大气CO2浓度倍增对宁夏枸杞光合产物分配的影响机制

大气CO2浓度升高所致的全球气候变化对农林生态系统及人类生存环境的影响受到极大关注。CO2是植物光合作用的原料，大气CO2浓度升高对植物的生长发育产生重要影响，但不同植物、同一植物的不同品种、发育阶段对其的响应不同。.本项目以宁夏特色经济林树种- - 宁夏枸杞为研究对象，采用开顶气室（OTC）试验方法，通过测定种植在大气CO2浓度倍增（720ppm）环境下枸杞苗木在不同生长时期、不同器官蔗糖及其相关酶活性，可溶性糖、淀粉含量，枸杞果实产量及可溶性糖、枸杞多糖、牛磺酸等的含量，结合14C同位素标记试验，分析枸杞植株非结构性碳水化合物积累、分配的变化规律，果实糖分积累规律及其生物活性成分含量变化，研究枸杞光合产物积累与分配、果实活性成分含量对大气CO2浓度升高的响应机制，揭示气候变化对木本植物碳素营养与果实品质形成的影响机理，为研究特色经济林适应气候变化提供理论指导与科技支撑。

大气CO2浓度升高趋势明显，预计到本世纪末将达到720μmol mol-1~760 μmol mol-1。CO2浓度升高加剧了气候变化，对农、林生态系统产生重要影响。作为植物光合作用原料的CO2，其浓度升高必然对植物的生长发育产生显著影响，但不同植物、同一植物的不同品种、发育阶段对其的响应不同。宁夏枸杞（Lycium barbarum L.）为茄科枸杞属植物，适应性强、结实早，是中国特有药食同源经济木本植物；其果实有显著药用价值，是我国传统名贵中药材。宁夏是宁夏枸杞的主产区，目前种植面积、产量、经济效益均占到全国的50%以上。在全球气候变化背景下，宁夏的区域气候也有显著变化。因此，气候变化，特别是大气CO2浓度升高对宁夏枸杞的生长发育、果实品质有何影响需要深入研究。.本项目以宁夏枸杞为研究对象，采用开顶气室（OTC）试验方法，通过测定种植在大气CO2浓度倍增（720μmol mol-1）环境下枸杞的净光合速率、生物量及果实可溶性糖、枸杞多糖、牛磺酸等的含量，结合碳同位素标记试验，研究枸杞光合产物积累与分配、果实活性成分含量对大气CO2浓度升高的响应机制，结果表明：CO2浓度倍增处理使宁夏枸杞叶片胞间CO2浓度增加，增大了叶片原初光能转换效率，有利于叶绿体激发能从LHCII向PSII的传递，提高了电子传递速率和光能利用效率，净光合速率显著增加，显著增强宁夏枸杞的光合能力；但长期CO2浓度处理宁夏枸杞植株，也表现出光合下调的适应现象。.CO2浓度倍增处理下，光合产物在宁夏枸杞根、茎、叶、果实各器官中的积累增加，根、茎、叶的生物量比对照增大，显著提高了宁夏枸杞植株生物量，但不同生长时期光合产物在不同器官之间的分配比例存在差异；在生长期前期，光合产物在茎中积累多；而生长后期，光合产物在果实和叶片中积累多。CO2浓度倍增处理使宁夏枸杞种植土壤中细菌、放线菌数量减少，土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性降低，影响土壤微生物活性与肥力状况。.CO2浓度倍增处理下，宁夏枸杞果实根、茎和果实中还原糖含量均低于对照，而叶片中的蔗糖含量升高；果实中总糖、牛磺酸、类胡萝卜素、枸杞多糖含量均呈下降趋势，蔗糖中性转化酶活性升高。因此，CO2浓度倍增使宁夏枸杞果实的营养品质下降。