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     

CO2浓度升高对两种沈阳城市森林树种光合特性的影响

利用开顶式气室,研究了CO2浓度升高条件下城市森林主要树种油松(Pinus tabulaefomis)和银杏(Ginkgo biloba)主要光合特性的变化.结果表明,整个生长季,CO2浓度升高(700μmol·mol-1)条件下2树种叶片的净光合速率、可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量均接近或高于相应对照(自然CO2浓度)值,但不同树种增加的幅度不同;而2树种的叶绿素含量和Chl a/Chl b值对CO2浓度升高反应不一,表现为CO2浓度升高条件下油松的叶绿素含量较对照值高,Chl a/Chl b值降低,银杏的叶绿素含量为前期升高,后期降低,Chl a/Chl b值变化与之正好相反,说明城市森林组成树种对CO2浓度升高的响应具有复杂性.CO2浓度升高条件下,两树种均未发生光合适应现象.     

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。     

CO2浓度倍增减轻UV-B辐射对大棚番茄的抑制作用研究

在CO2浓度倍增(700 μmol·mol-1)条件下,以5个不同剂量的UV-B辐射对大棚番茄的光合作用及SOD、POD、CAT酶活性的影响进行了研究.结果表明CO2倍增能够明显提高番茄叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性.在CO2倍增条件下,低剂量UV-B辐射(<1.163 kJ·m-2·d-1)可以刺激番茄叶片叶绿素含量升高,抗氧化酶活性升高,与CO2的正效应有叠加现象,但对光合作用的影响不大;高剂量的UV-B(>1.163 kJ·m-2·d-1)辐射使植株的叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性降低,对植物产生胁迫作用,CO2倍增与UV-B辐射复合处理可以减弱和部分抵消这种抑制作用.     

水分和光照对厚皮甜瓜苗期植株生理生态特性的影响

以厚皮甜瓜‘西博洛托’为试材,研究了温室内育苗基质含水量和光照强度对厚皮甜瓜苗期植株生长发育和生理生态特性的影响.结果表明:不同基质含水量和光照强度对厚皮甜瓜苗期植株生长发育影响显著,随基质含水量的降低,苗期植株叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量升高,叶片相对含水量和比叶面积下降,基质含水量为60%～80%时,幼苗净光合速率最高;随着光照强度的减弱,幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及叶片相对含水量、比叶面积和胞间CO2浓度升高,叶绿素a/b和净光合速率下降.在不同处理中,以80%基质含水量 100%温室光照处理的幼苗生长最健壮,壮苗指数、净光合速率等指标最高.     

不同氮素浓度下CO2浓度、温度对蒙古栎(Quercus mongolica)幼苗叶绿素含量的影响

叶片中叶绿素含量在光合作用中的光吸收、传递和转换过程中起到重要作用。为了预测未来大气CO2浓度升高并伴随温度上升的情况下,植物在不同的氮素营养水平下光合能力的变化,做了在3种氮素水平下(15 mmol.L-1N,7.5 mmol.L-1N和不施氮)CO2倍增和温度升高4℃对蒙古栎一年生幼苗叶片中叶绿素含量的影响的实验。结果表明:氮素水平对叶绿素含量影响显著,在CO2倍增(700μmol.mol-1)、高温( 4℃)和正常温度、大气CO2浓度条件下,高氮素水平下的叶绿素含量明显高于正常氮素水平和不施氮;CO2浓度和温度对叶绿素含量的影响受到氮素的制约:在高氮的条件下CO2浓度倍增促进叶绿素a、b的合成,而且对叶绿素b合成的促进尤为显著;而温度升高4℃能够促进叶绿素a的合成,但是对叶绿素b含量的影响不显著。在正常氮素条件下叶绿素a、叶绿素b及总量各个处理间的差异均不显著;在不施氮的条件下,CO2倍增和升高适当的温度在一定的程度上可以促进叶绿素a的合成,不能同时保证叶绿素b的合成。CO2浓度升高明显导致蒙古栎幼苗对氮素水平的需求也增加,高温条件下的蒙古栎幼苗也在一定程度上增加了对氮素的需求。     

高CO_2浓度对百合某些生理生化物质的影响

本试验以生产花卉的温棚为设施 ,采用半封闭式 CO2 供气系统 ,研究不同 CO2 浓度对切花百合 (L iliumdauricum)叶片光合速率和某些物质含量及开花期的影响。结果表明 :对于群体 Pn、叶绿素 (a b)、叶绿素 a、蔗糖、葡萄糖、氨基酸总量、脯氨酸含量等指标 ,6 0 0μmol· m ol- 1 的 CO2 比对照依次提高 5 4.3%、2 0 %、38%、2 3%、2 2 %、8.9%、 31.2 % ;80 0 μmol· m ol- 1的 CO2 比对照依次提高 2 5 %、 2 0 %、 36 %、 10 .8%、 8.7%、10 .6 %、 17.8% ;10 0 0μmol· mol- 1 的 CO2 比对照依次提高 3.4%、14.0 %、32 %、7.6 %、7.4%、- 0 .5 %、7.1%。其中 6 0 0μm ol·mol- 1 的 CO2 更有利于百合叶片群体 Pn和所测有机物含量的提高 ,也有利于花蕾的形成和生长 ,提前花期 ,提高切花瓶插期间的保鲜效果。     

不同氮和水分条件下CO2浓度升高对小麦碳氮比和碳磷比的影响

 试验设两种CO2浓度水平（350 μmol·mol-1和700 μmol·mol-1）,两种土壤水分处理（湿润、干旱）和5种N肥施用水平（0、 50、 100、 150、 200 mg·kg-1土）。结果表明,CO2浓度增加,地上部氮(N)磷(P)浓度下降,根系N浓度略有下降。无论CO2浓度是升高或是当前水平,与干旱处理相比,湿润处理的地上部和根系N浓度明显降低;地上部和根系N浓度随氮肥用量增加而增加。小麦体内N浓度下降,是因为CO2浓度升高,水分利用效率增加,这将减少质流运送养分到根系为作物利用以及氮     

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 .     

CO2 浓度升高对两种沈阳城市森林树种光合特性的影响

利用开顶式气室, 研究了CO2浓度升高条件下城市森林主要树种油松(Pinus tabulaefomis)和银杏(Ginkgo biloba)主要光合特性的变化。结果表明, 整个生长季, CO2浓度升高(700 mmol.mol-1)条件下2树种叶片的净光合速率、可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量均接近或高于相应对照(自然CO2浓度)值, 但不同树种增加的幅度不同; 而2树种的叶绿素含量和Chl a/Chl b值对CO2浓度升高反应不一, 表现为CO2浓度升高条件下油松的叶绿素含量较对照值高, Chl a/Chl b值降低, 银杏的叶绿素含量为前期升高, 后期降低, Chl a/Chl b值变化与之正好相反, 说明城市森林组成树种对CO2浓度升高的响应具有复杂性。CO2浓度升高条件下, 两树种均未发生光合适应现象。     

基于CTGC试验系统下面包小麦主要品质性状的研究

 当前,全球气候变化背景下,CO2浓度升高和气候变暖可能已经并将持续对小麦（Triticum aestivum）品质产生影响。为此依据自行设计的模拟气候变化的试验装置系统 （CTGC）,研究大田条件下CO2浓度和温度增加对面包小麦主要品质性状的交互作用。 结果表明：在433.3～610.2μmol•mol-1范围内,CO2浓度增加对面包小麦的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值的影响不利;增温（+2 ℃多）表现为有利。当CO2浓度从433.3 mol•mol-1逐渐增加到551.5 mol•mol-1且温度增幅逐渐为+2 ℃时,CO2和温度对面包小麦的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值的交互作用表现为增加;而当CO2浓度增幅较大（达到610.2 mol•mol-1）,温度增幅不大（白天平均温度仅增加2℃多）时,交互作用则 表现为减少。此外,CO2浓度增加使面包小麦的醎淀粉酶活性降低,温度上升则使之提高,两因素的交互作用则表现为醎淀粉酶活性提高。     

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。     

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。     

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。     

Increase in leaf mass per area benefits plant growth at elevated CO2 concentration

An increase in leaf mass per area (MLA) of plants grown at elevated [CO2] is often accompanied by accumulation of non-structural carbohydrates, and has been considered to be a response resulting from source-sink imbalance. We hypothesized that the increase in MLA benefits plants by increasing the net assimilation rate through maintaining a high leaf nitrogen content per area (NLA). To test this hypothesis, Polygonum cuspidatum was grown at ambient (370 micro mol mol-1) and elevated (700 micro mol mol-1) [CO2] with three levels of N supply. Elevated [CO2] significantly increased MLA with smaller effects on NLA and leaf mass ratio (fLM). The effect of change in MLA on plant growth was investigated by the sensitivity analysis: MLA values observed at ambient and elevated [CO2] were substituted into a steady-state growth model to calculate the relative growth rate (R). At ambient [CO2], substitution of a high MLA (observed at elevated [CO2]) did not increase R, compared with R for a low MLA (observed at ambient [CO2]), whereas at elevated [CO2] the high MLA always increased R compared with R at the low MLA. These results suggest that the increase in MLA contributes to growth enhancement under elevated [CO2]. The optimal combination of fLM and MLA to maximize R was determined for different [CO2] and N availabilities. The optimal fLM was nearly constant, while the optimal MLA increased at elevated [CO2], and decreased at higher N availabilities. The changes in fLM of actual plants may compensate for the limited plasticity of MLA.     

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浓度升高对毛竹叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

为了解竹子对大气CO2浓度升高的生理响应,为气候变化背景下的竹林适应性管理提供理论依据,运用开顶式气室(OTCs)设置了3个CO2处理浓度(环境大气、500和700μmol·mol-1),探讨了大气CO2浓度升高对毛竹(Phyllostachys edulis)叶片光合色素、膜脂过氧化和抗氧化系统的影响。结果表明:与环境大气比较,500μmol·mol-1浓度处理30d时对毛竹叶片光合色素、膜脂过氧化和抗氧化系统影响并不明显,仅叶片CAT活性显著降低;随着处理时间的延长,对毛竹叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响逐渐显现,至处理90d时,除叶片可溶性糖含量无明显变化,其他测定指标均有显著变化;700μmol·mol-1浓度处理在不同时间上对毛竹叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响均较500μmol·mol-1CO2浓度处理明显,处理30d时毛竹叶片可溶性糖含量和抗氧化酶活性有明显变化,处理90d时,各项测定指标均有显著变化;研究表明大气CO2浓度升高一定程度上能增强毛竹的抗氧化能力,但光合产物的过量积累也会造成碳水化合物源-库失衡和Rubisco的再生受到反馈作用抑制。     

北方粳稻光合速率、气孔导度对光强和CO2浓度的响应

 以东北地区主栽的粳稻（Oryza sativa var. japonica）品种为对象,用美国LI-cor公司生产的Li 6400光合作用测定仪控制光强、CO2浓度和温度等环境条件,阐述了光合作用和气孔导度对光和CO2浓度的响应特征及其耦合关系。结果表明,光合速率随光强或CO2浓度的提高而增大,均遵循米氏响应;在不同CO2浓度下,表观量子效率随CO2浓度的提高而增大,但CO2浓度达到800 μmol•mol－1以上时,表观量子效率有所减小;在不同光强下,表观羧化效率也随光的增强而增大,但光强达到1 600 μmol•m-2•s-1以上时,表观羧化效率也有所减小;在光强和CO2浓度协同作用下,光合速率的响应遵循双底物的米氏方程,在光强和CO2浓度均趋于饱和时,北方粳稻（品种：辽粳294）剑叶的潜在最大光合速率为71.737 8 μmol•m-2•s-1,表观量子效率为0.056 0 μmolCO2•μmol-1 photons,表观羧化效率为0.103 1 μmol•m-2•s-1/μmol•mol－1。气孔导度也随光的增强而增大,对光强的响应规律也可以用Michaelis-Menten曲线模拟,而叶面CO2浓度的提高会使气孔导度减小,气孔导度（Gs）对叶面CO2浓度（Cs）的响应可以用Gs=Gmax,c/(1+Cs/Cs0)的双曲线方程模拟。在光强(PFD)和CO2浓度协同作用下,气孔导度可以用式Gs=Gmax(PFD/PFDc)/［(1+PFD/PFDc)(1+Cs/Cs0)］+Gct估算,当CO2浓度趋于0而光强趋于饱和时,北方粳稻的潜在最大气孔导度（Gmax）为0.670 9 mol•m-2•s-1。在光强和CO2浓度协同作用下,Ball-Berry模型及其修正形式依然能很好地表达气孔导度-光合速率的耦合关系,并且用叶面饱和水汽压差（Ds）修正耦合关系中的相对湿度可以提高模拟精度。     

Water relations and gas exchange in poplar and willow under water stress and elevated atmospheric CO2

Predictions of shifts in rainfall patterns as atmospheric [CO2] increases could impact the growth of fast growing trees such as Populus spp. and Salix spp. and the interaction between elevated CO2 and water stress in these species is unknown. The objectives of this study were to characterize the responses to elevated CO2 and water stress in these two species, and to determine if elevated CO2 mitigated drought stress effects. Gas exchange, water potential components, whole plant transpiration and growth response to soil drying and recovery were assessed in hybrid poplar (clone 53-246) and willow (Salix sagitta) rooted cuttings growing in either ambient (350 &mgr;mol mol-1) or elevated (700 &mgr;mol mol-1) atmospheric CO2 concentration ([CO2]). Predawn water potential decreased with increasing water stress while midday water potentials remained unchanged (isohydric response). Turgor potentials at both predawn and midday increased in elevated [CO2], indicative of osmotic adjustment. Gas exchange was reduced by water stress while elevated [CO2] increased photosynthetic rates, reduced leaf conductance and nearly doubled instantaneous transpiration efficiency in both species. Dark respiration decreased in elevated [CO2] and water stress reduced Rd in the trees growing in ambient [CO2]. Willow had 56% lower whole plant hydraulic conductivity than poplar, and showed a 14% increase in elevated [CO2] while poplar was unresponsive. The physiological responses exhibited by poplar and willow to elevated [CO2] and water stress, singly, suggest that these species respond like other tree species. The interaction of [CO2] and water stress suggests that elevated [CO2] did mitigate the effects of water stress in willow, but not in poplar.