CO_(2)浓度升高对农田生态系统水分利用效率的影响效应——基于气候箱控制性试验的Meta分析

选取1985—2020年21篇与气候箱控制性试验有关的文献,利用Meta分析法研究CO_(2)浓度升高对农田生态系统水分利用效率(WUE)的影响。结果显示,在气候箱的控制下CO_(2)浓度升高对水分利用效率有正面影响,增加的比例为20%,对碳积累和蒸散发分别有正面和负面的效应,影响的效应分别为34%和-4%,但都存在显著的异质性(P<0.05)。研究还发现,CO_(2)浓度升高对WUE的影响效应与对碳积累的影响效应有显著的正相关关系(P<0.05),而与对蒸散发的影响效应没有显著的相关关系(P>0.05)。异质性分析结果显示,CO_(2)浓度升高对WUE的影响效应在不同物种间具有显著的差异,其中对大豆和番茄的影响效应显著高于对小麦的影响效应(P<0.05)。此外,CO_(2)浓度升高对WUE的影响效应与光照强度、温度和土壤相对含水量都有显著的相关关系(P<0.05),其中与光照强度有负相关关系,与温度和土壤含水量有正相关关系;而与CO_(2)富集程度没有显著的相关关系。

开放式空气CO_2浓度增高对中国稻田生态系统线虫营养类群产生的影响(英)

土壤动物在农田生态系统腐屑食物网中占有重要地位 ,它们参与土壤有机质分解、植物营养矿化及养分循环作用 .国内外许多研究表明 ,土壤动物对全球变化 ,尤其是大气CO2 浓度升高能够产生正向、中性和负向的影响 .土壤线虫是这类土壤动物的典型代表 ,因为它们在大多数土壤中分布是丰富的 ,而且营养类群是多样的 .应用自由空气CO2 浓度增高 (FACE)技术设计 3个处理水稻圈暴露在大气CO2 增高(浓度为 5 70 μmol·mol-1)条件下 ,3个对照水稻圈为环境中的CO2 浓度 (370 μmol·mol-1) .在中国无锡稻田生态系统水稻生长期内 ,本项研究监测了 0～ 5cm和 5～ 10cm土层中线虫营养类群 .研究结果显示 ,线虫总数、食细菌线虫、植物寄生线虫、杂食 捕食类线虫在取样深度和取样日期上存在显著差异 ;在整个取样日期中 ,FACE处理 5～ 10cm深度中线虫总数、食细菌线虫数量比对照中的高 ;在 0～ 5cm深度中 ,FACE处理食细菌线虫数量比对照中的高 ,而杂食 捕食类线虫数量则表现出相反的趋势 .食真菌线虫在FACE处理与对照之间也存在极显著差异 .

封闭空间CO_(2)浓度限值及呼吸空气供应

通过分析封闭空间内CO_(2)浓度限值及其与呼吸空气供应量的关系,确定了紧急情况下向空调系统提供的呼吸空气量,并结合项目实例介绍了呼吸空气系统方案。

开放式空气CO_2浓度增高影响稻田大气CO_2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 .

开放式空气CO_2浓度增高对土壤线虫影响的研究现状与展望

大气CO2 浓度增高会对生态系统产生一系列的影响 ,这些影响在某种程度上受到土壤动物区系的调节 .本文通过论述大气CO2 浓度增高对不同类型土壤中和不同生态系统中土壤线虫产生的影响 ,阐明了用土壤线虫作为指示生物来研究生态系统变化的意义 .并提出了今后针对大气CO2 浓度增高这一现象应着重围绕土壤线虫及土壤动物区系优先开展的几方面研究 ,从而更好地指示整个生态系统的变化情况 ,为有效地管理农田生态系统提供依据 .

基于GEOS-Chem V12.6.3的全球CO_(2)浓度同化系统的构建

为了研究同化OCO-2卫星柱浓度(XCO_(2))数据对于全球CO_(2)浓度模拟的影响,本文基于GEOS-Chem V12.6.3,采用四维变分(four dimensional variational,4D-Var)的方法,构建了一个同化OCO-2卫星XCO_(2)数据的全球大气CO_(2)浓度同化系统。首先,采用有限差分法验证了观测算子、积云对流、行星边界层和平流4个伴随模块计算结果的正确性。然后,以2018年为例,设计了模拟和同化两个实验,并利用TCCON、地面和航飞3种独立的观测数据进行对比验证。结果显示,同化实验结果与TCCON、地面和航飞观测数据之间的平均误差分别为0.37 mL/m^(3)、0.41 mL/m^(3)和0.51 mL/m^(3),相比于模拟实验,分别改善了40.32%、42.25%和45.15%,表明了同化OCO-2卫星的XCO_(2)数据能显著提高对全球大气CO_(2)浓度模拟的准确性。

百年尺度不同区域地表气温对CO_(2)浓度非均匀动态分布敏感度的研究

地球系统模式结果表明大气CO_(2)浓度的快速增加是气候变化重要的原因之一。卫星资料分析结果表明,大气CO_(2)浓度并非均一的,而是有明显的区域差异,以人类活动为主的碳排放会影响这一区域差异。这种空间差异如何影响区域地表气温对CO_(2)的敏感度,需要进一步深入系统的研究,利用地球系统模式BNU-ESM(Earth System Model of Beijing Normal University)进行数值模拟,并与观测数据进行比较,结果表明:在试验模拟结果2°C阈值内,非均匀CO_(2)浓度试验的CO_(2)浓度增加阈值范围小于均匀CO_(2)浓度试验结果,偏少约为4.3 ppm(106)。在区域尺度上,中国地表气温对CO_(2)敏感度普遍低于美国、欧洲以及北半球平均水平,这表明CO_(2)浓度空间差异对地表气温的敏感度的影响存在明显区域差异,很可能是CO_(2)浓度辐射效应与气候系统反馈过程的共同作用结果,这需要进一步研究。非均匀CO_(2)浓度对地表气温敏感度影响将会对碳中和目标下未来碳汇潜力精准估算提供科学支持。

寒冷地区旅馆客房内CO_(2)浓度变化及其相关性分析

为研究寒冷地区旅馆客房在外界因素条件(入住人数、入住时间、是否开窗、体重、性别、温湿度)改变时,室内CO_(2)浓度变化情况及各因素之间的相关性,对典型地区天津市的旅馆客房内CO_(2)浓度进行实地测试,采用逐步回归方法进行分析与预测,使用修正后的CO_(2)浓度富集模型表征客房内CO_(2)理论值.结果表明,旅馆客房内CO_(2)污染严重,各因素均对CO_(2)浓度存在不同程度影响.回归分析结果表明,最优回归预测模型为模型3,入住人数、入住时间、是否开窗与客房内CO_(2)浓度呈极显著正相关,各因素对CO_(2)浓度的影响从大到小依次为是否开窗、入住人数、入住时间;体重、湿度、温度、性别与CO_(2)浓度呈微弱正相关.修正后的CO_(2)浓度富集模型得到的理论值与实测值、预测值之间的误差较小,该模型可适用于计算旅馆客房内CO_(2)浓度.研究结果有助于随时随地了解客房CO_(2)浓度,对客房内CO_(2)的控制提供理论依据,对以后安装新风系统进行风量优化设计时提供数据支撑.

垂直农业对室内CO_(2)浓度影响评估系统开发

垂直农业是城市农业领域的一个新领域,它是指利用无土栽培技术(如水培法和气培法)在室内可控环境下培养植物。除了农业产出外,其对室内空气质量,尤其是CO_(2)浓度有着生态控制功能。通过实验研究,根据质量守恒建立微分方程,通过模拟回归的方法计算出植物净光合速率和室内CO_(2)浓度的关系。据此,对室内人数、垂直农业种菜规模以及室内CO_(2)浓度之间的关系建立了计算模型,并以Visual Basic.net开发工具为编程平台,利用计算机在迭代计算上的速度优势开发了室内CO_(2)浓度的模拟评估系统,动态模拟不同工况下全天室内CO_(2)浓度随时间变化关系。设计人员可以根据显示的数据图,调整室内垂直农业种菜规模和新风补充量,以达到室内CO_(2)浓度的控制和通风能耗的节约。

CO_2浓度增高对北方水稻籽粒灌浆特性的影响

利用FACE(Free air CO2enrichment)试验平台,选取北方主栽品种松粳9号和稻花香2号为试材,研究CO2浓度增高(600μmol/mol)对不同水稻品种籽粒灌浆特性的影响。在FACE条件下,松粳9号的籽粒最大灌浆速率增幅为18.0%,平均灌浆速率增幅为17.6%,灌浆前期延长0.88 d,灌浆中期和后期缩短了2.04,1.44 d,总灌浆时间缩短2.60 d。稻花香2号经过FACE处理后到达最大灌浆速率的时间比对照晚4.27 d,并且最大灌浆速率低于对照6.8%,平均灌浆速率低于对照7.7%,灌浆前期比对照延长2.45 d,中期延长3.63 d,后期延长2.56 d。千粒质量和籽粒灌浆参数的相关性分析表明,粒重和灌浆速率的关系更为密切。说明不同水稻品种的灌浆特性对CO2浓度升高的响应存在差异,松粳9号的主要响应方式是灌浆速率的提高,而稻花香2号则是灌浆持续时间的延长。

不同CO_(2)浓度升高和氮肥水平对水稻叶绿素荧光特性的影响

为研究不同CO_(2)浓度升高和氮肥水平对水稻叶绿素荧光特性的影响,利用由开顶式气室(OTC)组成的CO_(2)浓度自动调控平台开展田间试验。以粳稻9108为试验材料,CO_(2)浓度设置CK(对照,环境大气CO_(2)浓度)、C_(1)(CO_(2)浓度比CK增加160μmol/mol)和C_(2)(CO_(2)浓度比CK增加200μmol/mol)3个水平;氮肥设置低氮(N1:10 g/m^(2))、中氮(N2:20 g/m^(2))和高氮(N3:30 g/m^(2))3个水平。结果表明,在低氮条件下,与CK相比,C_(1)处理使拔节期的F_(o)上升4.8%(P=0.031);C_(2)处理使拔节期的F_(o)上升6.3%(P=0.015),F_(v)/F_(m)下降4.8%(P=0.003),使孕穗期的F_(o)上升12.7%(P=0.039),F_(v)/F_(o)下降18.2%(P=0.039)。在高氮条件下,与CK相比,C_(2)处理使灌浆期的F_(m)、F_(v)和F_(v)/F_(m)分别下降3.6%(P=0.039)、4.9%(P=0.013)和1.3%(P=0.039)。在中氮条件下,与CK相比,C_(1)和C_(2)处理的影响不明显。在整个生育期内,CO_(2)浓度升高与施氮处理交互作用对水稻叶绿素荧光特性的影响未到达显著水平。研究表明,大气CO_(2)浓度升高使水稻叶片光系统Ⅱ受损,抑制其电子传递能力、电子受体QA氧化还原情况、最大光化学效率和潜在活性,通过适量施氮可以有效地缓解其负面效应。

CO_(2)浓度升高条件下稗草与水稻生长空间竞争关系研究

为明确CO_(2)浓度升高条件下稗草(Echinochloa crusgalli)与水稻(Oryza sativa)生长空间的竞争关系,以“吉粳88”为研究对象,利用开放式CO_(2)富集系统(Free-air CO_(2) enrichment,FACE),开展了水稻与稗草共生混种试验。试验设置2个处理,CO_(2)摩尔分数分别为400μmol·mol^(−1)(自然大气情景下)和550μmol·mol^(−1)(高浓度CO_(2)环境应用FACE系统进行调控)。每个CO_(2)浓度处理中设2个稗草密度,分别为水稻清种和水稻与稗草混种,共计4个组合。以自然大气CO_(2)浓度下水稻清种处理为对照(CK),自然大气CO_(2)浓度下水稻与稗草混种处理为TB、高浓度CO_(2)下水稻清种处理为TC、高浓度CO_(2)下水稻与稗草混种为BC。在水稻各发育期分别测定形态生理指标和根系指标并进行分析。结果表明,稗草混种处理对水稻每穴穗数和结实率均有负向作用,但未达到显著水平。稗草对水稻拔节期的株高有负向作用,稗草混种处理对水稻分蘖期叶面积指数下降了23.2%,使水稻在抽穗期分蘖数减少了34.5%,均达到显著水平。稗草混种处理降低了水稻根系氧化力,在水稻分蘖期、拔节期、抽穗期分别降低了41.6%、10.9%、14.2%,且均达到显著水平。稗草混种处理对水稻根系总吸收面积有负向作用,且在抽穗期和成熟期达到显著水平,在分蘖期达到极显著水平,CO_(2)浓度升高与稗草互作对水稻根系总吸收面积影响以负效应为主。研究结果明确了在CO_(2)浓度升高的条件下,稗草对水稻分蘖期和拔节期生长空间表现出明显的抑制作用,也是稗草与水稻生长竞争的关键时期。

青藏高原高寒矮嵩草草甸大气CO_(2)浓度时间变化特征

大气CO_(2)浓度的持续升高所导致的全球气候变化已成为人类社会所面临的重大危机,准确获取CO_(2)浓度的时空格局是科学评估气候演变的重要基础。文章利用涡度相关技术,连续高频(10 Hz)地观测青藏高原东北隅高寒矮嵩草草甸的大气CO_(2)浓度,以期获取其变化特征。2019年—2020年的结果表明大气CO_(2)浓度的平均日变化在生长季为U型,在非生长季表现为夜间较高白天较低的特征。大气CO_(2)浓度年均值为(395.4±37.3)×10^(-6),在1月相对最高(418.8±9.1)×10^(-6),在6月相对最低(378.0±44.9)×10^(-6),由于冻土消融导致4月出现一个小高峰(407.6±12.9)×10^(-6)。因此,高寒草甸CO_(2)浓度变化是群落光合、系统呼吸及土壤冻融的综合结果。

白僵菌固体发酵菌丝生长阶段温度与CO_(2)变化

采用固体发酵箱进行球孢白僵菌固体发酵中试试验,对菌丝不同生长阶段的温度、CO_(2)变化进行监测。结果表明,0~24 h为发酵准备期(延滞期),白僵菌菌丝生长慢,固体培养料温度呈小幅上升的趋势,维持在22℃左右,发酵箱内CO_(2)浓度则呈现逐渐升高的状态,从2000 mg·m^(-3)逐渐上升到5000 mg·m^(-3);24~48 h为菌丝初始生长期(升温期),菌丝逐步生长,固体培养料温度急剧上升,发酵箱内形成了明显的温度梯度和CO_(2)梯度,上层与下层温度差异可达5℃以上,上层CO_(2)浓度从5000 mg·m^(-3)上升至13000 mg·m^(-3)左右,下层CO_(2)浓度从5000 mg·m^(-3)升到6500 mg·m^(-3)左右;48~96 h为菌丝旺盛生长期(稳定期),菌丝大量生长,但固体培养料的发酵温度逐渐降低;96 h以后为产孢期,该阶段固体料温度依然呈现缓慢下降的趋势,逐渐下降接近或略高于室温。通过加入空气内循环系统,可消除发酵箱内温度梯度,并降低CO_(2)浓度梯度,促进发酵箱内菌丝生长均匀。研究结果可为白僵菌规模化生产提供技术参考。

CO2浓度升高与硝化抑制剂对冬小麦田间N2O排放量的影响

以冬小麦中麦175为供试品种,利用农田开放式CO_2浓度增高(FACE)系统,研究未来大气高CO_2浓度对冬小麦田间N_2O排放的影响,以及施用硝化抑制剂(2-氯-6-三氯甲基吡啶)是否可以起到抑制冬小麦田间N_2O的排放量升高的潜能。试验结果表明:CO_2浓度升高显著提高冬小麦田间N2O的排放增幅达到67.6%,追肥灌溉后小麦田N_2O排放量较大,随着冬小麦生育进程的推进N_2O的排放量逐渐减少,硝化抑制剂对中麦175田间N_2O排放量的影响并不明显。因此,在未来高CO_2浓度环境条件下,可以通过采取相应的耕作制度和栽培技术措施等来降低冬小麦田N_2O的排放量。试验结果对冬小麦田间是否选择施用2-氯-6-三氯甲基吡啶来控制N_2O的排放起到一定的参考作用。

核电站主控室空调系统室内外环境设计参数探讨

核电站主控室空调系统为主控室可居留区提供新鲜空气,控制室内温湿度,并通过维持正压及应急过滤等手段为主控室操纵员提供辐射防护功能,主控室空调系统是主控室可居留系统的重要组成部分。其中主控室空调系统所控制的室内环境参数主要包括室内温度、湿度、CO_(2)浓度及操纵员工作区风速等。本文对不同堆型核电站在不同工况下的主控室空调系统室内外设计参数值及设计依据进行了探讨,并通过对比给出了主控室空调系统室内外环境设计参数推荐值,供后续核电站主控室空调系统设计参考。

二氧化碳浓度增高对作物影响研究方法(FACE)的问题与讨论

综述了全球范围内CO2浓度增高对作物影响的主要研究方法,讨论了开放式CO2富集系统(Free-airCO2Enrichment,FACE)的原理结构特点、先进性和不足。文章认为,FACE系统是当前研究CO2肥效作用最接近自然状况的模拟系统,对研究作物生理生态、品质与环境关系等问题具有重要的适用性和先进性。但该系统也存在着CO2浓度与自然变幅不吻合、与温度等环境因子不匹配等人为调控的局限性。作者结合近年来对FACE系统和半开放式梯度实验系统(CO2-Temperature Gradient Chambers,CTGC)的使用和调试,对2个系统做了比较。建议FACE系统与CTGC系统配合使用,更利于解决模拟环境真实性,提高实验精度;在FACE系统中,建议把CO2的目标浓度改为幅度值以解决与自然变幅相符合的问题。在研究对象方面,建议开展作物世代研究和环境综合研究,以求精确阐明CO2浓度增高对作物影响机理与影响程度,为准确判断气候变化背景下粮食生产和粮食安全提供科学依据。

地板新风+地板辐射供暖房间空气环境的实测分析

文章对安装了地板新风+地板辐射供暖系统的住宅样板房主卧室的空气温度和CO_(2)浓度进行实测,分析了房间的室内热环境及污染物浓度分布特征。结果表明,辐射供暖系统开启后房间温度在190 min左右升至最高,此后逐渐趋于稳定,且温度值略低于设定温度。室内温度呈下高上低分布,坐姿头足温差和站姿头足温差随系统运行逐渐增大,稳定时分别趋于0.3℃和0.6℃。辐射地板温度和室外温度是影响室内温度的主要因素。室内高度方向的CO_(2)浓度分布主要受室内人员位置和新风口位置的影响,辐射供暖房间内地板新风系统的排污效率与ASHRAE 62.1标准规定的推荐值相符。

矿井通风系统的优化控制策略研究

针对某矿目前通风系统响应速度慢、无法准确调整风量等问题,提出以现场总线技术为基础的智能通风控制系统。该系统依靠现场总线和以太网进行数据传输,采用模糊控制算法分析和提前预测数据,得到最优的调整方案。通过对监测点处释放的CO_(2)浓度进行测试,结果表明,优化后的通风系统能及时对井下通风状况进行分析,通过远程操控确保合适的供风量,提升通风系统的安全性。

救生筏自然通风系统的试验与CFD模拟

为了研究能够满足国际海事组织(IMO)要求的救生筏自然通风系统设计,对救生筏自然通风系统进行试验,同时利用计算流体动力学(CFD)仿真对救生筏内的CO_(2)浓度进行模拟。对比分析对应工况的试验数据与CFD仿真结果,得出救生筏采用4%筏底面积的对向设置双开口自然通风系统能够满足5000 ppm设计衡准的结果。研究表明,采用组分输运模型以及Realizable k-ε湍流模型的稳态CFD计算能够满足工程初步分析中的精度要求。