自然生长树木气孔导度对CO2浓度升高的响应

研究了近２４０ａ自然生长树木气孔导度对ＣＯ２浓度变化的长期响应,在测定树轮稳定碳同位素组成的基础上,计算了大气ＣＯ２浓度和叶片内部ＣＯ２浓度差（ｃａ－ｃｉ）和树木年轮面积与ｃａ－ｃｉ的比例（以Ｇ表示）。ｃａ－ｃｉ和Ｇ均随ＣＯ２浓度的升高而有所增加,在１９９０年之前,ｃａ－ｃｉ的升高主要与植物同化能力的提高有关,１９００年之后,气孔对大气ＣＯ２的导通能力起主要作用。而Ｇ的升高可能与ＣＯ２浓度升高改变     

干旱和CO2浓度升高对不同春小麦光合作用和气孔阻力及水分蒸腾效率的影响

为考察春小麦不同抗旱性品种对干旱和高CO2反应的差异,在不同土壤持水量和CO2浓度梯度条件下,对高产性高原602和抗旱性定西24两种春小麦交叉处理一个生长季,结果发现CO2浓度倍增,使两种春小麦的光合速率、气孔阻力和水分蒸腾效率显著增加,增加幅度与土壤含水量分别为正、负和正相关.这种变化幅度在抗旱性不同的春小麦之间进行比较,尤其是在干旱条件下,发现春小麦光合作用、气孔阻力和水分蒸腾效率的变化幅度,抗旱性强的春小麦表现出更有利于生长的趋势.这说明春小麦对CO2浓度升高的反应存在着品种间的差异,也就是说不仅和土壤持水量相关而且还与春小麦抗旱性有关.     

深圳地区桂花夏冬季光合生理特性的比较

在自然条件下使用LI-6400光合仪,分别在夏季和冬季,对深圳地区引进的4个桂花品种(‘日香桂’、‘小叶佛顶珠’、‘晚银桂’、‘万点金’)的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Cond)、光合有效辐射(PAR)、大气温度(Ta)等生理生态因子的日变化进行了测定,并对桂花Pn与各种因子的关系进行了比较分析,结果表明:在夏季,4个桂花品种Pn日变化均呈现不对称的双峰曲线,有明显的光合"午休"现象.在冬季,4个桂花品种Pn日变化均呈现单峰曲线,不存在"午休"现象.胞间CO2浓度(Ci)、Cond、PAR、Ta和叶片水压亏缺(VPD)是影响桂花Pn较大的几个因子,其中Ci和Ta在夏季的影响程度尤为突出,PAR在冬季的影响程度最为明显.     

低水平叶-气水气压差条件下气孔导度对其小尺度变化的响应

有关气孔对叶-气水气压差的变化响应的相关研究已进行多年并积累了大量的资料,但主要集中在较高水平VPD条件下气孔对较大尺度变化的稳态响应等方面.本试验以棉花(Gossypiumhirsutum L.)和玉米(Zea mays L.)为研究对象,在较低水平VPD条件下研究了气孔对较小尺度VPD变化的连续反应.研究表明,VPD增加时,气孔导度迅速上升而形成一个"峰",然后下降达到稳定状态,此时,gs与VPD变化之前不同,大小因植物种不同而不同;VPD减小时,gs快速下降而形成一个"谷",然后上升达到稳定状态,此时,gs也与VPD变化之前不同.分析认为:即使在较低VPD水平,VPD变化尺度较小,气孔也能敏感地作出反应;整个气孔响应过程可能包括一个瞬时变化以及随后的渐变过程.     

低温胁迫对棉花幼苗叶片光合特性的影响

以6个北疆棉花主栽品种(品系)为试材,对其进行5℃的低温处理,25℃为对照,研究其幼苗光合特性的变化。结果表明:低温处理后,棉花幼苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均比对照低,而叶片细胞间隙CO2浓度(Ci)的变化在不同品种中表现差异,新陆早13、297-5和4723下降,而81-3、新陆早36和134-1的变化呈上升趋势。此外,结果还显示,低温处理对棉花幼苗叶片光合参数(Pn、Ci、Gs、Tr)的影响在品种间存在显著差异。因此,Pn、Ci、Gs、Tr可以作为鉴定棉花抗寒性能的指标。     

不同浓度CO2对马尾松幼苗光合特性及单萜烯释放的影响

【目的】研究CO₂浓度升高对马尾松(Pinus massoniana)幼苗光合特性和单萜烯释放的影响,以了解马尾松挥发性有机物(BVOCs)排放对气候变化的响应机制。【方法】利用开顶式气室(OTC),依据政府间气候变化专门委员会(IPCC)第5次评估报告,设置1 000、750、550 μmol/mol 3个CO₂熏气浓度梯度,并与未经CO₂熏气处理的OTCs中CO₂平均浓度(437 μmol/mol,CK)进行对比,研究了中国南方主要造林树种马尾松幼苗净光合速率、叶绿素含量、气孔导度及单萜烯释放的变化规律。【结果】经过60 d的浓度为750及1 000 μmol/mol CO₂熏气处理,马尾松幼苗的叶绿素总含量下降约 17.54%和29.82%;60 d高浓度CO₂处理的马尾松幼苗在环境大气中净光合速率及气孔导度显著低于对照组,且浓度为1 000 μmol/mol CO₂处理组最低;相较于对照组,CO₂浓度升高使马尾松幼苗的单萜烯释放速率下降,在60 d时达到显著水平。马尾松幼苗的单萜烯释放速率与叶片净光合速率及气孔导度呈显著正相关。【结论】高CO₂浓度条件下,马尾松幼苗叶片光合速率和气孔导度的下降可能是单萜烯释放速率降低的原因。     

北京园林5种乔木蒸腾模拟及其对环境因子的响应比较

研究北京市园林常用5种乔木国槐(Sophora japonica)、银杏(Ginkgo biloba)、白蜡(Fraxinus chinensis)、杜仲(Eucommia ulmoides)、臭椿(Ailanthus altissima)等植物蒸腾作用与周围环境的气象因子(温度、湿度、太阳有效辐射)及植株叶面积指数相关关系,利用Javis公式计算冠层气孔阻力,再用PM公式计算冠层蒸腾速率、植株日蒸腾量,分析不同乔木的冠层气孔导度对环境主驱动因子的响应规律.结果表明:在5种被观测乔木中耗水量国槐最大,白蜡最低,植株蒸腾量从大到小依次为国槐、银杏、杜仲、臭椿、白蜡(P0.01).从植物叶片气孔导度及蒸腾量与环境驱动因子太阳辐射及水气压亏缺的相关关系看,在保障土壤水分条件较好时,国槐长势好于其他4种乔木,但对水分利用不够经济,在干旱情况下不能有效节水.     

林木根源有机C对大气CO2浓度升高的响应

林木根源有机C包括根系通过根枯落物、根系(根共生菌丝)分泌物和根共生菌周转3条途径向土壤输入的有机C.它是森林生态系统中一个重要的、潜在的C汇.综述了根源有机C与其微生物对CO2浓度升高的响应.虽然对根系寿命的变化尚不清楚,但CO2浓度升高将导致根系生物量、生产量、死亡量和分泌物的增加;同时,CO2升高亦促使根共生菌生物量的增加而增加了共生菌的C归还潜力,表明CO2升高使根源有机C的输入增加了.CO2浓度升高情况下,根系化学性质(根N浓度降低)和形态特征(根直径增加)的这些变化均有利于增加土壤C的吸存;而根分布深度的降低则对土壤C吸存不利;CO2浓度升高对根分泌物和根共生菌质量的影响研究则极少.CO2浓度升高下土壤微生物活性和群落组成的变化存在较大的不确定性.目前CO2浓度升高下林木根源有机C对森林长期C吸存的贡献仍很不清楚.     

东北红豆杉枝叶对不同CO2浓度的光合生理响应

利用LI-COR 6400测定了不同CO2浓度条件下的东北红豆杉净光合速率(PN)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Cond)、胞间CO2浓度(Ci)及叶面饱和蒸气压亏缺(VPD).结果表明:1 a生枝和2 a生枝条叶片的PN及E均随CO2浓度升高而增大,但PN增加幅度较大,E增加幅度较小;在高CO2浓度(物质的量比为1 400×10-6)条件下,1 a生枝叶片最大PN(6.95 μmol/(m2·s))大于2 a生枝(6.87 μmol/(m2·s)).1 a生枝的E略大于2 a生枝,但差异性不大;1 a生枝与2 a生枝水分利用效率(WUE=PN/E)均随CO2浓度升高而增大,1 a生枝WUE略高于2 a生枝,但差异未达到显著水平.可见,光合速率的显著增加是导致东北红豆杉水分利用效率随CO2浓度升高而增加的主要影响因素.     

CO2浓度升高对冬小麦叶片特性及蒸散影响研究初报

利用开顶式气室(OTC)设置不同CO2浓度处理,观测分析了CO2浓度升高对冬小麦叶片特性与蒸散的影响。结果表明,CO2浓度增加100%、50%和25%后冬小麦叶面积指数(LAI)、叶重、厚度及蒸散量均有不同程度的增加。其中,在叶片发育最旺盛的抽穗期LAI和叶重分别增加23%、11.4%、5.6%和21.3%、9.4%、4.3%;抽穗后,冬小麦平均旗叶面积和叶厚分别增加25.1%、8.4%、4.1%和12.9%、8.8%、7.5%;而旗叶叶绿素无明显变化;蒸散量在拔节-孕穗期略有增加,在孕穗-抽穗期分别增加33.8%、26.8%、11.9%,在开花-乳熟期分别增加了44%、23.9%、8.3%。可见,CO2浓度增加有利于冬小麦生物量的积累,但同时增加了农田生态系统的耗水量。     

Photosynthesis of Populus euphratica and its response to elevated CO2 concentration in an arid environment

The photosynthetic characterization of Populus euphratica and its response to the elevated carbon dioxide concentration ([CO2]) were analyzed based on its net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (gs), intercellular CO2 concentration (Ci), transpiration rate (Tr), and water use efficiency (WUE) at different groundwater depths measured by a portable gas exchange system (LI-6400) in the lower reaches of the Tarim River. The results showed that the elevation of [CO2] decreased the gs, and increased the Pn, Ci and WUE of P. euphratica. However, the effects of the elevated [CO2] on gs, Pn, Ci and WUE varied considerably with groundwater depth. The response of photosynthesis to rising [CO2] was stronger at the greater groundwater depth (more than 6 m) than that at the shallower groundwater depth (less than 6 m). The critical groundwater depth required to maintain the normal survival of P. euphratica was less than 6 m. When the groundwater depth increased to more than 6 m, P. euphratica encountered moderate water stress, and the plant suffered severe water stress when the groundwater depth increased to more than 7 m.     

CO2浓度倍增对元宝枫和刺槐光合特性的影响

在CO2浓度倍增条件下,研究了元宝枫和刺槐叶片光合特性的变化。结果表明:对元宝枫和刺槐培养60 d和90 d,其平均光合速率分别为对照的117.81%和106.11%。8月和9月两树种在CO2倍增条件下叶绿素初始荧光(Fo)较对照升高,最大荧光(Fm)和可变荧光(Fv)较对照降低,但10月和11月这些指标呈相反的变化趋势,光系统II(PSII)的最大光化学效率(Fv/Fm)和潜在光化学活性(Fv/Fo)的相应值分别增大0.008、0.012倍和0.230、0.201倍,具有较高的PSII原初光能转化效率。CO2浓度倍增条件下,元宝枫和刺槐的蒸腾速率分别较对照降低了26.82%和42.30%,蒸腾速率的日变化为单峰型,而对照条件下呈现双峰型。     

CO2浓度升高对宁夏枸杞果实发育期形态指标及糖分积累影响

【目的】探究正常大气CO₂浓度升高对宁夏枸杞果实发育期形态及发育期蔗糖、果糖、葡萄糖等糖分积累过程的影响,以期为气候变化对果实发育期糖分积累影响提供参考。【方法】以宁夏枸杞苗木为试材,采用开顶气室模拟控制3个CO₂浓度:正常大气CO₂浓度[(380±20) μmol/mol,CK]作为对照,0.5倍增浓度[(570±20) μmol/mol,TR1],1倍增浓度[(760±20) μmol/mol,TR2];分别取经不同CO₂浓度处理的宁夏枸杞果实幼果期至成熟期果品,测定其形态指标及不同发育期含糖量。【结果】TR1、TR2处理的宁夏枸杞果实较CK处理,在幼果期、青果期单果质量,以及横径均显著上升。青果期,其纵径、淀粉及果糖含量较CK处理显著增加。至成熟期,果实横径显著增大,蔗糖含量显著上升,单果纵径/横径显著下降,而果糖、葡萄糖、淀粉含量处理间无显著差异;TR1、TR2处理宁夏枸杞果实较CK处理在转色期蔗糖、淀粉质量比显著上升,初熟期显著下降,成熟期极显著上升;CO₂浓度升高处理使宁夏枸杞果实在青果期单果质量与淀粉含量、转色期单果质量与果糖含量、转色期蔗糖与淀粉含量、成熟期单果质量与蔗糖含量间均达显著正相关。【结论】CO₂浓度升高可显著促进宁夏枸杞在幼果期、青果期的果实横径、单果质量,使其青果期纵径及果糖、淀粉含量显著增加,处理至成熟期,可使宁夏枸杞果实单果质量、蔗糖含量显著上升,纵径/横径显著下降,影响果实发育过程中淀粉和蔗糖的积累过程。     

高浓度CO2对红松幼苗及土壤碳氮特征的影响

为探知红松苗对未来大气CO₂浓度的碳、氮响应策略,系统了解不同CO₂浓度下红松幼苗及其土壤碳、氮特征,采用生长箱培养法,分别研究了350、700 μmol/mol CO₂浓度下红松幼苗主要器官碳、氮浓度与积累(吸收)量变化,并分析其培养土壤的碳、氮含量。结果表明:与低浓度CO₂处理相比,高浓度CO₂处理并未对红松幼苗根、茎及叶的碳浓度产生显著影响,但导致叶碳积累量显著增加37.63%; 高浓度CO₂培养导致红松幼苗根、茎、叶氮浓度显著降低,茎氮吸收量显著下降27.45%,根、茎、叶的碳氮比升高,土壤溶解性有机碳含量显著增加28.82%,总有机碳、微生物量碳、全氮、微生物量氮及水解性氮含量均未发生显著变化,碳氮比增加。总体上,3年生的红松幼苗氮浓度、碳氮比、叶碳积累量及土壤溶解性有机碳对CO₂升高响应迅速。     

青藏高原沼泽草甸生态系统环境因子及其近地表CO_2体积分数对气温升高的响应

采用自然升温方式,利用OTCs系统对青藏高原沼泽草甸生态系统分别进行3～5℃(OTC-80)和1～2℃(OTC-40)升温处理,研究环境因子对气温升高的响应及其与近地表CO2体积分数的关系.结果表明:在日平均气温分别增高4.05,2.13℃的条件下,5 cm土壤温度平均上升3.67,1.65℃,而0～5 cm土壤含水量则分别下降7.9%,2.1%;系统内近地表CO2体积分数比对照点的分别提高29.3,9.8μL/L.气温升高将促使青藏高原气候进一步向暖干化发展,碳库流失加剧,对全球气候变暖起正反馈作用.敏感性分析表明:5 cm土壤温度是影响OTC-80系统内和对照点近地表CO2体积分数变化的最敏感因子,0～5 am土壤水分是影响OTG-40系统内近地表CO2体积分数变化的最敏感因子.