表层阻力和环境因素对杨树(Populus sp.)人工林蒸散发的控制

在水资源短缺地区大面积栽植高耗水的人工林相比于低矮农作物会加剧地区的水分短缺,因而其可持续性正受到越来越多的关注。但是,在不同地域复杂的水、能量和气候条件下的人工林蒸散发的控制机制仍不清楚。基于涡度相关(EC)系统和微气象系统对北京市大兴区杨树(Populus euramerLcana CV."74/76")人工林生态系统与大气间水分交换的连续监测,(a)分析了2006-2009年生长季中生态系统蒸散发(ET)、表层阻力(R_s)、气候阻力(R_i)和空气动力学阻力(R_a)在干湿年份间的变化动态;(b)以偏相关分析法探讨了干旱和湿润年份中不同土壤水分条件下生物因素R_s和环境因素(R_i和R_a)对杨树人工林ET的直接控制作用。研究结果表明:在年际尺度上,干旱年份杨树人工林的日平均ET(2.23±1.30)mm/d低于湿润年份约17%,对应地,干旱年份的表层阻力(R_s:LAI)高于湿润年份(71.2 s/m)约50%,而R_i和R_a未表现出干湿年份间的差异。在季节尺度上,季节性的干旱胁迫显著影响杨树人工林的ET和R_s、R_i的变化,水分供应(降雨量与灌溉量之和)是该尺度上影响杨树人工林ET的主导因素,其解释了ET变化的71%(P0.01)。偏相关分析结果表明,除了在土壤水分严重胁迫(REW0.1)情况外,其他土壤水分条件下表层阻力R_s是日尺度上控制ET变化的主导因素,其与ET呈负相关关系,二阶相关系数(SOCC)变化范围为-0.518--0.293(P0.01),且干旱年份中R_s对ET的控制程度高于湿润年份;环境因素中气候阻力R_i和空气动力学阻力R_a各自对ET的控制作用远小于表层阻力R_s;相对土壤含水量(REW)只在干旱年份中干旱胁迫时段(REW0.4)直接影响ET(Pearson相关系数为0.217-0.323,P0.01),其他情况下则是通过影响表层阻力R_s、气候阻力R_i和空气动力学阻力R_a对ET的作用来间接影响ET的。另外,相比于偏相关分析,简单的相关性分析会对各因素对ET的控制作用造成估计偏差。     

基于Biome-BGC模型的北方杨树人工林碳水通量对气候变化的响应研究

研究中国北方杨树人工林碳水通量对气候变化的响应,对于制定合理的经营管理措施以应对区域的气候变化具有重要意义。基于对杨树人工林碳水通量的连续监测数据和对Biome-BGC模型参数的校准,模拟分析杨树人工林碳水通量及水分利用效率(WUE)对气候变化(气温上升、降水变化和大气CO_2浓度上升)的响应规律。结果表明,Biome-BGC模型校准后显著提升了其对杨树人工林碳水通量的模拟精度,对GPP、ET模拟结果的Nash-Sutcliffe效率系数(NS)分别为0.69和0.63,各自提高了64.3%和80%,均方根误差(RMSE)则分别降低至1.94 g C m~(-2) d~(-1)和0.88 mm/d,分别下降了26.5%和25.4%。在未来气候变化情景中,单独的气温上升、降水增加和大气CO_2浓度上升分别造成GPP的降低、升高和升高,其中GPP对大气CO_2浓度上升的响应程度(28%—44%)远高于对气温上升(1%—5%)和降水变化(3%—10%)的,ET则主要受降水的影响,响应程度在5%—14%之间。GPP和ET对气候变化的响应则受不同水平的气温上升、降水变化和大气CO_2浓度上升三者综合作用的影响。基于GPP和ET对气候变化的响应,WUE随气温上升、降水增加表现为降低趋势,随降水减少和大气CO_2浓度升高则呈升高趋势;其对未来气候中大气CO_2浓度升高的响应程度为27.7%—43.6%,远高于对气温上升(1.2%—5.8%)和降水变化(1.2%—3.5%)的,说明未来气候变化中大气CO_2浓度上升是促进杨树生长的主要因素;其中相对于当前WUE(2.8 g C/kg H_2O),C2T2P1和C0T3P0情景下WUE的升高和降低幅度最大,分别为45.4%和5.8%。     

生物法合成辛伐他汀

通过提高E.coli BL21(DE3)/pAW31菌株中的酰基转移酶LovD的表达,并以Monacolin J为底物,催化合成辛伐他汀。考察发酵培养基和发酵条件对酰基转移酶LovD表达的影响;采用SDS-PAGE凝胶电泳法检测酰基转移酶LovD表达情况;并建立酶活测定方法,测定酰基转移酶LovD的实际酶活。通过实验确定酰基转移酶LovD摇瓶发酵的最佳条件:发酵培养基为TB培养基,接种量为4%,诱导初始菌密度为0.7(OD600)I,PTG浓度为0.2 mmol/L,在20℃下诱导20 h。在最佳条件下,酰基转移酶LovD的表达水平为100 mg/L,辛伐他汀的产量为1.2 g/L。