CO2和O3浓度倍增对作物影响的研究进展

文中利用自行设计的OTC - 1型开顶式气室进行了 9a的田间试验 ,取得了一批质量可靠的试验数据 ,分析了CO2 浓度倍增对大豆、冬小麦、棉花、玉米、春小麦和谷子的生物量、产量及品质的影响 ,结果表明CO2 浓度倍增对上述 6种作物的生物量及产量的影响均是正效应 ,对冬小麦、棉花和谷子品质的影响可能是有利的 ,对玉米品质的影响可能是不利的 ,对大豆的影响不大 ;分析了O3 浓度倍增对冬小麦、水稻、油菜和菠菜生物量、产量及品质的影响 ,结果表明O3 浓度倍增对上述 4种作物生物量的影响均是负效应 ,对冬小麦和水稻的产量影响是负效应 ,但是冬小麦和水稻籽粒中粗蛋白和 17种氨基酸含量都有所增加 ;分析了CO2 和O3 浓度复合倍增对大豆生物量、产量及品质的影响 ,结果是生物量和产量呈增加趋势 ,说明了CO2 的正效应大于O3 的负效应。采用作物模型数值模拟方法 ,分析了CO2 和O3 浓度倍增对冬小麦生物量及产量的影响。     

CO2浓度倍增对中国主要作物影响的试验研究

根据自行设计的ＯＴＣ－１型开顶式气室及连续３年试验资料，在评述该套设备性能的基础上，分析了ＣＯ２浓度倍增对４种作物生长发育和产量的影响。结果表明：ＣＯ２浓度倍增，作物发育进程加快，株高增加，经济产量和生物产量增长明显，且Ｃ３作物的增长幅度大于Ｃ４作物；冬小麦、棉花品质呈良性变化，玉米品质可能有所下降，大豆品质变化不明显。上述初步结果尚待进一步研究     

CO2浓度与土壤水分胁迫对红松和云杉苗木影响的试验研究

全球气候变化对植物影响研究的主要内容是由于大气中CO2 浓度升高导致的气温升高和土壤干旱化对植物的影响。文中利用人工气候室试验研究了高CO2 浓度和土壤水分胁迫对红松和云杉的影响 ,结果表明 :CO2 浓度升高使红松和云杉生长量的增长率提高 ,土壤水分胁迫使树木生长量的增长率下降 ,且CO2 浓度升高的正效应要小于土壤水分胁迫的负效应。CO2 浓度升高使树木叶水势增大 ,土壤水分胁迫使树木叶水势减小 ,这从植物生理的角度说明了CO2 浓度变化和土壤水分胁迫对树木的影响机理 ,且在轻度干旱的情况下 ,高CO2 浓度使树木叶水势增大 ,但随着土壤干旱程度的加重 ,树木的叶水势逐渐减小。同时 ,从实验结果还可以看出 ,虽然大气中CO2 浓度和土壤湿度变化对苗木的影响显著存在 ,但与农作物和牧草等植物相比 ,这种影响仍要小得多。     

CO2浓度倍增对大豆影响的试验研究

本文利用OTC-1型开顶式气室研究了CO2浓度倍增对大豆的影响， 结果表明:CO2浓度增加使大豆成熟期提前，株高增加；根瘤数量、干物重和单个根瘤的重量增加；叶片厚度、干物重及单位面积的叶片重量增加；总生物量、籽粒数量、籽粒产量和百粒重明显增加；光合作用速率和气孔阻力增加，蒸腾速率减小；粗蛋白含量减少，粗脂肪、饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸增加。     

O3,CO2浓度及太阳光谱变化对作物光合作用影响的数值模拟研究

对光合作用 蒸腾作用 气孔调节进行耦合 ,从生物化学尺度扩展至冠层尺度 ,发展了一个冬小麦冠层光合作用生态动力模式 ,模式考虑了O3,CO2 和光谱变化对作物光合的综合影响。利用美国光合作用实测资料对模式进行验证 ,叶片模式通过了相关显著性检验并具有较高的准确度。数值分析表明 :当O3 浓度由 0× 10 -9V/V上升至2 0 0× 10 -9V/V时 ,冠层光合速率下降 2 9%左右 ;当CO2 浓度由 330× 10 -6V/V上升至 6 6 0× 10 -6V/V时 ,冠层光合速率增加大约 37% ;当光谱比例系数由目前的 0 .5下降至 0 .4时 ,冠层光合速率将下降 2 7%左右。对于污染严重、易发生光化学烟雾的城郊附近 ,在阳光强烈的典型晴天 ,中午O3 浓度达到 2 0 0× 10 -9V/V时 ,即使气候条件不发生改变 ,CO2 浓度对作物光合作用的正效应也不足以弥补O3 浓度升高所造成的负效应 ,冠层光合速率将比目前干洁地区略有下降 ,如果进一步考虑光合作用有效辐射光谱成分下降至 0 .4左右 ,冠层光合作用将比目前的BASE值下降 35 %左右。     

强对流天气对O3和CO的垂直输送作用

利用ACTIVE（aerosol and chemical transport in tropical convection）试验资料,取2006年1月20日澳大利亚北部达尔文岛附近发生的一次飑线强对流天气的AE17航次和2006年1月27日无对流天气的AE21航次飞行路径中的探测资料,对澳大利亚达尔文地区夏季风盛行期间发生的有无强对流发生时O₃和CO浓度垂直分布变化进行对比,考察强对流性天气发生对O₃和CO浓度垂直输送作用。深对流云内强烈的垂直上升运动将O₃和CO等化学气体携带输送至对流层上部并在对流层顶堆积,从而在对流层上部产生浓度峰值。当有强对流发生,飞机进入对流云上层时,O₃浓度和CO浓度升高,O₃和CO浓度变率增大,在对流层上部浓度出现峰值;当飞机飞出对流云时,O₃和CO浓度相对较低,在对流云外出现谷值。在无对流发生的条件下O₃和CO浓度相对较小,浓度变率也较小,无峰值产生。分析表明:O₃和CO浓度分布不仅与强对流的垂直输送作用关系密切,且与气象要素垂直和水平分布以及动力输送过程密切相关。     

全球农作物对大气CO2及其倍增的吸收量估算

根据农作物产量资料（ＦＡＯ１９９２年），计算出中国和全球各种作物对ＣＯ２的吸收总量分别为５．５×１０８ｔ／ａＣ和２８．９×１０８ｔ／ａＣ。同时以不同ＣＯ２浓度下小麦、玉米、大豆等全生育期光合速率实验数据直接计算的Ｃ吸收量为对照，与相应的中国产量资料计算结果比较，两者相差２．６％。从而进一步依据作物对ＣＯ２倍增反应诊断实验结果，推算出大气ＣＯ２浓度比目前倍增（７００ｐｐｍ）条件下，中国和全球农作物吸收ＣＯ２总量将增长２１％－２６％，分别为６．６×１０８ｔ／ａ—６．９×１０８ｔ／ａ和３４．１×１０８ｔ／ａ—３６．２×１０８ｔ／ａＣ。研究还表明，单位面积作物年吸Ｃ量全球（３．２ｔ／（ｈｍ２·８））比中国（４．２ｔ／（ｈｍ２·ａ））低２５．４％，而且Ｃ４作物普遍高于同类Ｃ３作物。     

CO_2浓度倍增对大豆叶片和总生物量的影响研究

该文利用ＯＴＣ－１型开顶式气室中进行的ＣＯ＿２浓度倍增对大豆影响的试验资料，详细分析了当大气中ＣＯ＿２浓度倍增时，对大豆叶片和总生物量的影响情况，并对大豆总生物量的时间动态变化进行了模拟。结果表明，当大气中ＣＯ＿２浓度倍增时，大豆全生育期将缩短，３叶和分枝的ＤＶＳ值变大，而结荚和鼓粒的ＤＶＳ值变小；总生物量和绿叶重增加显著，但在同一个ＤＶＳ值时，绿叶率（ＧＲ）、黄叶率（ＹＲ）的差异不明显；大豆的总生物量变化均遵循自然增长曲线，且处理和对照有极好的线性正相关关系；总生物量的积温当量提高，并且使大豆总生物量的最大积温当量出现的时间推迟，有利于植株积累更多的营养物质。     

设施番茄产量和品质对不同浓度CO2的响应

为了明确设施番茄对CO₂的生理响应及需求规律,以“美红2号”为试验材料,测定增施600、900、1 200 mg/kg的CO₂后,番茄的开花量、单株果数、果重、含糖量、含酸量及维生素C含量。结果表明：增施CO₂可以提高番茄花量25%～50%,提高单株结果数量,增产28.29%～51.04%,但对平均果重没有影响。与对照相比,增施CO₂20 d后,600、900、1 200 mg/kg处理的果实含糖量分别为5.27、5.49、5.65 g/kg,明显高于对照4.71 g/kg的含糖量;含酸量分别为2.48、2.23、2.02 g/kg,显著低于对照区3.03 g/kg的含酸量;维生素C含量分别为356.38、420.38、348.38 mg/kg,显著高于对照区260.88 mg/kg的含量,其中900 mg/kg处理对维生素C的提升效果最好。在温室中增施CO₂不但能提高番茄产量,还能有效改善番茄品质,适宜的剂量以900 mg/kg为宜。     

大气CO2浓度升高和秸秆还田对稻麦轮作农田N2O排放的影响

随着大气CO2浓度的逐渐升高,CO2的施肥效应很可能对陆地生态系统的N2O地气交换过程产生一定的影响。在江苏北部的中国稻麦轮作FACE (Free-Air Carbon Dioxide Enrichment) 实验平台上,采用静态箱暗箱-色谱法,研究了一个稻麦轮作周期（2005年6月中旬至2006年6月中旬）3种小麦秸秆还田水平处理(全还田、半还田和不还田)和CO2浓度升高200 μmol·mol-1对稻麦轮作农田N2O排放的影响。结果表明,就当地传统农田管理方式下的砂性土壤稻麦轮作农田N2O排放而言,所采用的观测方法未能检测到显著的秸秆还田效应和大气CO2浓度升高效应。     

土壤温度和湿度对冬小麦田土壤空气 CO2浓度的影响

通过同步观测耕层土壤空气CO2浓度廓线、土壤温度和土壤含水量,主要研究和讨论了华东地区典型稻麦轮作农田旱地阶段的土壤空气CO2浓度的变化规律,及土壤温度和含水量对它的影响.结果表明:麦田土壤空气CO2浓度与植物生长密切相关.土壤空气CO2浓度受土壤温度的影响较为显著,且深层的相关性要明显大于浅层.观测阶段的麦田土壤含水量介于30%和44%之间,与土壤空气CO2浓度有较好的相关性(相关性R2=0.61,统计显著性p＜0.001).土壤空气CO2浓度与土壤含水量呈正相关性的原因可能是:高土壤含水量导致的低充气孔隙度降低了土壤空气CO2扩散速率,从而导致土壤空气CO2聚积,浓度升高.在0～30 cm土层中,上层土壤气体中的CO2向上垂直扩散要比下层土壤快.土壤温度对土壤空气CO2浓度的影响大于土壤含水量.     

The Tropospheric Gas-Phase Degradation of NH3 and Its Impact on the Formation of N2O and NOx

The gas-phase degradation of NH3 in the atmosphere still has many uncertainties. One of them is the possible isomerisation of NH2O to NHOH, as indicated by kinetic studies. Since NH2O is formed during the gas-phase oxidation of ammonia in the troposphere, this reaction can potentially influence the subsequent production of N2O and NOx. So far, the isomerisation has never been implemented into current chemical schemes describing the atmospheric gas-phase degradation of NH3 and its atmospheric relevance has never been assessed. The N2O yield from NH3 degradation is calculated to be in the range of 10–43 %. It depends on the NO2 and O3 concentrations, but is independent of the NH3 concentration. Compared with the results from recent literature, the N2O yield derived from the new mechanism is 20–80% lower, implying a smaller global N2O source strength of 0.4 Tg yr- 1. The production of NH2SO2 seems to be less important for the atmospheric degradation of NH3. NH3 oxidation is a sink for NOx at NOx mixing ratios of more than about 1 ppb and a source at lower NOx burdens.     

瓦里关山大气二氧化碳浓度变化及地表排放影响的研究

利用非色散红外气体分析方法，在不受人为污染直接影响的瓦里关山进行了大气CO2的连续测量，给出了我国内陆高原大气CO2本底浓度的变化特征，观测表明内陆大气CO2随陆地植被的生长而有明显的日变化及季节的周期变化，其季节变化规律与全球大气CO2本底值的地理分布相一致。瓦里关山大气CO2的年增长率在1993年明显偏低，1994年又有较快的“回升”。地表CO2排放的观测研究还给出了冬季高原草甸土壤的排放特征，测量表明在冬季陆地植被光合作用基本停滞的情况下，土壤CO2的排放率相对增强，其最大排放量可达170 mg/m2·h以上。     

全边界层选用相似理论对O3、NOx浓度及沉降的影响

将广泛应用于东亚地区的LLA(Lurmann Lloyd Atkinson)化学机制耦合到欧拉型区域空气质量模式(RAQM),并考虑区域污染物长期模拟研究中降水随时间变化的非均匀性,讨论了湍流参数化过程中相似理论在近地层和全边界层的应用对湍流垂直扩散系数(Kz)与干沉降速度(V),O3与NOx浓度的影响。结果表明,全边界层应用相似理论明显低估了Kz值,近地层50m处Kz值被低估20%以上,750m处其值被低估约70%;O3、NOx的干沉降速度在日本东部与南部海域被低估了10%以上,在朝鲜半岛东部和西部海域模拟值普遍偏高。Kz和干沉降速度的不同直接影响污染物的浓度和沉降量分布。Kz值的被低估对NOx浓度有明显影响,在近地层50m处NOx浓度最大可增加约30%,整个边界层中NOx平均浓度除台湾省东北海域外普遍增加5%~20%。O3浓度则受干沉降作用的影响较大。虽然近地层、全边界层分别应用相似理论都较好地模拟了O3与NOx峰值浓度出现的时间,但相似理论应用于全边界层会引起较大的误差。即使是大区域、长期空气质量模拟研究,也建议相似理论仅应用于近地层,且模式第一层高度应设置在常通量层内。     

大气中O3和CO2增加对大豆复合影响的试验研究

利用OTC-1型开顶式气室,对大豆"中黄14"进行了长时期不同O3和CO2处理的接触试验,模拟研究CO2和O3浓度倍增及其交互作用对大豆发育期、黄叶率和绿叶率、根瘤、生物量及其分配、产量结构、籽粒品质及叶片膜保护系统的影响,结果表明:单独O3浓度倍增,发育期明显提前;生物量最多可减少近一半,产量最多减产60%以上;粗蛋白含量增加6.2%,粗脂肪含量降低7.6%;叶片脂膜过氧化加剧.单独CO2浓度倍增,开花后发育期有所延迟;对生物量及产量有明显的正效应,成熟时总生物量和籽粒产量分别比T5增加21.0%和20.3%;粗蛋白和粗脂肪含量分别下降3.3%和1.6%;结荚前叶片脂膜过氧化反应减轻.CO2和O3持续倍增和逐渐达到倍增交互作用处理,在生物量、产量方面表现为CO2的影响大于O3,在叶片膜保护系统方面表现为O3的影响大于CO2,粗蛋白含量下降,粗脂肪含量上升,叶片脂质过氧化加剧.熏气处理均可造成:黄叶率上升,绿叶率下降,凋落物增加,且单独O3浓度倍增的处理最明显,通气仅10天黄叶率就高于50%;超氧化物歧化酶活性增强;气孔阻力增加,蒸腾速率下降,且单独CO2浓度倍增的处理最明显,尤其在高湿阴天,气孔阻力和蒸腾速率变化最高分别可达增加234.0%和下降58.5%.     

The heterogeneous formation of N2O in air containing NO2, O3 and NH3

In a nighttime system and under relatively dry conditions (about 15 ppm H₂O), the reaction mixture of NO₂, O₃, and NH₃ in purified air turns out to result in the formation of nitrous oxide (N₂O). The experiments were performed in a continuous stirred flow reactor, in the concentration region of 0.02–2 ppm.N₂O is thought to arise through the heterogeneous reaction of gaseous N₂O₅ and absorbed NH₃ at the wall of the reaction vessel % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafeart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqaqpepeea0xe9qqVa0l% b9peea0lb9sq-JfrVkFHe9peea0dXdarVe0Fb9pgea0xa9pue9Fve9% Ffc8meGabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaatCvAUfKttLeary% qr1ngBPrgaiuaacqWFOaakcqWFobGtcqWFibasdaWgaaWcbaGae83m% amdabeaakiab-LcaPmaaBaaaleaacqWFHbqyaeqaaOGaey4kaSIaai% ikaiab-5eaonaaBaaaleaacqWFYaGmaeqaaOGae83ta80aaSbaaSqa% aiab-vda1aqabaGccaGGPaWaaSbaaSqaaiaadEgaaeqaaOGaeyOKH4% Qae8Nta40aaSbaaSqaaiab-jdaYaqabaGccqWFpbWtcqGHRaWkcqWF% ibascqWFobGtcqWFpbWtdaWgaaWcbaGae83mamdabeaakiabgUcaRi% ab-HeainaaBaaaleaacqWFYaGmaeqaaOGae83ta8eaaa!59AC!\[(NH_3 )_a + (N_2 O_5 )_g \to N_2 O + HNO_3 + H_2 O\]In principle, there is competition between this reaction and that of adsorbed H₂O with N₂O₅, resulting in the formation of HNO₃. At high water concentrations (RH>75%), no formation of N₂O was found. Although the rate constant of adsorbed NH₃ with gaseous N₂O₅ is much larger than that of the reaction of adsorbed H₂O with gaseous N₂O₅, the significance of the observed N₂O formation for the outside atmosphere is thought to be dependent on the adsorption properties of H₂O and NH₃ on a surface. A number of NH₃ and H₂O adsorption measurements on several materials are discussed.     

大气CO2富集对根际NaCl盐渍的人参果植株干物质生产和水分利用的影响

对单株砂培盆栽的半木质化枝条扦插生根的一月龄人生果（Solanum muricatum Ait.）栽培品种＂Xotus＂,每周浇两次200mL NaCl质量浓度分别为0mg·L-1和25mg·L-1的Hoagland营养液处理2个月,第二个月在控制空气CO2体积分数为（350±10）×10-6、（700±10）×10-6和（1050±10）×10-6的植物生长箱内试验。结果表明,人参果植株干物质生产量和耗水量受根际NaCl盐渍而下降,又随大气CO2升高而增加。根际NaCl盐渍能增大植株叶片蒸腾系数、根/冠比和干物质向枝干和根部分配的比例及积累量,降低根系吸收水分的效率和耗水量。升高大气CO2能促进叶片发育及干物质向地上部其他器官和地下部组织分配,增加总叶面积、比叶干重和各种器官中干物质增长量,提高干物质生产率和水分利用率。根际经25mg·L-1NaCl盐渍处理的植株,总干物质增长量和水分利用率相应下降50%～54%和24%～37%;与350×10-6CO2的处理的植株相比,700×10-6及1050×10-6CO2的处理分别使这两项指标提高到79%～106%和61%～88%以及133%～189%和99%～142%。大气CO2富集能改善受NaCl盐渍的植株干物质生产力、提高水分利用率。根际NaCl盐渍和大气CO2富集对人参果植株干物质生产和水分利用有生物互作效应。它们的共同作用会促进植株干物质的增长及叶片中合成的干物质向其他器官分配,提高干物质生产率和水分利用率,同时减少总叶面积、枝条和根系干重、根系吸水效率、植株耗水量和叶片蒸腾系数。因此,全球大气CO2富集将有利于该作物的干物质生产和水分利用。     

Influence of the surface microlayer on the flux of nonconservative trace gases (CO,H2, CH4, N2O) across the ocean-atmosphere interface

Gas exchange experiments were conducted in the tropical Atlantic Ocean during a ship expedition with FS Meteor using a small rubber raft. The temporal change of the mixing ratios of CO, H₂, CH₄ and N₂O in the headspace of a floating glass box and the concentrations of these gases in the water phase were measured to determine their transfer velocities across the ocean-atmosphere interface. The ocean acted as a sink for these gases when the water was undersaturated with respect to the mixing ratio in the headspace. The transfer velocities were different for the individual gases and showed still large differences even when normalized for diffusivity. Applying the laminar film model, film thicknesses of 20 to 70 m were calculated for the observed flux rates of the different gas species. When the water was supersaturated with respect to atmospheric CO, H₂, CH₄ and N₂O, the transfer velocities of the emission process were smaller than those determined for the deposition process. In case of H₂ and CH₄, emission was even not calculable although, based on the observed gradient, the laminar film model predicted significant fluxes at the air-sea interface. The results are interpreted by destruction processes active within the surface microlayer.