加富对凤梨光合作用及生长发育的影响

研究了CO₂加富对丹尼斯凤梨（Guzmania`Denise’）和吉利凤梨（Guzmania `Cherry’）叶片光合速率、植株生长、开花和光合相关酶活性的 影响。结果表明,处理30 d期间,处理(600±40)、(900±40) μmol CO₂•mol^-1的净光合速率分别比同期对照增加了6.24%～31.91%和11.92%～ 41.48%;CO₂加富下促进了叶片中可溶性糖和淀粉的积累, 蒸腾速率和气孔导度下降,Rubisco活性增加,乙醇酸氧化酶活性则明显下降。(600 ±40)μmol CO₂•mol^-1处理下的株高、叶面积分别比同期对照下增加了6.94%～14.63%和1.66%～7. 06%,而处理(900±40) μmol CO₂•mol^-1下 分别增加了9.71%～20.85%和2.87%～11.62%;CO₂加富下促进了干重和鲜重的积累。此外,CO₂加富提前了吉利凤梨的花期。     

线性和指数回归方法对土壤呼吸CO2扩散速率估算的影响

 理论上,土壤呼吸通量的量值可以通过观测土壤呼吸CO₂扩散速率(əc/ət)计算得到。但是为获得əc/ət,通常须允许土壤呼吸箱内CO₂浓度升高,因此,如何估算外界大气CO₂浓度条件下的əc/ət是土壤呼吸观测技术的关键,关系到观测结果的准确性。通常əc/ət的估算会受土壤表层大气CO₂扩散梯度(即土壤呼吸箱内CO₂扩散梯度和大气CO₂浓度昼夜变化)的影响。目前,线性回归方法是土壤呼吸观测中估算əc/ət的基本方法。然而,常用的线性回 归方法会低估əc/ət,而指数回归方法则可以准确地估算əc/ət。夜间əc/ət的变化与大气CO₂ 浓度之间存在非常明显的负相关关系。夜间土壤表层大气CO₂扩散梯度的减小导致线性回归方法明显低估əc/ət。əc/ət的昼夜变化过程存在明显的非对称性现象,而指数回归方法可以更好地描述əc/ət昼夜变化的非对称性响应。     

CO2浓度升高对茴香植株生长、精油含量和组分的影响

 采用每日定时向密封人工气候室补充CO₂的方法,研究了3种CO₂浓度（平均浓度分 别为287.11、532.88和780.46 μmol·mol^-1）对茴香 (Foeniculum vulgare)生长、精油含量和组分的影响。结果表明：随着CO₂浓度的升高,茴香的株高、花序数、花序鲜重、花序干重、全株干重 和植株的干物率均有所上升;植株可溶性糖和全碳含量不断升高,而全氮和蛋白氮含量不断减少;叶色素含量呈下降趋势,叶绿素a/b比的差异 不显著;植株精油含量（分别为1.26、1.45和1.57 ml·(100 g) ^-1 DW）和单株精油产量（分别为0.019、 0.023和0.033 ml）均随之升高。从茴 香植株的精油中鉴定出22种成分,用不同浓度的CO₂处理,精油的成分种类没有差异,成分相对含量却有差别,差异达到极显著水平的有：醎蒎 烯、鈅蒎烯、月桂烯、对聚伞花素、反式葑醇乙酸酯和顺式茴香脑;含量差异达到显著水平的有：香桧烯、水芹烯、罗勒烯、鉥萜品烯、3,4- 二甲基-2,4,6_三烯、爱草脑、葑醇乙酸酯、古巴烯、 金合欢烯和吉玛烯。茴香精油的主要成分反式茴香脑的含量（分别为55.94%、57.20%和 59.5 5%）随着CO₂浓度的升高而升高,而柠檬烯含量（29.60%、30.24%和26.12%）表现出相反的趋势,二者在不同的CO₂浓度处理之间差异均不 显著。     

CO2浓度升高对森林土壤微生物呼吸与根（际）呼吸的影响

 根呼吸与微生物呼吸的作用底物不同,二者对高浓度CO₂的响应机理及敏感程度亦不同。在大气CO₂浓度升高的背景下,精确区分根呼吸与微生物呼吸是构建森林生态系统碳循环模型和预测森林生态系统碳源/汇关系所必需的。根（际）呼吸与微生物呼吸对高浓度CO₂的响应呈增加、降低或无明显变化等不同趋势,根（际）呼吸变化主要与根生物量明显相关,细根的作用大于粗根;土壤微生物呼吸变化存在较大的不确定性,微生物量和微生物活性与土壤微生物呼吸相关或不相关。根系统对高浓度CO₂的响应会潜在地影响微生物的代谢底物,进而影响微生物呼吸强度。凡影响土壤总呼吸的生物与非生物因子都会直接或间接地影响根呼吸与土壤微生物呼吸。     

青海省三江源区人工草地生态系统CO2通量

 了解三江源人工草地净生态系统CO₂交换(Net ecosystem CO₂ exchange, NEE)的季节变化规律和主要生物因子及环境因子对这些过程的影响将有助于认识青藏高原人工草地生态系统碳循环、生态价值、功能,以及对三江源区的生态安全的重要意义。该研究利用涡度相关技术,于2005年9月1日至2006年8月31日对位于青海腹地的垂穗披碱草（Elymus nutans）人工草地的NEE及生物和环境因子进行观测, 阐明NEE及其组分的动态变化特征和影响因子。三江源区人工草地生态系统的日最大吸收量为2.38 g C·m^－2·d^－1,出 现在7月30日。日间最大吸收率和最大排放率都出现在8月,分别为-6.82和2.95μmol CO₂·m^－2·s^－1。在生长季, 白天的NEE主要受光合有效辐射(Photosynthe tically active rad iation, PAR)变化控制,同时又与叶面积指数和群落多样性交互作用,共同调节光合速率和光合效率的强度。最大光合同化速率为2.46～10.39μmol CO₂·m^－2·s^－1,表观初始光能利用率为0.013～0.070μmol CO₂·μmol^－1 PAR。 在碳交换日过程中,NEE并不完全随着 PAR的增加而增大,当PAR超过某一值（>1 200μmol ·m^－2·s^－1）时,NEE随PAR的增加而降低。受温度的影响,生长季的生态系统的呼吸商Q₁₀（1.8）小于非生长季节的 2.6）。 生态系统呼吸主要受温度的控制,同时也受到叶面积指数的显著影响。生长季昼夜温差大并不利于生态系统的碳获取。 三江源区人工草地生态系统是一个较强的碳汇,为-49.35 g C·m^－2·a^－1。     

不同氮素水平下增温及[CO2]升高综合作用对蒙古栎幼苗生物量及其分配的影响

 蒙古栎(Quercus mongolica)是东北地区天然次生林重要组成树种, 研究该树种对未来气候变暖的响应, 可为预测未来气候变暖情况下蒙古栎林的发展动态、制定合理的经营措施提供科学参考。该文旨在探讨不同的供氮水平下, CO₂浓度和温度升高综合作用对蒙古栎幼苗生物量及其分配的影响。实验采用人工气候箱控制, 控制条件分别为温度升高4 ℃(ET)、CO₂浓度倍增(700 μmol CO₂ ·mol^–1) × 温度升高4 ℃ (ECET)和对照(正常温度, CO₂浓度为400 μmol CO₂·mol^–1) (CK), 每个控制条件幼苗的基质分别用3种氮素水平处理: N1 (15 mmol·L^–1 N)、N2 (7.5 mmol·L^–1 N)和N3 (不施氮)。研究结果显示, 1)在ET条件下, N1明显促进幼苗茎的高生长、径生长和生物量积累, 幼苗生物量的分配随氮素浓度的增加, 地下生物量所占的比例增大。2) ECET条件下N1明显促进幼苗的高生长, 但对径生长影响不显著, 对幼苗总生物量积累的影响不显著。但N1增加了地下生物量的比例。3) ET与ECET条件下幼苗叶片的碳氮比均随供氮水平降低而升高, 但ECET下碳氮比的升高是由于叶片碳含量较高引起的, 而ET条件下则是由于叶片氮含量的降低而引起的。ECET和ET条件较低的氮素供应水平综合作用对蒙古栎幼苗的生物量积累无促进作用。因此, 在未来气候变化情况下, 土壤中充足的氮供给可能将促进蒙古栎幼苗的生长, 增加其天然更新潜力, 并增加其碳库容。     

C3和C4植物光合途径的适应性变化和进化

 高等植物大多为C₃植物, C₄植物和景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism, CAM)植物是由C₃植物进化而来的。C₄途径的多源进化表明, 光合途径由C₃途径向C₄途径的转变相对简单。该文分析研究了植物光合途径的进化前景, 指出C₄植物是从C₃植物进化而来的高光效种类, 且地质时期以来降低的大气CO₂浓度和升高的大气温度以及干旱和盐渍化是C₄途径进化的外部动力。C₃植物的C₄途径的发现说明植物的光合途径并非是一成不变的, C₃和C₄植物的光合特征具有极大的可塑性, 某些环境的变化会引起植物光合途径在C₃和C₄途径之间转变。C₃植物具有的C₄途径是环境调控的产物, 是对逆境的适应性进化结果, 因而光合途径的转变也适用于干旱地区植被的适应性生存机理研究。该文还利用国外最新的C₄光合进化模型介绍了植物在进化C₄途径中所经历的7个重要时期(从分子基础到形态基础、结构基础, 再到物质代谢水平、光合酶活水平, 直到C3和C4途径协调运转时期, 最后达到形态与功能最优化阶段), 并结合全球气候变化的特点对国内外相关领域的研究进行了分析, 总结了植物光合途径的适应性转变和进化的研究成果, 为今后的相关工作提出建议。     

不同浓度NaCl和Na2CO3处理对菊芋幼苗光合及叶绿素荧光的影响

 以砂培菊芋(Helianthus tuberosus)幼苗作为试验材料,分别进行不同浓度NaCl (50、 100、150、200、250 mmol&;#8226;L^－1)和Na₂CO₃ (25、50、 75、100、125 mmol&;#8226;L^－1)胁迫处理,以1/2全营养液作为对照,处理7 d后研究NaCl和Na₂CO₃胁迫处理对菊芋幼苗叶片光合作用及叶绿素动力学 参数的影响。结果表明：1)在NaCl处理下,当浓度小于150 mmol&;#8226;L^－1时,增加了菊芋的叶绿素含量、净光合速率(Net photosynthetic rate, P_n)和气孔导度(Stomatal conductivity, G_s),对荧光参数PSⅡ的电子传递情况( F_m/F_o)、PSⅡ原初光能转换效率(F_v/F_m)、PSⅡ量子效率 (Actual quantum yield of PSⅡ under actinic irradiation,φPSⅡ)和光化学猝灭系数(Photochemical quenching coefficient, qP)和非 光化学猝灭系 数(Non-photochemical quenching coefficient, NPQ)没有显著影响,随着浓度的增加,各项生理指标与对照相比除了NPQ显著 增加,其余均显著降低;2)在Na₂CO₃胁迫处理下,随着Na₂CO₃浓度的增加,与对照相比菊芋幼苗叶绿素含量、P_n、G_s以及叶绿素a荧光诱导动力 学参数F_m/F_o、F_v/F_m、φPSⅡ和qP均显著降低,NPQ显著增加;3)就NaCl和Na₂CO₃相比而言,在相同Na⁺浓度情况下,处于Na₂CO₃胁迫下的菊芋 幼苗的叶绿素含量、P_n、G_s以及叶绿素a荧光诱导动力学参数F_m/F_o、F_v/F_m、φPSⅡ和qP下降幅度和NPQ的增加幅度均显著大于NaCl,这说明 NaCl和Na₂CO₃胁迫均对菊芋幼苗造成不同程度的伤害,但在相同Na⁺浓度情况下,Na₂CO₃的伤害程度大于NaCl。由此说明菊芋对盐的忍耐程度高 于碱。     

不同碱度条件下中华水韭昼夜CO2气体交换的特征

 运用pH-drift的方法研究了在不同碱度条件下中华水韭(Isoetes sinensis)的沉水叶片昼夜CO₂吸收的特征。结果表明中华水韭的沉水叶片具有昼夜吸收水中CO₂的能力, 而不具备利用水中的HCO ₃^–的能力, 进一步证明了水生植物中华水韭的光合碳同化途径具有景天酸代谢(CAM)的特征。中华水韭沉水叶片光照条件下对水中CO₂的吸收速率在一定的浓度范围内正相关于水中的CO₂浓度。光照条件下, 中华水韭的pH-drift实验的pH补偿点分别为(8.1±0.3)和(7.9±0.1) mmol·L^–1, 最终[CT]/Alk值为(1.009±0.01)和(1.022±0.004)。碱度对中华水韭夜晚CO2的吸收速率有显著的影响(F = 38.73, p < 0.000 1)。总碱度1.70 mmol·L^–1溶液中的中华水韭沉水叶片在相对较低的CO₂浓度(0.04±0.001 mmol·L^–1)水平下即表现出对CO₂的净吸收。调查了野外一处中华水韭沉水种群的生境pH值及CO₂浓度的昼夜变化, 发现水体碱度约为1.59 mmol·L^–1, 一昼夜的pH值波动不大, 平均为(6.1±0.04), 昼夜CO₂浓度存在波动, 午夜水中的CO₂浓度是午后的近3倍。     

CO2浓度增加和不同氮肥水平对冬小麦根系呼吸及生物量的影响

 依托FACE(Free-air CO₂ enrichment)研究平台, 利用特制分根集气生长箱, 采用静态箱-GC(Gas chromatography)法, 连续两年研究 了大气CO₂浓度升高和不同氮肥水平对冬小麦拔节期、孕穗抽穗期和灌浆末期的根系呼吸及生物量的影响。两季结果表明, CO₂浓度升高和高氮 肥量均不同程度地增加了3个阶段的地上部和地下部的生物量, 这有利于增加根茬的还田量; CO₂浓度升高对冬小麦不同生长阶段的根系呼吸影 响不同, 在拔节期影响较小;孕穗抽穗期显著增加了根系呼吸, 2004~2005季分别增加33.8%(148.1 mg N&;#8226;kg^-1 干土, HN)和43.9%(88.9 mg N&;#8226;kg^-1 干土, LN), 2005~2006季分别为23.8%(HN)和28.9%(LN); 而灌浆末期显著降低了根系呼吸, 2004~2005季分别降低31.4%(HN)和23.3% (LN), 2005~2006季分别为25.1%(HN)和18.5%(LN); 高施氮量比低施氮量促进了根系呼吸; 随着作物生长根系呼吸与地下生物量呈显著线性负相 关, 高CO₂环境中的R²变小,表明随着作物生长发育高CO₂浓度降低了作物根系呼吸与地下部生物量积累间的相关性.     

CO2浓度升高与氮沉降对南亚热带森林生态系统植物生物量积累及分配格局的影响

 CO₂浓度升高与氮沉降增加对陆地生态系统的耦合作用已成为全球变化的研究热点。应用大型开顶箱(OTC)人工控制手段研究了人工生态系统在1)高CO₂(700±20 μmol·mol^–1)+高氮沉降(100 kg N·hm^–2·a^–1)(CN); 2)高CO₂(700±20 μmol·mol^–1)+背景氮沉降(C＋); 3)高氮沉降(100 kg N· hm^–2·a^–1)＋背景CO₂(N＋); 4)背景CO₂＋背景氮沉降处理(CK) 4种处理条件下荷木 (Schima superba)、红锥(Castanopsis hystrix)、海南红豆(Ormosia pinnata)、肖蒲桃(Acmena acuminatissima)、红鳞蒲桃(Syzygium hancei)等主要南亚热带森林植物的生物量积累模式及其分配格局。连续近3年的实验结果表明: 不同处理条件下, 各参试植物生物量积累具有不同的响应特征, N＋处理显著促进荷木、肖蒲桃及红鳞蒲桃生物量的积累; C＋处理显著促进肖蒲桃、海南红豆生物量的积累; CN处理显著促进除红锥外其他物种生物量的积累, 并且具有两者单独处理的叠加效应。不同处理改变物种生物量的分配模式, N＋处理降低植物的根冠比, 促进地上部分生物量的积累; C＋处理增加红锥和红鳞蒲桃地下部分生物量的分配, 却促进荷木和海南红豆地上部分的积累; CN处理仅促进红磷蒲桃地下部分的积累。群落生物量的积累与分配格局取决于优势物种的生物量及其分配格局在群落中所占的权重。     

热带季节雨林林冠上方和林内近地层CO2浓度的时空动态及其成因分析

 为探讨西双版纳独特地方气候背景下,热带季节雨林CO₂浓度的时空变化特征和不同时间尺度上环境因素对森林CO₂浓度时间分布的作用,以及 为研究热带季节雨林的碳通量、净生态系统交换量(Net ecosystem exchange, NEE)等提供支持,我们利用热带季节雨林林冠上方和林内近地层 CO₂浓度连续监测资料,结合同步气象资料进行了统计分析。研究结果表明：在植被生理活动、土壤呼吸以及林内湍流的共同作用下,西双版纳 热带季节雨林CO₂浓度表现出明显的日变化、季节变化和林冠上下差异。在日尺度上,林冠上方的CO₂浓度时间变化曲线为“单峰型”,林内近 地层CO₂浓度时间变化曲线为“双峰型”,造成林内近地层傍晚第二个峰值的主要因子是地形因子作用下形成的局地环流。在季节尺度上,林冠 上方CO₂浓度主要受林冠代谢作用的影响,呈现雨季低、干季高的特点,而林内近地层的CO₂浓度则主要受地表呼吸过程所控制,季节变化趋势 与林冠上方相反。林冠上方CO₂浓度低于林内近地层CO₂浓度,且差异较大;在日尺度上,各月（除12月外）CO₂浓度的最大差值皆大于80 mg·m ^－3,且出现在傍晚;在季节尺度上,最大值为-62.9 mg·m^－3,出现在10月,最小值为-8.4 mg·m^－3,出现在12月。     

实夜蛾属二近缘种对寄主植物次生物质的反应:次生物质对幼虫生长和食物利用的影响

实夜蛾属(Heliothis)的棉铃虫(H. armigcra)和烟青虫(H. assulta)是近缘种,幼虫期取食多种相同的植物,其中含有不同的次生物质.本项工作是在人工饲料中分别加入0.5%的烟碱、番茄苷、棉子酚、丹宁酸等饲养早期六龄的幼虫,测定它们对生长和食物利用的影响.结果表明这些次生物质对两种幼虫有不同的作用:烟碱对棉铃虫没有明显影响,但对烟青虫的取食却有一定的刺激作用.丹宁酸、棉子酚、番茄苷可抑制两种幼虫的生长,而以番茄苷抑制烟青虫的生长最为显著.番茄苷主要通过抑制取食来影响幼虫的生长,而丹宁酸和棉子酚则具有降低消化率的作用.通过次生物质对这两种幼虫效应的比较可知,棉铃虫有较大的忍耐力.     

温度对黑襟毛瓢虫发育的影响

(1)Schoolfield等(1981)导出的建立在酶促反应机理上的温度与变愠动物发育速率关系的模型能很好的拟合黑襟毛瓢虫的发育速率与温度的相互关系,变温对其发育速率没有显著影响.(2)高温对黑襟毛瓢虫种群动态的主要影响是在其发育过程中的存活率而不是发育速率.(3)黑襟毛瓢虫在中温(26℃)下完成幼虫期发育所需蚜量最低.(4)不同温度下黑襟毛瓢虫的成虫寿命与产卵期均不同,但这对成虫的产卵量并无直接影响.(5)给出了实验室条件下,温度与黑襟毛瓢虫的净生殖率(R₀)、平均世代周期(T)及内禀增长率的关系.     

两种蝇类精细胞发育过程中细胞核的变态

本文用透射电子显微镜研究了大头金蝇(hrysomyia megacephala)和肥须亚麻蝇(Parasarcophaga crassipalpis)精细胞发育过程中细胞核的变态过程.精细胞从球形细胞演变为线形精子,核要经历四个时期,即:球核期,细胞为球形,核亦为球形,核膜与一般体细胞核无异;棒核期,核拉长如棒,顶体形成,核膜孔聚集于一侧;染色质凝聚期,染色质与核质分开,经过一系列变化,再凝聚成致密的块状,多余核质从核孔聚集处开口排出核外;成熟期,核变成一团电子密度极大的腊肠形.精细胞抛弃绝大部分细胞质和多余的结构,变成线形精子.以上演变过程两种蝇类完全相似,但在染色质凝聚期的变化中差异却很大:大头金蝇凝聚程序为:细纤维—粗纤维—块状—致密团;肥须亚麻蝇则为:蚁蚕状—纵列薄片状—厚片状—块伙—致密团.     

根系温度对光核桃幼苗光合机构热稳定性的影响

以光核桃(Prunus mira)幼苗为材料, 通过控制根系温度研究了根系温度变化与叶片脱落酸(ABA)的关系及其对光合机构热稳定性的影响。结果表明: 1)环境高温(37和40 ℃)胁迫下保持根系温度适宜((25±2) ℃)时, 幼苗叶片相对含水量(Relative water content, RWC)下降较少, 但叶片ABA含量低, 超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性低, 过氧化氢(H₂O₂)含量和膜质过氧化水平(丙二醛(Malondialdehyde, MDA)浓度)提高, 最大光化学效率(F_v/F_m)下降程度较大; 2)而同等环境高温(37和40 ℃)条件下根系温度逐步升高时, 幼苗叶片RWC降低, 叶片ABA含量增加, SOD、APX、POD、CAT活性高, H₂O₂含量高, MDA生成量低, F_v/F_m降低程度较小。与37 ℃相比, 40 ℃处理条件下各生理指标变化趋势相似, 但差异加大。因此认为: 高温胁迫条件下, 根系温度适宜时RWC高, 但导致光合机构伤害较重; 根系感受高温胁迫能够增加叶片ABA含量, 有助于保护光合机构、提高光合机构的抗热性。     

草原革蜱和森林革蜱幼虫的形态学研究

将采自不同地区的草原革蜱Dermucentor nuttalli Olenev和森林革蜱Dermaeentor silvarumOlenev成虫在实验室中培养,对所获幼虫的形态特征用生物统计方法进行分析。结果证明,革蜱幼虫的一些形态变异很大,同一种革蜱采自不同地区或不同雌虫所产的幼虫的个体变异甚至比种间变异还大。所以,前人根据个别地区少量材料所描述的上述幼虫形态特征及所做的检索表,不能广泛适用。作者分析了大量材料后,找出上述两种幼虫较稳定的鉴别特征。根据假头宽和盾板长可以区分草原革蜱和森林革蜱;按照肩毛(Sc)和第一对背中毛(Cd₁)的长度可以把上述两种幼虫与我国北部分布的其他三种革蜱(边缘革蜱、银盾革蜱和网纹革蜱)区别开来。