陶文辉,王丹

(南京信息工程大学应用气象学院,江苏 南京 210044)

IPCC(政府间气候变化专门委员会)预测21世纪中叶CO2浓度增加趋势将更为明显[1]。大气中CO2浓度的升高已直接对植物的生长发育产生影响。植物根系作为其生长发育最重要的器官之一,间接影响其地上部分及其他生理指标的变化[2],其形态又直接对其水分和养分的吸收造成影响,而CO2浓度、其他环境因素以及土壤元素构成等也会对根系形态造成影响。吴伊波等[3]对根茎植物和多年生黑麦草的田间试验表明,CO2浓度升高对植物根系生物量及土壤碳输入量有一定的相关性。高浓度CO2环境下植物根系长度和根半径增大,根系数量增多[4];不同层次土壤根系的分枝、根系分布会产生变化,根干重和根枝比增加等[5]。水稻根系生物量与氮素吸收有相关关系[6]。高浓度CO2处理对水稻各生育期干重有促进作用,并且主要增加根直径和根冠比[7]。

CO2浓度升高会提高农作物的光合作用效率,短时间内其光合速率增加30%～40%,长时间将会使作物对CO2的响应产生钝化,即产生光合适应现象[8]。生态系统中氮元素是植物重要的生命元素,也是有机物的重要组成部分。植物的氮含量体现植物生长情况与生理状况[9]。研究表明,高CO2浓度条件下植被生物碳积累量会有所增加[10],但C3植物根系碳含量变化不大而氮含量显著降低,导致碳氮比显著增加[11]。高CO2浓度下植物的氮含量下降,但光合作用增强,因此氮利用率增加[12]。研究发现,高CO2浓度条件下作物吸收养分的时间会延长,对作物生长有促进作用[13];可以促进作物生物量、株高和产量增加,对作物地上部物质积累的影响大于地下部分[14]。……