黄河三角洲贝壳堤岛叶底珠叶片光合作用对CO_2浓度及土壤水分的响应

为阐明黄河三角洲贝壳砂生境叶底珠叶片光合作用对CO2浓度的响应规律,明确其光合生产力与土壤水分的定量关系,以2年生叶底珠(Securinega suffruticosa)苗木为材料,采用旱棚人工控水试验,利用光合测定系统测定分析了不同水分条件下叶底珠叶片光合作用的CO2响应特征。结果表明,叶底珠叶片净光合速率(Pn)和光合作用特征参数对土壤水分(SRWC)变化具有阈值效应。维持叶底珠叶片较高光合生产力的SRWC为50.3%—83.2%,CO2浓度为700—1100μmol/mol,其中最适宜的SRWC为70.5%,最大值出现在CO2浓度为900μmol/mol,而正常CO2浓度和倍增CO2浓度下维持叶底珠叶片较高光合生产力水平的SRWC范围分别为45.5%—90.0%和47.0%—92.6%。叶底珠叶片表观最大净光合速率(Pmax,c)和羧化效率(CE)随着SRWC的增加而呈抛物线变化。CO2补偿点(Г)呈现与Pmax,c和CE相反的变化规律,在SRWC为70.5%时,Г达到最低值(51.3μmol/mol)。光呼吸速率(Rp)在SRWC为50.3%时达到最小值(2.62μmol·m-2·s-1),随着SRWC的增加,Rp增加缓慢。说明黄河三角洲贝壳砂生境条件下,叶底珠叶片光合作用对CO2浓度和土壤水分具有宽泛的适应范围,对贝壳砂生境经常出现的干湿交替逆境表现出一定适应能力,在黄河三角洲贝壳堤岛可引种栽培。     

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.     

短期CO2浓度升高对雨林树种盘壳栎光合特性的影响

比较研究了海南岛尖峰岭热带山地雨林上层乔木盘壳栎 (Castanopsis patelliformis(Chun) Chun)叶片光合作用对高 CO2浓度的短期响应。用 L i- 6 4 0 0 (L i- cor,Inc.,USA)便携式光合作用测定系统外置 CO2 气源 ,程序控制 CO2 处理浓度为35 0μmol/ mol及其加倍浓度 ,测定叶片光合速率的日变化进程 ,并通过光合作用相关响应曲线计算主要光合参数。结果表明 ,CO2 浓度倍增可使盘壳栎植株阳性叶净光合速率平均提高 75 % ,光饱和光合速率提高 6 5 % ,气孔导度降低 2 8%～ 73% ,水分利用效率提高 4 3%～ 70 % ,光补偿点升高近 7μmol/ (m2· s) ,饱和点提高 10 0 μmol/ (m2·s) ,表观量子产量提高 6 1% ,反映出 CO2浓度升高可提高植物的光合生产力。叶片光合作用日变化趋势在高 CO2 浓度的短期作用下并未发生明显改变     

水稻产量及其构成因子对大气CO2浓度升高响应的相关QTL初步分析

以粳稻Asominori与籼稻IR24所衍生的染色体片段置换系(CSSL)为材料,于2003年和2004年连续2年在FACE(free air CO2 enrichment,大气CO2浓度增加200μmol/mol)和正常大气CO2浓度(约370μmol/mol)下,分析了控制单株产量、有效分蘖数、每穗实粒数和千粒重的数量性状位点(QTL)。结果表明,2年共检测到36个控制产量性状的QTL,分布在除第5、10和11染色体的各条染色体上。其中,仅有位于第1染色体上靠近XNbp113标记的1个控制千粒重的QTL,在2年的FACE和对照下都被检测到,并且其加性效应均来自IR24,但其贡献率在各个年份和两CO2浓度下却表现不同。另外,36个QTL中,2个QTL(qTGW1-3QE和qFT3-3QE)被检测到具有显著的基因型×环境互作。     

岩黄连光合与蒸腾特性及其对光照强度和CO2浓度的响应

采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-CorInc.,USA)对岩黄连叶片的气体交换进行了测定。结果表明(1)岩黄连叶片的光饱和点(LSP)为329.18μmol.m-2.s-1左右,光补偿点(LCP)为12.76μmol.m-2.s-1,最大净光合速率为2.96μmol.m-2.s-1,暗呼吸速率(Rd)为0.17μmol.m-2.s-1。光饱和点和光补偿点都比效低,表明岩黄连对光照的要求不高,属于阴生植物。(2)4月份,岩黄连Pn随CO2浓度升高而逐渐增大。当CO2浓度由50μmol.mol-1增加到600μmol.mol-1,Pn几乎呈直线上升,600~1000μmol.mol-1范围内逐渐缓和,到1000μmol.mol-1以后Pn变化平稳。由曲线估算CO2饱和点(CSP)大约在1000μmol.mol-1左右。CO2的补偿点为68.80μmol.mol-1。羧化效率为0.0308μmol.m-2.s-1。(3)岩黄连叶片水分利用率(WUE)随有效光辐射强度(PAR)的增强呈抛物线状变化,PAR在200μmol.m-2.s-1内呈直线上升,到200μmol.m-2.s-1时WUE达最大值,大于200μmol.m-2.s-1后WUE呈逐渐下降趋势。     

CO2浓度和磷对不同种植方式玉米大豆生长效应研究

通过顶置光源植物生长室控制380和760 μmol·mol-1 2个CO2浓度水平,研究了磷缺乏与正常供磷条件下,CO2浓度升高对玉米/大豆间作、玉米单作和大豆单作3种种植模式下作物株高、茎粗、叶面积及干物质积累的影响.结果表明:(1)CO2浓度升高能显著增加单/间作玉米、大豆的株高、茎粗、叶面积、根干重、地上部干重及总干重.(2)CO2浓度升高对供磷水平下单、间作玉米大豆的株高、茎粗、叶面积及干物质积累量增加的正效应均大于缺磷处理.(3)两种CO2浓度下,间作大豆与单作大豆生长差异不显著,而间作玉米较单作玉米有明显的生长优势,且供磷和CO2浓度的升高均能够促进这种优势.     

CO_2浓度和温度升高对噬藻体PP增殖的联合作用

在4个条件下培养了鲍氏织线藻:(1)25℃+400μmol/mol(CK组),(2)29℃+400μmol/mol(温度升高组),(3)25℃+800μmol/mol(CO2升高组),(4)29℃+800μmol/mol(温室效应组),测定了藻的生物量及细胞大小,同时用离心法测定了噬藻体PP对相应条件下宿主藻的吸附率,用一步生长曲线法测定噬藻体PP的裂解周期和释放量。结果表明,不同培养条件对藻细胞的大小均没有影响;CO2升高提高了宿主藻的生物量;温度和CO2浓度的升高不仅使噬藻体PP的裂解周期提前,而且对吸附率和释放量存在交互作用,使其发生了明显改变:其中,温度和CO2升高对噬藻体PP吸附率的影响属于协同作用,而对其释放量的影响则能够互相抵消。上述结果说明温室效应将能够导致噬藻体PP增殖能力大幅度增加。     

大豆叶片光呼吸对光强和CO_2浓度的响应

利用低氧法(2% O_2)研究了大豆叶片光呼吸速率(R_p)对光强和CO_2浓度的响应。结果表明:当光合有效辐射强度(PAR)小于600μmol·m~(-2)·s~(-1)时,大豆叶片的R_p随光强的升高而几乎直线增加;当PAR约为1200μmol·m~(-2)·s~(-1)时,R_p达到最大值(12.69·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),随后R_p随PAR的升高呈下降趋势;构建的光呼吸速率与光强的方程式拟合结果表明,大豆叶片最大光呼吸速率为13.42·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1),其对应的光强为1207.74·mol·m~(-2)·s~(-1),该拟合值与实际测量值极为吻合(P0.05);当PAR一定(2000μmol·m~(-2)·s~(-1))时,随着CO_2浓度的增加(0~1200μmol·mol~(-1)),大豆叶片的R_p呈先升高后下降变化,在600μmol·mol~(-1)时达到最大值(9.97·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1));构建的光呼吸速率与CO_2浓度的方程式拟合结果表明,大豆叶片最大光呼吸速率为10.21·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1),其对应的外界CO_2浓度为625.74·mol·mol~(-1)。该拟合值也与实际测量值极为吻合(P"0.05)。本文所构建的方程式可较好地拟合光呼吸速率对不同光强和不同CO_2浓度的响应,这对定量研究光呼吸提供了强有力的手段。     

半干旱地区不同土地利用方式下土壤团聚体的微生物量属性

团聚体是土壤基本结构单元,是土壤质量和肥力的基础,研究了解不同土地利用方式下,不同团聚体的生物学属性,有助于深入了解土壤肥力本质,以及不同土壤肥力差异的根本原因。采集半干旱地区林地、旱地、灌溉耕地和草地4种土壤利用类型的表层土壤,用干筛法获得6级团聚体,测定微生物量碳(MBC)、三磷酸腺苷(ATP)含量、基础呼吸速率(BR)和基质诱导呼吸量(SIR)等指标。结果表明:土壤微生物量ATP浓度在7.79—9.26μmol ATP/g Cmic,灌溉耕地最高、林地最低;微生物代谢熵(q CO2)和SIR分别为0.35—0.69μL CO2g-1Cmicd-1和88.7—132.2μg CO2g-1d-1,灌溉耕地最高、旱地最低。土壤团聚体的微生物量ATP浓度在6.54—9.32μmol/g Cmic之间,平均值为8.22μmol/g Cmic;q CO2和SIR分别为0.29—0.71μL/g Cmic和64—120μg CO2/g土,大团聚体含量总体上高于小团聚体,可能暗示不同团聚体土壤微生物群落活性及生理状态存在差异。土壤ATP含量、SIR和q CO2与微生物量碳呈显著相关性(r=0.929、0.865、0.885,P0.01),SIR和BR之间也有存在较高的相关性(r=0.828、P0.01),说明尽管各级团聚体微生物学属性的绝对值存在很大的差异,但相互关系并未随团聚体大小而变化。     

地毯草的光合特性研究

地毯草是一种典型的暖季型草坪草。用Li 6400便携式光合分析仪测定地毯草的光合特性。地毯草的光合日进程呈单峰型,无"午休"现象且受非气孔限制,最大净光合速率出现在14∶00,变化趋势与光合有效辐射(PAR)、气温(Ta)、蒸腾速率(Tr)等因子相同,与空气相对湿度(RH)、胞间CO2浓度(Ci)等相反;其光饱合点超过2000μmol.m 2s 1,最大净光合速率达22μmol.m 2s 1,暗呼吸速率为1.34μmol.m 2s 1,CO2补偿点为0.97μmol.mol 1,光补偿点为22.2μmol.m 2s 1,羧化效率为0.2539μmol.m 2s 1,表观光量子效率高达0.0592μmol.mol 1;表明地毯草是一种具有较强耐荫性的C4型阳性的暖季型草坪草,除了在园林中可以广泛用作草坪地被外还可以在一些较荫湿的特殊地带作为绿化和防护之用。     

鱼类摄食代谢和运动代谢研究进展

摄食和运动不仅是动物最主要的生理活动,同时也是机体代谢能量消耗的主要过程。相关研究表明鱼类摄食代谢主要由营养物质同化过程的耗能组成,其食物蛋白质同化耗能远低于陆生脊椎动物,而摄入营养物质不平衡可能导致摄食代谢耗能增加;鱼类摄食代谢和运动代谢上可能存在能量消耗与性能维持之间的权衡,且都可能受最大代谢能力限制。鱼类不仅在摄食和运动代谢的相对大小及其他特征上存在差异,而且在摄食和运动代谢竞争上存在不同的模式。从功率分配的角度,研究鱼类摄食和运动代谢特征及其与物种生态习性的关系将成为鱼类能量学研究的重要方向之一。     

Society's Metabolism

In this article, we inquire into the intellectual history ofthe application of the biological concept of metabolism to social systems-not as a metaphor; but as a material and energetic process within the economy and society vis-A-vis various natural systems. The paper reviews several scientific traditions that may contribute to such a view, including biology and ecology, social theory, cultural anthropology, and social geography It assembles widely scattered approaches dating from the 1860s onward and shows how they prepare the ground for the pioneers of "industrial metabolism" in the late 1960s. In connection to varying political perspedives, metabolism gradually takes shape as a powerful interdisciplinary concept It will take another 25 years before this approach becomes one of the most important paradigms for the empirical analysis of the society-nature-interaction across various disciplines. This later period will be the subject of part II of this literature review     

Society's Metabolism

"Societal metabolism" provides the appropriate conceptual basis for the rapidly growing development and analylical and policy interest in materials flow analysis (MFA). Following the review of the earlier intellectual background of societal metabolism in the first installment of this two-part article, this paper focuses on the current state of the art by examining more recent research referring t o societal metabolism in terms of material and substance flows. An operational classification of the literature according to frame of reference (socioeconomic system, ecosystem), system level (global, national, regional, functional, temporal), and types of flows under consideration (materials, energy, substances) highlights some of its characteristic features. There follows an integrated discussion of some of the major conceptual and methodological properties of MFA, with a particular focus on the field of bulk materials flows on a national level, comparing the major empirical results. Finally, the theoretical stringency research productivity, and political relevance of the MFA-related studies are assessed.     

Urban Metabolism

Urban metabolism studies have been established for only a few cities worldwide, and difficulties obtaining adequate statistical data are universal. Constraints and peculiarities call for innovative methods to quantify the materials entering and leaving city boundaries. Such methods include the extrapolation of data at the country or the region level based, namely, on sales, population, commuters, workers, and waste produced.
The work described in this article offers a new methodology developed specifically for quantifying urban material flows, making possible the regular compilation of data pertinent to the characterization of a city's metabolism. This methodology was tested in a case study that characterized the urban metabolism of the city of Lisbon by quantifying Lisbon's material balance for 2004. With this aim, four variables were characterized and linked to material flows associated with the city: absolute consumption of materials/products per category, throughput of materials in the urban system per material category, material intensity of economic activities, and waste flows per treatment technology.
Results show that annual material consumption in Lisbon totals 11.223 million tonnes (20 tonnes per capita), and material outputs sum 2.149 million tonnes. Nonrenewable resources represent almost 80% of the total material consumption, and renewables consumption (biomass) constitutes only 18% of the total consumption. The remaining portion is made up of nonspecified materials.
A seemingly excessive consumption amount of nonrenewable materials compared to renewables may be the result of a large investment in building construction and a significant shift toward private car traveling, to the detriment of public transportation.