田间小气候对水稻产量的影响

在中科院桃源农业生态试验站,选择了3个不同类型水稻品种(常规稻、一般杂交稻和超级杂交稻)为材料,利用稻田中部(距稻田边界6 m)和近边界(距稻田边界1 m)小气候的差异,研究了田间小气候对水稻产量和生物量的影响.稻田中部与近边界相比,在光合盛期(10:00-14:00),CO2含量低10~15μmol·mol-1,日平均温度低0.081℃,日平均相对湿度高10%.近边界水稻产量和生物量均显著高于稻田中部.稻田中部和近边界0.081℃的温度差异对光合速率的影响微小.稻田中部较高的相对湿度有利于缓解光合“午休”,促进光合作用.因此,温度和湿度差异均不是近边界水稻产量和生物量均显著高于稻田中部的原因.通过Li-6400光合仪测定发现水稻叶片光合速率与250~400μmol·mol-1的CO2含量内成线性正相关.在1200μmol·m-2·s-1光强下,如果 CO2含量增加10~15μmol·mol-1,水稻光合速率将增加0.6523~0.9785μmol·m-2·s-1.所以 CO2含量差异是近边界产量和生物量高于稻田中部的主要原因.最后建议通过一些栽培措施,改善群体通风状况,增加冠层内CO2含量,从而增加水稻产量和生物量.     

大气CO_2浓度和气温升高对谷子生长及产量的影响

研究大气CO_2浓度和气温升高对谷子的影响,有助于人们了解未来气候变化背景下谷子(Setaria italica)生产的变化,以提前采取必要的应对措施。采用控制系统来模拟气温升高2℃和CO_2浓度增加200μmol·mol-1的未来气候情景,研究气候变化对谷子光合及产量的影响。试验设对照(与室外气温、CO_2浓度一致,CK)、增温2℃(C0T1)、CO_2浓度增加200μmol·mol-1(C1T0)和增温2℃+CO_2浓度增加200μmol·mol-1(C1T1)4个处理,对谷子灌浆期的光合作用及成熟期形态指标、生物量和产量进行测定。结果表明,与对照相比,气温升高(C0T1)后,谷子叶片净光合速率无明显变化,气孔导度和蒸腾速率上升,水分利用率下降;大气CO_2浓度升高(C1T0)谷子叶片净光合速率升高,气孔导度和蒸腾速率下降,水分利用率提高;大气CO_2浓度和气温同时升高(C1T1)后,谷子净光合速率提高,气孔导度和蒸腾速率升高,水分利用率下降。与对照相比,气温升高(C0T1)显著增加谷子的株高、穗长、茎直径、叶质量、茎质量、穗质量、地上部分生物量和产量,分别增加了62.29%、63.51%、59.87%、73%、77%、70%、72.3%和76.6%;大气CO_2浓度升高(C1T0)显著增加谷子的株高、穗长、茎直径、节数、叶质量、茎质量、穗质量和地上部分生物量,比对照分别增加35.18%、32.75%、25.80%、21.54%、21.5%、70.8%、19.4%和32.3%;升温和升CO_2复合处理(C1T1)条件下,谷子株高、穗长、茎直径、叶质量、茎质量、穗质量、地上部分生物量和产量升高,与对照相比分别增加58.24%、42.69%、131.89%、34.8%、80%、77.6%和92.6%。未来气候变化对谷子生长发育将以正效应为主。     

大气CO2浓度升高对添加麦秸条件下稻田土壤酶活性的影响

利用中国扬州开放式大气CO2浓度升高(FACE)系统稻麦轮作试验平台,研究大气CO2浓度升高对稻田小麦秸秆降解过程中土壤酶活性的影响.试验平台设置FACE[(580±60)μmol·mol-1]和对照[(380±40)μmol·mol-1]2个CO2浓度,在低氮(150 kg·hm-2)和高氮(250 kg·hm-2)2种氮水平下添加小麦秸秆,分别在不同生长时期采样并分析土壤脱氢酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性.结果表明:同一氮水平下,大气CO2浓度升高显著增强土壤脱氢酶、脲酶和蔗糖酶活性,但显著降低土壤磷酸酶活性;无论是大气CO2浓度升高条件下还是对照条件下,低氮处理土壤脱氢酶与脲酶活性均高于高氮处理,而高氮处理土壤磷酸酶活性均高于低氮处理,氮水平对蔗糖酶活性并无显著影响.     

新型CO2和CH4混合标气标校流程及方法

基于光腔衰荡法Picarro G-1301型甚高分辨率分析仪自组装新型CO2和CH4混合标气标校系统,研究建立了简便高效的标校流程和方法.该系统操作简便,运行稳定,工作标气消耗更少,线性好,对环境大气浓度范围的CO2和CH4的分析精度分别优于0.06×10-6 mol·mol-1和0.3×10-9mol·mol-1,准...     

滨海围垦区几种耐盐乔灌木的光合特性比较

为探讨几种耐盐乔木和灌木对滨海围垦区盐碱化土壤的适应能力,采用LI-6400光合作用测定仪在植物生长旺季对崇明东滩围垦区同期栽种的9种耐盐碱陆生植物物种的叶片光合特性进行测定。结果表明,在刺槐(Robinia pseudoacacia)、石楠(Photinia serrulata var.serrulata)、女贞(Ligustrum lucidum)和蜀桧柏(Sabina komarovii)4种乔木物种中,刺槐的最大光合速率、表观量子效率和光饱和点最高,分别为21.28μmol·m-2·s-1、0.049μmol·μmol-1和2 031μmol·m-2·s-1,但光补偿点却较低(13.60μmol·m-2·s-1)。在紫穗槐(Amorpha fruticosa)、伞房决明(Cassia sophera)、木芙蓉(Hibiscus mutabilis)、海滨木槿(Hibiscus syriacus)和慈孝竹(Bambusa multiplex)5种灌木物种中,紫穗槐的最大光合速率、表观量子效率和光饱和点最高,分别为20.92μmol·m-2·s-1、0.048μmol·μmol-1和1 980.67μmol·m-2·s-1,但光补偿点却最低(2.95μmol·m-2·s-1)。在这些灌木物种中,紫穗槐具有最高的水分利用率(10.58μmol·mol-1)和较低的蒸腾速率(1.86 mmol·m-2·s-1)。因此,就叶片光合特性而言,刺槐和紫穗槐分别是对滨海围垦区盐碱化土壤具有良好适应性的乔木和灌木树种。     

川西亚高山森林优势种对CO2浓度倍增的光合生理响应

通过对川西亚高山森林优势种高山柳(Salix paraqplesia)、岷江冷杉(Abies faxoniana)和缺苞箭竹(Fargesia denudata)幼苗光合生理参数的测定,研究了它们净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)对大气CO2浓度倍增(720 μmol·mol-1)的响应.结果显示:CO2浓度倍增对3个物种的Pn有不同程度的促进作朋,高山柳、岷江冷杉和缺苞箭竹最大净光合速率分别提高30%,81%和68%,岷汀冷杉提高幅度最大.CO2浓度倍增与对照CO2浓度(360μmol·mol2)相比各物种Cond、Tr和WUE升降不一.反映出不同物种幼莆对CO2浓度倍增响应的复杂性.作为川西亚高山森林优势种,高山柳、岷江冷杉和缺苞箭竹对CO2浓度升高的不同响应势必影响其生长和未来物种间的竞争,进而影响群落的组成和物种的多样性,甚至可能引起群落演替发生变化.     

大气CO2浓度升高对水稻和稗草根系生长的影响

在两种N水平下(低N 10 mg.L-1和常N 30 mg.L-1),采用水培方法比较了分蘖盛期C3植物水稻(O ryzasativa)和C4植物稗草(Echinochloa crusgalli)在CO2浓度升高(550μmol.mol-1)和CO2浓度未升高(350μmol.mol-1)条件下的根系生长变化。结果表明,常N水平下高浓度CO2显著增加水稻和稗草的根干重、根体积、根总长和根直径,水稻对CO2浓度升高的响应强于稗草;低N胁迫时,高浓度CO2显著增加稗草的根干重、根体积和根总长,而对水稻生长无明显促进作用。在两种N水平下,高浓度CO2均显著降低水稻和稗草根系N含量,而C含量上升不明显,导致C/N比值显著增加。高浓度CO2显著降低水稻和稗草单位根重根毛数,这可能是CO2浓度升高条件下根系活力显著降低的形态学原因之一。     

三种木质藤本植物光合特性比较研究

随着城市化进程的加快,园林绿化面积愈来愈少,因此充分利用藤本植物进行垂直绿化,成为了拓展城市绿化空间、改善城市生态环境的重要途径。光合作用是植物体内最重要的代谢过程,不同植物的光合能力对其生长、产量及抗逆性都具有十分重要的影响,但目前对城市园林常用木质藤本植物光合特性方面的研究甚少。本研究采用LI-6400便携式光合作用分析系统,针对城市园林常用的3种木质藤本植物——忍冬(Lonicera japonica Thunb.)、五叶地锦(Parthenocissus quinquefolia Planch.)和地锦(Parthenocissus tricuspidata),开展其光合特性的比较研究,探讨这3种木质藤本植物对环境的适应性及其光合能力的差异,旨在为藤本植物在城市园林绿化中的合理应用提供理论依据。结果表明:3种木质藤本植物在净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)和羧化效率(CE)之间有较为明显的差异。在相同的自然条件下,忍冬的净光合速率(Pn,平均值为13.55μmol·m-2·s-1)、气孔导度(Gs,平均值为5.94×10-2μmol·m-2·s-1)、胞间CO2浓度(Ci,平均值为345.00μmol·mol-1)、水分利用效率(WUE,其值为10.27 mmol·mol-1)和羧化效率(CE,其值为3.93×10-2 mmol·mol-1)等光合参数均高于五叶地锦和地锦。五叶地锦的净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)和羧化效率(CE)均高于地锦。蒸腾速率(Tr)最大的为地锦,其平均值为1.68 mmol·m-2·s-1,而忍冬和五叶地锦的平均值分别为1.35和1.10 mmol·m-2·s-1。     

青海省瓦里关地区近十年来大气本底化学组分的变化特征

利用1994年至2005年青海省瓦里关地区连续监测的大气CO2浓度、O3总量、近地面O3浓度,以及1991年至2004年和1990年至2004年气瓶采样的大气CH4浓度和CO浓度的资料,分析了大气中化学组分近十年来的变化特征.结果表明:瓦里关地区大气中CO2浓度明显呈逐年增加的趋势,年平均增长率约为1.87μmol·mol-1·a-1,且具有明显的季节变化;大气中O3总量表现为复杂的年际变化和稳定的下降趋势;地面O3浓度具有明显的季节变化且呈缓慢的上升趋势;大气中CH4浓度也呈逐年上升的趋势;大气中CO的浓度变化不明显.     

稻季土壤溶液中微量元素浓度对大气CO2浓度升高的响应

利用中国稻/麦轮作FACE（Free Air Carbon-dioxide Enrichment）试验平台,研究大气CO2浓度升高（比周围大气高200μmol·mol-1）对2007年稻季各生育期不同深度土壤溶液微量元素质量浓度影响。结果表明,大气CO2浓度升高对不同深度土壤溶液微量元素质量浓度的影响在不同生育期有所差异;尽管大多未达显著水平,大气CO2浓度升高表现出增加不同层次土壤溶液微量元素质量浓度的趋势,对土壤溶液Fe质量浓度增加程度尤为明显;从整个生育期看,FACE对土壤溶液Fe质量浓度增加幅度在5、15、30、60和90cm处分别为47.6%,36.3%,7.6%,37.0%和201.8%。大气CO2浓度升高对稻田土壤溶液微量元素质量浓度的长期影响需要进一步深入研究。     

鲜甘薯发酵生产燃料乙醇中的降粘工艺

鲜甘薯高浓度发酵生产燃料乙醇的瓶颈之一是醪液粘度高,容易堵塞管路,严重影响工业化生产和增加能源消耗,同时也会降低乙醇发酵效率.为解决此问题,进行了添加降粘酶系及其作用条件优化研究,结果如下:1)确定最适降粘酶系为四川禾本生物工程有限公司的纤维素酶,粘度由1.7×104mPa.s降到8.8×102mPa.s,并且降低了生产成本;2)确定降粘酶作用前高温处理条件:110℃,20 min;3)最适降粘酶对不同品种鲜甘薯高浓度发酵的降粘效果表明降粘酶对大部分品种鲜甘薯降粘效果较好,粘度均约为1.0×103mPa.s以下,最低粘度只有2.7×102mPa.s,粘度下降率均在95%以上;4)在确定最适降粘酶系和其作用前高温条件后,将其应用于工业化生产,加入降粘酶2 h后发酵醪液的粘度由1.8×105mPa.s下降到2.7×103mPa.s,发酵后终粘度仅为7.9×102mPa.s,发酵时间仅为23 h,乙醇浓度达到10.56%(V/V),进一步验证了该降粘酶系应用于工业化鲜甘薯燃料乙醇生产的实际意义.表8参19     

Nitrogen cycling during seven years of atmospheric CO2 enrichment in a scrub oak woodland

Experimentally increasing atmospheric CO2 often stimulates plant growth and ecosystem carbon (C) uptake. Biogeochemical theory predicts that these initial responses will immobilize nitrogen (N) in plant biomass and soil organic matter, causing N availability to plants to decline, and reducing the long-term CO2-stimulation of C storage in N limited ecosystems. While many experiments have examined changes in N cycling in response to elevated CO2, empirical tests of this theoretical prediction are scarce. During seven years of postfire recovery in a scrub oak ecosystem, elevated CO2 initially increased plant N accumulation and plant uptake of tracer 15N, peaking after four years of CO2 enrichment. Between years four and seven, these responses to CO2 declined. Elevated CO2 also increased N and tracer 15N accumulation in the O horizon, and reduced 15N recovery in underlying mineral soil. These responses are consistent with progressive N limitation: the initial CO2 stimulation of plant growth immobilized N in plant biomass and in the O horizon, progressively reducing N availability to plants. Litterfall production (one measure of aboveground primary productivity) increased initially in response to elevated CO2, but the CO2 stimulation declined during years five through seven, concurrent with the accumulation of N in the O horizon and the apparent restriction of plant N availability. Yet, at the level of aboveground plant biomass (estimated by allometry), progressive N limitation was less apparent, initially because of increased N acquisition from soil and later because of reduced N concentration in biomass as N availability declined. Over this seven-year period, elevated CO2 caused a redistribution of N within the ecosystem, from mineral soils, to plants, to surface organic matter. In N limited ecosystems, such changes in N cycling are likely to reduce the response of plant production to elevated CO2.     

氮输入对沼泽湿地植物生长和氮吸收的影响

氮是湿地植物生长必不可少的营养元素之一,但当外源氮输入超出植物生长需要时,氮素将抑制植物生长。不同植物对氮输入的响应不同,同一植物不同器官对氮输入的响应也不一致。为了探讨氮输入对湿地植物生长和氮吸收的影响机制,本文选取滇西北典型湖泊湿地纳帕海湖滨挺水植物茭草（Zizania caduciflora）和水葱（Scirpus validus）为对象,通过控制实验,研究了3个不同氮输入水平[0 g·m-2·a-1（对照,CK）、20 g·m-2·a-1（N20）、40 g·m-2·a-1（N40）]对茭草和水葱生物量积累、根冠比、氮吸收的影响。结果表明：培养期内,茭草地上生物量始终表现为N40〉N20〉CK,即氮输入促进茭草地上生物量积累;而水葱地上生物量随培养时间不同而发生变化,培养早期N20处理促进水葱地上生物量积累,N40处理抑制水葱地上生物量积累。茭草地下生物量表现为N40〉CK〉N20,即氮输入不足抑制茭草地下生物量积累,足够氮输入促进茭草地下生物量积累;水葱地下生物量表现为CK〉N20〉N40,即氮输入抑制水葱地下生物量积累。植物地上部分和地下部分生长对氮输入的响应也不一致,导致植物根冠比发生变化,茭草根冠比表现为N20     

大气高CO2浓度对油菜氮素同化累积与植株生长的影响

为了指导高CO2浓度条件下甘蓝型油菜Brassica napus L.合理施氮、创建油菜高产高效以及进一步探明油菜氮代谢的调节机制提供理论依据,本研究采用微区试验,研究2个油菜品种（沪油15-33号和742-2）在2个CO2浓度水平（自然CO2摩尔分数400μmol·mol-1和高CO2摩尔分数（800±20）μmol·mol-1）和2个氮素水平（施氮与不施氮）条件下,氮素同化酶（NR和GS）活性和可溶性蛋白含量的变化,以及油菜地上部干物质量和氮素累积量的响应。试验结果表明,高CO2浓度会提高NR和GS活性;在氮素处理的影响方面,NR活性的变化与油菜的品种和生育时期不同有关：在高CO2浓度条件下,品种A在各时期的施氮处理的酶活性高于不施氮处理;品种B只在抽薹期的施氮处理低于不施氮处理,其他时期则升高;对于GS酶活性,在自然CO2浓度条件下施氮会提高GS酶活性,高CO2浓度条件下施氮则降低其活性（苗期除外）。CO2浓度升高会降低叶片中可溶性蛋白含量（盛花期除外）;在正常CO2浓度下,增施氮肥会提高叶片中可溶性蛋白含量,而在高CO2浓度下,增施氮肥会降低叶片中可溶性蛋白含量。CO2浓度升高和增施氮肥都会提高油菜地上部干物质量与氮素累积量,油菜干物质量与氮素累积量总体上与上述测定指标呈极显著相关。     

[CO2]和温度增加的相互作用对植物生长的影响

ＣＯ2 和温度是影响植物生长、发育和功能的两个关键因子 .在过去一个世纪中 ,[ＣＯ2 ]从 2 80 μｍｏｌ/ｍｏｌ增加到 36 0μｍｏｌ/ｍｏｌ且每年增长速率为 1～ 5 μｍｏｌ/ｍｏｌ,到 2 0世纪末达到更高的浓度[1] .最近的模型预测表明 ,到 2 10 0年 ,全球表面温度可能会增加 1～ 4 .5℃ [2 \〗.ＣＯ2 是光合作用的底物 ,而且还是初级代谢过程 (气孔反应和光合作用 )、光合同化物分配和生长的调节者 .温度几乎影响植物所有的生物学过程 .因此 ,在全球气候变化要素中 ,大气 [ＣＯ2 ]和温度升高对植物的生理过程和生物量及产量具有极为重要的…     

Growth, yield and photosynthesis of Panicum maximum and Stylosanthes hamata under elevated CO2

Plant height, biomass production, assimilatory functions and chlorophyll accumulation of Panicum maximum and Stylosanthes hamata in intercropping systems was influenced significantly under elevated CO2 (600 +/- 50 ppm) in open top chambers (OTCs). The plant height increased by 32.0 and 49.0% over the control in P. maximum and S. hamata respectively in intercropping system under elevated CO2 over open field grown crops (Ca). P. maximum and S. hamata produced 67 and 85% higher fresh and dry biomass respectively under elevated CO2. Rates of photosynthesis and stomatal conductance increased in both the crop species in intercropping systems under elevated CO2. The canopy photosynthesis (photosynthesis x leaf area index) of these crop species increased significantly under elevated CO2 over the open grown crops. The chlorophyll a and b accumulation were also higher in the leaves of both the crop species as grown in OTC with elevated CO2. The increased chlorophyll content, leaf area index and canopy photosynthesis led to higher growth and biomass production in these crop species under elevated CO2. The total carbon sequestration in crop biomass and soils during the three years was 21.53 Mg C/ha under elevated CO2. The data revealed that P. maximum and S. hamata intercropping system is the potential as a sink for the increasing level of CO2 in the atmosphere in the semi-arid tropics.     

(N-[2-(2-氧-1-咪唑烷基)乙基]-N '-苯基脲(EDU)对环境臭氧胁迫下的水稻和小麦生长的影响

通过对作物定期喷施不同浓度(0、150、300和450 mg·L-1)的N-[2-(2-氧-1-咪唑烷基)乙基]-N'-苯基脲(ethy lenediurea,EDU)溶液,研究EDU对环境O3胁迫下水稻“粤晶丝苗2号”(Oryza sativa L.Yuejingsi 2)和小麦“北农9549”(Triticum a...     

干旱区不同种植年限苜蓿人工草地土壤CO2排放的主要影响因素

采用静态箱-气象色谱法对干旱区不同种植年限苜蓿人工草地土壤系统、土壤-植被系统的CO2排放通量进行了测定,并对土壤 CO2排放通量的主要影响因素,包括土壤碳氮质量分数、土壤温度、气温、土壤水分体积分数、生物量进行了测定分析,从而得到了苜蓿生长季内CO2排放通量规律及影响土壤CO2排放的主要因素。结果表明：观测期内各个年限土壤-植被系统与土壤系统的CO2排放趋势基本一致,总体表现为4a〉5a〉8a〉3a〉1a,表现出“夏季高秋季低”的季节变化规律,具有明显的季节变化动态,各样地CO2通量在7月中旬达到最高排放通量;土壤CO2排放通量与0~20 cm土层内土壤有机碳质量分数、活性有机碳质量分数、土壤C：N及土壤全N质量分数都具有正相关关系,并且都达到了显著水平;土壤CO2排放通量与5 cm土壤温度和大气温度都有正相关关系,并且显著水平很高（P＜0.001）;土壤CO2排放通量与0~10 cm土壤水分体积分数之间没有显著的相关性（P〉0.05）;土壤CO2排放通量与地上部分生物量的大小有直接的正相关关系,并且CO2排放通量与地上生物量具有相同的变化趋势。     

三叶鬼针草生物量分配与化感作用对大气温度升高的响应

全球气候变暖已经成为不容置疑的事实,同时外来入侵植物对入侵地的生态环境造成严重的危害,外来入侵植物可能对温度升高做出积极地响应。文章研究了不同温度（22、26和30℃）处理对入侵植物三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）种子萌发、幼苗生物量分配及化感作用的影响,探讨三叶鬼针草对全球气候变暖的响应策略。结果表明;温度为22和26℃比30℃有利于三叶鬼针草种子的萌发。温度升高显著增加三叶鬼针草的株高、生物量和叶面积,三叶鬼针草幼苗增加对茎和叶的生物量投资。同时相同浓度的三叶鬼针草水浸提液对马唐（Digitaria sanguinalis（L.）Scop）和牛筋草（Eleusine indica（L.）Gaertn）的化感作用随着温度升高而增强。研究表明：温度升高促进了三叶鬼针草的生长,改变生物量分配模式同时增强了对受体植物的化感作用。温度升高可能是促进三叶鬼针草入侵的生态环境因子之一,未来全球气温变暖可能使其入侵加剧。     

汞、砷复合污染对水稻生长及吸收汞、砷的影响

在温室条件下,采用水培方法研究汞、砷复合污染对水稻的生长及对汞、砷吸收的影响.实验结果表明:1)汞、砷复合污染可以显著地降低水稻生物量,汞、砷具有显著的交互作用.2)营养液中汞浓度大于0.5mg·L-1时,可显著降低水稻光合速率、二氧化碳气孔导度、蒸腾速率(p<0.001),而砷的影响不显著.3)随营养液中汞浓度的增加,水稻根部和地上部汞含量显著增加,砷对水稻吸收汞的影响不显著,二者无交互作用.随营养液中砷浓度的增加,砷在水稻根部和地上部的累积显著提高,营养液中的汞显著抑制了水稻根部对砷的吸收,二者表现为拮抗作用;而汞对砷在水稻地上部累积的影响则较复杂,随着汞浓度由0.5mg·L-1增加到1.5mg·L-1,水稻地上部砷含量表现出先降低再升高的趋势.