农业气象学二氧化碳与农业生产.ppt

CO2、风与农业生产
第一页，共七十一页。
主要内容
§1 二氧化碳对植物的影响
§2 农田二氧化碳状况及其调控
§3 风对农业生产的影响及调控
第二页，共七十一页。
本章重点：
碳循环、CO2饱和点与补cm来计算，该段路程阻力最小。
二、 CO2对植物的影响
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（2）从叶片周围通过气孔到达叶肉细胞的表面。距离不到1cm，此段路程是气相扩散，其阻力的大小首先决定于气孔阻力的大小，此外CO2分子还要克服叶片内表皮阻力，才能到达叶肉细胞表面。
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（3）从叶肉细胞的表面进入到叶绿体内。距离最短，在1mm以下，在这段路程中，CO2首先要克服叶肉阻力，其后CO2分子要穿过液相原生质，才能到达叶绿体，再进入到叶绿体内层的光化学反应中心。
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所以，CO2在由空气到叶绿体内的物理传递过程中受到一系列阻力的影响，包括：
● 叶片边界层阻力ra
● 气孔阻力rs
● 叶肉阻力rm
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（4）CO2向叶内扩散的数学表达式
在这三种阻力的作用下，表达在光合作用中CO2向叶内扩散量(Pc)的关系式为：
式中，fc为CO2单位换算系数，即将mg/kg换算为g /cm3 CO2 的系数。
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2、植物对CO2的利用
二氧化碳是光合作用的原料，对光合速率影响很大。从上式可知，植物吸收利用CO2的状况，与周围空气的CO2浓度有关，即浓度越大，CO2向叶内扩散量就越大。但植物的光合速率与CO2浓度并非简单的直线关系，下面介绍两个重要的概念。
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（1）CO2饱和点
在辐射能充分满足的条件下，植物光合速率不再随CO2浓度增加而增大时的CO2浓度称为CO2饱和点。
（2）CO2补偿点
植物光合作用所同化的CO2与呼吸作用释放的CO2达到平衡时，环境中的CO2浓度称为CO2补偿点。
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各种植物的CO2补偿点不同，玉米、高粱、谷子等C4植物的补偿点一般小于10ppm称低CO2补偿点植物；小麦、水稻、棉花、大豆等C3植物的补偿点为40～150ppm，称为高CO2补偿点植物。多数植物的CO2饱和点为800~1800ppm，现在大气中CO2的浓度约为370ppm。大大超过补偿点而远离饱和点，CO2浓度的增加，必定加快光合作用的强度，增加农作物的光合产量，从而加快植物生长。
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（3）影响植物同化CO2速率的因子
a、种间差异
C4植物同化CO2的速率比C3植物大得多。据测定，在适宜的环境条件和同样的光强、CO2浓度下，C4植物的产量要比C3植物高出近一倍。
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b、光强的影响
光强与CO2浓度互为限制因子，若光强很小，即使二氧化碳浓度较大，光合作用强度仍不可能大；反之，若二氧化碳浓度很小，即使光强较强，也不能使光合作用达到最大水平。
c、温度的影响
在光强和CO2浓度条件得到满足时，植物同化CO2的速率随温度的变化呈抛物线型。
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d、水分的影响
当水分不足时，气孔变狭，减少CO2吸收；同时原生质的水合作用减弱，光合能力降低。而水分过多时植物生长发育受到影响，CO2吸收亦会逐渐减弱甚至停止。
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e、风的影响
风的影响主要包括三个方面。
一是空气流动可不断地从群体外部向群体内部输送和补充CO2；
二是加强群体内部的湍流交换，把下层叶片以及土壤呼吸放出的CO2带到光合能力较强的群体上层；
三是风速逐渐增大会使CO2扩散阻力明显减小。
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f、群体结构的影响
直立叶片较多的群体，通风、透光情况良好，有利于群体中CO2的扩散，对提高群体光合能力及干物质积累有利。
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（二）CO2浓度增加对作物直接影响的试验研究
1、试验装置与设备
人工增加CO2浓度也称为CO2施肥，研究CO2浓度增加对作物影响的试验装置主要有温室、人工气候箱、气室和开放式试验田（free-air CO2 enrichment）等。
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开放式试验田
指在自由空气中增加CO2，它摆脱了上述设备小空间、微环境的影响，直接在自然环境下进行CO2增加的模拟试验，因其试验尺度大，通风良好，光照、温度、湿度和风等环境条件十分接近自然农田，所以在开放式试验田中获得的数据更接近于真实情况。
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