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二氧化碳與農業

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二氧化碳 (CO2)是植物進行光合作用製造有機物質的重要原料。大氣中的CO2,通過植物的光合作用以有機碳的形態固定下來;同時,通過氧化過程,又將有機碳氧化,以CO2的形式不斷地釋放到大氣中去。

 

1 二氧化碳與農業 -正文

  熱帶森林每年每平方米面積上能固定1~2千克的CO2,中緯度農田則只能固定 0.2~0.4千克。海洋和森林是CO2的一個儲存庫,起著調節大氣中CO2含量的作用。大氣中CO2平均含量按容積比約佔320ppm。地球上每年參與光合作用的CO2大約是大氣中CO2含量的5%。其中多數為海洋植物所利用,陸地植物次之。
  年、日變化  CO2濃度的日變化受作物群體密度大小、光合作用與呼吸作用強弱,以及太陽輻射通量密度、風、溫度等的影響。一般空氣中 CO2濃度白天低夜間高。白天農田中的濃度可低到200ppm左右,夜間可達330ppm以上。白天,作物群體內CO2不足,靠與上層大氣之間進行湍流交換和吸收土壤中所釋放的CO2來補充。但是,通過擴散作用而進入農田作物層中的CO2的數量很少,在晴朗無風時農作物尤其感匱乏。CO2的濃度在一年中也有變化。夏季作物生長旺盛,CO2濃度逐漸下降,夏末達到最低值,作物收穫以後,濃度又逐漸回升,冬末春初達到最高值。   補償點和飽和點  CO2補償點是在輻射能得到滿足的條件下,作物光合作用所消耗的CO2與呼吸作用所釋放的CO2達到平衡時的CO2濃度。它在光強極低時,隨著光強的提高而降低,隨著溫度的提高而上升。CO2的濃度在補償點以上時,光合作用強度隨濃度的增高而加大。CO2飽和點是在輻射能得到滿足的條件下,光合作用的強度達到最大值時的CO2濃度。即CO2濃度超過飽和點以後,光合作用強度不再隨CO2濃度的增加而加大。CO2補償點和飽和點還與植物的種類有關,C3植物補償點高,飽和點低;C4植物補償點低,飽和點高。
  來源  參與光合作用的CO2來自三方面:葉子周圍的空氣、根部的吸收的和葉內組織的呼吸放出的。CO2自大氣到達葉片光合作用的中心,須經過以下的擴散途徑:大氣→群體葉層→葉面→氣孔→細胞間隙→細胞表面→光合作用中心。CO2輸送的表達式如下: 式中Tc為 CO2的輸送量, 【CO2】air是空氣中 CO2濃度,【CO2】chl為葉綠體中的CO2濃度,rα為空氣的阻抗,rS為氣孔阻抗,rm為葉內組織阻抗。
  調節途徑  提高作物對CO2的吸收量,可採用增加空氣中的湍流交換、減少 CO2在空氣中的輸送阻抗、增施有機肥料、通過水分調節氣孔的張開度等方法。在密閉環境下施用CO2的方法,已開始用於農業生產,如在溫室中用乾冰、 CO2充氣瓶以及燃燒丙烷、天然氣、煤油補充CO2等。

 

2 二氧化碳與農業 -配圖

 

3 二氧化碳與農業 -相關連接

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