大气CO2 体积分数升高对油松叶片光合生理特性影响.docVIP

大气CO2体积分数升高对油松叶片光合生理特性的影响 王美玉1，赵天宏1 *，张巍巍1，郭 丹1，何兴元2，付士磊2 1. 沈阳农业大学农学院，辽宁 沈阳 110161；2. 中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁 沈阳 110016 近年来大气CO2体积分数不断升高，虽然CO2体积分数升高对植物影响的研究已取得一定进展，但目前针对城市森林树种的相关研究甚少。利用开顶式气室研究了大气CO2体积分数升高对沈阳市城市森林主要树种油松 Pinus tabulaefomis Carr. 光合生理特性的影响。结果表明，整个生长季内，与对照相比，在大气CO2体积分数为700×10-6条件下，油松叶片的Chla、Chlb及Chl（a+b）质量分数提高，Chla/Chlb值降低，而类胡萝卜素质量分数则呈现出降低—升高—降低的趋势；整个处理期间，净光合速率显著提高，提高幅度为23.68%～133.18% P 0.05或P 0.01 ；可溶性蛋白质量分数增加，并随着处理时间延长增加幅度增大，在通气40 d时就达到差异极显著水平 P 0.01 ；大气CO2体积分数升高促进了油松叶片中可溶性糖、淀粉的积累；实验中并未观察到光合下调现象。 CO2体积分数升高；油松；光合生理特性中图分类号：U418.9; X839.1 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）01-0-05近年来，人类活动加剧导致的全球气候变化已成为各国学者研究的热点问题之一。尤其是大气中CO2、CH4等温室气体的日益增加已对植物的生理生化活动产生一定影响[1]。 工业革命以来，大气中CO2体积分数接近上升38%，现在已达到约370×10-6，预计本世纪中叶达到550×10-6，本世纪末将超过700×10-6 [2]。CO2是植物进行光合作用的底物，同时目前大气CO2体积分数水平又是C3植物光合作用的限制因子之一，对植物生理生化过程有制约作用[3]，因此大气中CO2体积分数增加必然会对植物的生理生态活动产生影响。针对大气CO2体积分数升高对植物的影响，国内外生理生态学家开展了许多研究[4-6]，但大多数研究集中于农作物等一年生草本植物，对木本植物的研究相对较少，且主要针对天然林树种，对大气CO2体积分数升高条件下城市森林树种的生理生态变化特性不甚了解。油松（Pinus tabulaefomis Carr.）作为沈阳市城市森林的主要组成树种和常用绿化树种之一，其变化必然对这一地区城市森林群落产生重要影响。因此通过研究大气CO2体积分数升高对油松主要光合生理生态特性的影响，为未来全球气候变化条件下沈阳市城市森林树种的选育提供依据。 试验区位于中国科学院沈阳树木园（41°46′ N，123°26′ E），是沈阳市人口密集商业文化中心地带。试验主要设备为六个开顶箱（直径4 m，高3 m）及与其配套的通气控制设备，主要包括CO2红外传感器（森尔，瑞典）时时监控开顶箱内CO2体积分数，温湿度传感器时时采集开顶箱内温湿度数据，以及数据分析与自动控制充气系统，CO2来源为钢瓶装纯CO2。在整个试验期间气室内实际CO2体积分数控制稳定，体积分数在 700±20 ×10-6范围内。 试验设两个处理：CO2体积分数升高[体积分数为 700±20 ×10-6]和对照（自然CO2体积分数），每个处理设3次重复。选取10 a生油松为试验对象，于2005年4月初将其移栽在开顶箱内，常规管理。6月10日开始每日24 h不间断通气，9月30日停止供气，每间隔20 d取样1次。每次取样在上午9:00左右，选取油松上部全展叶片，保温箱冰浴保存，当天开始试验，同步测定了各处理油松光合作用的相关生理指标。 （1）净光合速率：利用LI-6400系列便携式光合作用测定仪测定完成。 （2）光合色素质量分数：用体积分数为80%的丙酮提取，于646 nm和663 nm处测定吸光度，根据Lichtenthaler等[7]的修正公式计算叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素质量分数。 （3）可溶性糖和淀粉质量分数：用蒽酮法测定，参照邹琦[8]的实验方法。 （4）可溶性蛋白质量分数：考马斯亮蓝G-250染色法测定，参照邹琦[8]的实验方法。 实验结果显示（表1），整个生长季内，高CO2体积分数处理下油松叶片单位鲜质量的Chla、Chlb和Chl a+b 质量分数均比对照相应值高，其分别增加5.85％～30.71%、2.12%～51.45%和4.62%～36.73%。与对照相比，Chla和Chl a+b 质量分数的提高在通气80 d和100 d时的差异达显著水平（P 0.05），而Chlb质量分数的增加则在通气60d、80d和100d时差异均达显著水平（P 0.05）。与前三者变化不同，CO2体积分数