大气CO2浓度和温度升高对作物生理生态的影响

论述了大气CO2浓度和温度升高下的植物生长,光合作用,产量以及水分养分利用效率等方面的研究进展,未来高CO2浓度下,光合作用速率有不同程度的提高,生物量和产量增加;气孔导度降低,水分利用效率（WUE）提高,一般地上部分和根系尤其是细根生物量增加,凋落物量随之增加,C/N比率提高,植物残体的腐解速率降低,CO2浓度升高后,会给根际微生物带来更多的底物,从而提高了微生物活性,加速养分的矿化过程,改善植物的养分状况。     

大气CO2倍增对草原羊草的影响

羊草（Ｌｅｙｍｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）是亚洲东部草原地带性植被的优势植物之一。羊草群落在我国广泛分布于东北和内蒙古东部,是该地重要的放牧场和割草场。羊草已广为栽培并建立了人工草地,是家畜优质的饲料植物。关于在自然条件下草原地区羊草的生长发育节律、光合...     

森林植物对大气二氧化碳浓度增高的生理生态响应(综述)

RECENTSTUDIESONPHYSIO-ECOLOGICALRESPONSEOFFORESTTREESTOELEVATEDATMOSPHERICCARBONDIOXIDEZhaoPing（SouthChinaInstituteofBotany,AcademiaSinica,Guangzhou510650）1问题的产生大气变化是目前生态领域中的热门话题,而对世纪中期大气中CO。浓度的升高及由此引发的温室效应对人类及生物赖以生存的环境和生态系统的影响已引起各国政府、科技界及公众的强烈关注。如何保护全球生态平衡使人类既满足经济发展的需要,又能促进环境、经济与社会的协同发展,已成为现代生态学研究的中心内容。尽管目…     

辽东栎对大气CO2倍增的响应

 本文研究了CO2加浓对暖温带落叶阔叶混交林典型自然群落建群种辽东栎的影响,结果表明：在生理学方面,CO2倍增下气孔阻抗略增大,为对照的106％,蒸腾速率略下降,为对照的92％,暗呼吸速率与对照很接近,但略微下降为对照的98.9％。净光合速率、昼夜净光合量、水分利用效率都明显提高,分别为对照的155％,172％和179％。可以看出C02倍增对辽东栎的生理过程有促进作用,属正效应。其中以生长旺季6、7月增长更为明显。在生长方面,CO2倍增下生长各项指标增长也较明显,叶面积为对照的107％,叶干重为对照的140％,以植株高度增加最明显,为对照的331％,清楚的看出辽东栎的生长与生理过程的变化趋势是一致的、均属正效应。也就是说在其他环境资源满足植物要求时,CO2倍增对树木具有“施肥”作用,它可促进植物的生理过程和提高其生物生产力。     

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。     

大气CO2浓度升高对植物根系的影响

植物长期生长在CO2浓度不断升高的环境中,其结构和功能都将受到影响,这种影响不仅表现在植物的地上部分,同时也表现在植物的地下部分(根系),尤其是细根的长度、直径、产量、周转以及根与枝的分配模式等方面。植物根系结构和功能的改变影响植物地上部分和生态系统物质循环中的碳动态及土壤中碳库的变化。目前有关大气CO2浓度升高对根系动态影响的研究报道主要包括大气CO2浓度升高对根系结构(直径、分枝、长度、数量等)和根系生理(周转率、产量、碳分配模式等)的影响2个方面。目前,该领域研究还存在一些不足,例如在CO2浓度升高条件下,对植物根系内部的调控机制,以及由其引起的物质循环和能量流动的动态变化的了解较少;至今没有令人信服的证据说明大气CO2浓度升高使根系周转升高还是降低。今后应加强研究在CO2浓度升高条件下根系的周转变化和光合产物分配模式变化,CO2浓度升高和外界环境因素的共同作用对根系的影响,以及采用不同研究方法和研究对象在不同立地条件下开展升高CO2浓度对根系影响的对比研究等。     

不同盐度下水华束丝藻对CO2浓度倍增的生理响应

本文研究了在盐度分别为2‰和4‰的条件下,CO2浓度倍增对水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)生长速率、光合活性及光合色素比例与丙二醛含量的影响。结果表明随着盐度的增加水华束丝藻的生长速率和光合活性受到显著抑制,叶绿素a与藻蓝素比例大幅降低,丙二醛含量明显提高。在实验盐度范围内,CO2浓度倍增显著促进水华束丝藻的生长速率和最大光合电子传递速率(ETRmax)与色素比例,而且盐度越高促进效果越明显。此外CO2浓度倍增能显著降低丙二醛(MDA)含量。从而减少膜脂过氧化,缓解盐度胁迫。     

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...     

植物对大气CO2 浓度升高的光合适应机理

光合作用对大气中CO2浓度升高适应的可能原因主要表现在以下几个方面: 由于CO2浓度升高,碳水化合物过量积累, 光合电子传递链中质体醌与过氧化氢(H2O2)的氧化还原信号对光合作用发生反馈抑制; 核酮糖1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)的含量及其活性下降; 气孔状态发生变化。此外, 植物体内C/N平衡、生长调节物质和己糖激酶对光合基因表达水平的调控等多个方面会对光合适应产生影响。     

大气CO2倍增对植物根内AMF群落的影响

采用环境控制生长室控制CO2浓度的方法,研究了CO2浓度（350—400μmol mol^-1和680—750μmol mol^-1对植物根内丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）群落的影响。12种宿主植物于CO2浓度不同的生长室栽培180d后收获取样,通过CTAB法提取共生菌根内丛枝菌根真菌的DNA,由特异引物U1／U2扩增编码核糖体28S大亚基的rDNA部分序列,并进行DGGE电泳分析。结果表明。12种植物根内的AMF存在特异的AMF类群（unique species group,US）和共有类群（common species group,CS）,而且CO2浓度倍增使US减少而CS增加。与350μmol mol^-1 对照相比,700μmol mol^-1处理的玉米、刺苋、大豆、陆稻、无芒稗、黑麦草6种植物的AMF群落多样性下降,下降幅度分别达27．12％、16．84％、10．12％、8．62％、8．58％和2．67％;白车轴、牛筋草、早熟禾、鼠曲草、野燕麦、北美车前6种植物的AMF群落多样性上升,分别达76．26％、28．50％、17．60％、15．08％、1．46％和0．96％。CO2倍增处理后12种植物的AMF多样性平均指数略呈上升趋势。研究指出未来环境变化（如CO2增加）将影响AMF群落结构从而影响菌根共生体的形成。     

Meta-analysis*of*the Response*of*Plant Ecophysiological Variables to Doubled Atmospheric CO2 Concentrations

Eighty-four published papers were synthesized using meta-analysis (a statistical method to summarize the different individual studies under the same subject), with results of the environmental factors (soil water deficit, low soil nitrogen, high temperature and high concentration O3) affecting significantly the response of plant to elevated atmospheric CO2 concentrations. Under unstressed condition, the overall effect sizes of twelve ecophysiological variables of C3 plants were negative, other twelve positive. For negative effect group, the first five variables ranked as: stomatal conductance ( g s)> leaf dark respiration rate （Rd）>leaf nitrogen content on a mass basis ( N m)>leaf protein content on a mass basis ( Prm)>leaf nitrogen content on a structural mass basis ( Ns); for positive one, root biomass ( Bt)>shoot biomass ( Bs)>leaf starch content on a mass basis ( St )>light saturated net photosynthetic rate ( A )>total biomass ( Bt). The Bt and A of C3 plants increased 30.01% and 40.36% respectively under unstressed condition, while g s decreased 30.39%.     

植物对大气CO2浓度升高的光合适应机理

光合作用对大气中CO2浓度升高适应的可能原因主要表现在以下几个方面:由于CO2浓度升高,碳水化合物过量积累,光合电子传递链中质体醌与过氧化氢(H2O2)的氧化还原信号对光合作用发生反馈抑制;核酮糖1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)的含量及其活性下降;气孔状态发生变化.此外,植物体内C/N平衡、生长调节物质和己糖激酶对光合基因表达水平的调控等多个方面会对光合适应产生影响.     

Responses of Plant Dark Respiration to Doubled CO2 Concentration

Ten species of plants were grown at ambient (350μmol CO2·mol-1 air) and doubled (700 μmol CO2·mol-1 air) CO2 concentrations at ambient temperature and illumination in order to examine changes of dark respiration of whole seedlings or detached leaves. Effects of CO2 on dark respiration were determined by brief exposure ( ≤ 5 min) to corresponding CO2 concentration and temperatures ( 15,20,25,30 and 35 ℃ ) with infrared CO2 analyzer. The reductions in dark respiration on a weight base for leaves of East-Liaoning oak (Quercus liaotungensis Koidz. ) at 15,20 and 25 ℃ and of soybean ( Glycine max L. ) at 20,25,30 and 35 ℃ and for whole seedlings of three- tcoloured amaranth (Amaranthus tricolor L. ) at 15 and 20 ℃ and cucumber ( Cucumis sativus L. ) at 15 cE measured at elevated concentration relative to the ambient CO2 concentration were observed. No significant difference in respiration responded was observed to elevated or ambient CO2 concentrations at 15 ℃ in maize (Zea mays L. ) seedlings and alfalfa (Medicago sativa L. ) leaves, at 35 ℃ in East-Liaoning oak leaves and at 20,25 and 30 ℃ in three-coloured amaranth seedlings. However CO2 efflux in leaves of weeping willow (Salix babylonica L. ), simon poplar (Populus simonii Carr. ) and eucommia (Eucommia ulmoides Oliv. ) at 15,20,25,30 and 35 ℃, alfalfa at 20,25,30 and 35 ℃, East-Liaoning oak at 30 ℃, maize at 15 ℃, seedlings of common buckwheat (Fagotrytum esculentum Moench) at 15,20,25,30 and 35 ℃, cucumber and maize at 20,25,30 and 35 ℃ and three-coloured amaranth at 35 ℃ showed an increase at elevated in contrast to ambient CO2 concentration. In general, at lower temperatures (i. e. 15, 20 ℃ ) there was no significant difference between elevated and ambient CO2 concentration for dark respiration, while at higher temperatures (i. e. 30,35 ℃ ) elevated CO2 concentration positively stimulate clark respiretion. It has not yet been described that double CO2 concentration could enhance plant dark respiration at 30 and 35 ℃. Impacts of the characteristics in dark respiration on the future changes of vegetation and its mechanism were discussed.     

陆地碳循环研究中植物生理生态过程模拟进展

植物生理生态过程的模拟是陆地碳循环模型研究中的关键过程之一,就与碳循环过程密切相关的3个关键的植物生理生态过程;光合作用,碳分配和物候等过程的数学模式进行分类：（1）光合作用模式,根据光合作用模式基础的不同把光合作用模式分为：半经验模式;机理模式和使用卫星遥感资料的模式等;（2）植物碳分配模式介绍了功能平衡模式;运输-阻力模式;光合作用与生长模式;环境反应模式和大尺度生态系统模式等5类。（3）植被物候模式;根据观测和参数化方法的不同可以将现有的物候数值模式分为两类;观测统计模式和使用卫星遥感资料的物候模式,对各类模式的主要控制方程,研究进展和应用分别进行了简要评述。     

CO2倍增条件下长白赤松幼苗土壤CO2廓线的动态

采用固定在土壤中的气井系统 ,监测土壤剖面的CO2 动态及其与长白赤松 (Pinussylvestrisvar.sylvestriformis(Takenouchi)ChengetC .D .Chu)幼苗根系发展之间的关系。实验研究共设 4种CO2 处理 ,分别是环境CO2 浓度 ,无苗 ;CO2 为 70 0 μmol/mol,无苗 ;环境CO2 浓度 ,有苗 ;CO2 为 70 0 μmol/mol,有苗。通过对土壤剖面CO2 气体的同步采集与分析表明 :土壤CO2 廓线与幼苗根系的生物活性密切相关。在土壤表面及壤土和沙土的边界层中 ,根系分布密集 ,根系的呼吸作用对那两个土层CO2 贡献大 ;随着幼苗的季节生长 ,与环境CO2 浓度比较 ,CO2 倍增将导致土壤剖面上CO2 浓度最大区域由表面向壤土和沙土边界层的转移。本文采用的气井系统提供了一种对土壤无破坏、经济、简单并且能够用于监测幼苗地下过程的廓线研究方法。     

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     

大气CO_2浓度升高与森林群落结构的可能性变化

大气 CO2 浓度升高所引起的森林生态系统生态稳定性的变化会导致森林在结构和功能上的变动 ,概述了大气 CO2浓度升高和陆地森林生态系统可能性变化之间的相互关系的研究情况。由于大气 CO2 浓度升高出现了额外多的 C,供应 ,讨论了以这些额外多的 C经大气 -植物 -土壤途径的流动走向 ,来研究大气 CO2 浓度的升高 ,与森林结构的相互作用 ,探讨了大气 CO2 浓度升高对森林植物生长、冠层结构、引发的生物量增量的分配、凋落物质量和根质量的变化造成的土壤生态过程的变化、微生物共生体、有机质周转率、营养循环的潜在效应以及气温上升对森林植物产生的可能性影响 ,这些受影响的生物要素和生态过程 ,会引起群落内植物间对资源原有的竞争关系发生变化 ,对资源竞争的格局发生变化最终将会导致森林结构的改变。     

28种园林植物对大气CO2浓度增加的生理生态反应

通过对28种园林植物在不同CO2浓度水平下的气体交换参数的观测,分析了净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率等生理生态指标的变化趋势与规律.结果表明,所测植物净光合速率和水分利用效率随CO2浓度升高而线性增加,但不同植物种类对高CO2浓度的反应存在较大差异.气孔导度和蒸腾速率与CO2浓度呈线性负相关关系.当CO2浓度倍增(350～700 μmol·mol-1)时,28种园林植物净光合速率平均提高31.2%,气孔导度降低16.5%,蒸腾速率下降11.7%,而水分利用效率则提高了49.2%.不同光合途径的植物净光合速率和水分利用效率受CO2浓度增加的影响程度为C3植物较大,C4植物较小, CAM植物介于两者之间.对不同生活型植物而言,影响程度则为草本C3植物较大,乔木C3植物较小,灌木C3植物居于两者之间.