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开顶式气室原位模拟温度和CO_2浓度升高在早稻上的应用效果 总被引：1，自引：0，他引：1
该研究针对气候变化模拟中自由大气CO2浓度增加和红外增温技术投入及运行成本高、波动大,而全封闭的环境模拟室对作物生长环境改变大的不利因素,对传统的开顶式气室(open-top chamber,OTC)系统加以改进,采用将OTC外部空气抽入内部交换过程中自动控制增补CO2浓度及加热增温的方式来模拟未来大气中CO2浓度及气温升高的情况,在早稻生育期内对其温度、CO2浓度和空气相对湿度进行了监测,结果表明:可控温及CO2的OTC内部的日平均温度控制偏差能达到±0.2℃以内,最大偏差为-0.58℃;对CO2浓度的控制偏差范围在-39.4~4.8μL/L,达到了很好的控制效果,完全可以用于气候变化研究中模拟大气CO2浓度及温度升高的情景。同时,该研究还对OTC内部的空气湿度进行了监测,其结果显示在不增温的情况下对空气相对湿度无影响,若增温,则OTC内部的空气相对湿度会增加2%左右。总体来说,可控温及CO2的OTC技术可以用于稻田气候变化模拟试验研究。 相似文献
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模拟CCS技术CO_2泄露对C_4作物生物量的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
模拟CCS技术CO_2泄露对C_4作物生物量的影响,以期为CCS技术CO_2泄露后可能产生的环境影响提供基础性资料。利用CO_2人工气候箱,模拟CCS技术CO_2泄露产生的高浓度CO_2环境,研究在CO_2分别为正常大气CO_2浓度(对照组),10 000,20 000,40 000,80 000mg/kg时,对玉米、高粱、谷子、糜子4种C4作物植株干重、根冠比、干湿重比的影响。试验结果表明:当CO_2浓度为10 000,20 000mg/kg时,4种C4作物植株干重逐渐增加,根冠比、干湿重比均减小,但随着CO_2浓度持续增加到40 000,80 000mg/kg时,4种C_4作物植株干重逐渐减少,根冠比、干湿重比均增大,并且随着试验天数的增加,4种C_4作物的根冠比和干湿重比会逐渐减小。在CO_2浓度为20 000mg/kg时,4种C_4作物的干重值最大,根冠比和干湿重达到最小值,此时,更利于植物地上部分的生长,其水分利用率达到最高。 相似文献
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不同CO2浓度下鸡蛋呼吸仿真分析及验证 总被引：2，自引：2，他引：0
贮存环境中CO_2浓度对鸡蛋呼吸作用及新鲜度变化具有重要影响,为了进一步考察在不同CO_2浓度下鸡蛋呼吸释放CO_2的扩散及新鲜度变化情况,该研究测定贮存在温度为25℃、相对湿度为65%、CO_2体积分数分别为1.5%、3.0%、4.5%及空气(对照组)环境下鸡蛋呼吸和新鲜度,利用FLUENT软件完成不同CO_2浓度下鸡蛋第1天呼吸释放CO_2的扩散过程仿真。结果表明,利用Fluent软件计算所得气体速度值和试验值基本一致,模拟值与实测值相对误差在4%～9%。不同CO_2浓度下鸡蛋释放CO_2的扩散过程符合重气扩散的特点,其扩散方向受到CO_2浓度的影响,且随着贮存环境中CO_2浓度的增加,鸡蛋呼吸释放CO_2的扩散量和扩散速度逐渐变小,呼吸得到抑制。再通过分析贮存过程中不同CO_2体积分数下鸡蛋呼吸强度和新鲜度变化得出,对照组1.5%CO_2与3.0%CO_2下的鸡蛋呼吸强度和新鲜度具有显著差异(P0.05),当贮存环境中CO_2体积分数达到3.0%时,对鸡蛋呼吸强度的抑制效果不再明显,且新鲜度变化保持不变。3.0%CO_2和4.5%CO_2体积分数下贮存鸡蛋20 d,其新鲜度等级仍在AA级以上,综合经济因素,3.0%CO_2保鲜鸡蛋效果较优。该研究可为鸡蛋呼吸和气调保鲜技术提供理论及数据基础。 相似文献
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大气CO2浓度升高对谷子生长发育及玉米螟发生的影响 总被引：3，自引：2，他引：1
人类活动导致全球大气CO_2浓度持续升高,研究大气CO_2浓度升高对C4作物谷子(Setaria italica)生长发育及虫害发生的影响,可以为谷子等C4作物制订应对气候变化栽培措施提供理论依据。本研究利用OTC(Open Top Chamber)系统,设两个CO_2浓度梯度(正常大气CO_2浓度、正常CO_2浓度+200μmol·mol-1)模拟CO_2浓度升高对谷子生长发育的影响。结果表明:大气CO_2浓度升高后,谷子净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、叶片蒸腾速率(Tr)和水分利用率(WUE)分别增加38.73%、27.53%、6.93%和40.56%;谷子叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数(NPQ)显著下降,光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSII)和表观电子传递效率(ETR)显著增加,而对光化学淬灭系数(q P)无显著影响;此外,谷子株高、茎粗和小穗数分别增加3.41%、13.28%和13.11%;而叶重、茎重、千粒重、单株粒数和产量无显著变化,穗重和地上部分生物量分别显著下降12.8%和7.44%;大气CO_2浓度升高后,谷子灌浆期和收获期玉米螟(Ostrinia furnacalis)发生数量显著增加。大气CO_2浓度升高将有利于谷子的生长发育,但会增加玉米螟危害。 相似文献
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高浓度CO_2地下泄漏对土壤微生物群落结构的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
通过模拟高浓度CO_2在农田土壤中的地下泄漏,研究了不同浓度CO_2泄漏情景下土壤微生物多样性的变化。实验设置了400 g m~(-2) d~(-1)、800 g m~(-2) d~(-1)、1 200 g m~(-2) d~(-1)和2 000 g m~(-2) d~(-1)持续CO_2通气60 d共计4个处理,并与对照组、恢复组(2 000 g m~(-2) d~(-1)组停止通气60 d后)分期采集土壤样品,分析土壤理化性质、土壤闭蓄的气体浓度、微生物多样性指数及主要类群变化规律。结果表明,4种处理均提高了土壤中CO_2浓度,分别为1.60%、4.80%、10.80%和19.60%。土壤微生物多样性Chao指数和Shannon指数随CO_2通入量增加而减少,降幅分别达17.00%~27.80%和6.10%~9.50%。相反,非度量多维尺度(NMDS)分析显示土壤微生物β多样性在中、低浓度升高,在高、极端浓度表现为降低。拟杆菌属(Bacteroidales)相对丰度随CO_2泄漏量增加从3.09%上升至21.20%,可作为高浓度CO_2泄漏生态安全性评估的敏感性指标。基于高通量序列相似度OTU分类的RDA分析表明土壤环境因子的变化能够较好地解释微生物多样性演替。研究结果为评估和监测地下CO_2泄漏对近地表生态系统环境风险提供科学依据。 相似文献
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全球气候变化过程加剧。阐述了CO_2浓度升高及气候变化对农业的影响,包括CO_2浓度升高对作物生产力的影响,CO_2浓度与温度升高相互影响以及CO_2浓度与水分利用之间相互影响。研究表明随CO_2浓度的升高,作物生产力如生物量、经济产量以及水分利用效率均将有所提高,但高温对作物生产力可能产生不利影响,并指出今后研究重点。 相似文献
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大气CO_2浓度升高是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响陆地生态系统碳氮循环。阐明稻田生态系统CH_4和N_2O排放对大气CO_2浓度升高的响应及其机制,是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分。本文综述了国内外不同大气CO_2浓度升高模拟技术平台条件下稻田CH_4和N_2O排放的响应规律,进一步讨论分析了大气CO_2浓度升高影响CH_4和N_2O排放的相关机制,并展望了今后稻田CH_4和N_2O排放对大气CO_2浓度升高响应的主要研究方向,以期为应对全球气候变化提供理论依据和技术支撑。 相似文献
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为探究经济花卉万寿菊响应CO_2浓度升高的生理机制,以万寿菊金币品种为试材,利用OTC(open top chamber)系统进行CO_2浓度控制试验,测定了万寿菊形态特征、叶片组织结构、光合色素含量、光合作用及糖类代谢物的变化。结果表明,本试验种植的万寿菊维管束中无"花环状"结构,是菊科中的C_3植物。CO_2浓度升高后,万寿菊叶片栅栏组织增多,栅栏组织内的叶绿体数量增加,光合色素含量增加,净光合速率增强,气孔导度和蒸腾速率在现蕾期和初花期下降,而在盛花期增加,水分利用率在各生育时期均增加。此外,CO_2浓度升高后,万寿菊叶片中还原糖含量、可溶性总糖含量、淀粉含量、纤维素含量均增加。植株的株高、茎粗、单株茎秆重、单株总生物量均有增加,花朵总产量增加27.46%。综上可知,CO_2浓度升高促进了万寿菊叶片光合作用和碳代谢,有利于万寿菊的生长发育。本研究结果有助于揭示万寿菊响应CO_2浓度升高的生理机制,为未来的万寿菊生产开发提供了依据。 相似文献
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本研究以巴音布鲁克湿地和农田灰漠土原状土为研究对象,进行原位模拟降雨试验,利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统测定土壤的CO_2排放,研究了不同降雨量对土壤CO_2排放的影响。结果表明:降雨导致湿地土壤CO_2释放速率显著增加(P0.01),而农田土壤无显著差异。在其含水量无明显差异下,湿地不同降雨处理组的CO_2排放量均大于农田组,湿地土壤CO_2日累积排放量降水10 mm组降水20 mm组对照组,土壤有机碳高的湿地土壤随降雨量增加,土壤短期碳损失高,而对低有机碳土壤(西北干旱区贫瘠土壤)短期碳损失影响不显著。降雨后农田土壤降水10 mm组CO_2排放与地表温度和5 cm地温相关性极显著(P0.01),其他各处理均未呈现显著相关。说明在干旱半干旱区降雨量对土壤CO_2排放速率有着重要的影响。 相似文献
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为了探索大气CO2浓度升高对作物蒸腾耗水与根系吸水的影响,该文布置了春小麦室内水培试验,试验共设置3个CO2浓度梯度(400±50、625±50、850±50μmol/mol),期间对各处理条件下小麦生长与蒸腾耗水的动态变化过程进行监测,包括水气交换、干物重、叶面积、根长、蒸腾速率等。试验结果表明:当CO2浓度从400μmol/mol升高至625、850μmol/mol时,短期(约3 d)内叶片气孔导度迅速降低,蒸腾耗水减弱,光合作用增强,导致水分利用效率升高;随着小麦被置于高CO2浓度条件下时间的延长,叶片气孔导度与蒸腾速率的降低幅度以及光合速率的增大幅度都逐渐缩小,即发生了CO2驯化现象。此时小麦生长仍然很旺盛,但蒸腾耗水并未发生显著变化,因此水分利用效率升高。CO2浓度升高可显著促进根系生长发育,导致单位根长潜在吸水系数显著降低(P<0.05),但其与单位根长氮含量之间仍呈线性正相关关系(R^2=0.83)。研究结果可为改进根系吸水模型与作物生长模型提供参考依据,并有助于系统理解土壤-作物-大气连续体。 相似文献
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针对温室CO_2供给设备容量设计缺乏相关理论和设备配置的相关规范,在分析CO_2恒定浓度控制模型、低浓度控制模型、恒定供气流量控制模型的基础上,探索建立了温室内CO_2平衡模型,结合作物对CO_2的需求和大型连栋温室蔬菜高架栽培的土壤CO_2释放量低等特点,提出了温室CO_2施肥供气负荷计算方法;以天然气锅炉的回收烟气和液态CO_2为气源,提出了以CO_2供应为目标的天然气锅炉功率和液态CO_2储液罐容积计算方法,为相应设备的设计选型提供了理论依据。以栽培面积49 200 m~2,容积329 640 m~3的文洛型温室为案例,采用该文建立模型进行计算表明,在CO_2施肥恒定流量控制模式下,设定最低控制CO_2体积分数为600×10~(-6) m~3/m~3条件下,白天仅需运行1台额定蒸发量为10 t/h的天然气锅炉就可满足CO_2施肥需求;用液化CO_2施肥,在CO_2低浓度控制模式下,设定最低控制CO_2体积分数为500×10~(-6) m~3/m~3条件下,则需要配备容积为20m~3的储液罐。实际运行情况表明,该文建立的CO_2施肥供气负荷计算与设备选型方法切实可行,满足实际生产的要求。 相似文献
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土壤CO2与喀斯特洞穴CO2季节变化响应分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为了揭示土壤CO_2对洞穴内环境的意义,对大风洞和响水洞2016年洞内环境指标和上覆土壤的相关数据进行统计与回归分析。结果表明,洞内CO_2浓度、土壤CO_2浓度具有显著的季节性特征,土壤2#对应的洞内空气CO_2在夏冬两季差值达793~884mg/kg。土壤水PCO_2和滴水PCO_2在夏冬两季的差值最高可分别达1.12和0.41,因此洞内滴水PCO_2、土壤水PCO_2也表现出明显的季节性特征。土壤CO_2、洞内空气CO_2、洞内滴水PCO_2和土壤水PCO_2间均表现出一定的滞后现象,如4#土壤水PCO_2与滴水PCO_2的相关系数,由非滞后条件下的0.123上升至滞后条件下的0.596。同时在滞后条件下,土壤CO_2对洞内CO_2的贡献率的总和最高可达84.6%,高于非滞后条件下的值。 相似文献
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人类活动所导致的气候变化将使大气CO2浓度和温度上升,研究空气温度和CO2浓度升高对晚稻生长和产量的影响,可为评估未来气候条件下粮食安全提供依据。采用改进后的开顶式气室（OTC）大田原位模拟CO2浓度增加60μL·L-1和温度升高2℃的未来气候情景,研究气候变化对晚稻生长及产量的影响,试验设对照(气室内温度和CO2浓度与大田一致,CK)、增温2℃(IT）和增温2℃+CO2浓度增加60μL·L-1（IT+IC）3个处理,对晚稻的株高、分蘖数、叶绿素含量、叶面积指数以及产量构成进行监测。结果表明：（1）IT处理能显著增加晚稻的株高,全生育期株高平均增加约3cm,而IT+IC处理对株高无影响;（2）移栽20d后IT处理对水稻分蘖产生促进作用,每穴约增加1个分蘖茎,IT+IC处理对分蘖数无显著影响;（3）IT处理增加叶绿素含量约0.8个SPAD单位,并显著增加晚稻叶面积指数,而全生育期IT+IC处理对叶绿素含量无影响;（4）IT+IC处理使水稻显著增产,增产率达14.0%,而单纯增温使晚稻空秕率增加,降低千粒重从而导致产量增加不显著。 相似文献
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通过室内模拟降雨一维垂直土柱入渗实验,在非灭菌与灭菌条件下,连续地监测土壤不同深度处CO2浓度以及土壤含水率。采用闭合循环回路测量系统,结合膜管（METT）技术来对降雨条件下土壤不同深度处CO2浓度进行监测,研究CO2的短时排放特性。结果表明,在时间上土壤不同深度处含水率与CO2浓度变化并未呈现出一致的趋势。对干土加水时,土壤CO2浓度的迅速增加除了受到微生物矿化作用之外,气体对流、扩散等物理过程也影响较大。对于灭菌土壤,CO2在土壤中的运移只是一个较短的动力学过程,故其变化较快;而对于非灭菌土壤,由于微生物对土壤中有机质的矿化作用,所以CO2浓度较高但变化相对较缓。 相似文献
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以大豆品种“中黄35”为材料,利用人工气候室,设置对照CK（CO2浓度和气温与外界测定值相同）、EC（CO2浓度为外界测定值+200μmol·mol–1,气温与外界测定值相同）、ET（CO2浓度与外界测定值相同,气温为外界测定值+2℃）、ECT（CO2浓度为外界测定值+200μmol·mol–1,气温为外界大气测定值+2℃）共4个处理。大豆整个生育期均种植在人工气候室内,在大豆鼓粒期（8月12日）利用相对叶绿素仪测定大豆叶片相对叶绿素含量,利用便携式气体交换系统测定光合参数,利用便携式光合测量系统测定光响应曲线和CO2响应曲线,并测定叶片氮代谢相关指标,以研究CO2浓度升高200μmol·mol–1和气温升高2℃对鼓粒期大豆叶片的光合特性和氮代谢关键指标的影响。结果表明：（1）ET处理鼓粒期大豆叶片相对叶绿素含量（SPAD）显著增加,EC和ECT处理对其影响不明显。（2）各处理鼓粒期大豆叶片气孔导度（Gs）均显著下降。ET处理中,叶片净光合速率（Pn）、水分利用效率（WUE）显著下降,EC处理对其影响不大,但是可以提高叶片水分利用效率（WUE）,改善气温升高对叶片的负面影响。（3）EC和ET处理鼓粒期大豆叶片最大净光合速率（Pnmax）均显著下降,ECT处理对其影响不显著。（4）EC处理中,鼓粒期大豆叶片CO2补偿点（Γ）、饱和胞间CO2浓度（Cisat）、光呼吸速率（Rp）均显著增加,ET和ECT对其影响不大。各处理均使鼓粒期大豆叶片最大净光合能力（Amax）下降。（5）EC处理鼓粒期大豆叶片硝酸还原酶（NR）活性和可溶性蛋白含量均显著下降,但是ET和ECT处理叶片可溶性蛋白含量显著增加,硝酸还原酶（NR）活性变化不显著,各处理均降低了谷氨酰胺合成酶（GS）的活性。总之,CO2浓度升高200μmol·mol–1可以改善气温升高2℃对鼓粒期大豆叶片光合作用的负面影响,但对氮代谢有抑制作用,而气温升高2℃可以一定程度上缓解CO2浓度升高200μmol·mol–1对鼓粒期大豆叶片氮代谢的抑制作用。 相似文献