非饱和带二氧化碳入侵对表生植物及土壤的影响

摘要

非饱和带属于地球关键带,与人类生存环境及安全健康关系密切,而CO2对生态环境及全球气候变化的影响至关重要.为了探索高浓度CO2入侵非饱和带对生态环境可能带来的风险,基于长安大学水与环境原位试验场CO2试验平台,向种植有5种典型植物(黑麦草、小麦、玉米、豌豆和苋菜)的土壤中长期注入浓度为5％、10％和15％的CO2气体,评估CO2入侵对植物和土壤的潜在影响.对表生植物及土壤样品(深度为20～30cm)的理化性质分析表明:高浓度CO2明显抑制了植物的生长,会导致植株高度、叶片数和果实重量下降;土壤矿相和理化性质也有微小变化,表现为土壤pH值的变化以及氮、有效钾、有效磷等的减少.通过分析植物的光合作用、渗透调节作用以及抗氧化系统的变化,不同的植物对CO2胁迫表现出不同且复杂的响应,总体上C3单子叶植物黑麦草和C4单子叶植物玉米显示出比其他植物更高的敏感性,表明它们有潜力作为评估CO2生态影响的指示植物.