不同CO2浓度升高和氮肥水平对水稻叶绿素荧光特性的影响

为研究不同CO₂浓度升高和氮肥水平对水稻叶绿素荧光特性的影响,利用由开顶式气室（OTC）组成的CO₂浓度自动调控平台开展田间试验。以粳稻9108为试验材料,CO₂浓度设置CK（对照,环境大气CO₂浓度）、C₁（CO₂浓度比CK增加160 μmol/mol）和C₂（CO₂浓度比CK增加200 μmol/mol）3个水平;氮肥设置低氮（N₁：10 g/m²）、中氮（N₂：20 g/m²）和高氮（N₃：30 g/m²）3个水平。结果表明,在低氮条件下,与CK相比,C₁处理使拔节期的F_o上升4.8%（P=0.031）;C₂处理使拔节期的F_o上升6.3%（P=0.015）,F_v/F_m下降4.8%（P=0.003）,使孕穗期的F_o上升12.7%（P=0.039）,F_v/F_o下降18.2%（P=0.039）。在高氮条件下,与CK相比,C₂处理使灌浆期的F_m、F_v和F_v/F_m分别下降3.6%（P=0.039）、4.9%（P=0.013）和1.3%（P=0.039）。在中氮条件下,与CK相比,C₁和C₂处理的影响不明显。在整个生育期内,CO₂浓度升高与施氮处理交互作用对水稻叶绿素荧光特性的影响未到达显著水平。研究表明,大气CO₂浓度升高使水稻叶片光系统Ⅱ受损,抑制其电子传递能力、电子受体Q_A氧化还原情况、最大光化学效率和潜在活性,通过适量施氮可以有效地缓解其负面效应。     

高大气CO2浓度下小麦旗叶光合能量利用对氮素和光强的响应

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO₂浓度、2个光照强度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦叶片光合速率-胞间CO₂浓度响应曲线和叶绿素荧光参数,来测算小麦叶片光化学速率、光合电子传递速率以及叶绿体磷酸丙糖利用效率(TPU)等参数,研究施氮量和光强对高大气CO₂浓度下小麦旗叶光合能量传递与分配的影响,以阐明全球气候变化下植物光合能量分配对光合作用适应性下调的作用机制及其氮素调控。结果表明,大气CO₂浓度升高后小麦叶片的光呼吸电子传递速率(J₀)和Rubisco氧化速率(V₀)显著下降;光合电子流的光化学传递速率(J_C)、Rubisco羧化速率(V_C)和TPU则明显升高,而且施氮后变化幅度加大;小麦叶片J_C/J_F(PSⅡ反应中心总电子流速率)和TPU/V_C显著增加,经过PSⅡ反应中心的电子流更多地进入碳同化过程,表现较高的光合速率(P_n)。遮荫提高了叶片光化学速率和PSⅡ反应中心总电子流速率(J_F),这一作用在低氮叶片尤为突出,但使得J₀和V₀明显升高,并显著降低J_C/J_F,所以P_n明显下降。正常光照条件下,增施氮素可提高小麦叶片的J_F、J_C、V_C和TPU,并使高大气CO₂浓度下J₀和V₀较正常大气CO₂浓度处理显著降低,有效地提高了植物叶片对光能的利用效率;遮荫后高大气CO₂浓度下小麦叶片J_C、V_C、TPU、J_C/J_F和TPU/V_C显著高于正常大气CO₂浓度处理,而且这一变化不受氮素水平的显著调节。因此,氮素在高大气CO₂浓度下对小麦叶片光合能量利用的调节因光强而异,正常光照下可显著改善小麦叶片对光合能量的利用状况,而遮荫后这一作用减弱。     

大气CO2浓度升高对春玉米土壤呼吸的影响

为探讨春玉米不同生育期土壤呼吸速率对大气CO₂浓度升高的响应,以黄土高原旱作春玉米为研究对象,通过改进的开顶式气室（OTC）模拟大气CO₂浓度升高的环境,在田间条件下设置自然大气CO₂浓度（CK）、OTC对照（OTC,CO₂浓度同CK）与CO₂浓度升高（OTC+CO₂,OTC系统自动控制CO₂浓度700 μmol/mol）3种处理。研究了旱区覆膜高产栽培春玉米播前（V0）、六叶期（V6）、九叶期（V9）、吐丝期（R1）、乳熟期（R3）、蜡熟期（R5）及完熟期（R6）土壤呼吸速率对大气CO₂浓度升高的响应特征,以及大气CO₂浓度升高对土壤呼吸速率的温度与水分效应的影响。研究发现,OTC+CO₂处理土壤呼吸速率,与CK相比,在R3和R5期分别增加43%、104%（P<0.05）,与OTC相比,R3和R5期分别提升了63%、109%（P<0.05）;OTC处理与CK相比,在整个生育期对土壤呼吸影响不显著;3种处理条件下,土壤温度和水分随生育期变化趋势基本一致,土壤呼吸速率与土壤温度和水分分别呈指数相关和抛物线型相关;结果表明：大气CO₂浓度升高对土壤呼吸的影响因生育期而异,土壤温度和土壤水分是影响旱地农田土壤呼吸的重要因素,CO₂浓度升高会使土壤呼吸温度效应值（Q₁₀）降低,土壤呼吸对土壤水分响应的阈值提高。     

CO2浓度升高条件下内生真菌感染对宿主植物的生理生态影响

以内蒙古草原常见伴生种、感染内生真菌的天然禾草羽茅为研究对象,通过比较不同CO₂浓度和不同养分供应条件下,带内生真菌和不带菌植物在种子发芽和幼苗生长等方面的差异,探讨带内生真菌的天然禾草对CO₂浓度增加的响应。结果表明:CO₂浓度增加对带菌种子发芽率和发芽速度均无显著影响,但CO₂浓度增加显著降低了不带菌种子的发芽率和发芽速度,即CO₂浓度升高加大了带菌和不带菌种子发芽率之间的差异;内生真菌感染显著提高了宿主植物的最大净光合速率和水分利用效率;羽茅的营养生长受CO₂浓度和养分供应的交互影响,高CO₂浓度对生长的促进作用只出现在充足养分供应条件下;CO₂浓度升高和内生真菌感染对植物根系形态有显著的交互作用,在正常CO₂浓度下,带菌植株根径>1.05 mm的根系比例显著高于不带菌植株,随着CO₂浓度的升高,带菌植株上述根径根系所占比例无显著变化而不带菌植株所占比例显著升高,CO₂浓度升高导致带菌和不带菌不同根径根系分配之间的差异缩小。     

CO2浓度升高对龙血树和春羽生长及光合生理的影响

采用开顶式气室（OTC）控制模拟环境,研究了二氧化碳（CO₂）浓度升高对龙血树和春羽叶片光合生理及叶绿素荧光参数的影响。结果表明:（1）随着CO₂浓度增加,龙血树和春羽幼苗叶面积和株高均呈显著增加趋势。（2）龙血树和春羽幼苗叶片净光合速率随着CO₂浓度的升高均呈先增加后降低的趋势,而同期蒸腾速率和气孔导度显著降低。（3）随着CO₂浓度的增加,龙血树和春羽幼苗叶片最大光量子产量、实际光能转化效率均呈先升后降的趋势,而同期非光化学猝灭系数呈先降低后升高的趋势;光化学猝灭系数总体上也呈先升高后降低的趋势,但差异不显著。研究表明,一定时间的高浓度CO₂处理提高了龙血树和春羽的净光合速率,促进了植物的生长,但随着处理时间的延长,这种促进作用逐渐降低进而消失,并以春羽幼苗表现得更突出;即高浓度CO₂可能破坏了龙血树及春羽生长后期光系统Ⅱ反应中心结构,导致叶片光合能力降低。     

大气CO2浓度升高对B型烟粉虱大小、酶活及其寄主的选择性影响

以CO₂浓度升高为作用因子,观测了连续3代饲养在转Bt基因棉(GK-12)和亲本棉泗棉3号(S3)上B型烟粉虱的个体大小、解毒酶活性及第3代烟粉虱的选择性和产卵量。结果表明,CO₂浓度和棉花品种处理对第2、3代烟粉虱卵长、伪蛹大小、雌雄成虫大小的影响均不显著,但CO₂浓度升高使第1代烟粉虱的伪蛹长、雌虫翅展和雌、雄虫长显著低于对照CO₂浓度下生长的烟粉虱;取食S3的伪蛹长、雌虫长和雌虫翅展分别比相应的对照浓度下的低2.81%、2.95%、0.94%,取食GK-12的雌虫翅展和雄虫长均比相应的对照浓度下的低2.08%和2.58%。3种解毒酶的活性测定显示,取食高CO₂浓度处理的转基因棉GK-12上的F3代烟粉虱的谷胱甘肽S转移酶(Glutathione Stransferase, 简称GSTs)活性和取食亲本棉S3的F1代的乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase;简称AchE)的活性分别比对照处理的增加45.73%和27.68%;而羧酸酯酶(Carboxylic Ester hydrolase;简称 CarE)在取食4个处理的棉花上烟粉虱的活性均无显著的差异;而取食对照CO₂条件下GK-12棉花的F1代烟粉虱GSTs活性比取食S3棉花低35.12%。对3个因子的交互分析结果显示,C0₂浓度对3种酶活影响均不显著,品种对GSTs的影响显著,世代、CO₂×品种及CO₂×品种×世代间的交互作用对AchE酶活影响显著,各因子对CarE的活性影响均不显著。烟粉虱的选择实验结果表明,4种处理的F3代B型烟粉虱均喜好选择在高CO₂处理的棉花,而且选择高CO₂处理的GK-12的数量多于其他3个处理,其中对照浓度下生长的烟粉虱选择高CO₂的GK-12比高CO₂处理的S3、对照浓度处理的GK-12 和S3分别增加9.175%, 19.89%、27.93%; 而高浓度下生长的烟粉虱选择高CO₂的GK-12比高CO₂处理的S3、对照浓度处理的GK-12 和S3分别增加12.56%,21.05%,28.73%。72h的产卵量检测发现,烟粉虱在高CO₂处理的2种棉花上的产卵量也是多于对照条件下的棉花,对照条件下的棉花相比,高CO₂和对照浓度下生长的烟粉虱的在高CO₂处理的2种棉花上的产卵量分别增加24.55%和19.03%;在高CO₂浓度下生长的F3代烟粉虱更喜好在高CO₂浓度处理的GK-12上产卵,与对照浓度下的GK-12相比增加26.93%,差异达到显著水平。     

开放式空气CO2浓度增高对水稻生长发育影响的研究进展

地球大气中CO₂浓度不断升高已是不争的事实.CO₂浓度升高势必对植物的生长发育过程产生深刻的影响.水稻是世界上最重要的作物之一,也是中国第一大作物.结合气室条件下的研究结果,从光合作用、水分关系、生育期、叶片和根系生长、物质生产与分配、化学组分以及产量和品质等方面,重点收集和整理了开放式空气中CO₂浓度增高 (FACE) 对水稻生长发育影响的研究进展,并讨论了该领域有待深入研究的方向.     

地质封存CO2泄漏对玉米根系形态的影响

碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage,CCS）是应对全球气候变化、实现煤炭清洁利用的有效手段之一,但是地质封存的CO₂存在泄漏的风险,可能对农田生态系统产生重大威胁,影响我国粮食安全。根系生长是地上部和地下部相互作用、相互促进的统一过程,其形态特征对作物生产力有显著影响,但CCS泄漏对植物根系的影响评估尚不多见。本文以玉米为研究对象,采用盆栽底部通入CO₂的方法模拟不同CO₂泄漏情景,研究CK（0 g m^-2 d^-1）和G1000（1000 g m^-2 d^-1）和G2000（2000 g m^-2 d^-1）三种泄漏情景下CO₂对玉米根系形态的影响。结果表明：CO₂泄漏对玉米根系形态有明显的影响,随着泄漏量的增大总根长从40290.81 cm减少至21448.18 cm,减少46.77%,其中细根大幅减少;CO₂泄漏造成玉米明显减产,最大减产率达26.64%;玉米的地上部生物量较地下部生物量对CO₂泄漏更加敏感。综合来看,随着CO₂泄漏量增大,对玉米根的生长、地上部生物量、地下部生物量以及产量有显著的抑制作用。作物根系形态对封存CO₂泄漏的响应可为CCS泄漏监测和生态修复提供系统科学依据。     

青藏高原高寒草甸土壤CO2排放对模拟氮沉降的早期响应

研究大气氮沉降输入对青藏高原高寒草甸土壤-大气界面CO₂交换通量的影响,对于准确评价全球变化背景下区域碳平衡至关重要。通过构建多形态、低剂量的增氮控制试验,利用静态箱-气相色谱法测定土壤CO₂排放通量,同时测定相关土壤变量和地上生物量,分析高寒草甸土壤CO₂排放特征及其主要驱动因子。研究结果表明:低、高剂量氮输入倾向于消耗土壤水分,而中剂量氮输入有利于土壤水分的保持;施氮初期总体上增加了土壤无机氮含量,铵态氮累积效应更为显著;施氮显著增加地上生物量和土壤CO₂排放通量,铵态氮的促进效应显著高于硝态氮。另外,土壤CO₂排放通量主要受土壤温度驱动,其次为地上生物量和铵态氮储量。上述结果反映了氮沉降输入短期内可能刺激了植物生长和土壤微生物活性,加剧了土壤-大气界面CO₂排放。     

黄河上游灌区稻田N2O排放特征

黄河上游灌区稻田高产区过量施肥现象十分突出,氮肥过量施用引起土壤氮素盈余,导致N₂O排放量增大,由此引起的温室效应引起广泛关注。采用静态箱-气相色谱法研究黄河上游灌区稻田不同施肥处理下N₂O排放特征。试验设置5个施肥处理,包括常规氮肥300 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N300和N300-OM代表;优化氮肥240 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N240和N240-OM代表;对照不施氮肥用N0代表。试验结果得出,灌区水稻生长季稻田土壤N₂O排放主要集中在水稻分蘖前及水稻生长的中后期,稻田氮肥施用、灌水及土壤温度的变化对N₂O排放通量影响较大,不同处理水稻各生育阶段N₂O累积排放量与稻田土壤耕层NO^-₃-N含量动态变化显著相关。稻田N₂O排放不是黄河上游灌区稻田氮素损失的主要途径,但灌区稻田N₂O排放的增温潜势较大;稻田氮肥过量施用会显著增加N₂O排放量,在相同氮素水平下,有机肥配施会显著增加稻田土壤N₂O的排放量(P＜0.01)。优化施氮能有效减少灌区稻田水稻生长季N₂O排放量。稻田不同处理的水稻整个生长季土壤N₂O排放总量为2.69-3.87 kg/hm²,肥料氮通过N₂O排放损失的百分率仅为0.43%-0.64%。在灌区习惯灌水和高氮肥300 kg/hm²时,N300-OM处理的稻田N₂O排放量达3.87 kg/hm²,在100 a时间尺度上的全球增温潜势(GWPs)为20.76×10⁷ kg CO₂/hm²;优化施氮240 kg/hm²水平下,N240和N240-OM处理的N₂O累计排放量较N300-OM处理,分别降低了1.18 kg/hm²和0.57 kg/hm²,在100 a尺度上每年由稻田N₂O排放引起的GWPs分别降低了6.33×10⁷ kg CO₂/hm²和3.06×10⁷ kg CO₂/hm²。     

Transesterification of sunflower oil to biodiesel on ZrO2 supported La2O3 catalyst

ZrO₂ supported La₂O₃ catalyst prepared by impregnation method was examined in the transesterification reaction of sunflower oil with methanol to produce biodiesel. It was found that the catalyst with 21 wt% loaded La₂O₃ and calcined at 600 °C showed the optimum activity. The basic property of the catalyst was studied by CO₂-TPD, and the results showed that the fatty acid methyl ester (FAME) yield was related to their basicity. The catalyst was also characterized by TG–DTA, XRD, FTIR, SEM and TEM, and the mechanism for the formation of basic sites was discussed. It was also found that the crystallite size of support ZrO₂ decreased by loading of La₂O₃, and the model of the solid-state reaction on the surface of La₂O₃/ZrO₂ catalyst was proposed. Besides, the influence of various reaction variables on the conversion was investigated.     

Hyperpnoea and CO2 sensitivity of the respiratory centres during exercise

The aim of this study was to specify whether exercise hyperpnoea was related to the CO2 sensitivity of the respiratory centres measured during steady-state exercise of mild intensity. Thus, ventilation (VE), breathing pattern [tidal volume (VT), respiratory frequency (f), inspiratory time (TI), total time of the respiratory cycle (TTOT), VT/TI, TI/TTOT] and CO2 sensitivity of the respiratory centres determined by the rebreathing method were measured at rest (SCO2re) and during steady-state exercise (SCO2ex) of mild intensity [CO2 output (VCO2) = 20 ml.kg-1.min-1] in 11 sedentary male subjects (aged 20-34 years). The results showed that SCO2re and SCO2ex were not significantly different. During exercise, there was no correlation between VE and SCO2ex and, for the same VCO2, all subjects had very close VE values normalized for body mass (bm), regardless of their SCO2ex (VEbm0.75 = 1.44 l.min-1.kg-1 SD 0.10). A highly significant positive correlation between SCO2ex and VT (normalised for bm) (r = 0.80, P less than 0.01), TI (r = 0.77, P less than 0.01) and TTOT (r = 0.77, P less than 0.01) existed, as well as a highly significant negative correlation between SCO2ex and (normalised for bm-0.25) (r = -0.73, P less than 0.01). We conclude that the hyperpnoea during steady-state exercise of mild intensity is not related to the SCO2ex. The relationship between breathing pattern and SCO2ex suggests that the breathing pattern could influence the determination of the SCO2ex. This finding needs further investigation.     

杉木人工林不同深度土壤CO2通量

土壤CO₂通量具有明显的时间和空间变异性。土壤温度和含水量是影响土壤CO₂通量的重要因素,同时,不同深度的土壤CO₂通量对温度和含水量变化的响应差异较大,因此,研究土壤CO₂通量和影响因素随土壤深度的变化,对于准确评估土壤碳排放具有重要意义。选择福建三明杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)作为研究对象,利用非散射红外CO₂浓度探头和Li-8100开路式土壤碳通量系统,并使用Fick扩散法计算了0-60cm深度土壤CO₂的通量,结果表明:(1)5种扩散模型计算的表层(5cm)CO₂通量与Li-8100测量结果均具有显著相关性(P<0.01),Moldrup气体扩散模型计算结果较好。(2)土壤CO₂浓度随深度的增加而升高,但60cm深度以下土壤CO₂浓度开始降低;不同深度土壤CO₂浓度的日变化均呈现单峰型;0-60cm土壤CO₂通量日通量均值变化范围为0.54-2.17μmol m^-2 s^-1;(3)指数拟合分析显示,5、10cm和60cm深度处土壤CO₂通量与温度具有显著相关性,Q₁₀值分别为1.35、2.01和4.95。不同深度土壤含水量与CO₂通量的相关性不显著。     

Aquaporins and membrane diffusion of CO2 in living organisms

Background

Determination of CO₂ diffusion rates in living cells revealed inconsistencies with existing models about the mechanisms of membrane gas transport. Mainly, these discrepancies exist in the determined CO₂ diffusion rates of bio-membranes, which were orders of magnitudes below those for pure lipid bilayers or theoretical considerations as well as in the observation that membrane insertion of specific aquaporins was rescuing high CO₂ transport rates. This effect was confirmed by functional aquaporin protein analysis in heterologous expression systems as well as in bacteria, plants and partly in mammals.

Scope of Review

This review summarizes the arguments in favor of and against aquaporin facilitated membrane diffusion of CO₂ and reports about its importance for the physiology of living organisms.

Major Conclusions

Most likely, the aquaporin tetramer forming an additional fifth pore is required for CO₂ diffusion facilitation. Aquaporin tetramer formation, membrane integration and disintegration could provide a mechanism for regulation of cellular CO₂ exchange. The physiological importance of aquaporin mediated CO₂ membrane diffusion could be shown for plants and cyanobacteria and partly for mammals.

General Significance

Taking the mentioned results into account, consequences for our current picture of cell membrane transport emerge. It appears that in some or many instances, membranes might not be as permeable as it was suggested by current bio-membrane models, opening an additional way of controlling the cellular influx or efflux of volatile substances like CO₂. This article is part of a Special Issue entitled Aquaporins.     

温带针阔混交林土壤碳氮气体通量的主控因子与耦合关系

中高纬度森林地区由于气候条件变化剧烈,土壤温室气体排放量的估算存在很大的不确定性,并且不同碳氮气体通量的主控因子与耦合关系尚不明确。以长白山温带针阔混交林为研究对象,采用静态箱-气相色谱法连续4a(2005—2009年)测定土壤二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)净交换通量以及温度、水分等相关环境因子。研究结果表明:温带针阔混交林土壤整体上表现为CO2和N2O的排放源和CH4的吸收汇。土壤CH4、CO2和N2O通量的年均值分别为-1.3 kg CH4hm-2a-1、15102.2 kg CO2hm-2a-1和6.13 kg N2O hm-2a-1。土壤CO2通量呈现明显的季节性规律,主要受土壤温度的影响,水分次之;土壤CH4通量的季节变化不明显,与土壤水分显著正相关;土壤N2O通量季节变化与土壤CO2通量相似,与土壤水分、温度显著正相关。土壤CO2通量和CH4通量不存在任何类型的耦合关系,与N2O通量也不存在耦合关系;土壤CH4和N2O通量之间表现为消长型耦合关系。这项研究显示温带针阔混交林土壤碳氮气体通量主要受环境因子驱动,不同气体通量产生与消耗之间存在复杂的耦合关系,下一步研究需要深入探讨环境变化对其耦合关系的影响以及内在的生物驱动机制。     

Study on the heterogeneous degradation of chitosan with H2O2 catalyzed by a new supermolecular assembly crystal: [C6H8N2]6H3[PW12O40]·2H2O

A new supermolecular assembly crystal, [C₆H₈N₂]₆H₃[PW₁₂O₄₀]·2H₂O (DMB-PWA), was synthesized with phosphotungstic acid (PWA) and 1,2-diaminobenzene (DMB) under hydrothermal conditions and was characterized by Fourier-transform infrared spectra (FTIR) and single-crystal X-ray diffraction analysis. DMB-PWA could effectively catalyze oxidative degradation of chitosan with H₂O₂ in the heterogeneous phase. The optimum degradation conditions were determined by orthogonal tests as follows: amount of chitosan 1.00 g, 30% (wt %); H₂O₂, 3.0 mL; dosage of catalyst, 0.06 g; reaction temperature, 85 °C; and reaction time, 30 min. The water-soluble chitosan with a viscosity-average molecular weight (M_v) of 4900 was obtained under the optimum degradation conditions and was characterized by FTIR, ultraviolet-visible diffuse reflection spectra (UV-vis DRS), and X-ray powder diffraction analysis.     

Sn-S and Ru-Ru bonds cleavage reactions between [Ph3SnS(CH2)3SSnPh3] and Ru3(CO)12: X-ray crystal structures of [Ph3SnS(CH2)3SSnPh3] and trans-[Ru(CO)4(SnPh3)2]

The organotin complex [Ph₃SnS(CH₂)₃SSnPh₃] (1) was synthesized by PdCl₂ catalyzed reaction between Ph₃SnCl and disodium-1,3-propanedithiolate which in turn was prepared from 1,2-propanedithiol and sodium in refluxing THF. Reaction of 1 with Ru₃(CO)₁₂ in refluxing THF affords the mononuclear complex trans-[Ru(CO)₄(SnPh₃)₂] (2) and the dinuclear complex [Ru₂(CO)₆(μ-κ²-SCH₂CH₂CH₂S)] (3) in 20 and 11% yields, respectively, formed by cleavage of Sn-S bond of the ligand and Ru-Ru bonds of the cluster. Treatment of pymSSnPPh₃ (pymS = pyrimidine-2-thiolate) with Ru₃(CO)₁₂ at 55-60 °C also gives 2 in 38% yield. Both 1 and 2 have been characterized by a combination of spectroscopic data and single crystal X-ray diffraction analysis.     

共享社会经济路径下中国2020—2100年碳排放预测研究

碳排放和减碳经济代价研究日益受到学术界和决策者的关注，中国政府做出的关于争取在2060年前实现碳中和的表态引起了国际社会的热议。在此背景下，开展中国未来长时间序列碳排放的情景预测具有切实意义。基于可拓展的随机性环境影响评估模型（STIRPAT）评估了人口、经济和受教育程度对碳排放的影响，对比历史数据并验证了碳排放预测模型的准确性，结合共享社会经济路径（SSPs）情景的设定和模型参数，预测了5种情景下中国2020年至2100年的碳排放轨迹及经济代价。结果表明：（1）考虑碳排放达峰目标的实现，SSP3情景是中国未来发展的最佳情景，在此情景下，中国有望提前三年实现碳排放达峰目标；（2） SSP3情景可使中国年度总碳排放量和人均碳排放量处于相对其他四种情景的最低值，但需要付出累积GDP下降5.49%至8.80%的代价；（3）为完成在2060年前实现碳中和的承诺，中国政府在未来的40年需面对409.36-467.42 Gt的碳中和量；（4）2020年中国的碳排放强度将会较2005年水平下降40.52%至41.39%，2030年碳排放强度将会较2005年水平下降59.64%至60.75%。5种情境中，SSP5情景是降低碳排放强度的最佳情景，可最大程度地超额实现碳排放强度目标。未来，受经济发展、人口增长等重要因素影响，中国政府减碳压力将进一步加大。后疫情时代，考虑到能源供应的减少和高科技产业的发展，碳排放社会成本的上升将为中国创造一个使能源系统脱碳的机遇。中国应在"十四五"期间继续提升能源利用效率、升级产业结构、提倡低碳消费、实施隐含碳战略，以尽快实现碳减排目标。     

Glucose biosensor based on the room-temperature phosphorescence of TiO2/SiO2 nanocomposite

The direct immobilization of glucose oxidase (GOD) on TiO₂/SiO₂ nanocomposite and its application as glucose biosensor were investigated. The room-temperature phosphorescence of TiO₂/SiO₂ nanocomposite can be quenched by hydrogen peroxide (H₂O₂). The detection of glucose may be accomplished by monitoring the formation of hydrogen peroxide which generated in the oxidation process of glucose with the catalysis of GOD. To our surprise, by using a 96-hole polyporous plate accessory of fluorescence spectrophotometer, the biosensor exhibits excellent linear response to glucose concentrations ranging from 1.0 × 10⁻⁹ to 1.0 × 10⁻² M with a detection limit of 1.2 × 10⁻¹⁰ M. The TiO₂/SiO₂ nanocomposite can be used as both supporting material and signal transducer. The phosphorescence intensity and color of the biosensor change obviously and even could be observed with naked eyes by continuous addition of glucose. Based on the room-temperature phosphorescence of TiO₂/SiO₂ nanocomposite, a new method of solid substrate-room-temperature phosphorimetry (SS-RTP) for glucose determination is proposed. A glucose biosensor was fabricated with wide determination concentration range, low detection limit, high sensitivity, and fast response time. And the biosensor has been successfully applied to the determination of glucose in human blood serum. The coacervation of GOD enzyme and its interaction with TiO₂/SiO₂ nanocomposite enlarge the surface area and enhance the chemical stability of GOD. The nice biocompatibility, large surface area, good chemical stability and nontoxicity of the TiO₂/SiO₂ nanocomposite have made this material suitable for functioning as biosensor.     

城市小型景观水体CO2与CH4排放特征及影响因素

淡水生态系统被认为是大气温室气体排放的重要来源,尤其在人类活动影响下,其排放强度可能进一步增强。城市小型景观水体是城市生态系统的重要组成,具有面积小、数量大以及人类干扰强的特征,其温室气体排放特征及影响因素尚不清楚。选择重庆市大学城8个景观水体和周边2个自然水体为对象,于2019年1、4、7、10月,利用漂浮箱和顶空法分析了水体CO₂与CH₄的溶存浓度及排放通量,旨在揭示城市小型景观水体CO₂与CH₄排放强度、时空变异特征以及影响因素。结果表明,10个小型水体CO₂、CH₄的溶存浓度范围分别为10.75-116.25 μmol/L和0.09-3.61 μmol/L（均值分别为（47.6±29.3）μmol/L、（1.13±0.56）μmol/L）,均为过饱和状态;漂浮箱法实测的8个景观水体CO₂和CH₄排放通量均值分别为（72.7±65.9）mmol m^-2 d^-1和（2.31±3.48）mmol m^-2 d^-1（顶空法估算值为（69.7±82.0）mmol m^-2 d^-1和（3.69±2.92）mmol m^-2 d^-1）,是2个自然水体的3.5-6.1和2.0-4.5倍,呈较强的CO₂、CH₄排放源;居民区景观水体CO₂和CH₄排放略高于校园区,均显著高于对照的自然水体;CO₂排放夏季最高,秋季次之,冬、春季最低,CH₄呈夏季>秋季≈春季>冬季的季节模式,温度和水体初级生产共同影响CO₂和CH₄排放的季节模式;水生植物分布对景观水体CO₂、CH₄排放有显著影响,有植物分布的水域比无植物水域平均高1.97和2.94倍;漂浮箱法和顶空法测得气体通量线性关系较好,但顶空法测得CO₂通量在春季明显偏低,而CH₄则普遍偏高。相关分析表明,景观水体碳、氮浓度、pH值以及DO等对CO₂排放具有较好的指示性,CH₄排放通量主要与水体中碳、磷浓度有关。城市小型景观水体CO₂、CH₄排放通量远高于大部分已有自然水体的研究结果,呈一种较强的大气温室气体排放源,在区域淡水系统温室气体排放清单中具有重要贡献,未来研究中应给以更多关注。