CO_2浓度升高对干旱胁迫下小麦光合作用和抗氧化酶活性的影响

在CO2 浓度分别为 35 0 μmol·mol-1和倍增浓度 (70 0 μmol·mol-1)的两个开顶式生长室内 ,研究了干旱胁迫下小麦 (TriticumaestivumL .)光合作用和抗氧化酶活性的变化 .结果表明 ,CO2 浓度升高显著提高了小麦的净光合速率 ,降低了蒸腾速率 ,提高了气孔阻力和水分利用效率 .倍增CO2 浓度明显提高了SOD、POD及CAT酶活性 ,增强了小麦的抗氧化保护能力和抗旱性 .     

狗尾草蒸腾特性与水分利用效率对模拟光辐射增强和CO2浓度升高的响应

 在人工控制光照强度和CO2浓度条件下,测量了禾本科C4植物狗尾草（Setaria viridis）的光合速率（Pn）,蒸腾速率（Tr）,胞间CO2浓度（Ci）,气孔导度（Gs）和叶面饱和水汽压亏缺（Vpdl）对不同模拟光辐射（SPR）强度与CO2浓度的响应。结果表明：Pn, Tr 及Gs均随SPR的升高而增大,增幅趋缓,最终趋于动态平衡。SPR增强的起始阶段,水分利用率（WUE）逐渐增大,在SPR为1200 μmol·m-2·s-1时达到最大值,然后逐渐降低。Ci与Vpdl则随SPR的增强而减小,SPR高于600 μmol·m-2·s-1之后,两者均达到平衡状态。CO2浓度从300增至600 μmol·mol-1的过程中,狗尾草Pn逐渐增大,从600增至1 000 μmol·mol-1过程中,其Pn逐渐降低。Ci、Vpdl和WUE随CO2浓度的升高而增大,Gs和Tr则随CO2浓度的升高而减小。即禾本科一年生C4植物的光合作用对CO2浓度升高响应不敏感,水分蒸腾消耗的减少和WUE的提高对CO2浓度升高的响应极显著。可见,CO2浓度升高对C4植物光合作用的直接促进作用有限,但是却能从提高现有水分利用效率途径促进植物的第一性生产。     

大气CO_2浓度和供氮水平对油菜前期生长及氮素吸收利用的影响

采用砂培试验,在2种CO2浓度(自然CO2浓度400μmol·mol-1和高CO2浓度700μmol·mol-1)和2种供氮水平(常氮15 mmol N·L-1和氮胁迫5 mmol N·L-1)下,研究了油菜营养生长阶段的干物质累积和氮素吸收利用的变化。结果表明:高CO2浓度条件下,油菜株高、根茎粗和干物质累积量增加,其中,常氮条件下,根茎粗和地上部干重的增加幅度大于氮胁迫条件,株高和根系干重增加幅度则常氮条件小于氮胁迫条件;高CO2浓度下,根体积、根系活跃吸收面积和总吸收面积在2个供氮水平下均增加,而一级侧根数只在常氮条件下增加,根长只在氮胁迫条件下增加;高CO2浓度条件下,油菜各器官含氮量下降,其中,叶片和根系的含氮素量下降幅度明显大于茎;高CO2浓度条件下,正常供氮时根、茎、叶氮素累积量均增加,氮胁迫时茎氮素累积量增加,而根和叶的氮素累积量减少;高CO2浓度条件下,氮素吸收效率、氮素利用效率和氮效率均增加,常氮条件下增加幅度大于低氮条件,其中,氮素利用效率对氮水平的响应更加明显。     

CO2浓度升高对长白山三种树木幼苗叶碳水化合物和氮含量的影响

研究了持续 3个生长季高浓度CO2 处理的长白山主要树种红松、长白赤松和水曲柳幼苗叶 (片 )的蔗糖、果糖、可溶性总糖、淀粉及全氮含量变化 .结果表明 ,前两个生长季 70 0 μmol·mol-1CO2 处理 ,促进了水曲柳和长白赤松幼苗的淀粉累积 ,70 0和 5 0 0 μmol·mol-1CO2 却使红松幼苗的全N含量明显降低 .第三个生长季高浓度CO2 处理的第一周和第二周 ,红松和水曲柳幼苗的淀粉含量增加 ,全N含量降低 ,第八周时 ,水曲柳仍维持原来的变化趋势 .第三个生长季高浓度CO2 处理 ,并未使长白赤松的C、N含量有明显的增减 .CO2 浓度影响了碳水化合物在叶 (片 )中的积累形式     

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,而不施氮脂增加有限;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。     

开放式空气CO2增高对稻田CH4和N2O排放的影响

在FACE(free aircarbondioxideenrichment)平台上 ,采用静态暗箱 气相色谱法观测研究了大气CO2 浓度增加对稻田CH4和N2 O排放的影响 .结果表明 ,在 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下大气CO2 浓度增加 2 0 0 μmol·mol-1均明显促进水稻生长 ,水稻生物量积累 .大气CO2 浓度增加对 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下稻田CH4排放均无显著影响 ,并简要分析了与现有文献报道结果不一致的原因 .大气CO2 浓度增加也未导致 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下稻田N2 O排放的明显变化 ,与大多数研究结果一致 .     

CO2浓度升高对沉水植物菹草叶表型及生理生化特征的影响

 对菹草 (Potamogeton crispus) 叶在高CO2 (1 000±50 μmol·mol-1)和对照浓度(约380 μmol·mol-1)下的表型及一些生理生化指标进行了比较研究。结果表明：CO2浓度升高明显地改变了菹草叶的表型特征,外形更为粗短,叶宽、单叶面积、单株总叶面积、叶面积率、叶重比明显增加,但特殊叶面积和叶长增加不明显。线性回归分析表明单株总叶面积和植株大小密切相关。异速生长分析表明叶面积的变化不是可塑性反应,而是受植株大小所制约。此外,CO2浓度升高后植物的色素含量和一些化学物质含量明显改变。叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及类胡萝卜素含量减少,且叶绿素a/b也降低;可溶性糖含量增加,而蛋白质、N和P浓度降低。     

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浓度增加和不同氮肥水平对冬小麦根系呼吸及生物量的影响

依托FACE（Free-air CO2 enrichment）研究平台,利用特制分根集气生长箱,采用静态箱-GC（Gas chromatography）法,连续两年研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥水平对冬小麦拔节期、孕穗抽穗期和灌浆末期的根系呼吸及生物量的影响。两季结果表明,CO2浓度升高和高氮肥量均不同程度地增加了3个阶段的地上部和地下部的生物量,这有利于增加根茬的还田量;CO2浓度升高对冬小麦不同生长阶段的根系呼吸影响不同,在拔节期影响较小;孕穗抽穗期显著增加了根系呼吸,2004～2005季分别增加33．8％（148．1mg N·kg^-1干土,HN）和43．9％（88．9mg N·kg^-1干土,LN）,2005～2006季分别为23．8％（HN）和28．9％（LN）;而灌浆末期显著降低了根系呼吸,2004～2005季分别降低31．4％（HN）和23．3％（LN）,2005～2006季分别为25．1％（HN）和18．5％（LN）;高施氮量比低施氮量促进了根系呼吸;随着作物生长根系呼吸与地下生物量呈显著线性负相关,高CO2环境中的R^2变小,表明随着作物生长发育高CO2浓度降低了作物根系呼吸与地下部生物量积累间的相关性。     

红松幼苗对CO_2浓度升高的生理生态反应

研究了用开顶箱控制CO2 浓度在 5 0 0和 70 0 μmol·mol-1左右时红松幼苗的生理生态反应 .结果表明 ,高浓度CO2 (5 0 0、70 0 μmol·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 5 0 0 μmol·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 70 0 μmol·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     

两种土壤含水率下匙羹藤的光合及水分利用率的初步研究

采用便携式LI-6400光合测定系统,对生长于两种土壤含水率下的当年生匙羹藤光合特性及其水分利用率进行研究。结果表明:(1)匙羹藤叶片的光饱和点(LSP)200～400μmol.m-2.s-1,光补偿点(LCP)12.1880～12.5593μmol.m-2.s-1,表观量子利用效率(α)0.0472～0.0508mol.mol-1,为阳生植物,但具有较强的弱光利用能力。(2)叶片CO2补偿点为70.97～73.75μmol.mol-1,CO2饱和点在1115.51～1687.99μmol.mol-1,羧化效率7.35×10-3～8.64×10-3μmol.m-2.s-1,表明匙羹藤为C3型植物。(3)上午10:00左右和下午4:00左右是匙羹藤水分利用率的最高时段。(4)含水率高时饱和净光合速率(Pm)、表观光合量子利用效率(α)、光饱和点都比含水率低时高,但光补偿点却比含水率低时低,说明匙羹藤利用弱光的能力较强,能有效地利用全日照的强光,光合潜力较大,生长较好;含水率低时匙羹藤的CO2补偿点较低,说明匙羹藤能利用较低的外界CO2浓度;最大水分利用效率较高,表明含水率低时匙羹藤的节水潜力较大。     

树木年轮 δ13C 值及其对我国北方大气CO2浓度变化的指示意义

 本文采样分析了承德市油松年轮中δ13C值自工业革命以来的变化,用以揭示我国北方大气CO2浓度的变化规律。结果表明：承德市油松年轮中的δ13C值自1810年以来平均下降了0.839‰,下降范围0.682‰～1.120‰,指示了大气CO2浓度逐渐升高的特点。δ13C值与历史时期全球大气CO2浓度之间存在显著相关关系(r＝ –0.5609,P<0.01)。应用树木年轮δ13C值与大气CO2浓度之间的关系式,推测出我国北方大气CO2浓度从工业革命以前的约278.4μmol·mol-1上升到目前的340μmol·mol-1。从而为我国的全球变化研究提供了CO2浓度历史变迁方面的证据。     

北京山区辽东栎林中几种木本植物光合作用对CO2浓度升高的响应

 为揭示我国暖温带地区辽东栎群落若干优势植物光合作用随CO2浓度升高而变化的特点,用自行设计的同化室装置对自然生长状态下的辽东栎(Quercus liaotungensis KOidz．)、大叶白蜡(Fraxinus mandshurica Rupr．)、蒙椴(Tilia mongolica Maxim．)、五角枫(Acer mono Maxim．),以及优势灌木六道木(Abelia biflora Turcz．)、毛榛(Corylus mandshurica Maxim．)等6种木本植物进行升高CO2浓度处理,测定了这几种植物净光合速率的变化。加倍CO2浓度对6种植物的光合作用有不同程度的促进作用,净光合速率增加的程度从37％到93％不等,以辽东栎受到的促进作用最大,六道木最小,平均增加75％。净光合作用随CO2浓度升高而增加的程度中乔木种类略高于灌木种类。在夏季和秋季进行的日动态测定都表现出加倍CO2浓度对6种木本植物净光合速率的明显的促进作用。     

Multichannel automated chamber system for continuous monitoring of CO2 exchange between the agro-ecosystem or soil and the atmosphere

A multichannel automated chamber system was developed for continuous monitoring of CO₂ exchange at multiple points between agro-ecosystem or soil and atmosphere. This system consisted of an automated chamber subsystem with a CO₂ concentration analyzer and a data logging subsystem. Both subsystems were under the control of a programmable logic controller (PLC). The automated chamber subsystem contained 18 chambers (50 cm × 50 cm × 50 cm) and a compressor. The chamber lids were closed and can be automatically opened. During measurement, one of the 18 chambers was kept closed for three minutes for measuring and the other chambers were kept open to maintain the natural soil conditions to the maximum extent. Environmental variables were simultaneously measured using sensors and recorded by the data logger. The reliability of the multichannel automated chamber system was tested and the results showed that the turbulence of the fans had no significant effect on the CO₂ exchange. The changes in the air and the temperature of soil and soil moisture inside the chambers, caused by the enclosure of the chambers, were not significant. The net ecosystem CO₂ exchange for the wheat ecosystem was ?2.35 μmol·m^?2·s^>?1 and the soil respiration was 3.87 μmol·m^?2·s^>?1 in the wheat field, and 6.61 μmol·m^?2·s^>?1 in the apple orchard.     

CO2浓度升高对沉水克隆植物生长速率及营养元素积累的影响

 研究在不同CO2浓度下水生克隆植物刺苦草（Vallisneria spinulosa）整个生活周期中生长的动态变化及对营养元素积累情况。在不损伤植物体的前提下,采用刺苦草形态学指标组合史估计了植株生物量的动态变化。结果表明：刺苦草鳞茎的萌发不受CO2浓度变化的影响。在高浓度CO2即(1000±50) μmol·mol-1下,刺苦草源株地上部分生长速率在整个生长前期和中期都远远高于低浓度CO2即(400±20) μmol·mol-1,而在后期则出现相反的现象,其中一个原因是因为高浓度CO2下后期光合物质向地下大量转移形成鳞茎引起地上部分生长减慢。但高浓度CO2下克隆株中的初级和次级分株生长速率均高于低浓度CO2。在两种CO2浓度下相同克隆植株构件中的总碳含量没有明显差异;除鳞茎外,根、叶、匍匐茎中的总磷含量随CO2浓度升高显著增加;由于各构件生物量增加有明显差异,导致叶和鳞茎因为生物稀释作用而使其含氮量降低了12%～14%,但根和茎中含量基本保持不变。在高浓度CO2中植株总生物量显著升高,所以总碳、总氮和总磷吸收量均显著大于在低浓度CO2中的吸收量。研究结果揭示,大气CO2浓度升高对沉水克隆植物生长的促进,有利于提高水生克隆植物在群落中的竞争能力;水生植物克隆生长将增加水生生态系统中碳的沉积;水环境中N、P含量将直接影响到水生克隆植物生长。     

岩黄连光合与蒸腾特性及其对光照强度和CO2浓度的响应

采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-CorInc.,USA)对岩黄连叶片的气体交换进行了测定。结果表明(1)岩黄连叶片的光饱和点(LSP)为329.18μmol.m-2.s-1左右,光补偿点(LCP)为12.76μmol.m-2.s-1,最大净光合速率为2.96μmol.m-2.s-1,暗呼吸速率(Rd)为0.17μmol.m-2.s-1。光饱和点和光补偿点都比效低,表明岩黄连对光照的要求不高,属于阴生植物。(2)4月份,岩黄连Pn随CO2浓度升高而逐渐增大。当CO2浓度由50μmol.mol-1增加到600μmol.mol-1,Pn几乎呈直线上升,600~1000μmol.mol-1范围内逐渐缓和,到1000μmol.mol-1以后Pn变化平稳。由曲线估算CO2饱和点(CSP)大约在1000μmol.mol-1左右。CO2的补偿点为68.80μmol.mol-1。羧化效率为0.0308μmol.m-2.s-1。(3)岩黄连叶片水分利用率(WUE)随有效光辐射强度(PAR)的增强呈抛物线状变化,PAR在200μmol.m-2.s-1内呈直线上升,到200μmol.m-2.s-1时WUE达最大值,大于200μmol.m-2.s-1后WUE呈逐渐下降趋势。     

海马齿对无机汞的耐性和吸附积累

报道了海马齿(Sesuvium portulacastrum)对重金属汞的耐性和吸附特性。 在10 μmol·L^-1汞胁迫时, 海马齿中脯氨酸含量明显低于对照; 丙二醛(MDA)含量、根的电解质外渗率(Electrolyte leakage rate, ELR)无明显变化; 叶绿素含量增加; 植物生长良好, 形态、生长速率、鲜重和根的长度与对照无区别, 且有新的须根形成。结果表明: 低浓度汞对海马齿的生长发育起着促进作用。海马齿能大量吸附积累汞离子, 主要积累在根组织中。当培养液中汞浓度为50 μmol·L^-1时, 海马齿根中汞含量最高可达到33.9 μg·g^-1DW, 是相同处理下地上部分的70倍。培养液中汞浓度为10 μmol·L^-1时, 植物并未受到伤害, 且能快速生长, 此时根部的汞含量可达到12.02 μg·g^-1 DW。由此可见, 海马齿植物表现为很强的耐汞和吸收汞特性。     

几种银莲花光合特性的初步分析

采用LI6400便携式光合仪分析昆明室外栽培的几种野生银莲花光合作用特性。净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)日变化均呈单峰曲线,前者的峰值出现在10～11点,后者的峰值出现在13点前后。在光强0～2000μmol·m2·s1条件下,Pn呈S曲线,光合补偿点为60～80μmol·m2·s1,饱和点为800μmol·m2·s1左右,但光强继续增加到1800μmol·m2·s1,Pn仍有少许提高;Tr随PAR的增加而缓慢地增加。在环境CO2浓度为0～350μmol·mol1条件下,Pn直线上升,草玉梅、秋牡丹和野棉花的光合CO2补偿点均为50μmol·mol1左右;Tr在环境CO2浓度25～350μmol·mol1范围内几乎呈水平线。野生银莲花的Pn和Tr表现较明显的种间差异。