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第五章 气体环境 杨再强 南京信息工程大学 yzq@nuist.edu.cn 主要内容 二氧化碳对植物的影响 农田二氧化碳状况及其调控 风对农作物的影响 农业建筑通风设计 第一节 二氧化碳对植物的影响 一、大气中CO2浓度及碳素循环 1、大气中的CO2浓度及其长期演变趋势 工业革命前（1750～1800年）：280μL/L。其后 不断增加，增长速度不断加快。年增长速度： 1840～1900年，0.12μL/L； 1900～1960年，0.34μL/L； 1960～1990年，1.26μL/L。 至1991年全球大气中的CO2浓度已达355μL/L。 多数学者认为到2025年 ，大气中CO2浓度可达380 ～470μL/L，全球将因温室效应增温1.5～4.5℃。 Trends in Atmospheric CO2 碳循环 农业生态系统的碳素循环 二、 CO2对植物的影响 1、植物对CO2的吸收和利用 （1）植物吸收CO2的过程 a、从大气通过湍流和对流交换输送到叶片附 近。这段路程最长，CO2与叶片的距离以m或cm来 计算，该段路程阻力最小。 b、从叶片周围通过气孔到达叶肉细胞表面。 距离不到1cm，此段路程是气相扩散，其阻力大小 首先决定于气孔阻力的大小，此外CO2分子还要克 服叶片内表皮阻力，才能到达叶肉细胞表面。 C3植物与C4植物CO2光合曲线 Elevated CO2 on Crop Growth Experiment Designs in the Field Experiment Designs in the Field Experiment Designs in the Field Experiment Designs in the Field Experiment Designs in the Field Experiment Designs in the Field Experiment Designs in the Field Experiment Designs in the Field Sea level rise Evidence shows that melting of Greenland’s ice sheet is contributing to a rise in sea level 第二节 农田二氧化碳状况及其调控 一、植被层中CO2平衡 植被层中CO2平衡方程式为： qa= Rx+ Rk+ Rm- Pc 式中，qa为植被层上方的CO2通量；Rx为作物地上 部分呼吸放出的CO2量；Rk为根部呼吸放出的CO2 量；Rm为土壤中微生物释放出的CO2量；Pc为光合 作用同化的CO2量（真光合作用）。 二、CO2通量的变化 1、农田上方CO2通量变化 近地层中CO2的垂直通量，决定于湍流扩散 机制。因此，可从湍流扩散角度来得到农田上 方CO2的铅直输送公式，即： 式中，qc为铅直方向的CO2通量；fc为单位换算系 数；kc为CO2湍流交换系数； 为CO2浓度的铅 直梯度。 三、土壤和近地层CO2调控技术 1、土壤CO2释放的调节 （1）原理 土壤空气中CO2的浓度远高于大气，因此土气 间的浓度差导致了土壤CO2释放 。土壤中CO2的释 放量因土壤温度、含水量及有机质含量不同而有 很大差异。因此，可以采取措施，改变土壤物理 性质和环境条件等以达到调节CO2释放量的目的。 （2）主要措施 a、松土。增加土壤孔隙度，提高地温。 b、增湿。增强土壤微生物的活动。 c、施肥。增加土壤腐殖质含量，腐殖释放CO2。 第三节 风对农业生产的影响及调控 一、风的影响 1、有利影响 ● 使群体内外热量相平衡，加快叶片蒸腾， 降低叶温； ● 是植物被动吸水、矿物质运输的原动力； ● 使叶片边界层变薄，减小二氧化碳进入到 植物体内的阻力； ● 使群体内外、上下层二氧化碳相平衡； ● 传播花粉、孢子、种子、果实等。 二、防风措施 1、营造防风林，设置防风篱 2、选择背风点 3、选择抗风作物与品种 4、改善栽培措施 5、支撑等 第四节 园艺设施通风和CO2调节 一、自然通风的原理与计算 1.原理 自然通风是招利用房含内外空气密度差引起的热压或风力造成的风压来促使空气流动，进行的通风换气。 自然通风的作用原理包括热压作用和风压作用，前者是利用温度差而产生室内外空气的压力差形成热压作用的自然通风。后者是利用风吹向建筑物时，迎风面形成正压