高浓度CO2对C3作物生长发育的影响研究

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CCS技术是近几十年来国内外研究最多的CO2气体减排技术之一,它包括CO2捕捉、运输和封存三个环节,捕捉与运输是在地上部分进行,泄露容易发现也可及时采取措施,只有封存是在石油废井、天然气储层和不可采煤层中进行,地点的隐蔽性,造成泄露不易发现。封存地点的CO2气体一经泄露,会对大气层和近地表产生严重的影响。泄露到大气中,CO2气体将会引起二次温室效应。泄漏到近地表,可能会影响农田作物,使作物大面积减产;也可能通过径流进入地下水,使水变成酸性,溶解大批矿物质,污染饮用水源;泄露的CO2气体也会使人和动物因氧气不足而窒息。因此研究CCS技术封存地点C02泄露具有很大意义。本文通过研究绿豆、黄豆、荞麦、苦荞等C3作物的发芽实验以及绿豆、黄豆、荞麦、马铃薯等C3作物的生长发育实验,根据作物发芽率及芽长、形态指标、生理指标以及生物量等的统计,确定促进/制作物的CO2浓度分界范围,并观察作物的生长变化。最终在封存地点通过作物的生长变化,确定封存地点CO2的泄露状况。(1)绿豆、黄豆、荞麦、苦荞四种作物,在1000ppm以下,随着CO2浓度的升高,作物的发芽率及芽长增大;10000ppm以上,随着CO2浓度的升高,作物的发芽率及芽长减小。其中绿豆的发芽率在40000ppm以上时,发芽滞后一天,同时芽长抑制明显;黄豆和荞麦的发芽率在10000ppm时,滞后一天,20000ppm时芽长抑制明显,苦荞的在10000ppm时,芽长抑制明显。(2)绿豆、黄豆、荞麦和马铃薯在C02浓度小于10000ppm时,随着C02浓度的升高,植株高度、叶片数、叶片面积、叶片厚度、根系数量和最长根系长度增大;C02浓度大于10000ppm时,随着C02浓度的升高,植株高度、叶片数、叶片面积、叶片厚度、根系数量和最长根系长度减小。C02浓度为10000ppm时,绿豆、黄豆、荞麦和马铃薯生长较好,枝繁叶茂,生命力较强;C02浓度在10000ppm以下,随着C02浓度的增加,绿豆、黄豆、荞麦和马铃薯生长越来越茂盛,叶片越来越大,植株也越来越高;10000ppm以上,随着C02浓度的增加,四种作物生长呈下滑趋势,叶片越来越小,高浓度的叶片有些卷并出现黄叶片,荞麦甚至开始死亡。通过绿豆、黄豆、荞麦和马铃薯在不同C02浓度下的对比,发现荞麦对CO2较敏感,外观表现明显。(3)绿豆、黄豆、荞麦和马铃薯在CO2浓度小于10000ppm时,随着浓度的增加,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率增加;大于10000ppm时随着浓度的增加,三个生理指标减小;随着天数的增加,二氧化碳熏蒸时间加长,三个生理指标也减小,细胞间CO2浓度是随着CO2浓度的升高一直增大。(4)绿豆、黄豆、荞麦和马铃薯在CO2浓度小于10000ppm时,生物量增大,干湿重比增大;10000ppm以上随着CO2浓度的升高,生物量减小,干湿重比降低。在CO2浓度小于10000ppm时,根冠比减小;10000ppm-20000ppm随着CO2浓度的升高,根冠比增大;20000ppm随着CO2浓度的升高,根冠比减小,最终趋于平衡。随着天数的增加,作物的生物量增加,干湿重比减低,根冠比降低。
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