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二氧化碳乃气温上升的重要因素。交通工具及工业排发的气体、露天梵烧及畜收排泄物也排放大量二氧化碳。从1970 – 2004年,估计全球每年排放的二氧化碳增加了80%,到了2100年空气中的二氧化碳浓度将达到500 – 1,000ppm。超过一半的二氧化碳由植物吸收以作为新陈代谢用途,这包括植物通过光合作用利用碳、氢及氧合成为有机离子而形成96%的植物干物质。由于光合作用引用到二氧化碳、水及光照,那么二氧化碳的增加无形中将影响作物的成长。換言之,若二氧化碳增加,作物的生产力预计跟着上升。但事实是否这样呢?
油棕被归纳为C3植物,每公顷油棕的产油量比其他产油植物多了3 – 10倍。从1985 – 2008年,他的产油量增加了300%以上并在2006年超越了大豆作物成为产油量最高的作物。作为C3植物,油棕比C4植物更有效地利用二氧化碳。超过90%的陆地植物都属C3并从二氧化碳摄取中受惠。例如一项试验已经证明油棕秧苗在高含量的二氧化碳中明显地提升了光合作用力度及用水效率。作为大量依靠油棕种植的大马,对空气中日益升高的二氧化碳浓度所产生的效应也应了解一番,包括成长率、果串成长及油脂品质方面。
这项试验于大马棕油局居銮分局中心进行。12个月大称为 P164 的组培植株被用于共六年的试验,但事先,秧苗都被驯化6个月,之后再各别放入4个开顶室里。用于这试验的 P164 秧苗乃来自高产品系,试验室的榨油率取得30%,还有每公顷年产8.71吨的原棕油。每个开顶室高10米及宽9米,适合相等于田园平常的三角形9米 x 9米 x 9米种法,并同時设置了76%的透光度。
开顶室分为600ppm (高量二氧化碳) 及400ppm (平常室温,对照组) 及在实地的种植 (平常室温) 以作比较用途。开顶室每天分两次,每次历时10分钟将每分钟10公升99.8%纯度的二氧化碳置入室内。开顶室的地面装有风扇以调节室内的空气。
为了评估效果,开顶室里的秧苗每6个月都收据植株第17片叶子的各部份长度、厚度及叶片数量数据。叶子及树茎的干重量及叶子面积也以指定测量方式收集。还有第17片叶子的光合作用活动、叶孔导电率、用水效率、排汗效率等同样每6个月测量并收集上来,再来就是收集叶子叶绿素含量的数据等等。这试验一共进行了6年,开花结果的详情都依照设定的时间收集数据。
试验成果
P164 植株在二氧化碳高含量下 (600ppm) 所生产的生物质比400ppm及田间实种分别多了22.7%及23.7%。叶穗 (rachis)也长得最长(图一) (689.63cm),树茎也最高(图二)(201.50cm)。这些部份的增加皆提高了生物质产量。
高含量的二氧化碳也提高作物的用水效率,包括叶孔会局部关闭以保持体内水份充足性,同時有较佳的根芽比率,更高的生物质及抗旱力更佳。下种后第六年,高含量二氧化碳组别取得最高点值的光合作用效率。这两者的关系在大多数作物的试验中皆呈直线性,意味一起上升或一起下降的趋势。
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油棕在高二氧化碳下,叶孔导电值下降,森林植物或者C3草类一般都在这种情况下下跌大约20%。再來就是叶子的叶绿素最高者來自实地田间的植株而非来自600ppm组别的植株,并连续四年称冠。这或许是因为氮素摄取率及叶绿素在高量二氧化碳下减少所产生的原因。至于叶孔密度,各组别皆没显示明显的差异,说明二氧化碳含量的高低并不影响叶孔的密度 (图三)。
油棕的性别比率从下种第二年至第六年,都在各组别没明显差异。例如高含量二氧化碳下的油棕在下种后第三年取得最佳共19果串记录,随后是400ppm组别的油棕在下种后第四年取得最佳共22果串记录。实地种植的油棕在下种后第五及第六年取得17果串 (图四)。在400ppm的油棕连续三年 (下种后第三、四及五年) 取得最高总果串重量,记录81.85公斤、196.13公斤及208.68公斤。但这趋势由实地种植的油棕在下种后第六年因取得209.18公斤而被超越了 (图五)。不管怎样,果串数量与总果串重量在各组别并没有明显的差别。在高量二氧化碳下的油棕因为缺乏授粉率使到果串重量最低。这显然是这试验的弱点之一。
结语
在高量二氧化碳之下,一些参数提高而一些则减少。例如生物质、叶穗长度及树茎高度皆增加。叶片数量则减少。然而树茎直径及第17片叶子的面积在各组别都没有明显差异。光合作用效率及用水效率都在高量二氧化碳组别显得有利。至于叶绿素含量则在实地种植组别取得最高点。
雌花串的生产以高量二氧化碳组别在下种后第三年因旱季而呈最佳现象,并在同年获得最佳的果串数量。但是在400ppm组别,植株连续三年享有最佳总果串重量。
由于空气中的二氧化碳含量日益增高已成事实,故这项试验成果被视为有助油棕领域开发未来的相关应对策略。
资料来源:
Amanina, N S et al., ‘Growth and development of oil palm clone P164 exposed to long – term carbon dioxide enrichment in open top chamber’, Journal of Oil Palm Research vol. 34(1) March 2022.pp. 56 – 67.