大棚瓠瓜CO2加富的生理生态效应

春季对大棚瓠瓜CO2,可促进植株的生长发育,株高,茎粗增幅分别达到3．90％－19．48％和11．58％－27．37％,叶片厚度及叶面积也分别增加38．46％－69．23％和26．09％－49．38％;第一雌花着生节位平均降低2．6－4．0节,平均单果重增加4．05％－19．62％,产量 提高8．65％－19．47％,在1000μmol.mol^-1范围内,CO2浓度每增加100μmol.mol^-1,单果重和产量分别增加31．97g和68．39kg.667m^-2,第一雌花着生节位降低0．35节,在1000μmol.mol^-1浓度下,瓠瓜光合速率和羧化速率均达最高值,春季大棚瓠瓜CO2适宜施用浓度为1000μmol.mol^-1左右。     

CO2加富下水氮耦合对黄瓜叶片光合作用和超微结构的影响

以‘津优35号’黄瓜为试材,采用裂区-再裂区设计,研究了CO₂加富下水氮耦合对黄瓜叶片光合作用和超微结构的影响.主区设大气CO₂浓度(400 μmol·mol^-1,A)和加富CO₂浓度(800±20 μmol·mol^-1,E)2个CO₂浓度处理,裂区设无干旱胁迫(田间持水量的95%,W)和干旱胁迫(田间持水量的75%,D)2个水分处理,再裂区设施氮量450 kg·hm^-2(低氮,N₁)和900 kg·hm^-2(高氮,N₂)2个氮素处理.结果表明: 在干旱和高氮条件下,CO₂加富提高了黄瓜的株高,且使高氮下的叶面积显著增加.正常灌溉条件下,高氮处理的光合速率、气孔导度和蒸腾速率高于低氮处理,而干旱条件下则相反;CO₂加富提高了黄瓜叶片的水分利用效率,并且随着施氮量的增加,其水分利用效率提高.干旱胁迫下,黄瓜近轴面气孔密度增加,而CO₂加富和高氮却显著降低了气孔密度.高氮处理增加了黄瓜叶片叶绿体数量而减少了淀粉粒数量,干旱胁迫使叶绿体数量减少,但使淀粉粒数量呈上升趋势.干旱胁迫增加了叶绿体长度和宽度,显著增加了淀粉粒的大小,而高氮降低了叶绿体和淀粉粒的长度和宽度.CO₂加富和高氮均使基粒厚度和片层数增加(ADN₂除外),并且EDN₂处理的片层数显著高于ADN₂.综上所述,CO₂加富和适宜的水、氮条件能促进黄瓜叶片叶绿体类囊体膜系的发育,显著增加基粒厚度和基粒片层数,有效改善黄瓜的叶绿体结构,增强光合性能,提高黄瓜植株对CO₂和水、氮的吸收利用能力.     

CO2加富对两种海洋微绿藻的生长、光合作用和抗氧化酶活性的影响

研究了 CO2 加富对两种海洋微绿藻小球藻和亚心形扁藻的生长、光合作用和抗氧化酶活性的影响。实验结果表明 ,CO2加富 (含 5 0 0 0 μl/ L CO2 的空气 )促进小球藻和亚心形扁藻的生长。但两种藻对 CO2 加富的敏感性不同。CO2 加富对小球藻生物量影响的敏感性小于亚心形扁藻。CO2 加富使两种藻的干重和光合速率显著增加 ;可溶性蛋白含量显著下降 ;但两种藻的 Chla含量和 Car含量与对照相比变化不明显。高浓度 CO2 生长的小球藻和亚心形扁藻的 MDA含量比对照低 ,表明 CO2 升高可以减轻微藻的膜脂过氧化损伤 ,有利于膜脂稳定性的保持 ;在正常浓度 CO2 (36 0μl/ L )条件下 ,抗氧化酶 SOD、POD、CAT、GR的活性因藻种不同而存在很大差异 ,高浓度 CO2 (5 0 0 0μl/ L )培养条件使得这些抗氧化酶中的 SOD、CAT、GR的活性显著降低 ,而POD活性变化则不明显。 CO2 浓度升高可能导致抗氧化酶活性需求的减少 ,从而对藻的氧化损伤具有一定的保护能力。另外 ,光合速率、Chla含量和 Car含量以及抗氧化酶活性因藻种不同而存在很大的差异     

水稻光合作用对加富CO_2的响应

整个生育期经高Co（600μl／L）处理的5种水稻的PSⅡ原初光化学效率（Fv／Fm）与空气CO2（350μl／L）中生长的对照无明显的差异。高CO2下绿黄占3号,特三矮2号和普通野生稻叶片的平均光合放氧速率分别比各自的对照有所提高,而Ⅱ优4480和药用野生稻的光合速率低于对照。高CO2下生长的水稻叶片叶绿素含量和类胡萝卜素含量降低,生长后期的降解加快,并抑制了水稻的暗呼吸。绿黄占3号、特三矮2号和普遍野生稻的干物重在高CO2下较对照均有所增加,而Ⅱ优4480和药用野生稻的则下降。表明水稻不同种之间和种内的光合作用和生物量对高CO2的响应有一定的差异。     

胡杨不同叶形光合特性、水分利用效率及其对加富CO2的响应

 胡杨（Populus euphratica Oliv.）叶形多变化,大致归纳为杨树叶（卵圆形叶）和柳树叶（披针形叶）两大类。在内蒙古额济纳旗胡杨林自然保护区,选择成年树同时具有卵圆形叶和披针形叶的标准株,将枝条拉至同一高度,通过活体测定,比较了其光合特征、水分利用效率及对CO2加富的响应。结果表明：在目前大气CO2浓度下,当光强为1 000 μmol·m－2·s－1时,卵圆形叶（成年树主要叶片）（A）和披针形叶（成年树下部萌条叶片）(B)的净光合速率（Pn）分别为16.40 μmol CO2·m－2·s－1和9.38 μmol CO2·m－2·s－1;水分利用效率（WUE）分别为1.52 mmol CO2·mol－1 H2O和1.18 mmol CO2·mol－1 H2O;A的光饱和点和补偿点分别为1 600 μmol·m－2·s－1和79 μmol·m－2·s－1,B的相对应值则为1 500 μmol·m m－2·s－1和168 μmol·m－2·s－1。当CO2浓度加富到450 μmol·mol－1时,A的光饱和点升高了150 μmol·m－2·s－1,光补偿点降低了36 μmol·m－2·s－1;而B的光饱和点降低了272 μmol·m－2·s－1,光补偿点则升高了32 μmol·m－2·s－1。这表明,柳树叶的光合效率较低,以维持生长为主;随着树体长大,柳树叶难以维系其生长,出现杨树叶,杨树叶更能耐大气干旱,光合效率高,通过积累光合产物,使胡杨在极端逆境下得以生存并能达到较高的生长量,这就是胡杨从幼苗到成年树叶形变化的原因。随着CO2加富,两种叶片表现出截然相反的响应,柳树叶的光合时间缩短,光能利用率减小;而杨树叶的光合时间延长,光能利用率提高。如果地下水位下降,近地层空气变干燥,或随着大气CO2浓度升高,气候变暖,柳树叶可能会逐渐减少以至消失。     

CO2加富及大气恢复对吉利凤梨气体交换参数及生长发育的影响

研究了CO2浓度对吉利凤梨光合作用、光合作用关键酶活性及生长发育等方面的影响,同时对加富处理后在大气环境中的恢复情况进行初步探讨。结果如下:CO2加富处理的吉利凤梨,叶片净光合速率、水分利用效率在整个试验期间CO2加富处理组均比对照组高;而气孔导度、蒸腾速率均比对照组低;CO2加富处理的吉利凤梨株高、叶面积均高于对照组;CO2加富促进了叶片碳水化合物(可溶性糖,淀粉)的积累;CO2加富处理的吉利凤梨,叶片中的叶绿素含量、叶绿素a、叶绿素b降低,但叶绿素a/b没有明显变化;CO2加富处理的前30天乙醇酸氧化酶活性大幅度下降,核酮糖1,5二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性升高,处理90天后CO2加富处理组的Rubisco羧化活性低于对照;CO2加富提前了吉利凤梨花期。CO2加富处理结束150天后转移到大气恢复30天后CO2加富处理组下的光合作用、光合作用关键酶活性、可溶性糖与淀粉含量等指标均已恢复到接近对照组的水平。     

温度和CO2浓度升高对甜椒光合生理和虫害发生的影响

全球温度和CO₂浓度持续性升高对农业活动产生了显著影响。研究甜椒光合生理对气候变化的响应,可为甜椒等茄科蔬菜在应对未来气候变化的栽培管理措施及果实加工提供科学依据。本研究利用控制气室,采用盆栽试验研究模拟温度升高(常温+2℃)和CO₂浓度升高(600μmol·mol^-1)下甜椒品种‘甜椒115’光合生理及虫害发生的响应。结果表明:温度和CO₂浓度升高均可使甜椒净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、叶片蒸腾速率(T_r)和水分利用率(WUE)极显著增加,温度升高后胞间二氧化碳浓度(Ci)降低;升温可显著增加叶绿素a、叶绿素b的含量,而CO₂浓度升高导致甜椒光合色素含量降低,温度和CO₂浓度对甜椒果实Vc含量交互作用显著;温度与CO₂浓度升高对甜椒产量(鲜重)无显著影响,但会影响其产量构成因素;温度和CO₂浓度升高后甜椒蚜虫及其他虫害加重;温度和CO     

干旱高温及高浓度CO2复合胁迫对冬小麦生长的影响

研究了不同CO₂浓度、不同温度和水分条件及其组合对冬小麦产量、光合及水分的影响,以阐明气候变化对冬小麦的影响.结果表明: CO₂浓度升高对冬小麦光合速率没有影响,而升温和干旱均使光合速率显著下降.升高CO₂浓度与温度对冬小麦旗叶水分条件没有影响,干旱胁迫下旗叶相对含水量显著降低,而升温与干旱同时发生可降低旗叶水势.气温、CO₂浓度升高以及干旱胁迫共同作用下,冬小麦光合速率和旗叶水分条件显著降低,产量下降41.4%.CO₂浓度升高使冬小麦增产21.2%,温度升高使产量降低12.3%,CO₂浓度和温度同时升高对产量没有影响,干旱胁迫下产量下降程度更大.未来气候变化情景下,保持较高的土壤水分含量是减少气候变暖危害的重要手段.
     

高浓度CO2对树木生理生态的影响研究进展

大气CO2浓度升高已成为世界范围内的重要环境问题。CO2浓度升高势必会对植物的生理生态变化产生重要影响。综述了国内外有关高浓度CO2对树木生理生态影响研究的最新进展,具体包括高浓度CO2对树木生长发育、光合和呼吸作用、抗氧化系统、树木代谢物质、挥发性有机化合物以及树木凋落物等方面的影响。高浓度CO2一般会促进树木地上植株的生长和发育,但也因树种差异而有所不同。最新研究表明,高浓度CO2促进了树木细根周转,树木根系生长在大气CO2浓度升高条件下表现为促进作用,这种作用加快了全球森林生态系统的C循环。高浓度CO2虽然在一定程度上促进树木光合速率的增加,但长期熏蒸也往往会发生光合驯化,这种现象产生的生理学机制目前仍无定论。高浓度CO2对树木呼吸作用尤其是根系呼吸的影响将是未来研究的重点和难点。高浓度CO2一般会提高树木抗氧化酶活性与抗氧化剂含量,但不同树种响应高浓度CO2的过程和机理也有所差异。研究表明,高浓度CO2一般对树木凋落物的分解产生不利影响,但也因树种而异。需要强调的是,目前关于树木地下部分、树木对高浓度CO2的适应机理和重要过程(碳氮水耦合及基因调控等)以及多个树种包括不同类型树种及不同品种之间比较研究较少;关于某一重要生理生态机制(如根系生理代谢)尤其是多个生态因子复合条件下缺乏长期深入的研究。在此基础上给出了大气CO2浓度升高下树木生理生态学研究的未来发展方向,包括高CO2浓度条件下树木根系生理代谢及机制、树木碳氮水耦合的生理过程及机制、不同生态因子复合作用对树木生理影响机制以及树木分子作用机理等方面的研究。这些研究不仅将丰富森林树木应对未来气候变化的有关科学理论,也为全球气候变化背景下实现森林树种生态功能的优化选择及森林生态系统的可持续发展与经营提供重要的生理生态学理论依据和参考。     

覆膜对绿洲棉田土壤CO2通量和CO2浓度的影响

基于静态箱法和气井法分别测定新疆棉田覆膜位置的土壤CO2通量和CO2浓度.结果表明:土壤CO2通量和CO2浓度时间变化特征与土壤温度变化趋势一致,均表现为7月较高,10月最低.观测期内,棉田土壤CO2累积排放量非覆膜处理为2032.81 kg C·hm-2,覆膜处理为1871.95 kg C·hm-2;而1 m深度内土壤CO2浓度非覆膜处理为2165~23986μL·L-1,覆膜处理为5137~25945μL·L-1,即覆膜减少了棉田土壤排放CO2的同时增加了土壤CO2积累量.覆膜和非覆膜处理下不同深度土壤CO2浓度和CO2通量的相关系数分别为0.60~0.73和0.57~0.75,表明地表释放的CO2强烈依赖于土壤剖面储存的CO2.覆膜和非覆膜处理下Q10值分别为2.77和2.48,表明覆膜处理下的土壤CO2通量对土壤温度变化的响应更敏感.     

全球CO2浓度变化与植物的化感作用

ＣＯ２浓度升高会使植物同化物在体内的含量和分配发生变化,这种变化会影响到植物的某些生理代谢功能,进而影响植物次生代谢物质的形成和分泌,就大气ＣＯ２浓度升高和温度增加将如何影响植物叶片及根系次生代谢物、化感物质、植物残体腐解以及化感作用进行了论述,同时针对目前研究现状和未来可持续农业的需要提出了大气ＣＯ２浓度变化下植物化感作用的优先研究领域。     

Comparison of gas use efficiency and treatment uniformity in a forest ecosystem exposed to elevated [CO2] using pure and prediluted free-air CO2 enrichment technology

A direct comparison of treatment uniformity and CO₂ use of pure and prediluted free-air CO₂ enrichment (FACE) systems was conducted in a forest ecosystem. A vertical release pure CO₂ fumigation system was superimposed on an existing prediluted CO₂ fumigation system and operated on alternate days. The FACE system using prediluted CO₂ fumigation technology exhibited less temporal and spatial variability than the pure CO₂ fumigation system. The pure CO₂ fumigation system tended to over-fumigate the upwind portions of the plot and used 25% more CO₂ than the prediluted CO₂ fumigation system. The increased CO₂ use by the pure CO₂ system was exacerbated at low wind speeds. It is not clear if this phenomenon will also be observed in plots with smaller diameters and low-stature vegetation.     

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.     

CO2 浓度升高对水稻根系分泌物的影响——总有机碳、甲酸和乙酸含量变化

在大气ＣＯ２浓度升高条件下采用水培方法对水稻根系生长及根系分泌物进行了初步研究,ＣＯ２浓度倍增对水培水稻的根系生长具有明显的促进作用,约为７０％,但是根冠比却有所降低,水稻根系单位干重总有机碳,乙酸以及甲酸的释放量在ＣＯ２浓度倍增条件下变化不明显,但是单株奶系分泌物总量,乙酸以及甲酸的释放总量在ＣＯ２倍增处理下明显增加,推测水稻根系分泌物的增加是高浓度ＣＯ２下稻田ＣＨ４排放增加的重要原因之一。