北方森林土壤呼吸和木质残体分解释放出的CO2通量

北方森林因其面积大、土壤碳储量高以及对全球暖化响应敏感而在全球碳平衡和气候系统中起着至关重要的作用。土壤呼吸和木质残体分解释放出的 CO2 通量是北方森林生态系统输入大气圈的最主要的碳源。量化这个通量并深刻理解其中的机理过程 ,是评价和预测北方森林在全球变化中的作用必不可少的内容。综述了北方森林生态系统土壤呼吸和木质残体分解释放出的 CO2 通量随生态系统类型及环境条件而变化的一般格局以及自养呼吸和异氧呼吸在土壤表面 CO2 通量中的相对贡献 ;分析了影响北方森林土壤呼吸的主要生物物理因子 ;讨论了该领域研究存在的问题和今后的研究方向 ;并强调木质残体分解释放出的 CO2 通量虽然在以往的森林生态系统碳平衡研究中常被忽略 ,但在火灾频繁的北方森林中不容忽视     

湿地碳排放及其影响因素

湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用.湿地独特的土壤、水文和植被条件,使得其在低氧环境下能不断累积碳,并同时释放大量温室气体——CH4和CO2,因此湿地的碳排放近年来成为全球气候变化研究关注的重点问题.湿地的土壤状况、水文条件及植被类型的不同导致湿地CH4和CO2的排放具有极强的时空变异性.土壤温度与CH4和CO2排放呈正相关关系;水位条件对湿地温室气体的排放有一定影响,在一定范围内,土壤的厌氧环境导致CH4排放量增大,CO2排放量减小;植被影响到温室气体产生、氧化和排放各个方面,因物种而异.     

十年水稻FACE研究的产量响应

联合国政府间气候变化专业委员会(IPCC)最新报告预测20世纪中叶全球大气二氧化碳(CO2)浓度将由目前的381 μmol mol-1至少上升到550 μmol mol-1,CO2浓度不断升高将对世界粮食生产和安全产生深刻影响.与封闭和半封闭气室相比,FACE(Free Air CO2 Enrichment,开放式空气中CO2浓度增高)技术平台,在完全开放的大田条件下运行,代表了人们对未来高CO2浓度环境的最好模拟.水稻是世界上最重要的粮食作物之一,在过去10a中(1998～2007年),全球有两个大型水稻FACE平台(直径12 m)在运行,一个在温带地区的日本岩手,另一个在亚热带地区的中国江苏.以FACE研究为重点,系统收集和整理了高CO2浓度对水稻产量影响的研究进展,比较了FACE与各种气室研究结果的异同点,评估了CO2与生物(品种、病虫和杂草)和非生物因子(肥料、水分、温度和臭氧)的互作效应,提出了未来大气CO2浓度升高情形下水稻生产的适应策略,并讨论了该领域有待深入研究的方向.     

高CO2浓度对温带三种针叶树光合光响应特性的影响

将长白山地区阔叶红松林中主要针叶树种红松、红皮云杉和长白落叶松的幼苗 ,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO2 浓度为 70 0和 40 0 μmol·mol-1的气室内两个生长季 ,在各自的生长环境条件下 ,利用CI 30 1PS便携式CO2 分析系统测定针叶的光合光响应曲线 .结果表明 ,不同树种及同一树种的不同CO2浓度处理间差异明显 .比较饱和净光合速率、暗呼吸、光补偿点、光饱和点、及光能利用率 (QUE)的变化可见 ,长白落叶松为阳性树种 ,其光合作用对高CO2 浓度的适应能力较好 ,红松树种次之 ,阴性树种红皮云杉光合作用对高CO2 浓度适应能力最差 .并初步探讨了供试树种光合生理特性及其演替状况间的联系     

黄土丘陵沟壑区典型人工林土壤CO2释放规律及其影响因子

为了解黄土丘陵沟壑区人工林土壤有机碳排放特征,于2007年8月、2007年10月和2008年5月对黄土丘陵沟壑区杏树、沙棘和刺槐3种人工林下土壤CO2释放速率及相关环境因子进行研究,探讨了半干旱地区侵蚀环境下不同植被土壤CO2释放速率的变化规律及影响因子.杏树、沙棘和刺槐3种人工林土壤CO2释放存在差异,日平均释放速率分别为0.83～2 61μmol·m-2·s-1、0.83～3.32μmol·m-2·s-1和0.80～3.45μmol·m-2·s-1,刺槐和沙棘人工林土壤CO2释放速率高于杏树林,3种人工林的土壤CO2释放速率日变化及季节性变化表现一致,春季和夏季的土壤CO2释放高于秋季.相关分析表明,土壤温度是影响土壤CO2释放的主要因子,但在干旱的春季和夏季,土壤水分是土壤CO2释放的主要限制因子,同时,土壤理化性质和微生物生物量也对土壤CO2释放有显著影响.     

高CO_2浓度对长白山阔叶红松林主要树种的影响

组成长白山阔叶红松林的主要树种红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的幼树 ,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO2 浓度为 70 0 μl·L-1、40 0 μl·L-1的气室内两个生长季 ,以生长在 40 0 μl·L-1下的幼树为对照组 ,在各自生长条件下测定 ,高CO2 浓度下生长的红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的高生长比对照组的幼树提高 10 %～ 40 % .高CO2 浓度的幼树与对照CO2 下的幼树相比各树种蒸腾速率升降不一 ,但水分利用效率均有不同程度的提高 ,不同树种的可溶性糖和叶绿素含量对高CO2 浓度反应不一 ,反映出幼树对高CO2 浓度适应的复杂性 .长期高CO2 浓度环境下生长的阔叶树对CO2 变化反应较针叶树敏感 ,供试树种均发生光合驯化现象 .     

植物气孔对全球环境变化的响应及其调控防御机制

气孔是植物与环境发生联系的重要门户,控制着植物与外界的气体和水分交换。本文针对全球大气CO2浓度升高、气候变暖、干旱加剧等环境问题,分析了气孔对全球水循环、碳循环的重要贡献。系统总结了气孔的形态发育和生理功能对大气高CO2浓度、干旱、土壤盐渍化、病虫害等的响应及其调控防御机制。综述了脱落酸（ABA）、Ca2＋、H2O2、一氧化氮（NO）和光信号调控气孔运动的分子机制。从理论和实践两方面,提出了通过调控气孔运动协调CO2同化和水分散失的矛盾,在不影响光合效率的前提下提高水分利用率等未来的研究方向。     

高CO2浓度对长白山阔叶红松林主要树种的影响

组成长白山阔叶红松林的主要树种红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的幼树,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO2浓度为700μl·L -1、400μl·L-1 的气室内两个生长季,以生长在400μl·L-1下的幼树为对照组 ,在各自生长条件下测定,高CO2浓度下生长的红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的高生长比对照组的幼树提高10%～40%.高CO2浓度的幼树与对照CO2 下的幼树相比各树种蒸腾速率升降不一,但水分利用效率均有不同程度的提高,不同树种的可溶性糖和叶绿素含量对高CO2浓度反应不一,反映出幼树对高CO2浓度适应的复杂性.长期高CO2浓度环境下生长的阔叶树对CO2变化反应较针叶树敏感,供试树种均发生光合驯化现象.     

不同CO2浓度下培养的蛋白核小球藻细胞结构的变化

大气 CO2 浓度升高已成为全球关注的一大热点问题 ,CO2 浓度升高对陆生植物影响已有广泛的研究[1] 。但水生植物由于水体中无机碳主要以CO2 -3 、HCO-3 和 CO2 的形式存在 ,所以对大气 CO2浓度升高的响应较为复杂。已有的有关 CO2 浓度与藻类关系的研究主要侧重于高浓度 CO2 对其生理学特性的影响 ,如 :当单细胞绿藻生活在高浓度 CO2( 5 % )的环境中时 ,细胞对 CO2 的亲和力明显降低 ,CO2 补偿点升高 ,碳酸酐酶的活性降低 ,细胞亚显微结构也伴随着明显变化 [2 ,3 ]。但以上的研究均采用很高的 CO2 浓度 (一般为 5 % ) ,而在现实的…     

高CO2浓度下4种豆科乔木种子萌发和幼苗生长

 本文研究了高CO2浓度(550×10-6±50×10-6)对4种豆科乔木的种子萌发和幼苗生长的影响,结果如下：(1)高CO2浓度能使光叶红豆种子萌发率提高12％,对其它种的萌发没有明显影响。(2)高CO2环境能增加4种幼苗根瘤数量,提高根瘤的固氮活性和根瘤中可溶性糖的含量。(3)在高CO2环境下生长的幼苗叶片净光合速率比对照CO2环境(约350×10-6)下生长的幼苗提高66.7％～105.9％。在高CO2浓度和对照CO2浓度下生长的幼苗,移至相同C02浓度下测定时,光合速率无明显的差异。高CO2环境下生长并测定的幼苗叶片暗呼吸速率和对照CO2浓度下生长并测定的幼苗的测值差异不大,前者较后者低5.58％～l0.55％。(4)在高CO2环境下生长的4种幼苗干物质比对照的增加29.79％～50.30％,根系增加量较大,根冠比略上升。幼苗的相对生长速率和单位叶率上升,而叶面积比率下降。(5)幼苗对高CO2环境的反应和种的生态特性有关。喜光的大叶合欢幼苗对高CO2环境的反应较大,喜光而具一定耐荫性的猴耳环幼苗次之,而耐荫的光叶红豆和茸荚红豆幼苗则较小。     

昆虫对CO2感受机制的研究进展

CO2是空气的重要组分,它既是植物光合作用的主要原料之一,也可以作为环境中的化学信号直接影响昆虫的生命活动.CO2在双翅目、鞘翅目和鳞翅目昆虫的觅食行为中都发挥着重要作用;CO2可以影响蝇类和蛾类的产卵行为;CO2是社会性昆虫调节巢穴内气候条件的重要指标.对昆虫感受CO2的机制研究一方面可以拓展对昆虫化学感受体系的认知...     

CO2倍增条件下长白赤松幼苗土壤CO2廓线的动态

采用固定在土壤中的气井系统,监测土壤剖面的CO2动态及其与长白赤松 (Pinus sylvestris var. sylvestriformis (Takenouchi) Cheng et C. D. Chu) 幼苗根系发展之间的关系.实验研究共设4种CO2处理,分别是环境CO2浓度,无苗;CO2为700 μmol/mol,无苗;环境CO2浓度,有苗;CO2为700 μmol/mol,有苗.通过对土壤剖面CO2气体的同步采集与分析表明:土壤CO2廓线与幼苗根系的生物活性密切相关.在土壤表面及壤土和沙土的边界层中,根系分布密集,根系的呼吸作用对那两个土层CO2贡献大;随着幼苗的季节生长,与环境CO2浓度比较,CO2倍增将导致土壤剖面上CO2浓度最大区域由表面向壤土和沙土边界层的转移.本文采用的气井系统提供了一种对土壤无破坏、经济、简单并且能够用于监测幼苗地下过程的廓线研究方法.     

自由大气CO2浓度升高对夏大豆生长与产量的影响

IPCC报告指出到本世纪中期全球大气CO2浓度将比目前的浓度增加50%.CO2浓度升高将影响大豆的生长及产量.有关大气CO2浓度对大豆影响的研究大多在温室或开顶式气室中进行的,利用FACE (Free Air CO2 Enrichment)系统对大豆生长发育受CO2浓度升高影响的试验首次在中国进行,FACE圈中心的CO2浓度维持在(550±60)μmol·mol-1,对照浓度(389±40)μmol·mol-1.这是继美国SoyFACE之后世界第二个利用FACE系统对大豆生长发育进行的研究,研究表明:大气CO2浓度升高提高了两个大豆品种全生育期的叶、茎、荚重及地上部分总重,收获后地上部分总干重平均提高52.30%;大豆叶面积对CO2浓度升高的响应存在品种差异,中黄35促进叶面积增加而中黄13抑制叶面积的增加.CO2浓度升高使鼓粒期大豆比叶重增加,中黄35比叶重增加23.08%到达显著水平.CO2浓度升高使大豆节数、分枝数、茎粗提高,特别是茎粗收获期中黄35增加7 18%,中黄13增加26.33%,均到达显著或极显著水平;大气CO2浓度升高使两个品种产量平均增加30.93%,产量的增加主要是由于CO2浓度升高提高了大豆单株荚数和百粒重.大气CO2浓度升高对大豆各器官占地上部分重量的比例影响不明显,对大豆收获指数的影响未达显著水平.大气CO2浓度升高对大豆的影响品种差异明显.结论与美国SoyFACE的研究结果基本一致,如FACE系统下大豆生物量、产量都较对照增高,但变化幅度较SoyFACE的结果高.     

植物对开放式CO2 浓度增高(FACE)的响应与适应研究进展

开放式CO2浓度增高(FACE)系统是近年研究植物对高CO2浓度响应和适应的新手段,它比以往密闭和半密闭系统对实验植物生长环境的干扰少.利用FACE系统进行研究更有助于正确地预测未来大气CO2浓度增高对植物的影响.该文结合作者的研究工作简要评介了FACE系统与以往密闭和半密闭式CO2浓度增高实验系统的不同之处以及近年来利用FACE系统所作的最新研究进展.     

树干液流对环境变化响应研究进展

随着大气中CO2浓度和其它温室气体的上升,预计全球和区域尺度的温度会增加,由于增温导致地球上一些地区降水增加,一些地区可能面临干旱的加剧.要分析气候、环境变化对植被的影响,需要深入了解植被和大气之间能量、水汽和CO2交换,蒸腾是这个交换过程的一个重要组成部分,是水分和能量离开森林生态系统的主要途径.目前,树干液流测定技术已经发展得比较成熟,能比较可靠的估计整树蒸腾,逐步被应用于研究树木水分利用对环境变化的响应.介绍比较成熟的树木(林分)蒸腾估算方法,就树木(林分)水分利用对环境变化响应研究中的几个热点问题进行了总结:(1) 大气中CO2浓度升高对树木水分利用、气孔导度和冠层结构的影响,环境条件决定树木水分利用对CO2的响应幅度.(2) 树木蒸腾对降雨的响应类型,降雨格局改变导致的土壤干旱对林分蒸腾的影响.(3) 树体储存水的生理意义.随着液流技术的发展和推广,其作为一种科学研究的技术与手段将会受到更多学者的重视,也必将推进树木水分利用对环境变化响应的研究.     

大气甲烷的源和汇与土壤氧化(吸收)甲烷研究进展

甲烷是主要的温室气体之一,对温室效应的贡献仅次于CO2,而每分子甲烷温室增温潜力是CO2的21倍,因此确定全球大气甲烷的源与汇,并与其进行估算,预测已成为目前全球环境变化及温室效应研究的一个热点。本文概述了国内外大气甲烷烷源与汇研究的进展情况,详述了土壤氧化（吸收）大气与内源甲烷机理及其影响因子（如土地利用情况,环境甲烷浓度,土壤温度,湿度,pH值,孔隙状况等）,最后指出,通过在长白山森林垂直分布带开展地带性土壤甲烷氧化（吸收）研究,对估算我国温带至寒带,高山苔原带土壤吸收甲烷含量,乃至全球甲烷汇具有重要意义。     

全球环境变化对森林凋落物分解的影响

全球环境变化将对森林生态系统凋落物的分解和养分循环产生直接和间接的多重影响.就全球环境变化如全球变暖、大气CO2浓度升高、UV-B辐射增强、氮沉降等对凋落物分解影响的研究进展进行了综合述评.影响凋落物分解的内部因素为凋落物基质质量,外部因素包括生物因素(微生物和动物)和非生物因素(温度、水分和土壤性质等).全球变暖对凋落物分解的非生物作用有正效应,也有负效应.全球变暖对凋落物化学组成虽然只有轻微的影响,但可以通过影响植被的物种组成来间接改变凋落物的产量、化学性质和分解.全球变暖对凋落物分解生物作用的主要影响是增强土壤微生物活性,从而加速凋落物的分解.CO2浓度上升将增加凋落物产量,并通过影响凋落物质量(提高C/N比、木质素/N比等)和生物环境(微生物的数量和活性)而影响分解过程.UV-B辐射和大气N沉降的增加亦对凋落物分解产生直接和间接的影响,但影响效果尚不很清楚,有待进一步的研究.总起来看,全球环境变化将通过影响凋落物的分解速率而对全球碳循环产生重要影响,但由于气候变化和凋落物分解响应的复杂性以及各因子之间的相互作用,气候变化对凋落物分解的总效应尚需更深入的研究来定量化.     

珊瑚礁区碳循环研究进展

珊瑚礁是海洋中生产力水平最高的生态系统之一,其碳循环受到有机碳代谢(光合作用/呼吸作用)和无机碳代谢(钙化/溶解)两大代谢过程的共同作用,过程十分复杂.珊瑚礁植物的光合作用保证了有机碳的有效补充,动物摄食及微生物降解等生物过程驱动了珊瑚礁区有机碳高效循环,只有不超过7％的有机碳进入沉积物,而向大洋区水平输出的有机碳通量变化幅度较大,主要受到水动力条件的影响.珊瑚礁区碳酸盐沉积(无机碳代谢)是全球碳酸盐库的重要组成部分,年累积量达到全球CaCO3年累积量的23%～26%,是影响大气CO2浓度的重要组成;珊瑚礁是大气CO2源或汇则取决于净有机生产力与净无机生产力的比值(ROI),当ROI <0.6时,珊瑚礁区是大气CO2的源,反之,则是大气CO2的汇.     

高浓度CO2对树木生理生态的影响研究进展

大气CO2浓度升高已成为世界范围内的重要环境问题。CO2浓度升高势必会对植物的生理生态变化产生重要影响。综述了国内外有关高浓度CO2对树木生理生态影响研究的最新进展,具体包括高浓度CO2对树木生长发育、光合和呼吸作用、抗氧化系统、树木代谢物质、挥发性有机化合物以及树木凋落物等方面的影响。高浓度CO2一般会促进树木地上植株的生长和发育,但也因树种差异而有所不同。最新研究表明,高浓度CO2促进了树木细根周转,树木根系生长在大气CO2浓度升高条件下表现为促进作用,这种作用加快了全球森林生态系统的C循环。高浓度CO2虽然在一定程度上促进树木光合速率的增加,但长期熏蒸也往往会发生光合驯化,这种现象产生的生理学机制目前仍无定论。高浓度CO2对树木呼吸作用尤其是根系呼吸的影响将是未来研究的重点和难点。高浓度CO2一般会提高树木抗氧化酶活性与抗氧化剂含量,但不同树种响应高浓度CO2的过程和机理也有所差异。研究表明,高浓度CO2一般对树木凋落物的分解产生不利影响,但也因树种而异。需要强调的是,目前关于树木地下部分、树木对高浓度CO2的适应机理和重要过程(碳氮水耦合及基因调控等)以及多个树种包括不同类型树种及不同品种之间比较研究较少;关于某一重要生理生态机制(如根系生理代谢)尤其是多个生态因子复合条件下缺乏长期深入的研究。在此基础上给出了大气CO2浓度升高下树木生理生态学研究的未来发展方向,包括高CO2浓度条件下树木根系生理代谢及机制、树木碳氮水耦合的生理过程及机制、不同生态因子复合作用对树木生理影响机制以及树木分子作用机理等方面的研究。这些研究不仅将丰富森林树木应对未来气候变化的有关科学理论,也为全球气候变化背景下实现森林树种生态功能的优化选择及森林生态系统的可持续发展与经营提供重要的生理生态学理论依据和参考。     

高浓度二氧化碳对植物影响的研究进展

工业革命后全球大气CO2浓度持续上升,不仅对全球气候的变迁产生重大影响,而且对植物的形态、水分利用、蛋白质合成、光合、抗性、生长及生物量等都有不同程度的影响。高浓度CO2促进植物根、幼苗的生长,叶片增厚,降低气孔密度、气孔导度及蒸腾速率,增加水分利用效率、作物的产量及生物量,促进乙烯生物合成,增强植物的抗氧化能力。不同光合途径(C3、C4及CAM)及不同植被类型的植物对高浓度CO2的响应不同。长期和短期的高浓度CO2处理,植物响应方式有很大的差异,如短期高CO2处理使光合能力增强,而长期处理则使光合能力下调。