日光温室CO2浓度变化规律研究

研究了日光温室内CO₂浓度的时空变化规律.结果表明,日光温室CO₂浓度日变化曲线通常呈不规则“U”形,有时呈不规则“W”形.冬春栽培过程中日最高CO₂浓度逐渐减小,日最低浓度和昼平均浓度先降后升,CO₂亏缺时间逐渐延长.温室内CO₂空间分布特点通常是早晨和傍晚为前部>中部>后部,近地面层>作物冠层>顶层;中午前后为前部<中部<后部,近地面层>顶层>作物冠层.影响日光温室CO₂浓度变化的主要环境因素是光照度,通风不能阻止温室内高浓度CO₂外逸和避免CO₂亏缺.幼苗期群体光合较弱、土壤呼吸旺盛,温室CO₂浓度较高;结果期群体光合旺盛、土壤呼吸衰竭,CO₂亏缺严重.     

开放式空气CO2浓度增高条件下旱地土壤气体CO2浓度廓线测定

设计了一套适合于FACE(free airCO2 enrichment)平台的旱地土壤气体CO2 浓度廓线测定方法 ,并将其应用于田间实验 .在江苏省无锡市郊区具有太湖地区典型水稻土的稻麦轮作农田 ,对FACE和对照麦田以及裸土 0～ 30cm土层的土壤气体CO2 浓度廓线进行了观测研究 .结果表明 ,所采用的方法满足进行旱地农田土壤气体CO2 浓度廓线研究的要求 ;在 0～ 30cm土层中 ,上层土壤气体中的CO2 向上垂直扩散要比下层土壤快 ;在作物旺盛生长期 ,大气CO2 浓度升高 2 0 0± 4 0 μmol·mol-1使 0～ 30cm土层的土壤气体CO2 浓度显著提高 14 %± 5 % (t 检验P <0 .0 0 1) .     

CO2浓度变化对两种淡水绿藻的显微结构和超微结构的影响

为了探讨淡水绿藻在适应CO2党旗变化过程中细胞形态和结构的变化,通过普通显微镜和电子显微镜观察了在不同CO2浓度培养下的莱因衣藻（Chlamydomonas reinhardtii Dang）和斜生栅藻（Scenedesmus obliquus Kuetz）细胞。结果表明,CO2浓度变化对莱因衣藻细胞体积没有明显的影响,但斜生栅藻在低浓度CO2培养下细胞体积明显增大,并可见细胞内含有大量颗粒,两种绿藻细胞的超微结构显示,在低浓度CO2培养下,细胞内叶绿体数目明显减少,并可见明显的淀粉盘包围的蛋白核;细胞内还可见大量的淀粉粒。而在高浓度CO2培养下,这两种绿藻细胞内均未见明显的蛋白核和大量淀粉粒出现。     

补施CO2对日光温室黄瓜生长的影响

实验以日光温室中正常生长的黄瓜为对照,研究了补施CO2对温室黄瓜光合作用,株高、茎粗、节数、植株干重及鲜重,叶绿素含量、叶面积及厚度,瓜长、瓜重及周径,总产量和抗病性的影响.结果表明与生长正常条件下黄瓜的日光合曲线相比,补施CO2的温室内黄瓜的日光合曲线有所改变,日平均光合速率提高了1.275 μmol*m-2*s-1;与对照相比,株高、茎粗、节数、植株干重、鲜重分别增加了10.7%、37.6%、27.1%、27.3%、31.4%,对植株节数和干鲜重的影响达到极显著水平;叶绿素含量、叶面积及厚度分别增加了0.48%、7.07%、24.82%,对叶面积的影响达到显著水平;黄瓜的果长、果重和平均周径分别增加了9.4%、13.1%、11.8%,对果重的影响达到显著水平;温室总体产量增加了23.96%;补施CO2也提高了黄瓜抗病性,使每百株的发病株次降低了9株次.补施CO2可以缩小黄瓜植株间差异.     

植物生长季退化草毡寒冻雏形土CO2释放特征

对中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区退化草毡寒冻雏形土CO2释放的全天候连续观测结果表明,退化草毡寒冻雏形土CO2的释放有明显的日变化和季节动态,日最大释放速率出现于12：00-14：00,最小释放速率出现于6：00-8：00;植物生长季的最大振幅为462.49mg·m^-2·h^-1（8月18日）,最小振幅为114.97mg·m^-2·h^-1（5月9日）,CO2释放速率白天大于夜晚。不同物候期CO2释放速率亦不同,草盛期>枯黄期>青期。最大日均值为480.76mg·m^-2·h^-1（8月18日）,最小日均值为140.77mg·m^-2·h^-1（5月9日）。释放速率与气温、地表温度及土壤5cm地温均呈显著或极显著相关关系,表明温度是决定CO2释放速率季节变化的首要因素。     

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     

陆生植物气孔参数与大气CO2浓度变化

陆生植物的起源与演化与全球气候和环境的变化密不可分,利用植物气孔参数(气孔密度和气孔指数)来指示或重建古大气CO₂浓度变化是近年来全球变化研究的热点之一。就陆生植物气孔参数的研究进行了概述,对研究中存在的问题及其前景作了简要探讨,并对植物生物学方法在定量研究古气候和古环境变化的趋势进行了分析。     

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...     

开放系统中农作物对空气CO2浓度增加的响应

FACE试验（free-air CO2 enrichment)开展的10多年中,供试农作物主要有：C3禾本科作物小麦（Triticum aestivum L.）、多年生黑麦草（Lolium perenne)和水稻（Oryza sativaL.),C4禾本科类高梁（Sorghum bicolor(L.)Moench),C3豆科植物白三叶草（Trifolium repens ),C3非禾本科块茎状作物马铃薯（Solanum tuberosum L.）,以及多年生C3类木作物棉花（Gossypium hirsutum L.)和葡萄（Vitisvinifera l.)。本文系统整理和分析了以下各项参数的结果;光合作用、气孔导度、冠层温度、水分利用、水势、叶面积指数、根茎生物量累积、作物产量、辐射利用率,比叶面积、N含量、N收益、碳水化合物含量、物候变化、土壤微生物、土壤呼吸、痕量气体交换以及土壤碳固定,CO2浓度升高对农作物的影响作用主要表现在以下方面：（1）促进了植物光合作用,增加了其生物量累积;（2）显著提高C3作物产量,但对C4作物产量的影响很小;（3）降低了C3和C4作物气孔导度,非常显著地提高了所有作物的水分利用率;（4）对植物生长的促进作用在水分不足与水分充中时二者相当或前者大于后者;（6）对根系生长的促进作用要大于地上部分;（7）对多年生植物气孔导度的影响较小,但对其生长的促进作用仍很高;（8）降低了植物体内N含量,但作物体内碳水化合物及某些其他含碳化合物含量增加,且叶部含量要明显高于植物其他器官;（9）对大多数作物的物候略有加速;（10）对某些土壤微生物具显著影响,而对有些则无,但都增加了微生物活性;（11）综合多年、多地点的试验结果表明土壤对大气CO2的固定增加,但单独一个试验无法观测到SOC的显著性变化,对FACE和前期的熏气室试验结果都进行了尽可能的对比研究,除了二例以外,发现在大多数情况下二者的结果基本一致,其中,FACE使气孔导度降低的1.5倍,明显高于前期熏气室试验的结果;其二,相对于熏气室,FACE条件下CO2倍增对根的相对促进作用要高于地上部分,因此,我们对基于这二者的结论的准确性和可靠性是充满信心的,不过,更接近自然环境和具更大小区面积的FACE试验仍是必需的,它可以为我们提供在CO2升高条件下更具代表性的田间试验条件,从而为我们提供更多、更有益的多学科交叉的试验数据和研究结果。     

开放式空气CO2浓度增高影响稻田-大气CO2净交换的静态暗箱法观测研究

首先介绍静态暗箱法 气相色谱法观测确定陆地生态系统地 气CO2 净交换通量的基本原理和方法 ,然后讨论在开放式空气CO2 增加 (FACE)试验中应用该原理和方法观测研究大气CO2 浓度升高对稻田生态系统 大气CO2 净交换通量的影响 .因缺乏必要参数的实际观测值 ,本文只能根据暗箱观测值计算CO2 净交换通量的最小取值NEEmin.NEEmin计算结果表明 ,在插秧 1个月之后的水稻生长期内 ,大气CO2浓度升高 2 0 0± 4 0 μmol·mol-1使稻田生态系统对大气CO2 的净吸收约为对照的 3倍 .为根据暗箱观测准确确定NEE ,还必须在FACE和对照条件下观测水稻植株的暗维持呼吸系数、地上生物量及根冠比动态 .     

日光温室连作黄瓜根区微生物区系及酶活性的变化

以日光温室黄瓜连作土壤为研究对象,研究不同连作年限根区土壤微生物数量、种类及酶活性的变化,并运用通径分析方法阐明其与土壤主要理化性状的关系,结果表时,土壤微生物数量、酶活性表现明显的温室连作将就;伴随连作年限的增加,土壤微生物总量、细菌、放线菌数均呈倒“马鞍”形变化,真菌数量则呈线性增长、微生物由“细菌型”向“真菌型”过渡,其中氨化细菌和尖孢镰刀菌分别为温室黄瓜连作土壤的优势细菌和真菌生理群;多数土壤酶活性的变化也呈现倒“马鞍”形,通径分析表明,佩量元素（Cu、Mn、Fe)、有机质、速效N、容重为温室连作土壤微生物区系及酶活性的主要影响因素。     

温室有机土栽培CO2浓度变化规律及增施CO2对番茄生长发育的影响

实验分析了有机土栽培下温室内CO2浓度变化规律,研究了增施CO2对温室番茄植株生理效应、产量、果实品质的影响.结果表明有机土栽培条件下温室内CO2浓度变化存在明显的季节变化和日变化.温室内CO2浓度在11月和3月,最高浓度达到1 200 μL·L-1以上,在改善温光条件下,可不施或少施CO2;而7月温室内CO2日最高浓度在500 μL·L-1以下,每天应提早增施CO2.CO2空间分布为近地面层》畦面》植株内部》冠层》株顶上部.不同的栽培方式下,有机土壤栽培CO2浓度日变化范围为331～1 294 μL·L-1,而外界浓度与土壤无作物栽培方式日变化范围为327～556 μL·L-1,土壤栽培CO2变化范围为402～1 047 μL·L-1.光照强度是影响温室内CO2浓度和利用效率的主要因素.与对照相比,温室内增施CO2番茄株高增加18.29%,总干重增加18.69%,功能叶面积增加22.02%,光合速率提高48.92%,叶绿素含量增加33.00%,羧化效率提高87.50%,产量增加 26.48%,果实Vc增加33.27%,番茄红素增加30.98%,差异均达到显著水平.     

CO2浓度倍增对红松幼苗根尖和叶解剖结构及生理功能的影响

大气CO₂浓度升高对植物的影响是目前植物生态学研究中普遍关注的问题。以往的研究主要关注植物地上部分叶解剖结构及生理功能的改变, 而对根解剖结构和生理功能变化以及根与叶变化之间潜在联系的研究较少。该文以三年生红松(Pinus koraiensis)幼苗为研究对象, 通过CO₂浓度倍增(从350 µmol·mol^-1增加到700 µmol·mol^-1)试验, 研究当年生针叶和根尖解剖结构及生理功能的变化。结果表明: (1) CO₂浓度倍增处理的红松幼苗, 气孔密度显著降低, 叶肉组织面积、木质部及韧皮部面积明显增加; (2) CO₂浓度倍增导致红松幼苗根尖直径增粗, 皮层厚度和层数显著增加, 管胞直径变小; (3)高CO₂浓度处理下, 叶气孔导度和蒸腾速率降低, 光合速率和水分利用效率提高, 同时根尖的导水率显著下降, 但管胞的抗栓塞能力显著提高。这些结果显示, 叶和根解剖结构及生理功能在CO₂浓度升高条件下具有一致的响应。未来研究中应该同时关注全球气候变化对植物地上和地下器官结构与功能的影响。     

Combined effects of enhanced ultraviolet-B radiation and doubled CO2 concentration on growth, fruit quality and yield of tomato in winter plastic greenhouse

Five different doses of ultraviolet-B (UV-B)radiation were supplied to tomato (Lycopersicon esculeutum.in the winter plastic greenhouse.The influences on the seedling growth,fruit quality and yield of tomato were investigated.Results showed that the seedling growth,and the contents of UV absorbing compounds,soluble sugar,organic acid,vitamin C and lycopene of tomato fruits,and yield of tomato increased under doubled CO2 concentration.Under the doubled CO2 concentration the effects of lost doses of UV-B radiation could further promote the effects of doubled CO:concentration.However,there is no significant increase in yield of tomato.The best dose of UV-B radiation is about 1.163 kJ.m-2.When the dose of UV-B radiation is more than it,the effects of UV-B will be reduced.     

厚壁毛竹光合作用对CO_2浓度倍增的短期响应

采用Li-6400P光合测定仪对比测定了大气CO2浓度和短期CO2浓度倍增下不同季节厚壁毛竹的光合特性,结果表明:CO2浓度加倍促使最大净光合速率、净光合速率、水分利用率、光合量子效率和光饱和点升高,年平均增幅分别为62.79%、48.74%、94.41%、8.70%和16.67%;CO2浓度加倍促使蒸腾速率、暗呼吸速率和光补偿点下降,年平均降幅分别为17.60%、37.25%和40.50%。不同季节厚壁毛竹光合生理特性参数在CO2浓度加倍后的增加幅度或降低幅度与叶片生理活性和气候变化密切相关。CO2浓度的倍增并未明显改变厚壁毛竹光合特性的季节变化规律,除光补偿点外,其它光合参数的季节大小顺序仍与大气CO2浓度下的相同。厚壁毛竹光合作用对短期CO2浓度升高的响应特征与C3植物光合作用对短期CO2浓度升高响应的普遍规律相符。     

气孔导度对CO2浓度变化的模拟及其生理机制

基于气孔运动的生理生化机制重点进行了气孔导度(gs)对CO2浓度变化的响应机制分析,并推导得到气孔导度(gs)对CO2浓度变化响应模型,并以9种植物进行了模型验证。结果表明:随着CO2浓度的升高,气孔导度会逐渐降低,且下降的幅度会随着CO2浓度的升高而逐渐减弱。气孔导度对CO2浓度(Cs)变化的响应模型可以表达为gs=gmax/(1+Cs/Cs0),其中式中gmax是最大气孔导度和Cs0是实验常数。该模型较好地模拟了气孔导度随CO2浓度变化的规律,模型参数具有明确的生理意义,与Jarvis模型和Ball-Berry模型相比,该模型如何实现多种环境因子的耦合有待进一步突破。另外,模型是在短期改变叶片CO2浓度的条件下得出的,在CO2浓度长期胁迫下的适用性也有待进一步确认。     

Climatic role of terrestrial ecosystem under elevated CO2: a bottom‐up greenhouse gases budget

The net balance of greenhouse gas (GHG) exchanges between terrestrial ecosystems and the atmosphere under elevated atmospheric carbon dioxide (CO₂) remains poorly understood. Here, we synthesise 1655 measurements from 169 published studies to assess GHGs budget of terrestrial ecosystems under elevated CO₂. We show that elevated CO₂ significantly stimulates plant C pool (NPP) by 20%, soil CO₂ fluxes by 24%, and methane (CH₄) fluxes by 34% from rice paddies and by 12% from natural wetlands, while it slightly decreases CH₄ uptake of upland soils by 3.8%. Elevated CO₂ causes insignificant increases in soil nitrous oxide (N₂O) fluxes (4.6%), soil organic C (4.3%) and N (3.6%) pools. The elevated CO₂‐induced increase in GHG emissions may decline with CO₂ enrichment levels. An elevated CO₂‐induced rise in soil CH₄ and N₂O emissions (2.76 Pg CO₂‐equivalent year^?1) could negate soil C enrichment (2.42 Pg CO₂ year^?1) or reduce mitigation potential of terrestrial net ecosystem production by as much as 69% (NEP, 3.99 Pg CO₂ year^?1) under elevated CO₂. Our analysis highlights that the capacity of terrestrial ecosystems to act as a sink to slow climate warming under elevated CO₂ might have been largely offset by its induced increases in soil GHGs source strength.