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二氧化碳的捕获与储存(CO2capture and storage, CCS)被认为是最有前景和潜力的CO2减排技术,但CCS技术在CO2捕获、运输和封存3个环节中都涉及到CO2泄露的风险。CO2泄露产生的高浓度CO2环境对水环境、土壤环境、动植物生长发育等近地表环境以及人体健康产生重要影响,其研究对于防范泄露风险具有极为重要的意义。本文以C4作物为研究对象,试图探讨高浓度CO2对其生长、发育及其生理变化的影响,为CO2泄露风险的C4作物影响评估提供依据。本文以玉米、高粱、谷子和糜子等4种C4作物为研究对象,以人工气候箱为栽培工具,通过盆栽实验,开展不同浓度CO2对4种C4作物发芽、形态、生理及生物量的影响实验,探讨不同CO2浓度对C4作物发芽、形态、生理及生物量等指标的影响变化规律,确定促进和抑制C4作物发芽以及生长发育的CO2浓度范围,最终通过作物的生长变化特征确定CCS技术中CO2的泄露状况。主要的研究结论如下：(1)在CO2浓度为10000-40000mg/kg时,对高粱、谷子、糜子发芽率有促进作用,在CO2浓度为10000-20000mg/kg时,对高粱、谷子、糜子发芽势有明显促进作用,在CO2浓度80OOOmg/kg时,对发芽率及发芽势有不同程度的抑制作用；在上述所有研究浓度下,CO2浓度对4种C4作物发芽天数影响很小,对玉米的发芽率及发芽势无影响。(2)不同浓度CO2对四种C4作物植株高度、叶片数、叶片长度和宽度、最长根系长度均产生影响,其中对玉米和高粱的影响明显大于对谷子和糜子的影响。当CO2浓度小于20000mg/kg时,四种C4作物的植株高度和最长根系长度均随着CO2浓度的升高而增加；当CO2浓度大于20000mg/kg时,随着CO2浓度的升高,C4作物的植株高度和最长根系长度反而减小；但随着实验天数的增加,其促进作用或者抑制作用的变化逐渐趋于稳定。不同CO2浓度对玉米和高粱的叶片数影响明显,而对谷子和糜子的叶片数没有影响。在CO2浓度为10000-20000mg/kg时,对玉米和高粱的叶片长度和宽度有促进作用；在CO2浓度为10000-40000mg/kg时,对谷子和糜子的叶片长度和宽度有促进作用；当CO2浓度达到80000mg/kg时,CO2对四种作物叶片长度和宽度均有抑制作用,且对长度的影响大于对宽度的影响。总体而言,在CO2浓度为20000mg/kg时,对四种C4作物的植株高度、叶片及根系的促进作用最为明显。(3)不同浓度CO2对四种C4作物的生理指标均有影响。当CO2浓度小于20000mg/kg时,4种C4作物的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等3项生理指标随着CO2浓度的增大而增大；当CO2浓度大于20000mg/kg时,随着CO2浓度的升高,4种C4作物的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等3项生理指标持续降低；在CO2浓度为20OOOmg/kg和80000mg/kg时,4种C4作物的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别达到最大值和最小值。4种C4作物叶片的胞间CO2浓度随着CO2浓度增高而增高,但其增长速率逐渐减慢。不同CO2浓度对C4作物的叶温影响微小,并在CO2为20000mg/kg时,叶温达到最小值。(4)当CO2浓度小于20000mg/kg时,随着CO2浓度的增加,植株的湿重、干重、根重响应增加,而根冠比、干湿重比减小,当CO2浓度大于20000mg/kg时,随着CO2浓度的增加,植株的湿重、干重、根重反而减少,而根冠比、干湿重比增大。随着实验天数的增加,C4作物湿重、干重、根重的促进或抑制作用也相应增加,但湿重、干重和根重的变化逐渐趋于稳定,并且随着天数增加,根冠比和干湿重比都相应减小。其中,四种C4作物在CO2浓度为20000mg/kg时,植株湿重、干重、根重达到最大值,根冠比和干湿重比达到最小值,此时,更有利于地上部分的生长和水分的利用。