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二氧化碳与农作物

时间:2022-01-22 励志故事 版权反馈
【摘要】:影响农田中二氧化碳浓度日变化的因子,主要依作物群体结构和光合作用强度而异。可见,一天中二氧化碳浓度随着光合作用强度的强而减少。
二氧化碳与农作物_气象与生活(上)

第四节 二氧化碳与农作物

一、CO2在产量形成中的作用

自然界中的CO2是植物进行光合作用制造有机物质不可缺少的原料。光合作用过程必须有CO2参加,在叶绿素和光能的作用下,CO2被还原成碳水化合物,在农作物干重中,有90%~95%是光合作用产物——碳水化合物。可见,供给农作物以足够的碳素营养而使产量提高的潜力是很大的。但是,大气中的CO2平均浓度仅约为320ppm,这一浓度远远不能满足作物光合作用的需要。据研究,作物生长所要求的最适CO2浓度为1000~1500ppm,几乎是大气中平均浓度的3~5倍。在大面积农田上,若采用空气中CO2施肥法以增加CO2浓度,达到增产的目的是肯定的,但在现有科学技术水平下,要维持农田上较高的CO2浓度尚有一定困难。目前。除了在温室中采用CO2施肥法外,对大田作物的CO2施肥问题亦进行了研究。

增加CO2。浓度,还可使作物的根冠伸长;提高作物的生长速度和产品的品质。

二、农田中CO2的变化

1.农田上CO2的日变化

在有作物覆盖的农田中,二氧化碳浓度变化的总趋势是:白天二氧化碳浓度低,夜间二氧化碳浓度相对增高。据报道,小麦抽穗期,群体内部,白天二氧化碳浓度最低值为229ppm,夜间最高值可达329ppm。在甜菜地上,距地面20厘米高处,白天二氧化碳浓度为280ppm,夜间可高达350~360ppm,在作物生长季节,二氧化碳浓度平均日变化量为70~80ppm,比五米高处大气中二氧化碳浓度日变化高出近1倍。

影响农田中二氧化碳浓度日变化的因子,主要依作物群体结构和光合作用强度而异。太阳辐射强度、风、湿度等影响植物光合作用与呼吸作用强度的因子,也间接影响着二氧化碳浓度的日变化。

农田中二氧化碳浓度在一天中的变化规律是,日出后,植物叶片由漫长黑夜中的“饥饿”状态,转入光明,光合作用强度迅速增强,则二氧化碳浓度急剧下降,9时左右下降到最低值。中午前后,二氧化碳浓度变化比较平稳,午后由于太阳辐射强度开始减弱,温度开始下降,叶片气孔又逐渐张开,出现光合强度次高峰,这时二氧化碳浓度再次达到最低值,日落之后,二氧化碳浓度开始累积,并在稳步上升中维持到第三天日出。可见,一天中二氧化碳浓度随着光合作用强度的强而减少。

表2—9 植物光合作用强度和CO2。浓度的关系

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太阳辐射强度对农田中二氧化碳浓度的影响是立杆见影响的。如晴朗白天,突然浓云蔽日,光合作用立即减弱,二氧化碳浓度随之上升;相反,浓云密布的白天,太阳从云中露出时,光合作用强度增强,二氧化碳浓度则立即下降。

此外,有风时,农田中二氧化碳浓度日变化小;无风时,二氧化碳浓度日变化大。

在作物生长季节,农田中二氧化碳浓度的年变化规律硼高一低一高的变化。植物开始生长,但尚未覆盖地面,光创作用固定的二氧化碳不多;随着植物积极生长,叶面积越来越大,农田中二氧化碳浓度急剧下降;当叶面积系数——单位面积上的叶面积数达最大时,二氧化碳浓度下降到最低植;之后逐渐趋于恒定。

2.农田上CO2的垂直变化

近地面气层中,CO2浓度随高度的分布主要决定于CO2被固定和释放的情况,其中影响最大的因素是绿色植物光合作用固定CO2和植物、土壤微生物呼吸以及燃烧释放CO2

当农田上覆盖有植物,且光合作用旺盛时(夏季或白天),因植被层CO2大量被固定,因此CO2浓度垂直分布特点是近地面低而上层高,即CO2浓度随高度的升高而增大,这种分布型称为光合型。在光合作用微弱,甚至停止时(冬季或夜间),近地面上没有CO2的固定,只有动植物呼吸、土壤微生物呼吸、矿物质燃烧等释放CO2的过程,这时越近地面,CO2浓度越高,即CO2浓度随高度的升高而逐渐减小,这种分布型称为呼吸型。

一年中,CO2的浓度垂直变化是随季节的不同而不同的。入秋后作物成熟、树木落叶,光合作用减弱,CO2固定逐渐停止,直到第二年四月份以前,农田上CO2浓度的垂直分布均为呼吸型;年内的其余时间为光合型。在一天中,白天离地面越高的高度,CO2浓度越大,呈光合型;夜间离地面越高的高度,CO2浓度越小,呈呼吸型;清晨由呼吸型非常急剧甚至突然地向光合型转变;傍晚则由光合型逐渐、缓慢地向呼吸型转变。

三、增加农田中CO2的途径

作物合理密植,高低杆作物、疏密叶作物间套复种,都可以有效地增加空气乱流扩散强度,加速二氧化碳的交换与运转。

农田增施有机肥料,改变土壤的物理性质,使其通气状况良好,促进土壤有机物质分解,可以增加土壤释放二氧化碳的数量并提高土壤呼吸强度。另外,为农田土壤创造适宜的温度、湿度条件,根据作物需要,使土壤的化学性质变为中性到微酸性,可使土壤中二氧化碳含量升高到按容积计算的0.5%~1.5%,这样就可以增强植物根系的呼吸强度,使二氧化碳释放量增多。

土壤疏松、孔隙度大且含水量少时,土壤呼吸强度增强,逸散到近地气层中的二氧化碳增多,反之,则少。肥沃土壤比贫脊土壤释放二氧化碳多。加强中耕除草,可以促进土壤疏松,增加孔隙度,是提高土壤呼吸强度的有力措施。

二氧化碳根外施肥,可以有效地提高农田二氧化碳浓度,能取得明显的增产效果。温室和大棚增施二氧化碳比风障保护地增产效果更显著,大多数蔬菜作物可增产20%或更多。其他如花卉、果树及大田作物等,均有不同程度的增产。

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