CO2浓度升高与增温对半干旱区马铃薯光合特性的协同影响
2018-06-07姚玉璧雷俊牛海洋张秀云肖国举
姚玉璧 ,雷俊*,牛海洋,张秀云,肖国举
1. 中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室,甘肃 兰州 730020;2. 甘肃省定西市气象局,甘肃 定西 743000;3. 宁夏大学,宁夏 银川 750021
政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告(AR5)认为,近百年来全球气候变暖毋庸置疑。1880—2012年,全球平均地表温度升髙了0.85 ℃;1951—2012年,全球平均地表温度的升温速率为 0.12 ℃·(10a)-1,几乎是 1880年以来的两倍;1983—2012年是自1850年以来最暖的3个10年,气候变暖的趋势特征几乎在全球各地均可以观测到(IPCC,2013)。1951—2016年,中国地表年平均气温呈显著上升趋势,增温速率为0.23 ℃·(10a)-1(中国气象局气候变化中心,2017)。
预计 2016—2035年全球平均地表温度将继续升高0.3~0.7 ℃。由于人类活动加剧,自1750年以来,大气中CO2浓度不断增加,到2011年达到391 μmol·mol-1。按照典型浓度目标中低排放情景(RCP4.5),辐射强迫稳定在4.5 W·m-2,2100年后CO2当量浓度稳定在约 650 μmol·mol-1(IPCC,2013)。
温度改变导致植物叶片气孔导度、蒸腾速率和土壤蒸发速率发生变化,进而作用于作物水分循环和蒸散发过程(Rawson,1988;Zhou et al.,2011)。模拟大气增温的红外线辐射器田间增温试验表明,增温使马铃薯(Solanumtuberosum L.)生理生态和产量形成过程均发生了显著变化(Xiao et al.,2013a;Xiao et al.,2013b)。春秋季气温增高有利于马铃薯生长发育及产量形成,而夏季气温增高导致马铃薯生育更加脆弱(姚玉璧等,2013;赵年武等,2015)。
增加CO2浓度对马铃薯总生物量和产量有积极的作用,在CO2浓度升高的情况下,马铃薯总生物量、产量和水分利用效率(WUE)均有所提高(Schapendonk et al.,2000;Sicher et al.,1999;Wheeler et al.,1999),当 CO2浓度高于环境 370~740 μmol·mol-1,则马铃薯块茎产量增加 27%~49%(Wheeler et al.,1991);……
