不同土壤水分条件下CO_2浓度对禾谷缢管蚜种群的影响

利用开顶式熏气室研究了不同土壤水分条件下不同CO2 浓度对禾谷缢管蚜种群的影响 ,以期对未来大气CO2 浓度升高条件下不同降雨地区的小麦 蚜虫关系发展趋势做出初步预测 .结果表明 ,随CO2 浓度升高 ,禾谷缢管蚜种群持续增长 ,但以CO2 浓度从 35 0 μl·L-1上升到 5 5 0 μl·L-1时增长最快 ;禾谷缢管蚜种群大小与土壤水分密切相关 ,各CO2 浓度下均以 6 0 %土壤水分的最大 ;当CO2 浓度从 35 0 μl·L-1上升到 5 5 0 μl·L-1时 ,6 0 %土壤水分下的种群增长最快 ;当CO2 浓度从 5 5 0 μl·L-1上升到 70 0 μl·L-1时 ,6 0 %和 40 %土壤水分下的种群增长相近 ,且高于 80 %土壤水分下的增长 .据此可以认为 ,随大气CO2 浓度升高 ,禾谷缢管蚜种群会持续增长 ,从目前至下世纪中叶的时间内可能是蚜虫种群增长最快的阶段 ,特别在干旱、半干旱地区禾谷缢管蚜种群增长幅度较大、小麦受害较重 .     

不同土壤水分条件下CO2浓度对禾谷缢管蚜种群的影响

利用开顶式熏气室研究了不同土壤水分条件下不同CO2浓度对禾谷缢管蚜种群的影响,以期对未来大气CO2浓度升高条件下不同降雨地区的小麦－蚜虫关系发展趋势做出蚜虫关系发展趋势做出初步预测,结果表明,随CO2浓度从350ul.L^-1上升至550ul.L^-1时,60％土壤水分下的种群增长最快;当CO2浓度从550ul.L^-1上升到700ul.L^-1时,60％和40％土亍水分下的种群增长相近,且高于80％土壤水分下的增长,据此可以认为,随大气CO2浓度升高,禾谷缢管蚜种群会持续增长,从目前至下世纪中叶的时间内可能是蚜种群增长最快的阶段,特别在干旱,半干旱地区禾谷缢管蚜种群增长幅度较大,小麦受受较重。     

大气二氧化碳浓度变化对禾谷缢管蚜种群动态的影响

利用开顶式熏气室研究了大气CO₂浓度和土壤水分对禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi (L.)种群动态的影响,并分析了禾谷缢管蚜密度与被处理小麦叶片化学成分的关系。结果表明：（1）禾谷缢管蚜种群密度随CO₂浓度升高而持续增大并与土壤水分密切相关,各CO₂浓度下均以60%田间持水量时的密度最大;（2）CO₂和土壤水分对小麦叶片化学成分有明显的影响,麦叶水分、可溶性蛋白质、可溶性糖、淀粉含量随CO₂浓度和土壤水分含量上升而增加,纤维素含量随CO₂浓度上升而增加、随土壤水分含量上升而降低,单宁、丁布（DIMBOA）含量在CO₂浓度为550 μl/L时最高,但单宁含量随土壤水分上升而增加,丁布含量在60%田间持水量时最低;（3）禾谷缢管蚜密度与叶片水分、可溶性蛋白质、可溶性糖、淀粉含量呈正相关,与丁布、单宁含量呈负相关。结论：在未来的气候条件下,随着CO₂浓度升高禾谷缢管蚜种群可能会持续增长,这种增长在半干旱区更加突出。禾谷缢管蚜种群增长的原因之一是大气CO₂和土壤水分条件改变了植物的化学成分构成。     

大气二氧化碳浓度变化对禾谷缢管蚜种群动态的影响

利用开顶式熏气室研究了大气CO₂浓度和土壤水分对禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi (L.)种群动态的影响,并分析了禾谷缢管蚜密度与被处理小麦叶片化学成分的关系。结果表明：（1）禾谷缢管蚜种群密度随CO₂浓度升高而持续增大并与土壤水分密切相关,各CO₂浓度下均以60%田间持水量时的密度最大;（2）CO₂和土壤水分对小麦叶片化学成分有明显的影响,麦叶水分、可溶性蛋白质、可溶性糖、淀粉含量随CO₂浓度和土壤水分含量上升而增加,纤维素含量随CO₂浓度上升而增加、随土壤水分含量上升而降低,单宁、丁布（DIMBOA）含量在CO₂浓度为550 μl/L时最高,但单宁含量随土壤水分上升而增加,丁布含量在60%田间持水量时最低;（3）禾谷缢管蚜密度与叶片水分、可溶性蛋白质、可溶性糖、淀粉含量呈正相关,与丁布、单宁含量呈负相关。结论：在未来的气候条件下,随着CO₂浓度升高禾谷缢管蚜种群可能会持续增长,这种增长在半干旱区更加突出。禾谷缢管蚜种群增长的原因之一是大气CO₂和土壤水分条件改变了植物的化学成分构成。     

高CO2浓度对长白山阔叶红松林主要树种的影响

组成长白山阔叶红松林的主要树种红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的幼树,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO₂浓度为700μl·L^-1、400μl·L^-1的气室内两个生长季,以生长在400μl·L^-1下的幼树为对照组,在各自生长条件下测定,高CO₂浓度下生长的红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的高生长比对照组的幼树提高10%～40%.高CO₂浓度的幼树与对照CO₂下的幼树相比各树种蒸腾速率升降不一,但水分利用效率均有不同程度的提高,不同树种的可溶性糖和叶绿素含量对高CO₂浓度反应不一,反映出幼树对高CO₂浓度适应的复杂性.长期高CO₂浓度环境下生长的阔叶树对CO₂变化反应较针叶树敏感,供试树种均发生光合驯化现象.     

大气CO2浓度升高对香蕉光合作用及光合碳循环过程中叶氮分配的影响

生长在高CO₂浓度(700±5μl·L^-1)1周的香蕉叶片,其光合速率(Pn,μmol·m^-2·s^-1)为5.14±0.32,较生长在大气CO₂浓度(356±301μl·L^-1)的高22.1%,而生长在较高CO₂浓度下8周,叶片Pn较生长在大气CO₂浓度的低18.1%,表现香蕉叶片对较长期高CO₂浓度的驯化和光合作用抑制.生长在高CO₂浓度的香蕉叶片有较低光下呼吸速率(R_d),而不包括光下呼吸的CO₂补偿点则变幅较小.最大羧化速率(Vcmax)和电子传递速率(J)分别较生长在大气CO₂浓度的低30.5%和14.8%,根据气体交换速率计算的表观量子产率(α,mol CO₂·mol^-1光量子),生长在较高CO₂浓度下8周的叶片为0.014±0.01,而生长在大气CO₂浓度下的为0.025±0.005.较高CO₂浓度下叶片的表观量子产率降低44%.光能转换效率electrons·quanta^-1)亦从0.203降低至0.136.生长在较高CO₂浓度下香蕉叶片的叶氮在Rubicos分配系数(PR)、叶氮在生物力能学组分分配系数(P_B)和叶氮在光捕组分的分配系数(P_L)均较生长在大气CO₂浓度低,表明在高CO₂浓度下较长期生长(8周)的香蕉叶片多个光合过程受抑制,光合活性明显降低.     

不同CO2浓度下渗透胁迫对小麦膜伤害的影响

研究了常规CO₂(350μl·L^-1)和CO₂倍增(700μl·L^-1)环境中生长的春小麦幼苗,渗透胁迫时叶片中活性氧含量的变化和质膜透性的变化.结果表明,生长在CO₂倍增环境中的春小麦幼苗,渗透胁迫时O₂^·-及H₂O₂的增长幅度均小于常规CO₂浓度下生长的春小麦幼苗.质膜透性的增长幅度也是前者小于后者.据此认为,CO₂浓度倍增可以减轻渗透胁迫对质膜的氧化伤害,提高植物的抗旱力.     

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...     

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.     

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.     

大气CO2浓度缓增对稻田硝酸盐型甲烷厌氧氧化过程的影响

硝酸盐型甲烷厌氧氧化(AOM)是控制稻田甲烷排放的一种新途径,大气CO₂浓度升高会对稻田甲烷排放产生重要影响,但有关其对硝酸盐型AOM过程的影响知之甚少。本研究依托开顶式气室组成的CO₂浓度自动调控平台,采用¹³CH₄稳定性同位素示踪技术,从甲烷氧化活性、相关功能微生物Candidatus Methanoperedens nitroreducens (M. nitroreducens)-like古菌丰度与群落组成等方面,系统研究了稻田土壤中硝酸盐型AOM过程对大气CO₂浓度缓增的响应。试验设置背景CO₂浓度和CO₂浓度缓增处理(背景CO₂浓度基础上每年增加40 μL·L^-1,直至增幅达160 μL·L^-1)。结果表明: 稻田土壤硝酸盐型AOM速率为0.7～11.3 nmol CO₂·g^-1·d^-1;定量PCR结果显示,M. nitroreducens-like古菌mcrA基因丰度为2.2×10⁶～8.5×10⁶ copies·g^-1。与对照相比,CO₂浓度缓增处理使土壤中硝酸盐型AOM速率和M. nitroreducens-like古菌mcrA基因丰度均有一定幅度提高,特别是在5～10 cm深度下两者均显著提高。CO₂浓度缓增处理未显著改变M. nitroreducens-like古菌群落结构,但使其多样性显著降低。相关性分析表明,土壤有机碳含量可能是影响硝酸盐型AOM过程的重要因子。综上,大气CO₂浓度缓增在一定程度上促进了硝酸盐型AOM反应,暗示在未来气候变化背景下其在控制稻田甲烷排放中具有积极作用。     

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.     

海洋酸化与磷浓度变化对龙须菜光合作用和ATPase活性的影响

以大型海藻龙须菜(Gracilaria lemanensis)为实验材料,设置不同CO2浓度(400μL·L–1和1000μL·L–1)和磷浓度(0.5和30μmol·L-1)实验,探讨大气CO2浓度升高对不同磷浓度培养下龙须菜生长、光合作用及ATPase活性的影响.结果显示大气CO2下,磷加富导致龙须菜的相对生长速率...     

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,而不施氮肥增加有限;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.     

红松幼苗对CO2浓度升高的生理生态反应

研究了用开顶箱控制CO₂浓度在500和700μmol·mol^-1左右时红松幼苗的生理生态反应.结果表明,高浓度CO₂(500、700μmol·mol^-1CO₂)和对照(对照开顶箱、裸地)条件下,红松幼苗的净光合速率与气孔导度之间的变化不同.红松幼苗在500μmol·mol^-1CO₂条件下,RuBPcase活性最高,呈现光合上调反应,日平均净光合速率最大,叶绿素及可溶性糖含量最高;而生长在700μmol·mol^-1CO₂的红松幼苗呈现光合下调反应,光合作用明显低于对照植株,其酶活性及物质含量均最低.     

开放式空气CO2浓度增高条件下旱地土壤气体CO2浓度廓线测定

设计了一套适合于FACE(free-air CO₂ enrichment)平台的旱地土壤气体CO₂浓度廓线测定方法,并将其应用于田间实验.在江苏省无锡市郊区具有太湖地区典型水稻土的稻麦轮作农田,对FACE和对照麦田以及裸土0～30cm土层的土壤气体CO₂浓度廓线进行了观测研究.结果表明,所采用的方法满足进行旱地农田土壤气体CO₂浓度廓线研究的要求;在0～30cm土层中,上层土壤气体中的CO₂向上垂直扩散要比下层土壤快;在作物旺盛生长期,大气CO₂浓度升高200±40μmol·mol^-1使0～30cm土层的土壤气体CO₂浓度显著提高14%±5%(t检验P<0.001).