树干CO_2释放速率影响因素研究进展

树干CO2释放速率(stemCO2effluxrate,FCO2)是森林生态系统碳循环的重要组成部分,其占树木自养呼吸的14%～48%。对FCO2影响因素进行分析,对于了解全球碳循环以及森林生态系统对全球变暖的响应具有重要意义。本文综述了生物因素和非生物因素对FCO2的影响,指出这些因素不仅直接或间接影响FCO2,而且各因素间还存在交互作用,此外,各因素的影响程度也会随时间、空间而变化。在此基础上,本文提出了今后研究应集中在以下几方面:(1)运用有效方法分离树干释放CO2的各个组分,并分析各个组分与影响因素的关系,深入揭示FCO2变化机制;(2)加强生物、非生物因素交互影响FCO2动态模型的研究,用以提高模拟的准确性;(3)深入探讨FCO2的温度适应性。     

Na2CO3胁迫对星星草叶肉细胞超微结构的影响

利用透射电镜技术对Na2CO3胁迫下星星草叶肉细胞超微结构进行了观察。结果表明：未胁迫的叶肉细胞排列疏松,各种细胞器结构完整,叶绿体含少量淀粉粒和脂质球。轻度盐胁迫（2g/L,4g／LNa2CO3）对叶肉细胞超微结构影响较小。中度盐胁迫（6g／L,8g／L Na2CO3）引起叶肉细胞超微结构的变化,叶绿体类囊体肿胀,基粒紊乱,不含淀粉粒,脂质球数量增加,叶绿体由原来的梭形或椭球形变成圆球状;部分线粒体嵴消失,出现晶体结构;中央大液泡破裂;核逐渐降解。高度盐胁迫（10g／L,12g／LNa2CO3）下,叶绿体片层结构消失,脂质球数量增加,体积变大,被大量的膜片层所包围,叶绿体内、外膜消失,叶肉细胞中看不到叶绿体的存在;膜片层包围线粒体;叶肉细胞中可见大量的泡状结构和膜片层,叶肉细胞死亡。上述结果表明,细胞器特别是叶绿体膜结构的破坏与盐胁迫叶肉细胞最终死亡密切相关。     

不同氮素水平下CO_2倍增对转Bt棉花氮素代谢的影响

通过开顶式CO_2气室研究了盛蕾期转Bt棉花新棉33~B及其对照亲本DP5415的生长势和氮素代谢特征对土壤氮素水平(100和200 mg N·kg~(-1))和CO_2浓度倍增(750和375μl·L~(-1))的生理生态响应.结果表明:CO_2浓度升高可显著提高2种棉花的株高和茎粗,增加生物产量;氮素水平提高可显著增加转Bt棉花的株高、茎粗,以及茎和蕾的鲜质量,而对亲本棉花DP5415的影响不显著;对照棉花DP5415的谷氨酰胺合成酶(GS)活力随大气CO_2浓度的升高而显著降低,随氮素营养的提高而升高,转Bt棉花新棉33~B在低氮条件下,GS活力随大气CO_2浓度的升高而显著增加;大气CO_2浓度升高及氮素营养的增加使盛蕾期转Bt棉花的硝酸还原酶(NR)活力显著增加,DP5415的NR活力也随大气CO_2浓度的升高而显著提高;大气CO_2浓度对2种棉花的亚硝酸还原酶(NiR)活力都有明显的抑制作用,其中,高CO_2浓度条件下,DP5415的NiR活力还随氮素营养的增加而显著下降.可见,大气CO_2浓度升高下,土壤氮素水平变化对转Bt棉花的生长势影响显著,但对其氮素代谢生理的影响较对照亲本棉花小.生产中(尤其是高浓度CO_2环境下),应进一步加强转Bt棉花的氮肥优化管理.

Abstract：

By using open-top chambers, this paper studied the physiological and ecological re-sponses of transgenic Bt cotton cv. 33~B and its parent line non-transgenic cotton cv. DP5415 in their growth potential and nitrogen metabolism to doubled CO_2 concentration (750 μl·L~(-1) vs.375 μl·L~(-1)) and nitrogen fertilization level (200 mg N·kg~(-1)vs. 100 mg N·kg~(-1)). Doubled CO_2 concentration promoted the height-and stem growth and the biomass production of the two eultivars significantly, whereas doubled N fertilization level only had significant positive effects on 33~B. The leaf glutamine synthetase activity (GSA) of DP5415 decreased significantly under doubled CO_2 concentration but increased significantly under doubled N fertilization level, while the GSA of 33~B was significantly higher under doubled CO_2 concentration and low nitrogen fertili-zation level. Both the doubled CO_2 concentration and the doubled nitrogen fertilization level in-creased the leaf nitrate reductase activity (NRA) of 33~B significantly, and the NRA of DP5415 also had a significant increase under doubled CO_2 concentration. Doubled CO_2 concentration had significant inhibitory effects on the leaf nitrite reductase activity (NiRA) of both 33~B and DP5415. The NiRA of DP5415 decreased significantly under doubled CO_2 concentration and N fertilization level. All the results suggested that under doubled CO_2 concentration, N fertilization level had significant effects on the growth potential of transgenic Bt cotton but lesser effects on its nitrogen metabolism, compared with the control non-transgenic cotton. Therefore, in the planting of transgenic Bt cotton, especially,under elevated CO_2 condition, optimized N fertilization should be made.     

Changes in annual CO2 fluxes estimated from inventory data in South Korea

Using a slightly modified IPCC method, we examined changes in annual fluxes of CO_2and contributions of energy consumption, limestone use, waste combustion, land-use change, and forest growth to the fluxes in South Korea from 1990 to 1997. Our method required less data and resulted in a larger estimate of CO_2 released by industrial processes, comparing with the originalIPCC guideline. However, net CO_2 emission is not substantially different from the estimates of IPCC and modified methods. Net CO_2 emission is intimately related to GDP as Korean economyhas heavily relied on energy consumption and industrial activities, which are major sources of CO_2.Total efflux of CO_2 was estimated to be 63.6 Tg C/a in 1990 and amounted to 112.9 Tg C/a in 1997. Land-use change contributed to annual budget of CO_2 in a relatively small portion. Carbon dioxide was sequestered by forest biomass at the rate of 6.5 Tg C/a in 1990 and 8.5 Tg C/a in 1997. Al-though CO_2 storage in the forests increased, the sink effect was overwhelmed by extensive energy consumption, suggesting that energy-saving strategies will be more effective in reducing CO_2 emission in Korea than any other practices. It is presumed that plant uptake of CO_2 is underesti-mated as carbon contained in plant detritus and belowground living biomass were not fully consid-ered. Furthermore, the soil organic carbon stored in forest decomposes in various ways in rugged mountains depending on their conditions, such as slope, aspect and elevation, which could havean effect on decomposition rate and carbon stores in soils. Thus, carbon sequestration of forests deserves further attention.     

Effect of elevated CO_2 and O_3 on phytohormone-mediated plant resistance to vector insects and insect-borne plant viruses

Climatic variations are becoming important limiting factors for agriculture productivity,as they not only directly affect the plant net primary productivity but can also modulate the outbreak of plant diseases and pests.Elevated CO_2 and O_3 are two important climatic factors that have been widely studied before.Elevated CO_2 or O_3 alters the host plant physiology and affects the vector insects and plant viruses via bottom-up effects of the host plants.Many studies have shown that elevated CO_2 or O_3 decreases the plant nitrogen content,which modulates the characteristics of vector insects.Recent evidence also reveals that hormone-dependent signaling pathways play a critical role in regulating the response of insects and plant viruses to elevated CO_2 or O_3.In the current review,we describe how elevated CO_2 or O_3 affects the vector insects and plant viruses by altering the SA and JA signaling pathways.We also discuss how changes in the feeding behavior of vector insects or the occurrence of plant viruses affects the interactions between vector insects and plant viruses under elevated CO_2 or O_3.We suggest that new insights into the upstream network that regulates hormone signaling and top-down effects of natural enemies would provide a comprehensive understanding of the complex interactions taking place under elevated CO_2 or O_3.     

CO２浓度和温度升高对11种植物叶片解剖特征的影响

以生长在严格控制的温度梯度,以及温度和CO2浓度梯度2个温室里的8种美国中西部弃耕地常见草本植物和3种美国东部落叶阔叶林优势木本植物为材料,通过比较叶片栅栏组织厚度、海绵组织厚度、和叶片总厚度的变化,探讨CO2浓度和温度升高对不同功能型植物叶解剖特征的影响。结果表明：当温度升高时,C4植物的叶片厚度增加,而C3植物叶片厚度的变化无明显规律;当CO2浓度升高时,9种C3植物中有7种植物的叶片总厚度增加,而C4植物叶片厚度减少。植物叶片解剖特征沿CO2浓度和温度梯度呈现线性和曲线变化趋势;不同物种的同一组织厚度和同一物种的不同组织厚度,对温度和CO2都升高或仅仅温度升高的反应都存在很大的差异。在未来全球变化情况下,植物叶片对CO2和温度升高的反应存在明显的种类差异。由于植物的结构和功能是相关联的,这种解剖结构的改变将可能引起植物功能上对CO2和温度升高反应的差异。     

非光合固碳微生物的碳源组合优化

二氧化碳(CO_2)过量排放而引起的全球变暖是目前全球面临的重大环境问题。微生物固碳是实现二氧化碳资源利用的一种重要方式。探索无需光照的高效固碳微生物对于更广泛环境条件下的微生物固碳具有重要意义。在从全球各大海域筛选富集出非光合微生物茵群的基础上,本文构建了在不同的电子供体条件下(铵和氢气)促进非光合微生物茵群生长的最佳混合碳源组合,得到如下结果:在以NH_4~+为电子供体的条件下,优化后的碳源组合为374.24 mgC/L碳酸钠(Na_2CO_3),54.76 mgC/L碳酸氢钠(NaHCO_3)和0 mgC/LCO_2时,最佳响应值TOC为3.06 mg/L。最佳响应值TOC低于以Na_2CO_3为单一碳源时,但高于以CO_2或NaHCO_3为单一碳源时;在以H_2为电子供体条件下,使用优化后的混合碳源为0.26 mg/L Na_2CO_3、0.59mg/L NaHCO_3和71.48mL/L CO_2时,非光合微生物菌群的固碳效率可达27.62 mg/L,较以CO_2为单一碳源提高35%左右。这可能意味着有H_2条件下非光合微生物菌群中的微生物可能以羟基丙酸固碳途径为主,而且多条固碳途径均能被混合菌群利用。     

CO_2施肥在观叶花烛栽培过程中的应用

研究了CO2 施肥在观叶花烛栽培过程中的应用效果。结果表明,在观叶花烛栽培过程中,当 CO2 的施用浓度为2.0 mL/L时光合作用强度最高;当CO2 的施用浓度为1.5 mL/L时植株的叶色最光亮、油绿,观赏品质最好。在 0. 5 ~ 2. 5 mL/L 的范围内,植株平均鲜重增产 6. 0% ~ 34. 4%,平均株高增高 6. 3%~21 6%。     

不同碱度条件下中华水韭昼夜CO_2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CO_2吸收的特征.结果表明中华水非的沉水叶片具有昼夜吸收水中CO_2的能力,而不具备利用水中的HCCO3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CO_2的吸收速率在一定的浓度范围内正相关于水中的CO_2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[C_T]/Alk值为(1.009±0.01)和(1.022±0. 004).碱度对中华水韭夜晚CO_2的吸收速率有显著的影响(F=38.73,P<0.0001).总碱度1.70mmol·L~(-1)溶液中的中华水韭沉水叶片在相对较低的CO_2浓度(0.04±0.001mmol·L~(-1))水平下即表现出对CO_2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CO_2浓度的昼夜变化,发现水体碱度约为1.59mmol·L~(-1),一昼夜的pH值波动不大,平均为(6.1±0.04),昼夜CO_2浓度存在波动,午夜水中的CO_2浓度是午后的近3倍.     

荷木树干CO_2释放通量与木质部液流和CO_2浓度的关系

采用红外气体分析仪,于2008年10月17-19日连续3个昼夜原位监测了荷木的树干CO_2释放通量、树干温度、木质部液流密度和CO_2浓度.结果表明:树干CO_2释放通量(EA)日变化呈S形曲线,不同径级间差异显著.EA与树干温度呈显著幂函数关系(0.24

Abstract：

By using a Li-820 infra-red CO_2 gas analyzer, an in situ measurement of Schima super-ba stem CO_2 efflux was conducted for three consecutive days from 17 to 19 October 2008. In the meantime, the stem temperature, xylem sap efflux density, and xylem CO_2 concentration were measured. The stem CO_2 efflux had a diurnal variation of "S" pattern, and differed significantly with stem diameter. There was a significant exponential relationship between stem CO_2 efflux and stem temperature (0. 24 < R~2 < 0. 78). The temperature coefficient (b) and regression coeffi-cient (R~2) were higher at nighttime than at daytime, and the Q_(10) value ranged from 2. 01 to 2. 79. The stem CO_2 efflux correlated significantly with the xylem CO_2 concentration, and the best regression curve was cubic (R~2= 0. 48). Excluding the effects of stem temperature, the stem CO_2 efflux showed a significant negative correlation with xylem sap flux density (r =-0.462). Therefore, only using simple temperature function to estimate stem CO_2 efflux would yield a significant error, and xylem sap flux should be taken into consideration in the stem CO_2 emux estimation.     

大气CO2浓度升高对森林食叶昆虫的潜在影响

评述了大气CO₂浓度升高对森林食叶昆虫的影响,昆虫对森林取食为害水平的潜在变化,以及研究中的主要实验方法.大气CO₂浓度升高通过引起叶片化学变化进而影响食叶昆虫个体的取食和生长;但物种对环境变化反应的特异性、植物化学对高浓度CO₂的反应强度、昆虫对植物生理变化的敏感性和适应性、研究周期的长短、其它环境因子的协同效应以及不同实验中植物生长条件和研究方法的差异均将影响昆虫反应的方向和强度;CO₂气体浓度增高本身可能不足以对食叶昆虫个体的新陈代谢构成影响;大气CO₂浓度升高也可能影响森林食叶昆虫种群的大小.     

鼎湖山主要森林土壤CO2排放和CH4吸收特征

研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林(季风林)在2000~2001年期间土壤CO2排放和CH4吸收特征。季风林、混交林和马尾松林土壤CO2排放速率在研究期间的平均值分别为(kgCO2-C·hm-2·d-1):18.6±2.6,20.5±3.7和17.8±3.8,土壤CH4吸收速率则分别为(gCH4-C·hm-2·d-1):-5.5±1.8,-3.3±1.6和-7.7±1.8。土壤CO2排放速率和土壤CH4吸收速率在三种森林类型中均表现明显的季节性变化,且其季节性变化根据森林类型和年份不同而异。总的来说,土壤CO2排放速率在所有森林中均呈现夏季最高而冬季最低的变化,土壤CH4吸收速率的季节性变化则相反,基本上表现为冬季最高而夏季最低的变化。三种森林土壤的CO2排放速率和CH4吸收速率在两观测年间的差异均不显著。土壤CO2排放速率在不同森林类型间的差异也不显著,但土壤CH4吸收速率在马尾松林显著高于混交林。在两观测年中,土壤CO2排放速率与土壤CH4吸收速率之间在季风林呈现显著的负相关关系,在混交林和马尾松林中它们之间也趋向呈负相关关系,但未达显著水平。土壤CO2排放速率与土壤温度之间在季风林呈现显著的指数正相关关系,但在其余森林(混交林和马尾松林)中它们之间的关系则不明显。     

慢性常压缺氧和缺氧伴CO_2潴留大鼠红细胞变形能力与能量代谢的研究

本工作研究了慢性常压缺氧和缺氧伴ＣＯ＿２潴留肺动脉高压大鼠红细胞变形能力和红细胞内ＡＴＰ含量的变化。结果表明,慢性常压缺氧和缺氧伴ＣＯ＿２潴留大鼠不同切应力下的红细胞变形指数和红细胞内ＡＴＰ含量均明显低于其对照组,且该两组红细胞内ＡＴＰ含量与不同切应力下的红细胞变形指数呈显著正相关。提示慢性缺氧和伴ＣＯ＿２潴留大鼠红细胞内ＡＴＰ含量降低可能是导致红细胞变形能力降低的诸因素之一,后者又可导致和加重肺动脉高压的形成。     

CO2气载乙醇固态发酵分离耦合过程的初步研究

固态乙醇发酵中高浓度产物乙醇和发酵温度升高对酵母的抑制作用严重地制约了发酵的性能。本研究以固态基质材料发酵乙醇,利用发酵过程中由酵母产生的CO2作为循环载气,将载气在冷凝器中冷却分离乙醇与气体,降温后的CO2重新加压返回固态基质反应器中,及时有效的除去产物乙醇,并能使固态基质反应器的温度有一定程度的降低,解除了两者的抑制,提高了发酵效率,从而为解决大规模固体厌氧发酵温度的控制问题提供了工艺路线。     

不同方法提取的荷叶挥发油化学成分分析

采取超临界CO2萃取和水蒸气蒸馏提取荷叶挥发油,利用GC-MS对它们进行了定性、定量分析。结果表明这两种方法提取荷叶挥发油的化学成分及含量皆有很大差别。超临界CO2萃取的荷叶挥发油更具天然性,超临界CO2萃取法为提取荷叶挥发油的理想方法。     

剔除林下灌草和添加翅荚决明对尾叶桉林土壤温室气体排放的影响

森林土壤是CO₂、CH₄和N₂O等温室气体的重要排放源。采用静态箱/色谱分析技术对中国科学院鹤山丘陵综合开放试验站的尾叶桉(Eucalyptus urophylla)林土壤CO₂、CH₄和N₂O排放通量进行了原位测定, 研究剔除林下灌草和添加翅荚决明(Cassia alata)对尾叶桉林土壤温室气体排放的影响。结果表明: 尾叶桉林土壤CO₂排放通量在湿季维持在较高水平, 在旱季则明显降低。CH₄和N₂O在湿季波动幅度较大, 在旱季则相对稳定。土壤CO₂和CH₄通量峰值均出现在湿季, 但N₂O峰值出现在旱季的12月。尾叶桉林土壤在不同处理下可能是CH₄的源, 也可能是CH₄的汇, 而对于CO₂和N₂O则主要是源。尾叶桉林下剔除灌草及添加翅荚决明能显著增大土壤CO₂和N₂O的排放, 但林下灌草剔除后有利于CH₄的吸收, 添加翅荚决明有利于CH₄的排放。表层土壤温度和湿度是影响土壤温室气体排放的首要因子。呼吸底物(氮源)和土壤微生物量也是影响土壤温室气体排放的重要因子。     

丝藻光合作用无机碳利用研究

丝藻pH补偿点为9．2,表明其具有较低的CO2补偿点,不同pH值下丝藻光合作用放氧速率明显大于理论上从HCO3－脱水来的CO2供应速率,表明其具有利用HCO3－的能力,未检测到丝藻有胞外碳酸酐酶活性,胞内碳酸酐酶的活性随培养液中CO2浓度的升高而降低。     

晚茬麦地膜覆盖栽培膜下CO2浓度的观测

二氧化碳是光合作用的原料。环境中CO_2供应是否充足,对作物的光合和产量有很大的影响。晚茬麦地膜覆盖栽培,改善了小麦赖以生存的环境条件,特别是膜下CO_2浓度的变化,对小麦的正常生长发育至关重要。因此,探讨覆膜麦膜下CO_2浓度的变化规律,对晚茬麦高产理论研究具有重要意义。     

植物有性生殖对大气CO2浓度变化响应的研究进展

 比较详细地概述了过去数十年关于在大气CO₂浓度升高条件下,植物有性生殖特性发生变化的主要研究成果。随着植物相对生长速率加快,植株达到有性生殖所需形体大小的时间变短,开花期提前,生殖器官的生物量也相应提高,其主要表现为开花数量、花粉和花蜜产量、果实数量与大小、种子大小与产量等均有不同程度的增加。对大多数农作物而言,种子产量的增加主要通过种子数量的增加,而与种子大小变化关系不大。通常,高浓度CO₂对豆科植物种子含氮量影响比较小, 却能显著地降低非豆科植物种子含氮量。不同类型植物的生殖生物量增加趋势存在一定的规律性,如不定型植物>定型植物,豆科植物>C₃非豆科植物>C₄植物,栽培植物>野生植物。针对国内外对CO₂浓度升高影响植物有性生殖特性的研究中存在的不足,该文提出了今后研究应该注意的问题。