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co2浓度升高对玉米‖花生N、P、Fe吸收利用的影响

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CO2浓度升高对玉米‖花生N、P、Fe吸收利用的影响

作者：孙增光河南科技大学

学位级别：硕士

目前关于co浓度升高后作物养分吸收利用的研究大多集中在单作作物上,针对间作体系养分吸收利用的系统研究还鲜有报道。co浓度升高后会对玉米|花生植株养分含量会发生怎样的变化?吸收量是否会增加?其利用特点是怎样的?施磷将对其养分吸... 详细信息

目前关于co浓度升高后作物养分吸收利用的研究大多集中在单作作物上,针对间作体系养分吸收利用的系统研究还鲜有报道。co浓度升高后会对玉米|花生植株养分含量会发生怎样的变化?吸收量是否会增加?其利用特点是怎样的?施磷将对其养分吸收利用产生哪些影响?为此,本研究采用开顶式气室,以玉米|花生2:4模式为研究对象,研究了co浓度升高对玉米|花生植株氮(磷、铁)含量与氮(磷、铁)积累、各器官氮(磷、铁)含量、氮(磷、铁)积累与分配、收获期氮(磷、铁)素干物质生产效率和氮(磷、铁)素籽粒生产效率的影响,明确co浓度升高下玉米|花生氮、磷、铁吸收利用的特点,为未来气候变化下作物养分吸收利用及施肥管理提供理论依据和技术指导。主要研究结果如下:1.co浓度升高后能够提高玉米|花生干物质积累量及产量。与环境大气co浓度(AC)相比,co浓度升高(EC)后间作玉米、花生及玉米|花生体系的干物质积累量分别提高了14.38%～117.17%、12.00%～37.49%和9.87%～50.49%,差异均达到了显著水平(Pco浓度升高促进了干物质向玉米籽粒及花生果仁内的分配。间作玉米、花生及间作体系的产量分别增加了9.09%～30.10%、7.80%～40.23%和9.14%～36.26%,差异均达到了显著水平(Pco浓度升高能增强玉米|花生生育前期的吸氮强度,促进玉米|花生对氮素的吸收利用,提高间作玉米籽粒及间作花生果仁氮含量。与AC相比,EC处理下:降低了间作玉米、花生的植株氮含量,其降低幅度分别为1.64%～13.36%和1.11%～15.63%。降低了开花期、收获期的间作玉米茎、叶和苞叶以及结荚期、收获期的间作花生茎、叶中的氮含量,显著提高了收获期间作玉米籽粒及间作花生果仁氮含量(Pco浓度升高能增强玉米|花生植株的吸磷强度,提高间作玉米、花生的植株磷含量;促进玉米|花生对磷素的吸收利用,提高间作玉米籽粒及间作花生果仁磷含量。与AC相比,EC处理下:提高了间作玉米、花生的植株磷含量,其提高幅度分别为6.46%～26.96%和4.06%～24.71%。提高了开花期和收获期的间作玉米及结荚期、收获期的间作花生各部位的磷含量。提高了间作玉米、花生各生育阶段的磷吸收,其提高幅度分别为11.12%～141.61%和5.30%～92.19%,除2020年苗后28～44、44～56 d的间作花生外,其余均达到了显著水平(Pco浓度升高可以降低间作玉米、花生各部位的铁含量及植株铁含量,提高了间作玉米、花生不同生育期的铁积累,促进了玉米|花生对铁素的吸收。与AC相比,EC处理下:降低了间作玉米、花生的植株铁含量,其降低幅度分别为1.47%～14.91%和0.42%～17.20%。降低了开花期、收获期的间作玉米及结荚期、收获期的间作花生各部位的铁含量。提高了间作玉米、花生各生育阶段的铁吸收,提高幅度分别为6.04%～110.80%和6.78%～35.14%,施加磷肥后可进一步增加间作玉米、花生的铁吸收。降低了铁在玉米籽粒及花生茎和果仁中的分配,提高了铁在玉米茎、叶、苞叶及花生叶中的分配。在收获期,间作玉米、花生及间作体系的吸铁量分别提高了6.04%～15.15%、6.78%～22.06%和6.26%～18.77%,间作玉米、花生及间作体系的铁素干物质生产效率分别降低了3.96%～13.31%、0.46%～5.07%和2.41%～11.70%,铁素籽粒生产效率分别降低了3.62%～12.75%、0.45%～4.54%和4.73%～11.20%。

关键词： co2浓度升高玉米|花生氮吸收利用磷吸收利用铁吸收利用产量

水稻分蘖期干物质积累对大气co2浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制

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中国农业科学 2023年第6期56卷 1045-1060页

作者：贺江丁颖娄向弟姬东玲张向向王永慧张伟杨王志琴王伟露杨建昌江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/扬州大学农学院江苏沿海地区农业科学研究所教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室/扬州大学农业科技发展研究院

【目的】探究不同类型水稻品种物质生产响应大气co2浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制。【方法】以产量和物质生产对co2浓度升高响应有明显差异的水稻品种两优培九(LY)和南粳9108(NJ)为材料，在人工气候室进行水培试验。分... 详细信息

【目的】探究不同类型水稻品种物质生产响应大气co2浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制。【方法】以产量和物质生产对co2浓度升高响应有明显差异的水稻品种两优培九(LY)和南粳9108(NJ)为材料，在人工气候室进行水培试验。分别设置对照co2浓度(A-co2,400μmol·mol-1)和co2浓度升高(E-co2,600μmol·mol-1)两个co2处理，高氮(HN,1.25 mmol·L-1NH4NO3)和低氮(LN,0.25 mmol·L-1NH4NO3)两个氮水平。分析co2浓度升高对不同水稻品种根系形态与生理活性、叶片和根系中细胞分裂素(CTKs)含量、氮素同化酶活性、叶片生理特性、光合参数以及干物质积累的影响差异。【结果】(1)E-co2显著增加了LY总冠根数、总根长(LN水平除外)、总根表面积和平均直径，提高其根系呼吸速率和维持较高的根系氧化力，而对NJ无显著影响或表现相反；(2)无论氮水平如何，E-co2显著提高了LY叶片和根系CTKs含量，但显著降低了HN水平下NJ根系中玉米素核苷(ZR)含量；(3)在LN水平下，E-co2显著提高了LY叶片GOGAT、GDH活性，显著降低了NJ叶片NR活性。在HN水平下，LY氮同化酶活性在E-co2条件下都表现为提高，NJ仅NR活性提高；(4)在LN水平下，E-co2使得LY和NJ净光合速率(Pn)分别提高了28.0%和29.4%。在HN水平下，两品种分别提高了41.0%和28.1%。LY光合响应大幅度提高归因于叶片最大羧化效率(Vc,max)、最大光合电子传递效率(Jmax)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)含量、叶绿素含量、叶片氮含量等显著提高；(5)E-co2显著增加了不同氮水平下LY单株叶面积，对NJ无显著影响；(6)E-co2显著增加了LY各器官及总生物量，且HN水平增幅明显大于LN水平。E-co2并未显著影响不同氮水平下NJ的总生物量，显著降低了HN水平下NJ地下部生物量(-16.7%)。【结论】无论在HN还是LN水平下，LY物质生产和生理特征对E-co2的响应幅度与NJ相比更高。生育前期LY较优的根系形态性状和根系活力、较高的CTKs含量、较强的氮素同化能力、较大的绿叶面积以及光合响应能力是其干物质生产对E-co2响应幅度较高的重要原因。

关键词：水稻 co2浓度升高根系形态细胞分裂素光合作用干物质生产

大豆脂肪代谢对大气co2浓度升高的生理和分子响应机制

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大豆脂肪代谢对大气CO2浓度升高的生理和分子响应机制

作者：李阿立山西农业大学

学位级别：硕士

大气co浓度持续升高已经成为不可忽视的全球共识,大豆作为人类最重要的油脂来源作物之一,未来气候变化对大豆油脂代谢的影响有待深入研究。本试验以完成全基因组测序的大豆品种“Williams 82”为材料,在人工气候培养箱内进行盆栽试验,... 详细信息

大气co浓度持续升高已经成为不可忽视的全球共识,大豆作为人类最重要的油脂来源作物之一,未来气候变化对大豆油脂代谢的影响有待深入研究。本试验以完成全基因组测序的大豆品种“Williams 82”为材料,在人工气候培养箱内进行盆栽试验,设置不同co浓度(Aco:400μmol·mol,Eco:700μmol·mol)处理,联合生理学、转录组学、代谢组学分析探究大气co浓度升高对大豆光合生理、蔗糖代谢、油脂代谢调控通路、脂质含量等相关指标的影响,旨在为未来co浓度升高背景下的高油大豆品种选育提供理论依据,本试验主要结果如下:1.大气co浓度升高显著增加叶绿素b的含量,但显著减少类胡萝卜素的含量,增加总叶绿素含量但不显著。co浓度升高显著增加叶片净光合速率(P)、胞间co浓度(C)、蒸腾速率(T)、水分利用效率(WUE),但对气孔气孔导度(G)影响不显著;同时co浓度升高显著降低了核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Ru BP羧化酶)活性。大气co浓度升高能够提高叶片光合作用,为脂肪代谢提供更多的光合碳汇。2.蔗糖代谢方面,co浓度升高显著降低了鼓粒期大豆籽粒中的蔗糖浓度,但却显著提高了籽粒中蔗糖合成酶(Sucrose synthase,SS)、蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS)的活性。co浓度升高对鼓粒期大豆叶片中的蔗糖浓度及SS、SPS活性没有显著影响。大气co浓度升高提高籽粒蔗糖代谢速率,为脂肪合成提供代谢前体。3.在油脂形成相关酶活性方面,co浓度升高显著降低了叶片和籽粒中乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl co A carboxylase,ACC)活性,但却极显著增加了籽粒中脂肪酸合酶(Fatty acid synthase,FAS)、二酰基甘油转酰酶(Diacylgycerol Acyltransferase,DGAT)活性。6-磷酸葡萄糖脱氢酶(Glucose-6-phosphate dehydrogenase,G6PDH)和柠檬酸裂解酶(ATP-citrate lyase,ACL)为脂肪酸合成提供还原力,co浓度升高显著提高了鼓粒期大豆叶片和籽粒中的G6PDH酶活性,同时显著降低了ACL酶活性。大气co浓度升高主要促进油脂形成中后期(碳链延长和三酰甘油组装)进程,进而提高脂肪含量,同时脂肪形成过程中所需的还原力空缺由G6PDH酶催化补充。4.大气co浓度升高条件下叶片和籽粒中的差异表达基因均富集在淀粉、蔗糖等多种碳水化合物代谢、多种氨基酸代谢以及MAPK(Mitogen-activated protein kinase)信号转导途径,这表明叶片和籽粒中糖类、氨基酸类物质转化和信号调节途径显著加强;同时,籽粒中还富集到多种脂质(鞘脂、甘油脂、脂肪酸)代谢通路,且绝大多数与脂质代谢相关的差异表达基因上调,说明co浓度升高促进籽粒中糖-脂代谢循环。5.在脂质代谢物方面,大气co浓度升高对鼓粒期大豆叶片的影响大于籽粒。两部位的差异代谢物类别差别不大,但是籽粒中类固醇及类固醇衍生物、脂肪酰基、异戊烯醇脂等脂质相关代谢物的比重显著增大,说明co浓度升高对籽粒脂肪相关代谢物的合成有促进作用。另外,两组学关联分析发现α-亚麻酸代谢途径在籽粒中显著加强。6.co浓度升高通过增加株高、茎粗、单株荚重、单株荚数、单株粒重、百粒重,进而提高大豆生物量和产量。同时co浓度升高提高籽粒油脂含量,降低粗蛋白含量。总之,co浓度升高通过提高光合作用,增加脂肪和蔗糖代谢相关酶活性,调节脂质及其前体合成相关基因和化合物代谢等方式来促进籽粒中的糖-脂代谢循环,进而提高成熟期大豆脂肪含量、生物量和产量。

关键词： co2浓度升高大豆脂肪代谢转录组代谢组

co2浓度升高与增温对马铃薯产量及品质的复合影响

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干旱地区农业研究 2019年第4期37卷 240-246页

作者：张秀云姚玉璧雷俊牛海洋赵鸿中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室甘肃兰州730020 甘肃省定西市气象局甘肃定西743000 兰州资源环境职业技术学院甘肃兰州730021

于2016—2017年在黄土高原半干旱区,利用新型开顶式气室(OTC),开展co 2 浓度升高与大气增温对马铃薯产量及品质的影响试验,研究co 2 浓度增加和温度升高对马铃薯发育过程、产量及品质的复合影响。结果表明:增温+co 2 浓度升高复合处理... 详细信息

于2016—2017年在黄土高原半干旱区,利用新型开顶式气室(OTC),开展co 2 浓度升高与大气增温对马铃薯产量及品质的影响试验,研究co 2 浓度增加和温度升高对马铃薯发育过程、产量及品质的复合影响。结果表明:增温+co 2 浓度升高复合处理的叶片净光合速率比增温处理高36.3%,较对照高34.7%;马铃薯叶片的水分利用率表现为增温+co 2 浓度升高复合处理高于对照47.4%,高于单独增温处理43.4%;马铃薯实际产量和块茎蛋白质含量表现为co 2 浓度上升+增温处理高于对照12.9%、37.0%,高于单独增温处理59.7%、6.3%。在增温的同时增加co 2 浓度,使得马铃薯叶片净光合速率增加,水分利用率增大,有机物积累增多,经济产量提高。

关键词：马铃薯产量品质气候变化 co2浓度升高大气增温协同影响

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温度与co2浓度升高对蓖麻根系生理与根际土壤微生物群落的影响

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温度与CO2浓度升高对蓖麻根系生理与根际土壤微生物群落的影响

作者：祁金洋东北林业大学

学位级别：硕士

全球气候变化的生态效应是21世纪人类面临的最复杂挑战之一,其影响范围极广。以温度与co浓度升高为主要特征的环境因子变化对植物根系生长发育以及根际土壤微生物群落均具有显著影响。根系构型(RSA)是指土壤中根系的空间结构和分布,影... 详细信息

全球气候变化的生态效应是21世纪人类面临的最复杂挑战之一,其影响范围极广。以温度与co浓度升高为主要特征的环境因子变化对植物根系生长发育以及根际土壤微生物群落均具有显著影响。根系构型(RSA)是指土壤中根系的空间结构和分布,影响根系捕获移动和固定资源(主要是水和养分)的能力,以其为代表的根系生理特征对于植物适应环境因子变化尤为重要。而植物根际微生物群落对于植物生长和抗逆性同样起着重要的调节作用。蓖麻(Ricinus communis)是世界十大油料作物,由于其种子含油量高,植株抗逆性强,近年来在受损生态系统土壤(重金属、盐碱土壤等)修复以及园林绿化(观赏蓖麻)领域备受关注。但是关于其根系生长、生理以及根际土壤微生物群落对增温、增co的响应机理还并不明确。基于此,本研究利用开顶式气候室(OTC)模拟温度与co浓度增加(CK:a co+a T;e T:a co+e T;e C:e co+a T;e CT:e co+e T;(a co:400 ppm;e co:550 ppm;a T:环境温度;e T:环境温度+2℃))来探索蓖麻根系生理及根际土壤细菌、真菌群落的响应机理,为揭示全球变化的生态效应以及植物根系和重要根际微生物响应环境变化的反馈机制具有重要意义。主要研究结果如下:(1)增温、增co及其交互作用均使根系总长度、表面积、总体积和分叉数增加(Pco处理组的各项根系指标最高,显著高于增温处理及co浓度和温度同时升高处理,说明co浓度升高对蓖麻根系的生长发育促进效果最为明显,尤其能够促使蓖麻根系更多地进行分叉生长。另外,增温、增co及其交互作用均使蓖麻根系生物量增加,在增co处理下最大,与对照组相比,增加了63.91%。蓖麻根系比根长经过3种处理后均呈增加趋势,增温处理下根系比根长最大,表明增温处理下单位根长的构建成本最低。(2)在增温、增co作用下,蓖麻根系中还原糖、蔗糖、可溶性糖、淀粉和非结构性碳水化合物含量均发生改变。其中,增温使还原糖、蔗糖、可溶性糖、淀粉和非结构性碳水化合物含量均显著增加(P升高提高了植物的光合作用及呼吸能力,增加了能量转化效率,导致其将更多的能量物质储存到根中,间接导致了根中碳水化合物的增加,而抗氧化酶活性(APX、SOD、POD和CAT)则变化并不明显。(3)在细菌群落方面,各个处理的优势菌门(相对丰度>5%)不受增温增co处理影响,同为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes),其中增co处理的细菌门水平相对丰度与其它处理有显著性差异(Pco交互作用对细菌属相对丰度的影响程度比单一处理更大,使得10个属的相对丰度发生显著变化。其中,5个属的相对丰度在同时增温、增co处理下的变化趋势均与增温相一致。这表明在同时增温、增co处理下,增温对细菌属相对丰度的影响占据主导地位。(4)在真菌群落方面,各个处理的优势菌门(相对丰度>5%)不受增温增co处理影响,同为子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉(Mortierellomycota)和担子菌门(Basidiomycota)。与对照组相比,在增温处理下,孢霉属的相对丰度减少,Tausonia属、假裸囊菌属和Pseudeurotium属的相对丰度增加;在增co处理下,所有优势真菌属的相对丰度增加;在二者交互作用下,真菌属相对丰度的变化与增温处理相同。这表明在增温、增co交互作用下,增温对真菌属相对丰度的影响占据主导地位。温度与co浓度增加对蓖麻根际真菌相对丰度及群落结构产生影响,究其原因是由于真菌在分解枯枝落叶的微生物群体中占有较大的比重,它的数量与可利用的有机物的量成正相关,但具体作用机理有待于进一步深入研究。综上研究结果表明:增温、增co及二者交互作用会对蓖麻根系生理与根际土壤微生物群落的相对丰度、多样性和群落结构产生不同的影响。增温、增co会促进蓖麻根系的伸长和分叉,增加其吸收营养的能力,使其根系生物量增加。在增温、增co交互作用下,增温对蓖麻根际土壤微生物群落中的细菌属群落组成和真菌属群落组成的影响占据主导地位。与此不同,在门水平上,细菌群落组成受到增co的显著影响,真菌群落组成则受到增温的显著影响。

关键词：温度升高 co2浓度升高蓖麻根系根际土壤微生物群落

大气co2浓度升高对稻田亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化过程的影响

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大气CO2浓度升高对稻田亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化过程的影响

作者：田茂辉南京信息工程大学

学位级别：硕士

大气co浓度升高引起的全球变暖及其生态环境效应是当前研究的热点问题之一。甲烷氧化是减少稻田CH排放的关键生物过程,因此有关甲烷氧化对大气co浓度升高的响应备受科学界关注。亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic met... 详细信息

大气co浓度升高引起的全球变暖及其生态环境效应是当前研究的热点问题之一。甲烷氧化是减少稻田CH排放的关键生物过程,因此有关甲烷氧化对大气co浓度升高的响应备受科学界关注。亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,n-damo)是甲烷氧化的新途径,其在控制稻田CH排放中起着不可忽视的作用。但迄今为止,有关大气co浓度升高是如何影响稻田n-damo过程尚不清楚。此外,大气co浓度是逐渐增加的,增加方式(渐增和骤增)的不同对稻田n-damo的影响可能存在差异。本研究将开展co渐增和骤增对稻田n-damo活性,及其功能微生物丰度和群落结构的影响,并阐明其影响机理。研究结果将有助于更好地预测未来气候变化条件下n-damo在稻田甲烷氧化中的作用,完善稻田土壤甲烷氧化微生物机制,为控制稻田CH排放提供科学依据。本研究基于农田co浓度升高自动调控平台,以大气co浓度为对照(CK),设置co渐增(Gradual increase,GI)和骤增(Abrupt increase,AI)两种处理。GI为在CK基础上,从2016年起每年增加40μL·L,直至增幅达200μL·L。AI为在CK基础上,从2016年直接增加200μL·L,并维持至今。采样周期为2年(2019和2020年),每年在水稻典型生育期(分蘖期、拔节期和扬花期)采集0～20 cm土柱。通过室内泥浆培养和稳定性同位素示踪试验分析n-damo活性,并结合高通量测序和定量PCR等分子生物学技术,分析其微生物群落组成及丰度变化。主要研究结果如下:(1)CH稳定同位素结果表明,在2019和2020年水稻生长季,n-damo活性范围为0.31～8.91 nmol co g(dry soil)d。结合两年实验数据,估算出n-damo甲烷氧化量为4.36 g CH m year,其可减少约16%的稻田CH排放通量。GI和AI对n-damo活性均有促进作用:2019年GI(CK+160μL·L)和AI(CK+200μL·L)分别使n-damo活性提高了5.4%和90.9%,且AI显著高于GI;2020年GI和AI(两者均为CK+200μL·L)分别使n-damo活性显著提高了91.6%和90.0%,但GI和AI间无显著差异。可见,不同co浓度增加水平对n-damo活性影响差异较大,但不同co浓度增加方式(GI和AI)对n-damo活性的影响差异不大。上述结果表明,n-damo活性对未来co浓度升高有积极的响应,这有利于减缓稻田CH排放。(2)定量PCR结果显示,n-damo细菌16S rRNA基因丰度为2.00×10～8.04×10copies g dry soil。GI和AI对n-damo细菌丰度均有促进作用:2019年GI和AI分别使n-damo细菌丰度提高了17.1%和49.9%,且AI显著高于GI;2020年GI和AI分别使n-damo细菌丰度显著提高了67.7%和98.6%,但GI和AI间无显著差异。这进一步表明,不同co浓度增加水平对n-damo细菌的影响程度不同,但在同等增加水平下,不同co浓度增加方式间无显著差异。GI和AI对n-damo细胞比活性均无显著影响,同时n-damo细菌丰度与n-damo活性之间呈显著正相关关系。因而大气co浓度升高可能是通过促进n-damo细菌丰度的增加(并非改变单个细胞的活性),进而使n-damo活性增强。(3)高通量测序结果显示,在2019年,AI使n-damo细菌OTUs数和Chao1指数均显著降低,而GI对n-damo细菌多样性无显著影响。此外,两年不同co处理下n-damo细菌群落组成均不存在显著差异,说明大气co浓度升高对n-damo细菌群落结构的影响不大。(4)统计分析结果表明,大气co浓度升高导致部分土壤理化因子(特别是土壤有机碳、溶解性有机碳和无机氮含量)发生改变,对n-damo活性和细菌丰度均有显著影响。除不同co处理外,不同生育期和不同深度对稻田土壤中n-damo活性和细菌丰度均有显著影响。

关键词： co2浓度升高渐增骤增稻田亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化活性丰度群落结构

co2浓度与温度升高对冬小麦碳氮磷锌吸收转运的影响

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CO2浓度与温度升高对冬小麦碳氮磷锌吸收转运的影响

作者：侯永强山西农业大学

学位级别：硕士

目前,气候变化所造成的影响已成为全球农业面临的重大挑战之一。大气co浓度与温度持续升高会对作物的产量与品质形成产生重要影响。本研究依托山西农业大学人工气候控制平台,设置不同co浓度处理(400和600μmol/mol)和不同温度处理(室外... 详细信息

目前,气候变化所造成的影响已成为全球农业面临的重大挑战之一。大气co浓度与温度持续升高会对作物的产量与品质形成产生重要影响。本研究依托山西农业大学人工气候控制平台,设置不同co浓度处理(400和600μmol/mol)和不同温度处理(室外温度,室外温度+2℃)。于2020年,以冬小麦‘郑麦9023’(Triticum aestivum L.‘Zhengmai9023’)为材料进行盆栽试验。本研究通过测定小麦植株体内碳、氮、磷、锌含量、收获指数及花前花后对籽粒元素积累的贡献率。明确co浓度升高和升温对各元素积累与转运产生的影响。主要结果如下:(1)在co浓度升高条件下,小麦籽粒碳浓度提高了12.21%,积累量提高了29.7%,主要来自于花前体内碳的转运。co浓度升高对籽粒氮、磷浓度无影响,而提高了氮、磷积累量(分别为16.4%、16.0%)以及增加了花前氮、磷转运对籽粒的贡献率。co浓度升高对花后锌吸收产生了抑制作用,导致籽粒锌浓度和积累量显著降低(分别为37.2%、30.5%)。(2)在温度持续升高2℃条件下,小麦减少了花后碳吸收量,使籽粒碳积累量降低了14.8%,但对籽粒碳浓度无影响。升温下籽粒氮浓度显著升高了14.9%,但由于升温下花前氮转运对籽粒的贡献率和花后氮吸收量均无影响,导致籽粒氮积累量没有显著变化。升温对籽粒磷浓度和积累量均无影响。升温下籽粒锌浓度显著升高17.3%,但由于花后锌吸收量显著减少23.2%,导致籽粒锌积累量没有显著变化。(3)在co浓度与温度升高的叠加条件下,小麦籽粒碳浓度无变化,但花后碳吸收对籽粒的贡献率显著降低,导致籽粒碳积累量显著降低了25.3%。co浓度与温度升高的叠加作用使籽粒氮、锌浓度显著提高(分别为18.1%、26.9%),但由于花后氮、锌吸收量显著降低,导致对籽粒氮、锌积累量无影响。co浓度与温度升高的叠加作用对籽粒磷浓度与积累量无影响。(4)co浓度升高下籽粒铁、钙浓度与积累量显著降低,籽粒铜浓度与积累量显著升高,而对籽粒硼浓度与积累量没有影响。升温下,籽粒铁浓度与积累量显著降低,钙、硼浓度与积累量没有显著变化,铜浓度显著增加,但是对积累量没有显著变化。co浓度和温度升高的叠加作用下,籽粒铜、钙浓度没有显著变化,但积累量显著降低,使籽粒铁浓度和积累量显著降低,而对籽粒硼浓度和积累量无影响。(5)小麦产量在co浓度升高下显著升高了15.5%,在升温下显著降低了15.2%,在co浓度和温度升高的叠加作用下显著降低了18.3%。同时,co浓度升高使收获指数显著提高了3.5%,单独升温与co浓度和温度的叠加作用对收获指数没有显著变化。综上,co浓度升高促进籽粒碳、氮、磷的积累,但不利于锌积累,同时籽粒中氮、磷和锌的浓度显著降低,会对小麦的营养品质产生不利影响。持续升温2℃对籽粒碳浓度无影响,减少了碳积累量。升温对于氮、锌的积累量无影响,但显著增加了籽粒氮、锌浓度,虽然小麦产量下降,但对于小麦营养品质有提升作用。co和温度的叠加作用对碳、氮的积累有不利影响,但增加了籽粒氮、锌浓度。在co浓度升高下,小麦籽粒铜浓度和积累量增加,铁、钙浓度和积累量减少。在升温条件下,籽粒铜积累量无变化,铜浓度增加,铁浓度和积累量减少。在co浓度与温度升高的叠加作用下,籽粒铜、钙浓度无变化,积累量显著降低,籽粒铁浓度与积累量显著降低。

关键词： co2浓度升高升温冬小麦物质积累与转运

co2浓度升高对三江平原湿地活性有机碳及土壤微生物的影响

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地理与地理信息科学 2011年第2期27卷 96-100页

作者：赵光影刘景双王洋周嘉哈尔滨师范大学黑龙江省高校地理资源与环境遥感重点实验室黑龙江哈尔滨150025 中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态与环境重点实验室吉林长春130012

利用开顶箱薰气室,设置正常大气co2浓度(Ambient co2,350 umol·mol-1)和高co2浓度(Elevated co2,700μmol·mol-1)2个水平和不施氮(NN,0 gN·m-2)、常氮(MN,5 gN·m-2)、高氮(HN,15 gN·m-2)3个氮素水平,研究co2浓度升高和氮肥施用对三江平原草甸小叶章湿地(Calamagrostis angustifolia)土壤活性有机碳及微生物的影响。结果表明,co2浓度升高条件下,土壤微生物量碳(MBC)和溶解性有机碳(DOC)呈增加趋势,易氧化有机碳(LOC)和水溶性碳水化合物碳(CHC)的变化因生长期和氮素水平而异。co2浓度升高,小叶章湿地土壤微生物数量在不同的生长时期呈现不同的响应趋势。细菌数量在腊熟期增幅最大,为31.4%;真菌数量在腊熟期增加16.6%,成熟期增加24.3%;放线菌数量没有发生明显变化。相关分析表明,细菌、真菌和放线菌数量都与土壤微生物量碳呈显著相关。湿地土壤中的活性有机碳可以为土壤微生物提供更多的有效能量,从而加快湿地生态系统养分循环过程。

关键词： co2浓度升高湿地土壤微生物活性有机碳

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co2浓度升高对土壤-植物(春小麦)系统光合碳分配和积累的影响

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核农学报 2014年第12期28卷 2238-2246页

作者：马田刘肖李骏张旭东何红波森林与土壤生态国家重点实验室/中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁沈阳110016 植被与环境变化国家重点实验室中国科学院植物研究所北京100049 中国科学院大学北京100049 辽宁沈阳农田生态系统国家野外观测研究站辽宁沈阳110016

光合碳在土壤-植物系统的分配与截获是生态系统碳循环过程研究中的重要科学问题,解决这个问题对农田生态系统未来大气co2浓度升高或co2施肥条件下的农田土壤碳截获能力评价具有重要意义。实现土壤-植物系统新老碳的区分必须依赖于同位... 详细信息

光合碳在土壤-植物系统的分配与截获是生态系统碳循环过程研究中的重要科学问题,解决这个问题对农田生态系统未来大气co2浓度升高或co2施肥条件下的农田土壤碳截获能力评价具有重要意义。实现土壤-植物系统新老碳的区分必须依赖于同位素示踪技术。因此,研究利用13C标记co2供给春小麦生长,并在小麦不同生长阶段(拔节期、抽穗期和成熟期)测定光合C在小麦植株中的富集动态以及转运到地下部分的碳同化物变化。结果表明:co2浓度升高可促进植物光合作用,产生更多的碳同化产物,增加小麦各器官生物量,增幅在拔节期最为显著。co2浓度升高同时显著提高了光合C在小麦各器官的富集程度。在收获期,籽实中积累的光合C数量在co2浓度升高条件下显著高于常规浓度,表明co2浓度升高通过增加生物量,促进光合C的富集而提高了作物产量。随着小麦的生长,土壤中13C富集比例不断增加,但是在一个生长季中土壤有机碳含量并未发生显著变化,表明光合C不断向土壤转化并促进了SOC的更新。在常规co2浓度下,经过小麦一个生长季后共有140mg·kg-1的13C进入土壤,其中植物光合C所占比例为97.9%。在co2升高条件下,土壤13C富集比例在拔节期和抽穗期与常规co2处理没有显著差异,到了成熟期13C富集比例由-17.9‰增至3.1‰,比常规co2浓度处理提高了52.4%,表明更多的光合C在作物营养生长后期通过根系过程进入土壤,促进了SOC的更新。

关键词： 13C示踪 co2浓度升高光合C 分配土壤-植物系统

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