以大气CO2浓度和温度升高为主要标志的全球气候变化对作物水分利用效率产生重要影响,作物水分利用效率对CO2浓度和温度升高的响应特征与机理研究,对揭示气候变化对作物生长的影响及其机制具有重要作用和意义。本文分别介绍了作物水分利用效率对CO2浓度和温度升高的响应研究进展,CO2浓度和温度升高对作物水分利用效率的协同效应,以及CO2浓度与温度升高对作物水分利用效率影响的实验研究方法,并提出了作物水分利用效率对CO2浓度和温度升高响应研究仍需要解决的几个关键问题:①多因子协同效应;②不同品种的响应差异;③不同尺度水平的响应过程;④作物水分利用效率对气候变化的适应性。

用Li COR 6 4 0 0便携式光合作用测定系统对亚热带常绿阔叶树种樟树幼树的光合特性及其对CO2 升高的响应进行了研究。结果表明 :樟树叶片光合速率日变化呈双峰曲线 ,最高峰出现在 10 :0 0 ,次高峰出现在 14 :0 0 ,午间有明显的“午休”现象 ,气孔因素是导致午休的主要原因。中午光照强度大 ,叶片与空气之间的水汽压差达到最大值 ,相对湿度、气孔导度、胞间CO2 浓度达到最小值 ,诱导叶片光合午休。正常大气条件下 ,樟树叶片光饱和点为 12 5 0 μmol·m- 2 s- 1 ,光补偿点 4 0 6 μmol·m- 2 s- 1 ,在 10 0 0 μmol·m- 2 s...

从植物不同种属和品种的水分利用效率差异、水分利用效率的进化、水分利用效率的遗传及基因定位和分子标记、水分利用效率的转基因和基因克隆、水分利用效率的育种改良及生物节水研究发展趋势等方面介绍了国内外的研究进展,说明水分利用效率遗传育种改良研究日益受到重视,并将在生物节水、节水农业方面发挥重要作用。

CO2浓度和温度升高对植物产生了深刻的影响,为从多角度对这种影响进行研究,该文利用封闭式生长室系统控制CO2浓度和温度,以红桦幼苗为材料,研究了CO2浓度升高、温度升高以及二者同时升高对川西亚高山红桦幼苗根系结构的影响。结果显示:①与对照相比,CO2浓度升高处理显著增加了红桦细根的生物量(最大增幅达152%)、根幅(增幅为10%～22%)、0～10cm土壤层根系总长度、5～10cm层根夹角。②温度升高处理使红桦细根生物量2004年6、10月增加,8月减少,但只有0～5cm土壤层与对照相比差异显著;根幅6、8、10月分别减少16%、7%、30%;5～15cm土壤层根系总长度、0～10cm土壤层根...

【目的】揭示CO2浓度升高对稻纵卷叶螟个体生物学的影响,从而为预测气候变化下稻纵卷叶螟的发生趋势提供依据。【方法】利用CO2人工智能气候箱设置当前(390μL·L-1)和升高CO2浓度(780μL·L-1)处理,种植水稻苗饲养观察稻纵卷叶螟生长发育、繁殖和子代卵孵化,并测定4龄幼虫的取食和营养利用指数。【结果】CO2浓度加倍显著影响稻纵卷叶螟幼虫生长到5龄时的体重、蛹历期和蛹重,但对幼虫历期和化蛹率没有显著影响;加倍CO2浓度处理下的5龄幼虫体重比当前CO2浓度处理的轻16.1%、蛹历期缩短28.7%、蛹重降低9.9%。CO2浓度加倍对性比和生殖力没有显著影响,但对幼虫至成虫羽化的存活率和卵孵...

［目的］探究大气ＣＯ＿２浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响，为未来气候变化条件下茶树栽培管理和茶叶加工提供科学依据。［方法］以‘龙井长叶’茶苗为材料，通过开顶式气室模拟高ＣＯ＿２浓度（６４８～６５８μｍＯｌ·ｍＯｌ－１）和温度升高（＋０．５７℃），测定不同处理下茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量和品质成分含量，研究茶树光合系统及品质成分的变化情况。［结果］ＣＯ＿２浓度升高、温度升高、ＣＯ＿２浓度和温度共同升高，茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数与对照相比有显著变化。ＣＯ＿２浓度升高、温度升高能促进茶树叶片叶绿素ａ、叶绿素ｂ合成，但与对照相比无显著变化，ＣＯ＿２浓度和温度共同升．．．

阐述了水分利用效率概念和测定方法的发展、水分利用效率的时间和空间变化规律、不同生活型植物的水分利用效率与水分利用效率的外在和内在影响因子、水分利用效率的遗传背景分析、水分利用效率和抗旱性关系及提高水分利用效率的措施,最后分析了今后水分利用效率的研究趋势。

大气CO2浓度升高使作物光合效率提高、生长速度加快、根系发达、株高增加、生育期缩短、产量提高、品质下降。因此,作物育种应培育相对晚熟品种,加强抗倒、抗病虫育种,注重品质改良。

通过测定CO2浓度倍增条件下肋果沙棘幼苗气体交换特征、水分利用效率、叶片性状和生长特性,研究青藏高原特有种肋果沙棘对大气CO2浓度升高的生理生态响应。结果表明:CO2浓度倍增可显著提高肋果沙棘幼苗的净光合速率、水分利用效率,促进幼苗营养器官(根、茎、叶)生物量和总生物量的积累,且肋果沙棘趋于向地上部分(尤其是茎)分配更多的干物质。CO2浓度倍增使肋果沙棘幼苗比叶面积、平均单叶面积、叶片氮含量分别降低27%,33%和41%,碳氮比增加73%,而叶片碳含量无显著影响。CO2浓度升高条件下肋果沙棘幼苗不仅通过增加光合能力、水分利用效率和生物量累积产生明显的"施肥效应",而且通过降低比叶面积、平均单叶...

为了研究CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放通量变化,选择三江平原典型草甸化小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地系统为对象,利用开顶箱进行CO2浓度升高模拟试验。试验结果表明,CO2浓度升高促进了湿地生态系统CO2排放量,不施氮、常氮和高氮处理分别增加23.78%、23.14%和34.18%.CO2浓度升高增加了小叶章地上、地下生物量的积累,且当氮素供应充足时增加显著。土壤微生物量碳和水溶性有机碳在CO2浓度升高条件下有增加的趋势。回归分析表明小叶章生物量、土壤活性有机碳与湿地生态系统CO2排放量显著相关。CO2浓度升高和施氮通过影响植物生物量和土壤...

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P<0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P<0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P<0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P<0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P<0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P<0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(PT>C。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。

大气CO_2浓度和温度升高会通过影响作物的光合作用,从而影响光合碳向土壤中的输送。输入到土壤中光合碳含量的变化势必会对土壤外源碳的主要分解者--微生物的群落结构产生影响。土壤微生物在土壤有机质的转化过程中发挥着重要的作用,是土壤碳循环的主要驱动者,其群落结构和功能的改变会影响土壤有机质的动态变化,而这些变化会进一步增加或者降低大气中的CO_2浓度,从而对气候变化产生反馈作用。未来土壤的碳平衡取决于大气CO_2浓度和全球变暖对土壤中碳的输入、输出以及碳在土壤中的驻留时间。因此,只有全面了解大气CO_2浓度和温度升高将对土壤碳库及土壤微生物群落结构产生何种影响,才能明确地揭示陆地生态系统对气候变化的反馈机制,对未来农田土壤有机碳库的管理和生产力的维持有重要意义。文章综述了大气CO_2浓度和温度升高及其交互作用对土壤碳库和土壤微生物群落结构的影响。主要结论为:(1)大气CO_2浓度和温度升高对土壤碳库的影响可以相互抵消,但是土壤碳库是否成为碳"源"与温度升高的幅度密切相关;(2)大气CO_2浓度升高增加了光合碳在玉米、小麦等植株各部分的分配,温度升高同样对光合碳的分配规律产生影响,但对不同部位的影响不一致,多呈降低或无显著影响;(3)大气CO_2浓度和温度升高可能对土壤微生物活性及其群落结构产生交互影响,且对不同微生物(细菌、真菌和古菌)群落的影响程度不同,进一步对土壤有机碳的转化产生影响。最后提出未来的研究方向:(1)从气候变化影响植物-土壤互作角度解析根系分泌物的转化过程及其对微生物的影响;(2)通过DNA-SIP进一步研究大气CO_2浓度和温度升高条件下土壤微生物对不同植物来源碳的选择性利用与碳循环的关系,从而阐明气候变化条件下微生物底物利用策略以及微生物群落结构的变化。

采用选择性和非选择性方法测定了黏虫幼虫对高CO2浓度下生长的小麦叶片的选择性;并观察了在高CO2浓度下连续生长至第7代后的幼虫存活情况,测定了老熟幼虫体内保护酶活性以及成虫能源贮存。结果表明:在非选和可选情况下,3龄和4龄幼虫偏好当前CO2(390μL.L-1)条件下生长的小麦叶片,取食量比高CO2(780μL.L-1)条件下提高26.7%和30.3%(非选择性测定)或是高CO2下的4.2倍和1.6倍(选择性测定),6龄幼虫未表现出显著的取食偏好。高CO2处理下连续饲养至第7代的幼虫孵化至化蛹的存活率显著低于当前CO2处理,主要差异表现在4龄之后,但老熟幼虫体内的保护酶活性和蛋白质含量在当前和...

为探究干旱胁迫条件下CO_2浓度升高对谷子抗旱性的影响机理，设置2个CO_2浓度（400μmol/mol左右正常CO_2浓度和高CO_2浓度，600μmol/mol）和2个水分（正常供水和干旱处理）处理，测定孕穗期谷子光合能力、光合色素积累、叶绿素荧光、抗氧化酶、渗透调节物质、激素、信号转导相关蛋白激酶和逆境相关基因表达量等指标。结果表明：干旱胁迫下高CO_2浓度（600μmol/mol）处理显著提高谷子叶片水分利用效率（WUE）、净光合速率（Pn）、类胡萝卜素含量（Car）和类胡萝卜素/叶绿素（the ratio of carotenoids to chlorophyll）；显著增加光化学淬灭系数（qP）、非光化学淬灭系数（NPQ），降低蒸腾速率（Tr）；显著增加谷子叶片热休克蛋白（HSP-70）含量、脯氨酸（Pro）和脱落酸（ABA）含量及其相关基因表达量。干旱胁迫下高CO_2浓度（600μmol/mol）处理可显著增加谷子叶片丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）含量及其相关基因表达量，过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽-S-转移酶（GST）活性也显著增加。综上，高CO_2浓度（600μmol/mol）处理可通过缓解干旱胁迫下谷子叶片气孔导度和水分利用效率的降低、提高谷子渗透调节及信号转导能力，从而促进抗旱相关基因表达来提高谷子的抗旱能力。

大气二氧化碳(CO_2)浓度升高是影响陆地生态系统碳氮循环的主要气候变化因子之一。大气CO_2浓度升高促进植被生长和光合产物积累,进而增加土壤碳库储量。同时,大气CO_2浓度升高引起土壤生物和非生物环境的改变会导致土壤温室气体排放的变化,形成对气候变化的反馈效应。目前,国际上有关大气CO_2浓度升高导致陆地生态系统碳汇效应的增加与其所引起的土壤温室气体排放之间的消长关系并不清楚。深入研究和了解陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制对定量评估全球变化背景下陆地生态系统和土壤的固碳潜力具有十分重要的意义。本文综述了陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制及主要驱动因子,发现大气CO_2浓度升高显著促进植被生物量碳的累积和土壤温室气体排放、增加土壤碳氮库储量,但却明显减少土壤活性氮源的供给。大气CO_2浓度升高可降低旱地CH4吸收汇的功能。大气CO_2浓度升高导致温室气体排放增加的源效应完全抵消土壤的碳汇效应,并且抵消近50%以上的陆地生态系统固碳潜力,且随其在大气中富集强度的增加呈减弱趋势。本文还提出大气CO_2浓度升高条件下影响土壤-大气温室气体交换的主要生物和环境控制因子,为气候变化背景下陆地生态系统的碳平衡估算研究提供重要理论基础。