油、天然气等 矿物质燃料向大气排放CO2以及破坏植被影响CO2 的 吸收与同化。
有些研究的估算认为，在1850～1950年的100年间， 由于人类活动而进入大气中的碳达1.8*1011t，其中1/3 来自化石燃料燃烧，其余2/3则来源于植被破坏特别是 森林破坏，从而影响了大气碳平衡。
碳
循
环
简
图
土壤圈
大气圈 CO2
呼光 吸合 分固 解定
植 物 燃 烧
生物圈
径流携带
化石燃料燃烧、火山爆发、 岩石风化
水圈
岩石圈
碳循环的主要形式： 碳在自然界中的存在形式： 碳在生物体内的存在形式：
CO2；
CO2和碳酸盐； 含碳有机物；
碳进入生物体的途径： 绿色植物的光合作用；
碳在生物体之间传递途径： 食物链；
1、大气中CO2的来源和去向
（1）大气中CO2的来源
● 海洋。它是人类活动影响前大气中CO2 最重要的一 个源。据估算，全球由海洋到大气的CO2平均净通量约 为 4.151*108 t(C)/a。
● 土壤。它是大气中CO2的另一个重要的源，每年约 0.273*108 t(C)的CO2由土壤直接进入大气。
碳进入大气的途径： ①生物的呼吸作用
②分解者的分解作用
③化石燃料的燃烧
因此，若CO2发生量变，必然会对碳循 环产生重大影响。维护碳循环正常运行的 关键是控制CO2的排放量。
（二）大气中的CO2浓度
在地质历史时期，碳的流通缓慢，而且一直在进行沉积， 在岩石中积存的碳约达1*1016t，在化石燃料中的碳约积存 有1*1013t，这些碳被长期封存地下，从未在短期内大量逸 出。因此，大气中的CO2含量是个恒量，或者说接近恒量， 从而维持了碳循环的相对稳定和平衡。
§1 二氧化碳对植物的影响
主要内容：
● 碳循环简介 ● CO2对植物的影响
一、碳循环简介
（一）碳循环的概念
碳循环是指碳素在地球的各个圈层(大气圈、水圈、生物 圈、土壤圈、岩石圈)之间迁移转化和循环周转的过程。
在漫长的地球历史进程中，碳循环最初只是在大气圈、水 圈和岩石圈中进行，随着生物的出现，有了生物圈和土壤圈， 碳循环便在五个圈层中进行。碳循环的主要途径是：大气中的 CO2被陆地和海洋中的植物吸收，然后通过生物或地质过程以 及人类活动干预，又以CO2的形式返回到大气中。
但自从人类出现以来，特别是工业革命以来，一系列与 碳元素有关的经济活动不断加入到碳循环过程中来，其中 最主要的活动是燃烧矿物燃料和砍伐森林，结果打破了碳 循环原有的平衡，使大气中的二氧化碳浓度增加。
工业革命前，大气中的CO2 为280ppm左右。其后不断 增加，增长速度不断加快。
年增长速度： 1840～1900年，0.12ppm； 1900～1960年，0.34ppm； 1960～2000年，1.32ppm。 至2000年，全球大气中的CO2浓度已经达到369ppm。
第五章 CO2、风与农业生产
主要内容
§1 二氧化碳对植物的影响 §2 农田二氧化碳状况及其调控 §3 风对农业生产的影响及调控
本章重点与难点
本章重点：
碳循环、CO2饱和点与补偿点等基本概念 CO2增加对农业生产的影响及CO2调控技术 农田作物群体CO2通量及浓度变化规律分析
本章难点：
农田CO2浓度变化规律分析。
（1）CO2饱和点 在辐射能充分满足的条件下，植物光合速率 不再随CO2浓度增加而增大时的CO2浓度称为CO2 饱和点。 （2）CO2补偿点 植物光合作用所同化的CO2与呼吸作用释放的 CO2达到平衡时，环境中的CO2浓度称为CO2补偿 点。
各种植物的CO2补偿点不同，玉米、高粱、谷子 等C4植物的补偿点一般小于10ppm称低CO2补偿点植 物；小麦、水稻、棉花、大豆等C3植物的补偿点为 40～150ppm，称为高CO2补偿点植物。多数植物的 CO2饱和点为800~1800ppm，现在大气中CO2的浓度 约为370ppm。大大超过补偿点而远离饱和点，CO2 浓度的增加，必定加快光合作用的强度，增加农作
（4）CO2向叶内扩散的数学表达式
在这三种阻力的作用下，表达在光合作用中CO2向叶 内扩散量(Pc)的关系式为：
Pc fc
CO2 (大气) CO2 (叶绿体) ra rs rm
式中，fc为CO2单位换算系数，即将mg/kg换算为g /cm3
CO2 的系数。
2、植物对CO2的利用
二氧化碳是光合作用的原料，对光合速率影 响很大。从上式可知，植物吸收利用CO2的状况， 与周围空气的CO2浓度有关，即浓度越大，CO2 向叶内扩散量就越大。但植物的光合速率与CO2 浓度并非简单的直线关系，下面介绍两个重要 的概念。
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（2）大气中CO2的去向 ● 生物圈。植物通过光合作用吸收同化大气中的 CO2而形成有机物质，从而使CO2进入生物圈。据估 算，陆地生态系统与大气中CO2交换的净通量为 4.342*108 t(C)/a。 ● 水圈。大气中CO2溶解进入水圈。
CO2+H2O → H2CO3 ● 岩石圈。大气中CO2经过淋溶及化学反应进入岩 石圈。
物的光合产量，从而加快植物生长。
（3）影响植物同化CO2速率的因子 a、种间差异
C4植物同化CO2的速率比C3植物大得多。据 测定，在适宜的环境条件和同样的光强、CO2 浓度下，C4植物的产量要比C3植物高出近一倍。
H2CO3+Ca++ → CaCO3↓+2H+
二、 CO2对植物的影响
（一）植物对CO2的吸收和利用
1、植物吸收CO2的过程 （1）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。
（2）从叶片周围通过气孔到达叶肉细胞的 表面。距离不到1cm，此段路程是气相扩散， 其阻力的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。
（3）从叶肉细胞的表面进入到叶绿体内。 距离最短，在1mm以下，在这段路程中，CO2首 先要克服叶肉阻力，其后CO2分子要穿过液相原 生质，才能到达叶绿体，再进入到叶绿体内层的 光化学反应中心。
所以，CO2在由空气到叶绿体内的物理传递 过程中受到一系列阻力的影响，包括：
● 叶片边界层阻力ra ● 气孔阻力rs ● 叶肉阻力rm