环境条件对植物与CO2关系的影响

人气 1659   2005-4-21 10:10

光、热、水、气、肥等环境条件对植物与 CO2关系可产生重要影响,且在一定条件下起决定作用。

(1)光照条件 CO2浓度变化对植物光合作用的影响,一般在高光能条件下比低光照度条件下更为明显,如图2—37所示。光照条件不同,使植物光合作用的CO2补偿点发生改变。光弱时,光合作用降低比呼吸作用显著,所以要求较高的CO2水平,才能维持光合作用与呼吸作用相等,也即CO2补偿点高。而光照强时,光合作用显著大于呼吸作用,CO2补偿点就低。因此,在一定范围内,增加CO2浓度可达到对光照不足的补偿作用。光照条件对CO2浓度与作物根茎比的关系的影响,表现为光照度越大,CO2浓度对作物根茎比的影响越大。Acock(1971)用下面的直角双曲线近似表示光合速率与CO2及光照度的关系。

式中,a表示群落的光一光合作用曲线的初始斜率(光利用率);f表示群落CO2扩散的传导;C表示大气中的CO2浓度,I表示光照度。

光照条件还与小麦叶片猝发(PostiUumination)有关,猝发的含义是,如在光合作用的叶片突然停止光照度,短时期内有一个快速释放CO2的过程,即为CO2猝发。它是光呼吸的重要特征,即在光照条件下所形成的光呼吸底物尚未立即用完,在停止光照后,光呼吸底物继续氧化。小麦叶片断光后CO2猝发强度随断光前光照度增加而增强。小麦叶片CO2猝发时间在15分钟左右,断光后0.5分钟内猝发最强。CO2浓度对光合强度及猝发的影响如图2-38所示。由图可知,猝发强度随CO2浓度升高而降低。其原因除CO2竞争性地抑制RuBP加氧酶活性,降低光呼吸外,另一千可能原因是CO2浓度梯度的改变增加了CO2向体外释放的阻力。因此,CO2浓度虽可增加光合,增强猝发之势,但也有抑制光合呼吸,降低猝发的效应,而后者一般是主要的。

(2)热量条件空气中CO2,浓度增加后的最终结果使光合作用的最适温度提高,适宜温度范围变窄,但过低或过高的温度均可显著降低甚至完全阻止植物对CO2浓度升高的反应,还可引起作物叶片在高浓度CO2条件下淀粉过多的积累和光合作用的抑制。有研究认为,CO2浓度升高有利于抵抗短期高温(>40℃)对大豆生长的不利影响。

(3)土壤水分条件 当土壤水分不足时,作物叶片气孔导度随CO2浓度增加而下降速率明显增加,这种效应C4植物通常比C3植物更加明显。即,当土壤水分成为限制因子时,CO2浓度的增加将有利于对这一限制因子的缓解。但超过一定限度的干旱并不能达到CO2浓度增加具有缓和水应力的效果。

(4)土壤养分条件 大气CO2浓度增加对作物影响随着营养水平的降低而减弱。在营养条件好的情况下,CO2浓度增加,更有利于作物生长发育和产量的提高,还可以缓和因营养不足引起的欠收程度。

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