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大气CO2浓度升高对茶树光合生理特性的影响 总被引：16，自引：2，他引：16
通过对不同大气CO2浓度水平下的茶树观测试验,研究了大气CO2增长对茶树新梢叶片净光合速率、蒸腾气孔导度、水分利用效率、叶绿素含量和营养元素含量等光合生理特性的影响。结果表明,在大气CO2浓度为550、750μmol·mol-1时,比正常大气CO2水平下茶树叶片日平均净光合速率提高17.9%和25.8%,并缓解和消除了光合午休现象;茶树叶片气孔导度降低7.6%和13.0%,蒸腾速度稍有下降,水分利用效率提高21.6%和35.8%;同时使茶树新梢叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素含量分别提高12.8%～18.4%、14.0%～22.0%、13.1%～19.4%和17.2%～20.1%,但叶绿素a与叶绿素b的比值有所降低。大气CO2浓度的升高使新梢营养元素N、K、Ca含量有不同程度降低,而Mg、Fe、Zn、Mn、Cu含量有所增加。 相似文献
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《大豆科学》2015,(6)
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。 相似文献
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CO2浓度升高对春小麦光合作用和籽粒产量的影响 总被引：5，自引：1，他引：4
为给在大气CO2浓度升高条件下农作物栽培和农业可持续发展的科学管理决策提供依据,利用开顶式气室(OTC)研究了大气CO2浓度升高对春小麦辽春15生长发育过程中净光合速率、田间气体交换特性、光合酶活性等光合生理生态指标的变化规律以及对籽粒产量的影响.结果表明,CO2浓度增加到550 μmol·mol-1条件下,小麦叶片Pn升高,在孕穗期、灌浆期增幅达到显著水平(P＜0.05);叶片Ci提高,在灌浆期Ci增加达到极显著的水平(P＜0.01);而小麦叶片Gs、Tr呈下降趋势,均在灌浆期与CK差异显著(P＜0.05);各生育时期小麦叶片Hill反应活力都增强,孕穗期升高达到显著水平(P＜0.05);叶绿体Ca2 /Mg2 -ATPase活性均高于对照,但未达到显著水平.高CO2浓度使得小麦生物量积累有所增加,在拔节期、孕穗期小麦植株干重极显著增加(P＜0.01);提高了小麦籽粒产量,表现为穗粒重极显著增加(P＜0.01).在光合作用的整个过程中CO2浓度升高都起到了促进作用,并且最终表现在植株生物量和籽粒产量上. 相似文献
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氟对茶叶品质成分代谢的的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
通过盆栽试验研究氟了对茶树新梢生长和品质成分含量的影响。适量增加土壤氟水平能提高新梢产量,但在高氟水平下新梢产量明显下降。茶多酚、咖啡碱及儿茶素(EGCG等)的含量随土壤氟水平的增加而逐渐降低,高氟水平下新梢的游离氨基酸含量也显著下降,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、谷氨酸合成酶(GOGAT)的活性也随土壤和茶树氟浓度的增加而下降,说明氟可能抑制茶树儿茶素的合成代谢和氮素代谢。上述结果表明,氟对茶树生长和品质成分的影响与氟水平有关,虽然低浓度氟对茶树生长有一定的促进作用,但高浓度氟抑制茶树生长和茶多酚、氨基酸等品质成分的代谢。 相似文献
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施氮和大气CO2浓度升高对春小麦拔节期光合作用的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为明确高大气CO2浓度下小麦叶片光合作用的适应机制及氮素的调控作用,利用开顶式气室,通过盆栽试验,测定和分析了不同大气CO2浓度和施氮量下小麦拔节期叶片的光合参数、叶绿素含量等指标.结果表明,高大气CO2浓度(760 μmol·mol-1)处理的小麦叶片的叶绿素含量、光合速率(Pn)、气孔导度(G5)和蒸腾速率(Tr)均随着施氮水平的升高而升高,平均增幅分别为31.6%、69.6%和57.6%,而胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)随施氮水平的升高而呈先下降后上升的趋势.高大气CO2浓度下小麦叶片Pn、Ci和WUE显著高于正常CO2浓度(400 μmol·mol-1)处理,平均增幅分别为36.8%、74.O%和102.7%.在400 μmol·mol-1 CO2浓度下测定时,与正常大气CO2浓度下生长的小麦相比,高大气CO2浓度下生长的小麦拔节期叶片Pn在高施氮水平(0.2 g N·kg-1土)下未发生下调,而在低、中施氮水平(0和0.1 g N·kg-1土)下叶片Pn明显降低.因此,高大气CO2浓度下施氮可显著提高小麦叶片的Pn和WUE,且充分供氮可使叶片不发生光合适应现象,这可能与较高的施氮水平提高了高大气CO2浓度下小麦叶片的叶绿素含量有关. 相似文献
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《大豆科学》2015,(5)
为明确大气CO2浓度升高对不同品种大豆产量形成的影响差异,本研究以正常大气CO2浓度为对照,利用开顶式气候箱模拟大气CO2浓度升高至550μmol·mol-1,解析了1950~2006年间推广的8个大豆品种在CO2浓度550μmol·mol-1条件下的产量形成差异。结果表明:大气CO2浓度升高后,大豆地上生物量平均增加46.1%,产量平均增加37.8%;不同大豆品种产量增加幅度存在差异,增幅最小的品种合交4号仅为0.6%,增幅最大的品种小黄金达到95.3%;CO2浓度升高对收获指数影响不大,只有绥农9号显著增加。大豆产量构成要素在大气CO2浓度升高后也有所增加,株高平均增加15 cm,节数增加未达到显著水平(P0.05);大豆的总荚数和粒数增加明显,分别增加了42.9%和37.0%。不同产量构成要素对大豆高CO2条件下的产量增加的贡献不同,相关分析证明三粒荚数、总荚数和粒数的增加与大豆产量增加具有显著相关关系(P0.05)。利用逐步回归法分析发现大气CO2升高后大豆产量的增加幅度可以用粒数和产量间的回归方程进行估计y=0.175x+0.102(P0.05;R2=0.792)。 相似文献
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为给未来大气CO2浓度升高条件下超高产小麦的氮肥管理提供技术支撑,在大田条件下利用LI-6400便携式光合作用测定仪,采用开放式气路测定了不同CO2浓度下小麦旗叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞问CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)等相关指标,分析了施氮量对开花期起高产小麦旗叶CO2响应曲线的影响.结果表明,氮素对开花期超高产小麦旗叶的CO2响应有较大的调节作用,随着外界CO2农度的升高,小麦旗叶的先合参数Pn、WUE,逐渐上升并在800 μmol CO2·mol-1左右趋于稳定.但施氮量在375kg/ha条件下Pn、WUE反而较施氮量为300 kg/ha的降低.说明在合理的施氮范围内,施氮和提高外界CO2浓度能通过增强小麦旗叶对胞间CO2的利用能力来提高光舍速率、降低蒸腾速率、提高水分利用效率,从而改善旗叶的光合性能. 相似文献
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CO2浓度升高对玉米叶片光合生理特性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
以沈糯3号为研究材料,利用开顶式气室(OTCs)法研究了二氧化碳(CO2)浓度升高处理下,玉米叶片叶绿素含量、光合生理特性及其子粒产量的变化,揭示CO2浓度升高对玉米光合生理特性及子粒产量的影响机理.结果表明,在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2处理下,玉米叶片叶绿素a、叶绿素b及叶绿素(a+b)的含量增加,而叶绿素a/b的值则先升高后降低;在整个处理期间,净光合速率均高于对照(p＞0.05),升高幅度为12.6%～71.1%,气孔导度低于对照(p＞0.05),其降低幅度为2.9%～18.8%.处理至抽雄期和灌浆期,胞间CO2浓度分别增加152%和161%,均极显著高于对照(p＜0.01);蒸腾速率的变化较小.高浓度CO2处理下,玉米穗粒数和穗粒重均明显高于对照(p＜0.05).CO2浓度升高在一定程度上促进了玉米的光合作用,从而使玉米子粒产量增加. 相似文献
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通过开顶式气室控制CO2浓度,对盆栽茶树进行试验测定,研究了大气CO2浓度升高对茶叶品质成分氨基酸、茶多酚、咖啡碱、可溶性糖和主要营养元素含量的影响。结果表明,在大气CO2浓度为550和750βμmol/mol时,与正常大气CO2水平相比,春茶氨基酸含量下降4.5%和12.2%,夏茶氨基酸含量降低1.7%和6.7%,秋茶降幅为2.9%和10.8%;茶叶咖啡碱含量降低3.1%~4.6%和5.1%~10.7%;但茶叶茶多酚和可溶性糖含量降CO2浓度升高而提高,茶多酚含量提高3.8%~6.0%和6.9%~11.3%,可溶性糖含量增加8.4%~14.4%和18.1%~28.2%。同时,大气CO2浓度的升高使茶叶营养元素氮、钾、钙、磷、钠含量有不同程度降低,而锌、镁、铁含量有所增加,其中,茶叶氮、钾元素含量降低6.1%~16.3%和12.9%~22.9%,锌、镁含量分别提高5.8%~17.8%和11.3%~16.0%。 相似文献
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《Journal of Crop Improvement》2013,27(2):37-70
Summary Atmospheric carbon dioxide (CO2) concentration has risen from about 270 mmol (CO2) mol?1 (air) (i.e., mole fraction of dry atmospheric air basis) before 1700 to about 370 mmol mol ?1 currently. General Circulation Models (GCM) have predicted a global temperature rise of 2.8 to 5.2°C for a doubling of CO2. This review examines evapotranspiration and water-use efficiency responses of plants to rising CO2 and climatic changes, especially temperature. Doubling of CO2 will decrease leaf stomatal conductance to water vapor about 40%. However, water use by C3 crop plants under field conditions has usually been decreased only 12% or less for two reasons. Firstly, feedbacks in the energy balance of plant foliage cause leaf temperatures to rise as stomatal conductance is decreased. Increases of leaf temperature raise the vapor pressure of water inside the leaf, which increases the leaf-to-air vapor pressure difference. This increased driving force for transpiration offsets in large part the decreased leaf conductance caused by elevated CO2. Secondly, CO2 enrichment tends to cause leaf area to increase more rapidly in many crops. This increased leaf surface area for transpiration also offsets part of the decreased stomatal conductance per unit leaf area on the whole canopy evapotranspiration, but the energy budget feedbacks are more important. Experiments point to a yield enhancement of 30 to 35% for C3 crops for the direct effects a doubling of CO2 (without ancillary climate change). If temperature rises, this yield enhancement may be greater for vegetative growth but less for seed grain yield. Experiments on both ambient and elevated CO2 treatments in sunlit growth chambers showed that transpiration rates increased 20% when air temperature was changed from 28 to 33 °C and increased 30% when temperature was increased from 28 to 35 °C. Thus, under well-watered conditions, evapotranspiration will increase about 4 to 5% per 1°C rise in temperature. Crop model predictions of yields of soybean and maize showed a reduction due to temperature increases by two GCM models. Under Southeastern USA conditions, doubling CO2 in the Goddard Institute for Space Studies (GISS) climate change scenario resulted in an 12% increase in yields, but yields decreased 50% in the Geophysical Fluids Dynamics Laboratory (GFDL) climate change scenario. Optimum irrigation for both models gave yield increases of about 10%. These model results illustrate the critical requirement of water for production of crops. Under rainfed conditions, crop yields could suffer tremendously if growing season precipitation is decreased, but yields could increase moderately if growing season precipitation is increased. Under the high growing season rainfall scenario (GISS), irrigation requirements for optimum soil water were increased 22%, but under the low rainfall scenario (GFDL), irrigation requirements were increased 111%. Without the effects of climate change, rising CO2 will cause an increase in crop water-use efficiency (WUE). Most of the increases in WUE will be due to increases in dry matter, with little or no contribution from decreases in water use per unit land area. Growers could produce higher yields per unit land area with higher total production, or maintain the same total production with less land and less total water use. However, if temperatures rise, transpirational water use will increase, and WUE will decline. Higher temperatures, and especially less rainfall, would raise the irrigation requirements of crops. Competition for water resources from other uses could result in less water available for irrigation. 相似文献
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大气二氧化碳(CO_2)浓度和气温增高是全球气候变化的重要特征,本研究旨在揭示未来气候变化条件下生长的水稻,其种子活力是否受这两个重要环境因子的影响。利用稻田FACE(Free Air CO_2Enrichment)系统,以常规水稻武运粳23为供试材料,设置对照(Ambient,环境空气)、CO_2浓度增高(比Ambient高200μmol/mol)、温度增高(比Ambient高2℃)和CO_2浓度与温度同时增高四个处理,成熟期收获种子进行实验室标准发芽实验。结果表明,与对照相比,单独CO_2浓度增加使成熟种子浸种24h浸出液电导率平均增加16.5%,但使种子露白率、发芽率、发芽势和发芽指数分别下降7.8%、10.0%、17.4%和8.9%。相似地,单独温度增高或CO_2浓度和温度同时增高处理对上述参数影响的方向一致,但影响的幅度变小,多未达显著水平。与环境生长温度相比,高温环境下全生育期CO_2浓度升高使成熟种子浸种24h浸出液电导率、露白率、发芽率、发芽势和发芽指数的影响变小,表现在CO_2浓度与温度处理间存在一定程度的交互作用。种子发芽后芽和根系性状对高CO_2浓度或高温均无显著响应。以上结果说明,大气CO_2浓度增高200μmol/mol环境条件下,常规粳稻武运粳23成熟种子露白率、发芽率、发芽势和发芽指数等指标均明显下降,但在同时适度增温的生长环境下这种负面影响有减弱的趋势。 相似文献
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为研究不同抗性水平茶树应对小贯小绿叶蝉取食诱导的挥发物释放及相关代谢机制,以抗虫茶树品种举岩（JY）和感虫茶树品种恩标（EB）为试验材料,利用动态顶空收集法结合GC-MS技术检测茶树在小贯小绿叶蝉取食不同时间（6、12、24、36、48、72βh）释放的主要挥发物组分,并结合转录组数据分析主要挥发物合成途径上的相关基因的表达水平及其调控趋势。结果表明,在健康状态下,茶树释放的挥发性物质较少;在虫害后不同时间段的茶样中检测到顺-β-罗勒烯（β-Ocimene）、(E)-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯[(E)-4,8-dimethyl-1,3,7-nonatriene,DMNT]、芳樟醇（Linalool）、法尼烯（Farnesene）等10种主要挥发物。其中,单萜类物质在虫害诱导的感虫品种茶树上含量高,倍半萜类物质在虫害诱导的抗虫品种茶树中含量高。转录组数据显示,小贯小绿叶蝉取食诱导抗、感茶树品种中调控萜类合成的关键基因均被明显激活。调控单萜类物质合成的相关基因在感虫茶树品种中的表达量相对较高,而调控倍半萜类物质合成的相关基因在抗虫品种中的表达量与感虫品种差异不显著。本研究结果为茶树抗虫机制和小贯小绿叶蝉绿色防控提供一定的理论依据。 相似文献
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【目的】针对不断增高的大气二氧化碳(CO_2)浓度和温度,研究这两个重要环境因子及其互作对大田生长水稻叶片叶绿素含量和SPAD值的动态影响。【方法】利用农田T-FACE(Temperature-Free Air CO_2 Enrichment)系统,以高产优质粳稻武运粳23为供试材料,设置两个CO_2浓度(环境CO_2浓度和高CO_2浓度)和两个温度处理(环境温度和高温),测定自然生长环境下水稻不同生育期叶片的叶绿素含量及SPAD值。【结果】550μmol/mol CO_2浓度使水稻移栽后41、77、94 d叶绿素a,b和a+b含量均增加(最大增幅为6.4%),但移栽110、119 d后均减少(最大降幅为5.4%)。由于叶绿素b含量对CO_2较叶绿素a含量更敏感,故高CO_2浓度使移栽后41、77和94 d叶绿素a/b值均下降,降幅分别为4.7%、2.3%和0.9%,但移栽110和119 d后分别增加1.9%和5.3%;以上对CO_2的响应多达显著水平。对叶片SPAD值而言,高CO_2浓度对水稻生长前、中期的影响较小,但移栽110和119 d后分别下降3.5%(P=0.1)和19.1%(P0.01)。大田生长期增温1℃,各期叶绿素a、b以及a+b含量多呈增加趋势,叶绿素a/b值表现相反,但总体上变幅小于CO_2效应;高温对水稻前、中期叶片SPAD的影响较小,但移栽110和119d后SPAD值平均下降7.1%和14.8%,均达极显著水平。CO_2与温度处理对上述测定参数多无显著互作效应,但CO_2浓度、温度处理与生育期之间多存在明显的互作效应。【结论】大气CO_2浓度增高有利于水稻生长前中期叶片叶绿素的形成,但生长后期叶绿素含量和SPAD值均明显下降且伴随叶绿素a/b值的显著升高,这种早衰现象在不同生长温度下趋势一致。 相似文献
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为了研究草甘膦在茶树中的转运和代谢,通过向幼龄茶树和成年茶树定量喷施不同剂量的草甘膦（幼龄：0.9 g·m-2;成年：1.5、4.5 g·m-2和15 g·m-2）,并在喷施后的1、4、7、15 d和40 d取样,测定茶树各部位草甘膦及其主要代谢物氨甲基膦酸的含量,以探究草甘膦及其主要代谢物在茶树中的分布规律。结果表明,茶树根部喷施草甘膦后,茶树中的草甘膦含量由高至低依次为根、叶和茎;而氨甲基膦酸主要积累于茶树根部,幼龄茶树茎和叶中也可检测到氨甲基膦酸（0~0.33 mg·kg-1）,成年茶树茎和叶未检测到氨甲基膦酸。施药40 d后,幼龄茶树在0.9 g·m-2施药剂量下,根、茎和叶中未检测到草甘膦和氨甲基膦酸;成年茶树在1.5~15 g·m-2施药剂量下,根中仍检测到草甘膦和氨甲基膦酸残留,分别为2.26~26.73 mg·kg-1和0.21~2.59 mg·kg-1,茎和叶中草甘膦残留量较低,为0~0.29 mg·kg-1。通过田间模拟试验,初步探明了草甘膦被茶树内吸后在不同部位的转运、代谢和富集规律,可为茶园草甘膦的科学管控及风险评价提供参考。 相似文献
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探讨茶树响应铝（Aluminum,Al）的基因调控网络和表达模式,确定一些关键候选基因,为茶树耐Al分子机制研究奠定基础。测定了0、0.2、1、2、4βmmol·L-1 5个Al3+浓度处理7βd的福鼎大白茶根系抗氧化酶活性和Al含量变化,并提取0βmmol·L-1（R0）、1βmmol·L-1（R1）和4βmmol·L-1（R4）3个浓度下的茶树根系总RNA,通过Illumina Hiseq Xten平台进行高通量转录组测序。结果表明,随着Al3+浓度的升高,根系POD（Peroxidase,过氧化物酶）活性逐渐下降,APX（Ascorbic acid peroxidase,抗坏血酸过氧化物酶）活性则逐渐升高。SOD（Superoxide dismutase,超氧化物歧化酶）活性在Al3+浓度为1βmmol·L-1时最高,CAT（Catalase,过氧化氢酶）活性在各处理间无显著差异。根系中Al含量随着Al3+浓度的升高呈先上升后下降趋势,在Al3+浓度为1βmmol·L-1时达到最高。经筛选得到R1 VS R0,R4 VS R0,R4 VS R1的DEGs（Differentially expressed genes）分别为1β894、2β439个和1β384个,显著上调（下调）的差异表达基因分别有733（1β161）、846（1β593）个和628（756）个。GO富集分析表明,3个处理组在生物学途径中富集最多的类别均为刺激响应。在分子功能和细胞组件方面,R1 VS R0和R4 VS R0富集最多的类别均为核酸结合转录因子活性和细胞外围,R4 VS R1富集最多的类别为氧化还原酶活性相关基因和膜区域。KEGG富集分析表明,R1 VS R0、R4 VS R0、R4 VS R1分别显著富集了29、41条和19条Pathway,它们包括转录因子、转运蛋白、植物-病原菌互作、苯丙烷生物合成途径等,鉴定到多个参与调控活性氧代谢、有机酸或金属转运蛋白、转录因子及细胞壁结构修饰等生理过程的基因在Al诱导后上调或抑制表达,显示这些基因与茶树耐Al分子机制密切相关。 相似文献
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Carbon dioxide concentration can exert a strong influence on plant growth, but this influence can vary depending on irradiance. To study this, potato plants (Solanum tuberosum L.) cultivars Norland', Russet Burbank', and Denali' were grown in controlled-environment rooms at different levels of CO2 and irradiance. Carbon dioxide levels were maintained either at 350 or 1000 micromoles mol-1 and applied in combination with 12- or 24-h photoperiods at 400 or 800 micromoles m-2 s-1 photosynthetic photon flux. Air temperatures and relative humidity were held constant at 16 degrees C and 70%, respectively, and plants were harvested 90 d after planting. When averaged across all cultivars, CO2 enrichment increased tuber yield and total plant dry weight by 39 and 34%, respectively, under a 12-h photoperiod at 400 micromoles m-2 s-1; 27 and 19% under 12 h at 800 micromoles m-2 s-1; 9 and 9% under 24h at 400 micromoles m-2 s-1. It decreased dry weights by 9 and 9% under 24 h at 800 micromoles m-2 s-1. Tuber yield of Denali showed the greatest increase (21%) in response to increased CO2 across all irradiance treatments, while tuber yields of Russet Burbank and Norland were increased 18 and 9%, respectively. The results show a pattern of greater plant growth from CO2 enrichment under lower PPF and a short photoperiod. 相似文献
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CHEN Gai-ping CHENG Lei ZHU Jian-guo PANG Jing XIE Zu-bin ZENG Qing 《水稻科学》2006,13(2):120-124
The CO2 concentration in Earth’s atmosphere is increasing rapidly due to human activities, like fossil fuel combustion and rapid deforestation and is predicted to reach a concentration of 550 μmol/mol within this century [1]. The increase in atmospheric CO2 has a large potential to alter many ecosystem processes, particularly C and N cycling [2-4]. Plant C:N ratio not only serves as an important factor in maintaining the quality of plant tissue, but also a key index to keep balance betwee… 相似文献