增温和升高CO2浓度对桑树幼苗的生长和叶片品质的影响

研究了增温(+2 ℃)、升高CO₂浓度(+300 ppm)及同时增温和升高CO₂浓度(+2 ℃和+300 ppm CO₂)处理60 d后1年生桑树幼苗的形态、生物量积累及叶片品质的变化.结果表明: 与对照相比,增温显著增加桑树的基径、叶片数、总叶面积、叶干质量、叶干质量分数和可溶性蛋白含量,分别增加了9.9%、17.4%、23.0%、9.2%、10.1%和23.1%;升高CO₂浓度显著增加了桑树幼苗的茎干质量、根干质量和总干质量,比对照分别增加10.7%、15.9%和9.2%,但对幼苗的形态和叶片品质无显著影响;同时增温和升高CO₂浓度条件下,叶片数、株高、基径、总叶面积、叶干质量、根干质量、总干质量、叶片可溶性糖和粗蛋白含量均显著升高,与对照相比分别增加28.8%、9.1%、19.4%、32.6%、12.4%、17.2%、10.1%、45.8%和11.9%,但粗纤维含量显著降低16.8%.短期增温和升高CO₂浓度对桑树幼苗的生长发育和叶片品质有促进作用.     

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·mol^-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.     

CO2和温度升高情况下白粉菌侵染对西葫芦生长特性的影响

植物病害是降低植物产量和产品品质的重要因素,但对其在气候变化情景下如何影响植物的研究鲜见报道。利用封闭式人工气候室模拟不同环境处理,探讨了大气CO₂浓度增加和温度升高情况下白粉菌(Podosphaera xanthii)侵染对西葫芦(Cucurbita pepo)生长发育的影响。结果表明,单独CO₂加富(EC)增强了西葫芦光合作用(P<0.05),促进了植株生长和果实生产;CO₂浓度和温度同时升高(ECT)也促进了光合作用(P<0.05),加速了植株器官发育,但限制了叶片叶绿素合成和叶片面积生长,最终明显降低了植株地上部分干物质积累和果实产量(P<0.05)。和对照相比,EC处理下白粉菌的生长繁殖没有明显变化,但由于西葫芦植株的抗病性有所改善,植株病情指数略有下降;而ECT处理下白粉菌的发育繁殖明显改善,P. xanthii菌落规模和产孢能力极大提高(P<0.01),植物病情指数显著加重(P<0.01),作物严重减产(P<0.01)。可见,在未来以CO₂浓度和温度升高为特征的气候变化条件下,白粉菌倾向于加重对西葫芦的侵染。这个结论对其他葫芦科白粉病的防治管理也有借鉴作用。     

大气CO2浓度升高对土壤碳库稳定性的影响

工业革命以来,大气CO₂浓度持续上升,升高的CO₂浓度会改变植物光合产物积累、土壤碳库的碳输入和碳输出过程,进而通过影响有机碳组成和周转特征来调控土壤碳库动态变化。土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,其碳储量的微小变化都会对大气CO₂浓度和气候变化产生巨大影响。但目前关于CO₂浓度升高对土壤碳库动态和稳定性的影响还不清楚,很大程度上限制了预测陆地生态系统碳循环对气候变化的反馈。系统综述国内外大气CO₂浓度升高对植被生产力、植被碳输入和土壤碳库影响的研究进展,旨在揭示土壤碳库物理、化学组成以及周转特征对CO₂浓度升高的响应过程和机理,探讨CO₂升高情境下土壤微生物特征对土壤碳库稳定性的影响和驱动机制,为深入理解全球变化下的土壤碳循环特征提供理论支撑。     

CO2浓度升高对木荷幼苗光合特征的影响

IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)报告预测,到2100年CO₂浓度会出现430～480、580～720、720～1000和>1000μmol·mol^-1 4种不同情景,而目前同时探究所有CO₂情景下植物响应情况的研究很少。本试验利用开顶式气室分别探究自然大气浓度(约400μmol·mol^-1)、550、750和1000μmol·mol^-1 4个CO₂水平在生长季内对一年生木荷(Schima superba)幼苗气体交换参数、光合色素含量及生物量的影响。结果表明：熏气期间,550、750和1000μmol·mol^-1浓度下木荷幼苗净光合速率分别平均提升32.7%、66.7%、82.7%,胞间CO₂浓度分别平均增加60.3%、126.2%、223.9%,而高浓度CO₂对净光合速率的提升作用随着熏气时间延长,可能受叶片氮含量减少等非...     

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\[CO₂浓度平均为（550±60) μmol·mol^-1\]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(P_n)和胞间CO₂浓度(C_i)分别升高11.7%和9.8%,气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)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(F_o)、最大荧光（F_m）、可变荧光（F_v）、F_v/F_m和F_v/F_o没有显著影响;在鼓粒期,CO₂浓度升高使绿豆叶片F_o增加19.1%,F_m和F_v分别下降9.0%和14.3%,F_v/F_o和F_v/F_m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.     

高CO2浓度对红掌的生长和光合作用的影响

以开顶式塑料薄膜温室为设施,研究了红掌叶片光合速率、植株生长和光合酶活性对高CO2浓度的响应.结果表明处理30d时,处理组T1(700±100 μmol CO2 mol-1)的株高、单叶面积、株鲜重分别比对照组(大气CO2浓度360±30 μmol CO2 mol-1)增加了12.8%、2.39%、29.2%,而处理组T2(1 000±100 μmol CO2 mol-1)的株高、单叶面积、株鲜重分别比对照增加了8.7%、1.81%、27.2%.在各自处理条件下测定的T1和T2的净光合速率分别比对照增加27.0%和33.8%,且在对照条件下测定的各处理组的净光合速率也均高于对照.处理组的气孔导度与蒸腾速率下降,但却促进了叶片中可溶性糖和淀粉积累,而叶绿素含量并没有明显变化.高浓度CO2能促进Rubisco活性增加,而乙醇酸氧化酶活性则明显下降.     

冬小麦幼苗生长和化感物质对CO2和O3浓度升高的响应

利用开顶式气室(OTC), 采用盆栽试验研究了CO₂浓度为550 μL·L^-1、O₃浓度为60 μL·L^-1及CO₂浓度为550 μL·L^-1+O₃浓度为60 μL·L^-1对7个冬小麦品种幼苗生物量和化感物质丁布(DIMBOA)的影响.结果表明：在高CO₂浓度下,冬小麦幼苗地上生物量与丁布含量在品种间存在显著差异,品种碧蚂1号幼苗和根干质量比对照（CO₂浓度为370 μL·L^-1,O₃浓度为40 μL·L^-1）增加了36.8%和24.7%;丁布含量增幅为5.7%~184.6%.除碧蚂1号和陕139外,高浓度O₃导致冬小麦生物量降低,但使所有品种丁布含量显著增加,变幅为0.5~3倍.交互作用下所有品种根干质量降低,长武134地上部质量、根质量和丁布含量降幅最大,分别为82%、27.9%和35.5%;与长武134、远丰175和兰考217丁布含量降低相反,陕139丁布含量增加84.6%.聚类分析显示,不同处理和不同品种均显著影响丁布含量,陕139、兰考217和长武134在高CO₂和O₃浓度处理下聚为一类,而陕139在所有处理中丁布含量均表现为增加.表明化感物质丁布可以作为气候变化条件下,尤其是CO₂和O₃变化下抗性育种的特定指标.     

NaCl和Na2CO3胁迫对桑树幼苗生长和光合特性的影响

以1年生“青龙桑”幼苗为试验材料,研究了中性盐(NaCl)和碱性盐(Na2CO3)胁迫下桑树幼苗的生长和叶片光合特性.结果表明： 盐胁迫明显降低了桑树幼苗的株高、叶片数、生物量和叶片的光合能力.随着Na+浓度的增加,桑树叶片的气孔导度、蒸腾速率、净光合速率、实际光化学效率、电子传递速率和光化学猝灭系数明显降低,过剩光能以非光化学猝灭形式耗散的比例增加,桑树叶片的光能转化效率和光合能力下降.在Na+浓度＜150 mmol·L-1时,桑树幼苗的光合能力和生长受到的抑制较小,通过增加根冠比进一步适应盐胁迫,但这种保护机制随着盐浓度的增加逐渐降低.在Na2CO3胁迫下,＞50 mmol·L-1Na+浓度对桑树的生长和光合能力表现出较强的抑制作用,并随Na+浓度的增加,抑制程度加大.在NaCl＜150 mmol·L-1时,桑树的光合能力主要依赖植株形态和光合代谢双重途径适应中性盐逆境,而在NaCl浓度＞150 mmol·L-1和碱性盐胁迫下,其主要依赖光合代谢来适应逆境.     

CO2浓度升高和模拟氮沉降对青川箭竹叶营养质量的影响

通过研究大熊猫主食竹之一的青川箭竹(Fargesia rufa Yi)叶营养质量对CO2浓度升高和模拟氮沉降的响应,预测在气候变化下箭竹和大熊猫之间的取食关系,以期为大熊猫的长久保护提供科学参考.利用人工环境控制生长室对青川箭竹幼苗进行了1个生长季节的大气CO2浓度和施氮处理:(1)CON(对照,不添加N和环境CO2浓度),(2)EC(环境CO2浓度+350μmol/mol、不添加N),(3)EN(添加5gNm-2a-1、环境CO2浓度),(4)ECN(环境CO2浓度+350 μmol/mol、添加5 g N m-2 a-1).结果表明:EC处理对青川箭竹叶片的C含量无显著影响,但降低了叶片中N和P含量,从而导致C:N增加,而N:P没显著变化.另外,EC处理增加了叶片中可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉、蔗糖和果糖的含量,但降低了木质素和纤维素含量.同时,EC也明显增加了叶片中防御物质单宁的含量.另一方面,EN处理显著降低了叶片中C的含量,并增加了N的含量,但没有改变P的含量,从而C:N减小,而N:P增加.EN显著提高了箭竹叶片可溶性蛋白、可溶性糖和木质素含量,减少了淀粉和纤维素,但对单宁无明显影响.ECN减少了箭竹叶的单宁和N、P的含量,但显著增加了叶的可溶性蛋白、可溶性糖、果糖、蔗糖和淀粉含量.大气CO2浓度升高和氮沉降对叶的N、单宁、可溶性糖和淀粉含量具有显著的交互作用.在未来气候变化情景下,箭竹叶营养质量提高将可能影响叶的生物化学过程以及箭竹-大熊猫之间的取食关系.     

大气CO2浓度及温度升高对高山灌木鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)生长及抗氧化系统的影响

以CO_2浓度及温度升高为主要标志的全球气候变化将对我国西北地区脆弱的生态系统产生重要影响。利用环境控制实验研究CO_2浓度倍增(eCO_2, C_1:400μmol/mol和C_2:800μmol/mol)和温度升高(eT, T_1:20℃/10℃和T_2:23℃/13℃)对高山灌木鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)生长及抗氧化系统的影响。结果表明:eCO_2和eT表现出相反的生长和生理效应,eT对幼苗生长的影响要大于eCO_2对其的影响。eT使幼苗的总生物量、净光合速率(NAR)和相对生长速率(RGR)降低;但可促进地上部分生长,叶生物量比及叶面积比增加。eCO_2可减缓或补偿由eT引起的总生物量、NAR和RGR的降低,并促进地下部分生长。对抗氧化系统来说,eT使得超氧化歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性降低,还原型谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(ASA)含量降低;eCO_2只增加常温下SOD酶活性,并使GSH、ASA整体水平提高。结论:温度升高和CO_2浓度倍增没有协同促进鬼箭锦鸡儿幼苗的生长和光合能力。温度升高将对幼苗生长和抗氧化系统产生不利影响,eCO_2可促进生长并可能通过抗氧剂含量增加来缓解氧化胁迫。因此,未来气候变化,尤其是温度升高将会对高寒区植物产生较大影响,CO_2浓度增加可缓解增温的不利影响。     

Interactions between increasing CO2 concentration and temperature on plant growth

The global environment is changing with increasing temperature and atmospheric carbon dioxide concentration, [CO₂]. Because these two factors are concomitant, and the global [CO₂] rise will affect all biomes across the full global range of temperatures, it is essential to review the theory and observations on effects of temperature and [CO₂] interactions on plant carbon balance, growth, development, biomass accumulation and yield. Although there are sound theoretical reasons for expecting a larger stimulation of net CO₂ assimilation rates by increased [CO₂] at higher temperatures, this does not necessarily mean that the pattern of biomass and yield responses to increasing [CO₂] and temperature is determined by this response. This paper reviews the interactions between the effects of [CO₂] and temperature on plants. There is little unequivocal evidence for large differences in response to [CO₂] at different temperatures, as studies are confounded by the different responses of species adapted and acclimated to different temperatures, and the interspecific differences in growth form and development pattern. We conclude by stressing the importance of initiation and expansion of meristems and organs and the balance between assimilate supply and sink activity in determining the growth response to increasing [CO₂] and temperature.     

提高CO2浓度对两种亚热带树苗叶片水分状况的影响

鼎湖山季风常绿阔叶林的主要优势乔木树种黧蒴和荷木的幼苗,盆栽于自然光照和人工调节CO₂浓度为500μl·L^-1或空气CO₂(340μl·L^-1)的气罩中3个月.在各自生长条件下测定,高CO₂下生长的黧蒴和荷木叶片平均气孔导度分别降低13%和20%,蒸腾速率下降20%和18%,水分利用效率提高1倍以上,不同CO₂浓度下的植物叶片气孔导度和蒸腾速率日进程曲线也有明显差异.处理后将幼苗置于自然条件下观测其后效应,第7d时处理间的气孔导度和蒸腾速率皆无明显差异     

大气CO2浓度升高对八宝景天生长及光合生理的影响

利用开顶式气室(OTC)系统,设正常大气CO₂浓度和CO₂浓度升高200 μmol·mol^-12个CO₂浓度处理,模拟大气CO₂浓度升高对八宝景天光合生理和生长发育的影响.结果表明: 大气CO₂浓度升高使八宝景天叶片上、下表皮气孔密度分别显著下降16.1%和16.7%,使叶片维管束增粗,导管增多,靠近上表皮细胞增大;CO₂浓度升高可以显著增加傍晚时八宝景天叶片光合色素含量,使夜间净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著增加.初花期傍晚,CO₂浓度升高使叶片苹果酸含量显著下降64.0%,纤维素含量显著增加20.8%.盛花期清晨,CO₂浓度升高使叶片苹果酸含量显著增加27.0%,对糖类物质含量影响不显著,植株的分枝数、单株茎质量和单株总生物量显著增加.CO₂浓度升高可以促进八宝景天光合作用,有利于植株生长.