 μmol·mol^-1）下小麦叶片光合作用的影响.结果表明：在长期高大气CO₂浓度下,增施氮肥能提高小麦叶片P_n、蒸腾速率（T_r）和瞬时水分利用效率（WUE_i）;与正常大气CO₂浓度相比,高大气CO₂浓度下小麦叶片的P_n和WUE_i增加,气孔导度（G_s）和胞间CO₂浓度(C_i）降低.随光合有效辐射的增强,高大气CO₂浓度下小麦叶片的P_n和WUE_i均高于正常大气CO₂浓度处理,G_s则较低,而C_i和T_r无显著变化.高氮水平下小麦叶片G_s与P_n、T_r、WUE_i呈线性正相关,G_s与C_i在正常大气CO₂浓度下呈线性负相关,但高大气CO₂浓度下二者无相关性;低氮水平下小麦叶片的G_s与P_n、WUE_i无相关性,而与C_i和T_r呈线性正相关,表明高大气CO₂浓度下低氮水平的小麦叶片P_n由非气孔因素限制.