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富碳农业:二氧化碳与农业

来源:中国智慧农业网 作者:匿名 人气: 发布时间:2018-03-07
富碳农业:二氧化碳与农业
 二氧化碳 (CO2)是植物进行光合作用制造有机物质的重要原料。大气中的CO2,通过植物的光合作用以有机碳的形态固定下来;同时,通过氧化过程,又将有机碳氧化,以CO2的形式不断地释放到大气中去。
  热带森林每年每平方米面积上能固定1~2千克的CO2,中纬度农田则只能固定 0.2~0.4千克。海洋和森林是CO2的一个储存库,起着调节大气中CO2含量的作用。大气中CO2平均含量按容积比约占320ppm。地球上每年参与光合作用的CO2大约是大气中CO2含量的5%。其中多数为海洋植物所利用,陆地植物次之。
  年、日变化 CO2浓度的日变化受作物群体密度大小、光合作用与呼吸作用强弱,以及太阳辐射通量密度、风、温度等的影响。一般空气中 CO2浓度白天低夜间高。白天农田中的浓度可低到200ppm左右,夜间可达330ppm以上。白天,作物群体内CO2不足,靠与上层大气之间进行湍流交换和吸收土壤中所释放的CO2来补充。但是,通过扩散作用而进入农田作物层中的CO2的数量很少,在晴朗无风时农作物尤其感匮乏。CO2的浓度在一年中也有变化。夏季作物生长旺盛,CO2浓度逐渐下降,夏末达到最低值,作物收获以后,浓度又逐渐回升,冬末春初达到最高值。
  补偿点和饱和点CO2补偿点是在辐射能得到满足的条件下,作物光合作用所消耗的CO2与呼吸作用所释放的CO2达到平衡时的CO2浓度。它在光强极低时,随着光强的提高而降低,随着温度的提高而上升。CO2的浓度在补偿点以上时,光合作用强度随浓度的增高而加大。CO2饱和点是在辐射能得到满足的条件下,光合作用的强度达到最大值时的CO2浓度。即CO2浓度超过饱和点以后,光合作用强度不再随CO2浓度的增加而加大。CO2补偿点和饱和点还与植物的种类有关,C3植物补偿点高,饱和点低;C4植物补偿点低,饱和点高。
  参与光合作用的CO2来自三方面:叶子周围的空气、根部的吸收的和叶内组织的呼吸放出的。CO2自大气到达叶片光合作用的中心,须经过以下的扩散途径:大气→群体叶层→叶面→气孔→细胞间隙→细胞表面→光合作用中心。CO2输送的表达式如下: 式中Tc为 CO2的输送量,【CO2】air是空气中 CO2浓度,【CO2】chl为叶绿体中的CO2浓度,rα为空气的阻抗,rS为气孔阻抗,rm为叶内组织阻抗。
  调节途径 提高作物对CO2的吸收量,可采用增加空气中的湍流交换、减少 CO2在空气中的输送阻抗、增施有机肥料、通过水分调节气孔的张开度等方法。在密闭环境下施用CO2的方法,已开始用于农业生产,如在温室中用干冰、 CO2充气瓶以及燃烧丙烷、天然气、煤油补充CO2等。
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