大气CO2浓度升高对

CO2浓度升高对 植物根系的影响
• 植物长期生长在CO2浓度不断 升高的环境中，其结构和功能 都将受到影响，这种影响不仅 表现在植物的地上部分，同时 也表现在植物的地下部分(根 系)，尤其是细根的长度、直径、 产量、周转以及根与枝的分配 模式等方面。植物根系结构和 功能的改变影响植物地上部分 和生态系统物质循环中的碳动 态及土壤中碳库的变化。目前 有关大气CO2浓度升高对根系 动态影响的研究报道主要包括 大气CO2浓度升高对根系结构 (直径、分枝、长度、数量等) 和根系生理(周转率、产量、碳 分配模式等)的影响2个方面。
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Leabharlann Baidu
• CO2浓度升高对根系分枝产生一定的影响，从而改 变根的结构和根系从土壤中获取水分和营养物质的 能力。 • 例如在高CO2浓度下，小麦和高粱的根系分枝有不 同程度的增加；大豆根系中有更长的次生侧根，使 植物具有更好的穿透力，并且更加充分地利用土壤 中的水分和营养物质；Cruz等的研究表明，高浓度 CO2使长豆角幼苗拥有更多的侧根并生长出短而浓 密的根(高分枝)。还有人认为根分枝的增加可能使 整个根系统获取资源的能力增加，这主要是根系长 度密度增加的结果，但是根系获取资源的效率可能 降低。
大气CO2浓度升高对 植物的影响
CO2浓度升高对植物光合作用机理的 影响
• 已有研究表明，一定范围内大气CO2浓度升 高与植物光合CO2同化速率呈正相关。一般 认为，光合速率增加主要是因为叶绿体内 CO2分压增加，增加了对Rubisco竞争力所致， 即所谓底物浓度效应。
• 通过对饱和光照条件下光合CO2同化率的实 验发现植物在高CO2浓度下产生的高光合速 率，不仅仅是因为大气CO2浓度增加使叶绿 体内CO2分压增高，提高了CO2对Rubisco竞 争力而使光合速率增加，同时也是因为在 高浓度CO2条件下，植物光系统结构发生了 改变，从而改变光和能量转换效率或电子 传递途经，使得光合速率增加。
• CO2浓度升高对根直径的影响涉及细胞分裂机 制。树冠暴露于升高的CO2中会刺激根系直径 的变化。研究表明，在CO2浓度升高条件下， 根毛区根系直径增大27％，根中柱直径增大23 ％。 • 另外CO2浓度升高和土壤深度的共同作用对活 根平均直径也有很大的影响。回归分析显示， 活根的直径随土壤深度和CO2浓度而增加，但 CO2浓度升高仅对土壤最浅层活根直径的影响 较大，还没有发现CO2浓度升高对死根的平均 直径有恒定的影响。
• 我们认为，大气CO2浓度升高可从两个方面影响光 合速率，一个是浓度效应，另一个是结构效应。这 就是说，大气CO2浓度升高增加的光合速率（△P） 由两个部分组成，一个为底物浓度效应所增加部分 （△Pc），另一个为光系统结构改变所增加部分 （△Pst），即：△P=△Pc+△Pst • △Pc的大小随外界瞬间CO2浓度的改变而改变，其 潜在大小主要决定于RuBP或Rubisco的状态。 • △Pst的大小不受外界瞬间CO2浓度变化的影响，它 是植物对高浓度CO2在结构上适应后，改善了光和 能量转换和电子传递效率的结果。