3种落叶松幼苗对CO_2升高的光合生理响应

采用Li-6400便携式光合作用测定系统研究CO2升高对长白落叶松(Larix olgensisHerry.),日本落叶松(Larix kaempferiCarr.)和兴安落叶松(LarixgmeliniRupr.)当年生和1年生幼苗的光合特性的影响。结果表明:CO2升高使3种落叶松光饱和光合速率(Pmax)和呼吸速率均有不同程度的增加,其中,长白落叶松当年生和1年生幼苗Pmax分别比对照提高了91%和83%,日本落叶松当年生和1年生幼苗Pmax分别比对照提高了71%和94%,而兴安落叶松当年生和1年生幼苗Pmax分别比对照提高了32%和106%。除兴安落叶松外,CO2升高使所有落叶松当年生幼苗的光补偿点(LCP)下降,说明当年生幼苗对CO2浓度升高的反应更敏感。CO2升高使日本落叶松当年生和1年生幼苗光饱和点(LSP)都升高,反映了其光合作用提高的潜力较大。CO2升高条件下,除1年生兴安落叶松外,其他处理的落叶松最大量子效率(AQYmax)均增加。比较分析表明,在未来大气CO2浓度升高条件下,日本落叶松的生长潜能可能最大,具有较强的生态优势,长白落叶松次之,兴安落叶松最小。

大气CO_2升高对土壤碳循环影响的研究进展

土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分，其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。据估计，全球土壤（表层1m）有机碳积累总量相当于大气中碳总量的2～3倍。土壤是温室气体的源或汇，土壤碳库的变化将影响大气C02的浓度，因此，土壤碳库对人类活动的响应也是全球碳循环和全球变化研究的热点。在全球变化的大背景下，大气CO2升高导致植被生态系统碳平衡的改变进而对土壤碳循环产生影响。总结了陆地生态系统碳循环对大气C02浓度升高响应的主要生物学机制及过程，简述了大气C02浓度升高对影响土壤碳输入和输出的各因素的研究进展，并指出未来研究的主要方向。在大气C02浓度升高条件下，陆地生态系统碳循环的变化主要反映在以下几个方面：1）不同类型植物群落的净初级生产力（NPP）显著增加，但湿地植物的净初级生产力也有可能降低；2）光合产物向根系分配的数量增加，地上／地下生物量降低，根系形态发生变化，根系周转速率和根系分泌等过程的碳流量提高；3）植物含氮量降低，C／N提高，次生代谢产物增加，微生物生长受到抑制，植物残体分解速率降低；4）土壤呼吸速率显著增加，提高幅度受植物类型与土壤状况的影响；5）进入土壤的植物残体及分泌物的数量和性质影响土壤酶的活性，脱氢酶和转化酶活性增加，酚氧化酶和纤维素酶受植物类型与环境条件的影响；6）土壤中真菌的数量的增加幅度要高于细菌；7）CH4释放量增加，在植物的生长期表现更为明显。由于陆地生态系统碳循环的复杂性，研究结果仍有很大的不确定性。大气C02浓度升高与全球变化的其它表现间的交互作用将是今后研究的重点，同时由于土壤碳循环是一个由微生物介导的生物地球化学循环过程，因此，加强陆地生态系统碳循环的微生物机制研究也将为全面理解碳循环的过程提供更加准确的研究理论基础。

CO_2升高对枝角类群落结构影响的原位模拟

分别于春、夏两季在太湖梅梁湾进行原位试验,设置3个CO_2浓度梯度,270、380μL/L和750μL/L,以斜生栅藻作为枝角类的食物,研究了CO_2浓度升高对枝角类群落结构的影响。结果表明高CO_2浓度能促进斜生栅藻生长,显著提高枝角类的食物数量;此外CO_2浓度的变化能显著改变枝角类的群落结构,高CO_2浓度有利于象鼻蟤属、秀体蟤属和春季蟤属的生长,而不利于网纹蟤属的生长。这可能是由于CO_2浓度变化改变了枝角类的食物质量,浮游藻类的C∶P比值随CO_2浓度的升高而增加,从而有利于体内含磷量较低,高C∶P的枝角类生长。因此枝角类的群落结构主要受食物质量的影响而与食物的数量无关。研究为预测未来气候变化对太湖浮游动物的影响提供了一些理论依据。

CO_2升高对红松幼苗水分生理特征与土壤含水率变化的影响

采用生长箱培养法,分别研究700与350μmol/mol CO2浓度下红松幼苗水分生理特征和土壤含水率变化。研究表明:1)初始土壤含水率相同,相同条件培养5 d后高浓度CO2培养苗木土壤含水率较高;2)土壤含水率没有显著差异时,高浓度CO2培养导致苗木气孔导度、蒸腾速率和地上部含水率下降,水分利用效率和叶水势升高;3)随着土壤含水率产生差异,高浓度CO2培养苗木的气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率和叶水势没有发生显著变化,而低浓度CO2培养苗木的气孔导度、蒸腾速率下降,水分利用效率与叶水势升高不显著。

不同氮水平下CO_2升高及增温对幼苗土壤酶活性的影响

研究幼苗土壤酶活性对气候变化的响应有利于了解气候变化对森林土壤生态学过程的影响。本实验选取3年生红松和水曲柳幼苗,应用FACE系统,研究2种植物幼苗土壤水解酶和氧化还原酶在不同浓度N素(N0为不添加N,N1为加N 25 kg(hm2·a),N2为加N 50 kg(hm2·a))条件下,对CO2升高及增温的即时响应,共9种处理。结果表明:CO2升高对纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、过氧化物酶、多酚氧化酶有促进作用,对中性磷酸酶有抑制作用,对淀粉酶及过氧化氢酶的作用与植物种类有关;增温对蔗糖酶、中性磷酸酶、脲酶、过氧化物酶、过氧化氢酶有促进作用,对纤维素酶、淀粉酶及多酚氧化酶的作用因植物种类不同而异;不同浓度氮素改变了红松幼苗及水曲柳幼苗土壤纤维素酶对CO2升高的响应以及红松幼苗土壤纤维素酶和脲酶对增温的响应。因此,在未来气候变化情况下,不同浓度氮沉降可能会改变土壤酶对CO2升高及增温的响应。

大气CO_2升高对大豆生理指标及产量影响的研究进展

在全球气候变化过程中,大气CO2浓度不断升高,已从工业革命前的270μmol·L-1升高到2013年的390μmol·L-1,预计到本世纪末将达到700μmol·L-1,CO2浓度的快速升高将对大豆生产产生重要影响。本文从光合速率、叶面积、叶绿素含量、共生固氮、内源激素、以及干物质积累和大豆产量等方面综述了大气CO2浓度升高产生的影响。大多数研究发现,随着大气CO2浓度升高,大豆光合速率随之升高,但少数研究发现,随大气CO2浓度升高,光合速率反而降低,这可能与植物对CO2浓度升高的光合适应反应有关;叶绿素含量随CO2浓度升高呈现增加趋势,但对一些夏大豆研究发现,叶绿素含量无明显变化;叶面积、共生固氮、干物质积累和产量也都对CO2升高产生不同程度的响应,但响应程度因CO2升高幅度、大豆品种、生育时期和其他试验条件而有所差异;有关于CO2升高对内源激素影响的研究报导较少。针对未来所需要开展的研究,我们提出与光合作用相关酶学生理、内源激素以及碳氮代谢角度对CO2影响大豆产量机制进行深入解析,而且在不同品种之间对CO2浓度升高的响应进行分析,明确品种之间是否存在差异。这将对未来大豆高产育种,提高大豆生长的环境适应性有重要的理论价值;并提出了今后的研究方向。

通过调控乙烯代谢保护淹水后CO2升高环境中的棉株

土壤渍涝和随后棉花组织释放的乙烯已经证实与棉铃脱落相关.本研究在温室调查了9d渍涝和增加CO2(eCO2处理,CO2含量为0.07%)对有绒品种“Empire”和无绒品种“5B”的影响。在渍涝等极端环境中,棉花可以通过减弱乙烯代谢来适应.棉花培养条件:昼夜温度分别为28℃、20℃。

CO2升高对三角梅吸收Cd和佳乐麝香及根际的影响

以花卉三角梅修复Cd和佳乐麝香污染土壤为研究对象,探讨大气CO_2浓度升高对该植物吸收Cd和佳乐麝香的影响,并通过检测植物根际各相关指标综合分析三角梅修复生态系统的整体功能.结果表明,CO_2浓度升高、Cd和佳乐麝香的联合胁迫对三角梅生长没有显著抑制,对其吸收Cd和佳乐麝香具有促进作用,尤其是750μL/L CO_2、50mg/kgCd和佳乐麝香处理促进作用最显著,并且,此时三角梅根际细菌的数量最多.脲酶活性随不同处理组浓度变化存在显著性差异.佳乐麝香的添加和CO_2浓度升高促进了土壤有机碳的增加.综上,三角梅具有应用于大气CO_2浓度升高条件下修复Cd和佳乐麝香复合污染土壤的潜力.

土壤碳转化对大气CO_2升高响应机制研究进展

土壤有机碳是地球表层最大的碳库,其微小的变化将影响大气CO_2浓度,而使土壤成为CO_2的源或汇。在大气CO_2浓度升高的大背景下,土壤碳库的转化与更新过程在时间和空间上发生改变。由于土壤本身及环境条件的差异性,土壤碳转化过程对CO_2浓度上升的响应差异较大,要阐明这些差异,理清土壤"碳汇(源)"功能,必须全面深入了解土壤碳转化对CO_2的响应机理。然而,长期以来,关于CO_2升高对土壤地上部碳输入的影响研究较多,而针对土壤有机碳对CO_2升高的响应,尤其是响应的内在机制研究不足。本文主要依据近10年相关研究报道,在论述CO_2浓度升高对土壤有机碳含量影响的基础上,从微生物学、土壤酶活性及与其他影响因素的耦合效应揭示CO_2浓度升高对土壤有机碳转化内在机制的研究进展,并展望了未来相关研究的主要方向,旨在为将来农田土壤管理决策提供科学的理论依据。

铜镉污染土壤上CO_2升高对水稻光合特性的影响

采用盆栽试验,在开顶式气室(Open Top Chamber,OTC)中种植水稻,研究了南北方10个水稻品种(5种籼稻、5种粳稻)在CO2浓度升高下不同污染土壤上不同生育期的光合特性影响。研究结果表明:高CO2浓度和正常CO2浓度条件下,大部分的水稻品种最大光合速率在分蘖期,在成熟期最小;CO2浓度升高使水稻在不同生育期光合速率都增加,且在不同污染土壤上的水稻品种光合速率变化一致,5种粳稻光合速率增加幅度均在抽穗期最大,其增加幅度在高污染土壤和低污染土壤上分别为:64.14%～143.19%、73.58%～132.3%,5种籼稻光合速率增加幅度均在成熟期最大,其增加幅度在高污染土壤和低污染土壤上分别为:104.33%～256.00%、100.99%～254.81%。CO2浓度的升高对光合速率、胞间CO2浓度的影响表现出趋势一致性变化,且都达到了显著水平,气孔导度与蒸腾速率在CO2浓度升高的情况下在各个生育期的变化趋势不一致,且都没有达到显著水平。

腹腔镜下胆囊切除术气腹致PETCO2升高一例

1资料忠者，女，72岁，因胆石症在全麻卜行腹腔镜胆囊切除术。既往无高血压、糖尿病史，心电图示窦性心律不齐，胸片：肺纹理稍增多。肺功能测定：通气功能正常，弥散功能减退。

模拟CO_2升高及降水变化对红砂碳氮特征的影响

为探讨荒漠植物红砂根、茎、叶在CO_2升高与降水变化条件下的碳氮含量及分配特征,以当年生民勤红砂为试验材料,利用开顶式CO_2控制气室,研究了350、550及700μmol·mol^(-1)3种CO_2浓度和降水减少30%(-W2)、减少15%(-W1)、自然降水(W0)、增加15%(+W1)和增加30%(+W2)5个降水变化下红砂根、茎、叶的有机碳、全氮含量、C/N及有机碳和全氮积累(吸收)量。结果表明:1)相同降水条件下,CO_2浓度升高使根、茎、叶有机碳含量显著增加,全氮含量显著减少;在-W2降水量和700μmol·mol^(-1) CO_2浓度时根有机碳含量增幅最大(13.33%),在+W1降水量和700μmol·mol^(-1) CO_2浓度时叶全氮含量降幅最大(56.31%);CO_2浓度升高使红砂根、茎、叶C/N显著升高,对有机碳、全氮积累(吸收)量影响显著。2)相同CO_2浓度条件下,降水增加对根、茎、叶有机碳含量及全氮含量影响显著;550μmol·mol^(-1) CO_2浓度和+W2降水量时叶有机碳含量增幅最大(11.56%),700μmol·mol^(-1) CO_2浓度和+W2降水量时叶全氮含量降幅最大(35.31%);降水量对红砂根、茎、叶的C/N及有机碳、全氮积累量影响显著。3)在CO_2浓度升高与降水变化下,红砂有机碳含量在根中最高,全氮含量在叶中最高,C/N在根中最大,红砂有机碳、全氮积累(吸收)量在叶中最高。综上所述,未来CO_2浓度升高及降水改变的情况下,红砂生长情况取决于CO_2浓度与降水量的协同作用对有机碳、全氮含量的影响,CO_2浓度升高会在一定程度上减缓干旱对红砂碳氮吸收及利用的抑制作用,在湿润条件下能有效地增强红砂对碳氮的吸收及利用能力。

大气CO_(2)浓度升高背景下秸秆还田对小麦土壤氮矿化的影响

为探讨小麦土壤氮矿化对CO_(2)浓度升高、秸秆还田及其交互作用的响应,本研究利用人工控制气候室设置2种CO_(2)浓度处理CK(CO_(2)浓度为400μmol·mol^(−1))、EC(CO_(2)浓度为600μmol·mol^(−1)),3种秸秆处理:秸秆不还田(R)、秸秆掺入(I)、秸秆覆盖(M),测定小麦土壤理化性质、碳氮相关酶活性;通过为期35 d的室内培养试验,分析土壤硝态氮、铵态氮含量动态变化和净氮矿化速率等。结果表明,培养35 d后与秸秆不还田相比,两种秸秆还田方式均增加了土壤碳氮有效性,秸秆掺入和秸秆覆盖处理土壤净硝化速率在两种CO_(2)浓度处理下分别平均增加0.76和0.55 mg·kg^(-1)·d^(-1)。3种秸秆处理方式中,以秸秆掺入土壤净矿化速率最大;秸秆覆盖土壤净氨化速率较低,导致其净矿化速率低于秸秆掺入。与CK相比,CO_(2)浓度升高使土壤无机氮含量平均下降8.1%,土壤氮矿化量平均降低14.98 mg·kg^(-1)。与CK相比,CO_(2)浓度升高下秸秆还田使土壤无机氮含量增加74.2 mg·kg^(-1),主要是由于土壤硝态氮含量增加了73.8 mg·kg^(-1),导致土壤净硝化速率提高了0.57 mg·kg^(-1)·d^(-1);CO_(2)浓度升高下土壤净氨化速率整体下降,其中秸秆覆盖下降幅度较大,导致其净氮矿化速率低于CK。综上,CO_(2)浓度升高下秸秆还田增加了土壤氮的可利用性,其中秸秆覆盖提高了土壤氮固持能力,减少了氮素淋失,秸秆掺入增加了土壤氮矿化,可提供更多无机氮以供作物利用。本研究为未来气候变化背景下选择适宜秸秆还田措施以维持土壤供氮潜力提供了理论依据和技术支持。

大气CO_(2)浓度升高背景下优化施氮对淹水稻田CH4排放的影响

为探讨未来气候变化条件下,合理管理氮肥以充分协调水稻产量与温室气体排放量之间的矛盾,实现低碳排放并保持水稻产量,本研究探讨了大气CO_(2)浓度升高120μmol·mol^(-1)与氮肥减施40%对淹水稻田水稻生产及CH4排放的影响及机理。利用开顶式气室(OTC)组成的CO_(2)浓度自动调控平台设置4个处理,即环境CO_(2)浓度+施氮250 kg·hm^(-2)(CK)、大气CO_(2)浓度升高120μmol·mol^(-1)+施氮250 kg·hm^(-2)(C+)、环境CO_(2)浓度+施氮150 kg·hm^(-2)(N-)、大气CO_(2)浓度升高120μmol·mol^(-1)+施氮150 kg·hm^(-2)(C+N-),分析了稻田CH4累积排放量(CAC)、水稻生物量及产量、土壤理化性质及酶活性等指标。结果表明:与CK处理相比,C+处理使CAC/产量显著提高了16.93%,N-处理使CAC/产量显著降低了13.33%,C+N-处理使CAC/产量降低了7.89%,但不显著;N-处理在一定程度上削弱了C+处理对CAC、CAC/产量、水稻生物量、土壤可溶性有机碳含量的促进作用;逐步回归分析表明,基于可溶性有机碳和硝态氮含量及土壤脲酶活性的线性模型,可解释稻田CH4累积排放64%的变异。综上,在大气CO_(2)浓度升高条件下,氮肥减施可通过影响土壤碳、氮基质及土壤脲酶活性来调节稻田CH4排放。

模拟CO_(2)浓度和温度升高对宁夏枸杞果实品质形成的影响

【目的】探究CO_(2)浓度和温度升高对3个宁夏枸杞品种形态特征和营养组分积累的影响,为未来气候变化背景下培育高抗性优良枸杞品种以及经济林应对气候变化的适应性管理提供依据。【方法】采用开顶气室(OTC)模拟控制系统,对3个宁夏枸杞品种(‘宁杞1号’、‘宁杞7号’、‘宁杞10号’)分别进行CO_(2)浓度(e CO_(2))和温度(e T)升高处理。在果实发育的幼果期(YF,处理60天)、青果期(GF,处理70天)、转色期(CF,处理80天)和红果期(RF,处理90天)采集果实,测定其形态特征和营养组分含量。【结果】1)形态特征分析表明,在CO_(2)浓度升高处理下,‘宁杞1号’果实转色期纵、横径及红果期横径和单果质量显著增加,‘宁杞7号’青果期纵径和转色期横径显著增加,‘宁杞10号’幼果期横径和转色期单果质量显著增加。在温度升高处理下,‘宁杞1号’果实转色期和红果期纵径以及红果期单果质量显著增加,‘宁杞7号’青果期和转色期纵径、转色期和红果期横径和单果质量也显著增加,‘宁杞10号’单果质量显著增加(P<0.05)。2)营养组分分析表明,CO_(2)浓度升高处理显著增加‘宁杞1号’果实4个发育阶段的半乳糖、蔗糖、甜菜碱和黄酮含量,‘宁杞7号’果实红果期果糖、总糖、蔗糖、多糖、类胡萝卜素及甜菜碱含量显著增加,‘宁杞10号’果实红果期半乳糖、果糖、葡萄糖、多糖含量显著增加(P<0.05)。温度升高处理显著增加‘宁杞1号’红果期半乳糖、果糖、总糖、多糖、甜菜碱及黄酮含量,‘宁杞7号’4个发育阶段半乳糖、葡萄糖、蔗糖及红果期果糖、总糖、多糖、类胡萝卜素及甜菜碱含量显著增加,‘宁杞10号’4个发育阶段蔗糖、类胡萝卜素和黄酮含量及红果期半乳糖、总糖、甜菜碱含量显著增加(P<0.05)。【结论】CO_(2)浓度和温度升高对宁夏枸杞果实形态发育和营养组分积累均产生影响。‘宁杞10号’表现出更强的适应性,该品种在发育期,果实大小、单果质量和百粒质量增长最大,果实半乳糖、果糖、总糖、多糖、类胡萝卜素、甜菜碱含量增加显著。

大气CO_(2)浓度升高和温升对水稻纹枯病侵染后的相关蛋白和防御酶的影响

纹枯病(sheath blight)作为一种土传病害,其发生和发展严重威胁到水稻(Oryza sativa L.)的生产。目前,大气CO_(2)浓度([CO_(2)])和温度升高如何影响感病植株内病程相关蛋白(pathogenesis related proteins,PR蛋白)和防御酶尚不清楚。本研究以纹枯病易感品种(Lemont)和抗性品种(YSBR1)为实验材料,利用田间开放式自由大气[CO_(2)]和温度升高(T-FACE)平台设置四个处理:对照、[CO_(2)]升高([CO_(2)]升高至590μmol·mol^(-1))、温升(冠层温度升高2℃)及[CO_(2)]升高和温升交互,通过人工接种Rhizoctonia.solani,探究不同抗性品种叶片和茎鞘PR蛋白与防御酶活性,以及土壤基本理化性状的响应。研究结果表明:高[CO_(2)]和温升下耕作土制成的土壤浸提液培养基中R.solani生长速率无显著差异,接种R.solani后病斑发展速率与土壤基本理化性状无关。水稻植株感病后,两个品种叶片和茎鞘中PR蛋白和相关防御酶表现出明显差异,且在高[CO_(2)]和温升条件下,该差异进一步增大。对于茎鞘中的PR蛋白和防御酶,高[CO_(2)]和温升交互处理明显增加Lemont和YSBR1茎鞘中过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3-葡聚糖酶(GLU)和超氧化物歧化酶(SOD)活性。对于两个水稻品种,当R.solani入侵后,在各处理下,YSBR1叶片中PR蛋白和相关防御酶以及茎鞘中SOD和CAT活性均显著高于Lemont,且YSBR1病斑发展速率显著低于Lemont。在整个发病过程中,温升处理及其与高[CO_(2)]互作处理均显著增加易感品种Lemont的病斑发展速率(增加了21%~45%),而对抗性品种YSBR1的病斑发展速率无显著影响。相关性分析结果表明,各处理下Lemont和YSBR1植株纹枯病病斑的发展速率均与其茎鞘中GLU活性存在显著正相关。因而,在R.solani侵染后,抗病品种中较高的PR蛋白和防御酶活性形成的防卫反应,能够有效减轻未来高[CO_(2)]和温升条件对纹枯病病斑发展速度的影响。研究结果对选育纹枯病抗性品种来适应未来气候变化背景下的水稻生产提供重要的借鉴意义。

水稻土好氧甲烷氧化菌对大气CO_(2)浓度升高的适应规律

CH4是仅次于CO_(2)的第二大温室气体,而稻田是CH4的主要排放源,未来大气CO_(2)浓度升高情景下(elevatedCO_(2),eCO_(2)),水稻土好氧甲烷氧化过程及其功能微生物群落适应规律尚不清楚。依托中国FACE(FreeAir CO_(2) Enrichment)水稻田试验平台,通过13C-CH4示踪的室内微宇宙培养实验,采用稳定性同位素核酸探针(DNA-SIP)和高通量测序技术,研究未来大气CO_(2)浓度升高对水稻土甲烷氧化活性及其功能微生物的影响规律。结果表明:与常规大气CO_(2)浓度(ambient CO_(2),aCO_(2))相比,eCO_(2)条件下的甲烷氧化活性显著增加,从243 nmol·g^(-1) d.w.s·h^(-1)增加至302 nmol·g^(-1) d.w.s·h^(-1),增幅高达24.3%,甲烷氧化菌数量则增加了1.1倍~1.2倍。通过超高速离心获得活性甲烷氧化菌同化13CH4后合成的13C-DNA,高通量测序发现,未来大气CO_(2)升高情景下水稻土活性好氧甲烷氧化微生物群落极可能发生明显演替,与对照相比,类型I甲烷氧化菌甲基杆菌属Methylobacter的相对丰度增加16.2%~17.0%,而甲基八叠球菌属Methylosarcina的相对丰度下降4.7%~11.1%;同时刺激了食酸菌属Acidovorax和假单胞菌属Pseudomonas等非甲烷氧化菌的活性。综上所述:未来大气CO_(2)升高情景下,水稻土好氧甲烷氧化微生物群落结构发生分异,促进了甲烷氧化通量,而甲烷氧化的代谢产物可能引发土壤中微生物食物网的级联反应,是土壤碳储存和周转的重要功能微生物群。

大气CO_(2)浓度升高背景下冬小麦冠层光谱特征和地上生物量估算

本研究旨在探究大气CO_(2)浓度升高对冬小麦全生育时期冠层光谱特征的影响,并基于筛选的敏感波段建立地上生物量(AGB)与光谱参数的定量关系。为此,在2021—2022年的冬小麦生长季,利用开放式CO_(2)富集系统(Mini-FACE),设定大气CO_(2)浓度(ACO_(2),(420±20)μL L^(–1))和高CO_(2)浓度(ECO_(2),(550±20)μL L^(–1))两个处理水平,分析了高CO_(2)浓度下光谱特征变化,基于连续投影算法(SPA)、逐步多元线性回归(SMLR)和偏最小二乘法回归(PLSR)筛选AGB敏感波段并构建估算模型。结果表明:CO_(2)浓度升高使冬小麦拔节期和开花期AGB显著增加。红边和近红边反射率及红边面积在拔节期增加,在开花期和灌浆期降低,蓝边、黄边和红边位置在不同生育时期均发生移动;AGB的敏感光谱波段主要分布在红边和近红边区域,CO_(2)浓度升高缩小了AGB敏感波段范围,但不影响AGB的估算;AGB的SMLR和PLSR模型均取得了较高的估算精度(R^(2)>0.8),其中SMLR模型中的R_(799′)、D_(y)、SD_(y)和PRI等特征参数与AGB显著相关,R^(2)为0.866。PLSR模型(R^(2)>0.9)在估算精度和稳定性上优于SMLR模型。本研究可为未来高CO_(2)浓度下冬小麦生长发育的遥感监测提供理论基础和技术方法。

作物-内生微生物响应CO_(2)浓度升高与干旱胁迫的作用机制研究进展

全球变暖、二氧化碳(CO_(2))浓度升高和局部地区干旱加剧等环境变化对作物生长发育及产量造成的影响日趋明显。内生微生物是一类与宿主植物形成互利共生机制的微生物,由于其长期生活在植物体的特殊环境中,对作物的生长发育和抗逆性具有重要作用,两者的共生关系会直接影响作物对环境变化的响应。本文主要综述作物-内生微生物共生系统及其在CO_(2)和干旱胁迫下对作物生理过程的调控,探讨了作物内生微生物群落的多样性以及促生效果、抑菌作用、抗逆能力,并重点关注了作物-内生微生物系统如何提高环境的耐受特性。具体而言,内生微生物可以通过提高宿主的气孔调节能力、增加根系吸收水分和养分的能力等方式,帮助作物适应CO_(2)浓度升高和干旱胁迫,从而减小环境变化对作物生长的负面影响,提高作物产量。此外,内生微生物还可以激活宿主的防御系统,提高其对病原体的抵抗能力,从而减轻病害对作物的影响。未来的研究应关注作物-内生微生物共生系统在不断升高的CO_(2)浓度和干旱复合胁迫下的响应机制,以提高作物对极端环境变化的抗性,为作物抗逆性育种提供新的思路和策略。

CO_(2)浓度和温度升高对玉米叶片结构和光合特性的影响

为探讨CO_(2)浓度和温度升高对玉米(Zea mays L.)叶片解剖结构、气孔特征以及光合生理的影响,以郑单958为材料,采用开顶式人工气候室(OTC)设置4个处理:CK(对照,大气CO_(2)浓度,大气温度)、EC(仅CO_(2)浓度较CK高200μmol·mol^(-1))、ET[仅温度较CK高(2±0.5)℃]、ECET[CO_(2)浓度较CK高200μmol·mol^(-1),温度较CK高(2±0.5)℃],分析CO_(2)浓度和温度升高对玉米叶片解剖结构、气孔特征、光合生理和物质生产能力的影响。结果表明,与CK相比,EC、ET和ECET处理玉米叶长和叶面积增加,气孔密度和长度减小;EC和ECET处理玉米叶片厚度、脉间距均增加,ET则相反,叶片厚度、脉间距均减小;EC处理叶片气孔导度和蒸腾速率显著降低27.30%和7.06%,瞬时水分利用效率显著提高7.37%;ET和ECET处理气孔导度、蒸腾速率和净光合速率均增加,瞬时水分利用效率显著降低;EC、ET和ECET处理叶片核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶活性均显著增加,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性则降低;EC处理增加了叶片中可溶性糖和蔗糖含量,降低了淀粉含量,ET则与EC相反,ECET处理淀粉含量显著增加;EC和ECET处理均增加了玉米生物量,但差异不显著。综上,CO_(2)浓度升高可在一定程度上缓解温度升高对玉米叶片结构和生理功能造成的不利影响。本研究结果将有助于了解气候变化对玉米叶片形态和光合生理的影响,为未来气候变化背景下玉米栽培提供技术参考。