CO2浓度升高对植物碳.doc

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1、CO2浓度升高对植物碳，氮和水关系的影响——来自FACE实验的6重要经验总结摘要：植物对预计未来CO2的水平的反应是在持续几天到几周的短期实验中第一次被描述的。但是，较长期的对CO2浓度升高的驯化反应逐渐被认为在确定植物和生态系统功能时是非常重要的。在有农作物的情况下，自由空气中增加CO2浓度（FACE）的实验是评估CO2浓度升高对植物在多个季节，以及其整个生命周期的影响的巅峰之作。FACE被用于在完全开放的条件下把植被暴露在升高的大气CO2浓度的情况已经有20多年了。本文综述了一些在这些实验中长期投入所获得的经验总结。第一，CO2浓度升高促进了光合碳的增益以及在

2、Rubisco酶活性减弱的情况下，长期的净初级生产力的增加。第二，CO2浓度升高提高了氮肥利用效率。第三，在两个叶片和冠层尺度减少了水的使用。第四，CO2浓度升高，通过代谢的转录重新编程促进暗呼吸。第五，CO2浓度升高并不能直接促进C4光合作用，但可以间接促进时间和干旱地区的碳收获。最后，高浓度CO2对作物物种产量的促进是远远小于预期的。虽然在作物系统中已经有很多这样的结论被清楚的表明，但是所有的经验总结对自然生态系统具有重要意义。关键词：气候变化，大气CO2浓度升高，开放式空气二氧化碳浓度增高（FACE），Rubisco背景综述在工业革命开始之前，大气CO2浓度

3、（[CO2]）稳定在-270lmol/mol1已经至少1000年了。自那时以来，自那时以来，CO2已逐渐在全球大气中的加速步伐。在2009年的今天，CO2浓度为384lmol/mol1--40％，比过去2000万年的任何时候都高（Pagani等，1999;Pearson和Palmer，2000年）。到本世纪（CO2），中间预计到本世纪结束时超越550lmol/mol1和最多时候的700lmol/mol1（2001Prenticeet）。近期观察到的全球CO2浓度增加是显著快于预期的政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告（AR4）（Dyson，2005;

4、Canadellet，2007;Hanson等人，2008）。这样的结果被认为是为了经济快速增长的中国和印度通过新燃煤电厂而靠有限的行动使排放量增加，以及发达经济体限制其排放所导致的。尽管在京都议定书的要求下所采取了一些最初的措施，但是全球还是踏上看一条似乎超出最高IPCC排放情景（A1FI）的路径，从而可能导致CO2浓度增加。因此，在不断增加的CO2浓度水平[CO2]以及不确定后果的情况下，这预示着无论是自然的还是人为的生态系统都将面临自中新世早期（Pearson和Palmer，2000年）陆地植被尚未经历的未来。根据已有的植物是如何响应CO2浓度的快速变化的，

5、加上他们的适应能力的了解，从而理解全球变化的多重因素相互作用的一个重要的初始步骤（如干旱，温度，臭氧）将对陆地生态系统的全面影响。这些生态系统的亲达斯服务时，我们依赖于食品，燃料，纤维，清新的空气和淡水。巨额已经了解了植物对不同种类在过去的三十年里进行的圈地研究[CO2]这些预测未来的水平如何应对。随着科学的理解和先进的底层机制被揭示，需要真正的露天野外条件下测试的结果和假设变得越来越明显，导致了一种新的技术，开放式空气二氧化碳浓度增高（FACE）的发展（Lewinet。，1992，1994;Hendrey和Miglietta，2006）。现在有已经15个主要的F

6、ACE实验在地球上不同地区不同生态系统上利用较大的土地面积（>100平方米）进行重复(n>3)试验，从而得出一些重要的结论。从FACE中呈现出来的以及未呈现出来的有关CO2浓度升高对植物碳、氮、水关系的6个重要的经验小结的证据将在这篇文章中进行论述。Lesson1：尽管光合能力增强了适应性，但是碳吸收还是通过升高CO2浓度得到提高来自于最新的一个关于C3植物在CO2浓度升高的背景下所作出的反应的FACE试验中表明，光合碳吸收（A）会升高[CO2]即使光合能力驯化有所提高。光合驯化最常测量的Rubisco（维生素C，max）和最大电子传递速率，导致核酮糖-1,5-二

7、磷酸（RUBP）再生（Jmax的）（在Long等人评论的下降最大羧化速率，2004;诺瓦克等人，2004;安斯沃思和龙，2005年，安斯沃思和Rogers，2007）。而在受控环境花盆种植C3植物的早期研究表明，光合能力适应可能否定一些物种的促进（在阿尔普，1991审查;斯蒂特，1991;贤者，1994年），最近的证据FACE试验却表明，尽管在VC，max和Jmax的，光合碳吸收的光饱和率小的跌幅（ASAT）显着促进了在高CO2浓度生长的C3植物（安斯沃思和Rogers，2007）。然而，从FACE部experi发言：证据也表明，A的促进程度物种和实验条件的不同而

8、不同（No