CO₂浓度升高：紫茎泽兰与烟草生长及光合特征的响应与差异.docxVIP

CO?浓度升高：紫茎泽兰与烟草生长及光合特征的响应与差异

一、引言

1.1研究背景

在过去的两个世纪里，随着人类工业、能源消耗活动的不断增加，如煤炭、石油、天然气等化石燃料的过度燃烧，以及对森林的不合理砍伐等，二氧化碳（CO_2）排放量急剧上升，其在大气中的浓度也随之不断升高。工业革命前，大气中CO_2浓度约为280ppm，而如今已超过430ppm，且仍以每年约2ppm的速度持续攀升。预计到本世纪末，CO_2浓度可能会达到540-970ppm。CO_2作为植物光合作用的重要底物，其浓度的显著变化必然会对植物的生长发育、生理生化过程以及生态系统的结构和功能产生深远影响。

植物作为生态系统的重要组成部分，是连接大气碳库和陆地碳库的关键环节。研究植物对CO_2浓度升高的响应，不仅有助于深入理解植物的生理生态机制，揭示植物在全球变化背景下的适应策略，还能为生态系统的保护、管理以及农业生产的可持续发展提供科学依据。目前，关于CO_2浓度升高对植物影响的研究已成为全球变化生态学领域的热点之一。不同植物对CO_2浓度升高的响应存在差异，这种差异可能与植物的种类、光合途径（如C_3、C_4及CAM途径）、生长环境等多种因素有关。深入研究这些差异，对于准确预测生态系统的变化趋势和制定合理的应对策略具有重要意义。

紫茎泽兰（Ageratinaadenophora）作为一种典型的C_3植物，具有强大的入侵能力，已在全球多个地区造成了严重的生态危害。它能够迅速占据新的生境，排挤本地植物，破坏生态平衡，对生物多样性构成严重威胁。烟草（Nicotianatabacum）作为重要的经济作物，其生长和产量直接关系到农业经济的发展。研究CO_2浓度升高对紫茎泽兰和烟草生长及光合特征的影响，一方面可以揭示入侵植物在全球变化背景下的入侵潜力变化，为防控紫茎泽兰的进一步扩散提供理论支持；另一方面可以为烟草的优质高产栽培提供科学指导，保障农业生产的稳定。

1.2研究目的与意义

本研究旨在系统探究CO_2浓度升高对紫茎泽兰和烟草生长及光合特征的影响。通过对比分析这两种植物在不同CO_2浓度条件下的生长状况、光合参数以及相关生理指标的变化，揭示它们对CO_2浓度升高的响应机制和差异。具体而言，本研究将明确CO_2浓度升高对紫茎泽兰和烟草的株高、茎粗、叶面积、生物量等生长指标的影响规律，以及对光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素含量等光合特征参数的调控作用。

从生态角度来看，研究CO_2浓度升高对紫茎泽兰生长及光合特征的影响，有助于评估其在未来气候变化情景下的入侵风险和生态危害程度。这将为制定有效的紫茎泽兰防控策略提供科学依据，对于保护生态系统的生物多样性和稳定性具有重要意义。了解CO_2浓度升高对烟草生长及光合特征的影响，能够为烟草种植提供科学的环境调控建议，有助于提高烟草的产量和品质，保障烟草产业的可持续发展，进而为农业经济的稳定增长做出贡献。本研究还能为深入理解植物对CO_2浓度升高的响应机制提供新的理论依据，丰富全球变化生态学的研究内容，为预测生态系统的未来变化趋势提供参考。

1.3国内外研究现状

国内外学者针对CO_2浓度升高对植物生长和光合特征的影响开展了大量研究。在生长方面，众多研究表明，CO_2浓度升高通常会促进植物的生长。Kimball通过对37种植物430个实验结果的分析发现，当大气中CO_2浓度由350mL/L增至700mL/L时，全球农作物产量和生物量可增加24%-43%。对小麦、大豆和玉米幼苗的研究也显示，CO_2浓度升高显著增加了根系表面积，促进了根系的分枝和数量增多。郝田等人的研究指出，在高CO_2浓度下，大豆、西瓜、甜瓜、番茄的株高、叶面积指数均高于正常浓度下的对照组，水稻分蘖数也出现增加现象。也有研究发现，在其他环境因子协同作用下，高浓度CO_2对植物生物量的影响存在差异。Tolley等发现Liquidamberstyraciflua的生物量在无水分限制、CO_2倍增下提高96%，而在水分限制及CO_2加倍时则提高282%；Pinustaeda在无水分限制、CO_2加倍下生物量减少43%，在水分限制及CO_2加倍时增加54%。

在光合特征方面，CO_2作为光合作用的底物，其浓度升高对植物光合速率的影响备受关注。大量研究表明，对于多数植物尤其是C_3植物，在短期CO_2浓度升高处理下，光合速率会出现不同程度的提高，即“光合上调”现象。多种灌木如紫丁香、紫叶矮樱、金叶榆、水蜡、榆叶梅的光合速率均随空气中CO_2浓度的升高而升高，这与重要粮食作物大豆和黄瓜、番茄的变化一致。刘金祥等比较不同月份沿阶草的光合效率发现，随着CO_2浓度升高，11月和3月的沿阶草