大气中CO2浓度升高对植物的影响

大气中CO_2浓度升高以及由此所引起的温室效应已成为人们普遍关注的议题。在未来的世界里,CO_2浓度将持续上升。预计到21世纪中叶,CO_2浓度可能达到700ppm。一些试验结果表明;CO_2浓度升高对多数植物的个体生长发育有促进作用,其中包括种子的发芽率提高,幼苗生长加快,叶面积增大,根系数量增多,气孔数量减少,茎干生长轮加宽,开花期提早,种子产量提高等。但是,CO_2浓度升高对植物也有不利影响。在高CO_2浓度环境中,由于过量产生的碳水化合物在叶片中的积累和矿物质的不平衡,许多植物在生长后期生长缓慢或出现负增长;个体生长发育规律的变化将导致一些增长种群逐渐向衰退种群过渡;C_3类杂草的加速生长将引起农业欠收;群落结构与组成的变化将促使一些植物走向绝灭;植物残渣中碳氮比的改变将引起生态系统生产力的下降等。因此,对于今后大气中CO_2浓度升高的影响还要做大量的研究。     

大气CO2浓度升高对光合作用的影响

众多的事实表明,大气的CO_2浓度正不断地升高,从工业化革命时期的270—280ppm 上升到现在的350ppm 左右,平均每年以1.2—1.4ppm 的速率递增,预计21世纪中后期大气CO_2浓度将上升为现在的两倍。CO_2作为温室气体,必然给全球的生态环境带来深刻的变化,因此,植物如何对大气CO_2浓度的升高作出响应,已引起各国科学家的普遍关注,因此此课题已成为目前比较活跃的研究领域。CO_2是光合作用的原料,故弄清楚光合作用如何对大气CO_2浓度升高作出响应,对于了解未来大气CO_2浓度升高对植物的影响尤其重要。本文将讨论大气CO_2浓度升高对光合作用的影响,及其影响的机制。     

自由大气CO2浓度升高对夏大豆生长与产量的影响

IPCC报告指出到本世纪中期全球大气CO2浓度将比目前的浓度增加50%.CO2浓度升高将影响大豆的生长及产量.有关大气CO2浓度对大豆影响的研究大多在温室或开顶式气室中进行的,利用FACE (Free Air CO2 Enrichment)系统对大豆生长发育受CO2浓度升高影响的试验首次在中国进行,FACE圈中心的CO2浓度维持在(550±60)μmol·mol-1,对照浓度(389±40)μmol·mol-1.这是继美国SoyFACE之后世界第二个利用FACE系统对大豆生长发育进行的研究,研究表明:大气CO2浓度升高提高了两个大豆品种全生育期的叶、茎、荚重及地上部分总重,收获后地上部分总干重平均提高52.30%;大豆叶面积对CO2浓度升高的响应存在品种差异,中黄35促进叶面积增加而中黄13抑制叶面积的增加.CO2浓度升高使鼓粒期大豆比叶重增加,中黄35比叶重增加23.08%到达显著水平.CO2浓度升高使大豆节数、分枝数、茎粗提高,特别是茎粗收获期中黄35增加7 18%,中黄13增加26.33%,均到达显著或极显著水平;大气CO2浓度升高使两个品种产量平均增加30.93%,产量的增加主要是由于CO2浓度升高提高了大豆单株荚数和百粒重.大气CO2浓度升高对大豆各器官占地上部分重量的比例影响不明显,对大豆收获指数的影响未达显著水平.大气CO2浓度升高对大豆的影响品种差异明显.结论与美国SoyFACE的研究结果基本一致,如FACE系统下大豆生物量、产量都较对照增高,但变化幅度较SoyFACE的结果高.     

CO2浓度升高对大豆冠层光合速率影响的数值模拟研究

利用美国Li-6200光合测定系统对鲁豆4号叶片光合速率进行了大量测定研究,确定了大豆叶片光-光合作用模式,模式中考虑了CO2浓度对光合作用速率的影响,在此基础上进一步测定了大豆冠层结构,建立了一个大豆冠层光合速率数值模式.利用GXH-305红外线CO2分析仪外接50×50×120cm同化箱对冠层光合速率进行了实际测定,结果表明当CO2浓度低于660ppm时,模式可以较好地模拟出CO2浓度升高对群体光合速率的影响,平均相对误差为7.41%.本文所测得的大量实验数据,为研究CO2浓度升高对大豆生长影响提供了更加可靠的模型参数,同时也为进一步建立自然状况下大豆生长数值模式提供了一定的理论依据.     

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     

CO2浓度升高对大豆糖代谢和脂肪代谢影响的研究

为明确大气CO2浓度升高对大豆糖代谢和脂肪代谢的影响,本研究以高油大豆品种"晋大70"为材料,利用控制气室设置CK(CO2浓度为400μmol/mol)和EC(CO2浓度为600μmol/mol)两个处理,大豆整个生育期均在控制气室内,在大豆鼓粒期利用便携式气体交换系统LI-6400测定光合参数,测定叶绿素含量、糖代谢...     

CO2和O3浓度倍增及其交互作用对大豆叶绿体超微结构的影响

应用透射电镜观察了模拟大气CO2和O3浓度倍增及其交互作用(开顶箱法)对大豆叶肉细胞叶绿体超微结构的影响。结果表明,CO2浓度倍增促进了大豆叶绿体的发育,内含淀粉粒积累明显增多、体积增大;叶绿体被膜保持完好;叶绿体基粒片层排列整齐,而O3浓度倍增抑制了叶绿体内淀粉粒的累积,并导致叶绿体被膜破碎,片层解体,严重地破坏了叶绿体的结构和功能CO2和O3浓度倍增的交互作用对叶绿体超微结构有不同程度的破坏,但二者浓度呈梯度增加对叶绿体的损害作用要大于二者浓度持续倍增对叶绿体的影响,进一步表明CO2正效应对O3负效应的补偿作用。     

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...     

大气CO2浓度升高对土壤微生物的影响

自人类进入工业化时代以来,由于化石燃料的燃烧和森林的大面积破坏,大气中ＣＯ２的浓度已由工业革命以前的２８０μｌ·Ｌ－１增加到现在的３５０μｌ·Ｌ－１,仅从１９５７年至今的几十年间,大气中ＣＯ２的浓度就增加了２０％,预计到下个世纪下半叶,大气中ＣＯ２的...     

高浓度CO_2对极大螺旋藻生长和光合作用的影响

以极大螺旋藻作为实验材料 ,研究了高CO2 浓度对极大螺旋藻的生长和光合作用效应 ,结果表明在高光强下 (40 0 μmolm- 2 s- 1 ) ,高浓度CO2 对其生长和光合作用有明显的影响 ,高浓度CO2 培养下 ,螺旋藻的比生长速率是低浓度CO2 培养的 1 2倍 ;而在低光强下 ,高浓度CO2 对其生长和光合作用无明显影响。两种不同CO2 浓度和光强下培养的极大螺旋藻 ,在不同的生长时期 ,分别测定其P -I曲线 ,结果表明低光强下培养的极大螺旋藻 ,在 5d、8d、1 1d ,两者的Ik、α值均无显著差异 ,Pmax在第 5d、1 1d差异不显著 ,但在第 8d有显著差异。而在高光强培养条件下 ,第 8、1 1d通高浓度CO2 培养的极大螺旋藻 ,其Pmax、α值明显大于通低浓度CO2 培养的极大螺旋藻 ,但两者在第 5d无明显差异。     

大豆叶片结构对CO_2浓度升高的反应(英)

应用光学显微镜和扫描电镜研究了ＣＯ２ 浓度对大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍ ａｘ）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著变化,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 浓度增加将促进细胞分裂和表面角质蜡层的产生     

不同CO_2浓度与温度条件下马铃薯叶片的淀粉浓度与比叶重和矿质元素浓度的关系(英文)

三个马铃薯(Solanum tuberosum L.)品种在500、1000、1500、2000μmol·mol~(-1)CO_2浓度与16、20℃空气温度下生长35d,测定了植株叶片的比叶重(g·m~(-2))、淀粉浓度及主要养分N、P、K、Ca、Mg的浓度。在16℃和20℃下,叶片淀粉浓度随CO_2浓度的增加而增加,且16℃下的测定值高于20℃下的测定值。比叶重与以叶面积或干重为基础的叶片淀粉浓度成正相关。叶片N、P、Ca、Mg浓度与14％范围内的淀粉浓度成负相关,但与高于14％的淀粉浓度无明显关系。去除淀粉效应后的比叶重及叶片养分浓度呈现类似的变化趋势。然而,不同CO_2浓度下的叶片K浓度相对稳定,因此受淀粉浓度影响较小。研究结果表明,不同CO_2浓度与温度条件下马铃薯叶片的比叶重及N、P、Ca、Mg浓度的变化不完全是叶片淀粉浓度的变化所致。     

大气CO2浓度倍增对植物暗呼吸的影响

以长期生长于350和700μmolCO_2·mol~(-1)空气的开顶式培养室的杜仲(Eucommia ulmoides Oliv.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、玉米(Zea mays L.)等10种植物的离体成熟叶片或整株为材料,研究不同测定温度(15～35℃)下,CO_2浓度倍增对植物暗呼吸的影响。结果表明:在较低温度(15℃、20℃)下,CO_2浓度倍增对植物暗呼吸没有显著效应,在较高温度(30℃、35℃)下多数被测植物的暗呼吸显著增强。讨论了实验所得结果在未来全球气候变化中的可能的意义。     

高CO_2浓度对大豆不同叶位叶片叶绿体淀粉粒积累的效应

对高CO_2浓度下生长的大豆(Glycine max(L.)Merr.)不同叶位的叶片进行了电镜观察,揭示出大豆不同叶位叶片的叶绿体对倍增的CO_2浓度反应不一。其显著的超微结构差异特征是:1.叶位居中的叶片叶绿体积累的淀粉粒不仅很大,而且最多,有的叶绿体中的淀粉粒可达20个,几乎充满着叶绿体的基质空间。2.下位叶叶绿体的淀粉粒积累较多,通常为2～5个;3.上位叶叶绿体所含淀粉粒既小又少,虽然有的叶绿体中也积累有3～4个淀粉粒,但大多数叶绿体中所含淀粉粒仅有1～2个。以上结果联系到大豆中位叶的光合作用速率较高及对籽粒产量起作用最大来讨论是很有意义的。     

CO2浓度倍增对10种禾本科植物叶片形态结构的影响

在CO_2正常浓度(350μL/L)和倍增(700μL/L)条件下,对小麦(Triticum aestivum L.)、半野生小麦(T.aestivum ssp.tibeticum)、大麦(Hordeum vulgare L.)、野大麦(H.brevisubulatum(Trin.)Link)、水稻(Oryza sativa L.)、野生稻(O.meyeriana subsp.granulata)、谷子(Setaria italica(L.)Beauv)、狗尾草(S.viridis (L.)Beauv)、高粱(Sorghum vulgare Pers.)和玉米(Zea mays L.)等10种禾本科植物幼苗期叶的形态结构进行比较研究。结果表明,在CO_2浓度倍增条件下,除野大麦和玉米外,其它几种禾本科植物的叶片厚度普遍增加;表皮细胞密度下降(野大麦和谷子的远轴面除外)。其中C_3种类的平均气孔密度和气孔指数下降,C_4种类则呈相反趋势。在CO_2浓度倍增条件下,栽培种类表皮细胞密度和维管束鞘细胞中的叶绿体数明显增加,野生种类则呈相反趋势。气孔密度与气孔指数基本呈正相关。     

吸入不同浓度 CO_2对肺通气功能影响的实验观察

本实验在10名健康男性青年中观察了吸入0.5—7%CO_2对肺通气功能的影响。实验结果表明,呼吸频率、潮气量、肺通气量、肺泡 CO_2分压以及肺通气对 CO_2的反应性均与吸入气CO_2浓度成线性关系。被试者吸入 CO_2后,CO_2排出量减少;但浓度不超过5%时,3—5min 内CO_2排出量即可基本恢复到正常水平。本文根据人体 CO_2反应的这些特点提出了三个代偿区的意见。     

CO2浓度加倍对辽东栎维管组织结构的影响

以孙东栎（Ｑｕｃｒｃｕｓ ｌｉａｏｔｕｎｇｅｎｓｉｓ）的１３年生幼树为材料,分别培养大气ＣＯ２浓度加倍（７００μ１．Ｌ＾－１）与对照（３５０μ１．Ｌ＾－１）的开顶式熏气室中,研究ＣＯ２浓度升高对其茎次生木质部和次生韧皮部结构的影响。结果表明：经ＣＯ２ 倍处理的身份人生长季内,聍东栎的年轮宽度明显增加,为对照的３００％、３７０％,其中晚材宽度的增加更９为显著 ,为对照的７５０％～８３０％。另外 ,晚     

CO2激光对绵羊精子呼吸效应的研究

本文研究表明,低剂量的激光可以提高精子的活力和呼吸,两者之间存在有强的正相关关系,说明激光辐照精子后,促进了精子的呼吸,合成了较多的ＡＴＬ提高了精子的活力。     

CO2倍增对不同基因型大豆光合色素含量和荧光诱导动力学参数的影响

研究了CO_2倍增对大豆(Glycine max L.)Bragg(野生型)及其不同单基因突变品系Nts 382(超结瘤突变体)和Nod 49(不结瘤突变体)某些光合特性的影响。结果表明,CO_2倍增能提高Bragg、Nts 382和Nod 49的叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)的含量,但不同品系提高的幅度有所不同。荧光诱导动力学测定结果表明,CO_2倍增均能提高其PSⅡ活性、PSⅡ原初光能转化效率和光合作用潜在量子转化效率。CO_2倍增更有利于提高Nts 382的荧光光化学猝灭系数(qp)和PSⅡ总的光化学量子产量,以及较大幅度地降低荧光非光化学猝灭系数(qN),有助于把所捕获的光能用于进行光合作用。这可能与Nts 382是超结瘤突变体,比Bragg和Nod 49能更充分地利用空气中的氮素有关。