三江平原生长季沼泽湿地CH4、N2O排放及其影响因素

 2003年6～9月采用静态箱_气相色谱法,对三江平原生长季不同淹水条件下沼泽湿地CH₄、N₂O的排放进行了同步对比研究,并探讨了影响气体排放的主要影响因素。结果表明, 生长季沼泽湿地CH₄和N₂O排放具有明显的时空变化特征。长期淹水的毛果苔草（Carex lasiocarpa）和漂筏苔草(Carex pseudocuraica)植物带CH₄的平均排放强度分别为259.2和273.6 mg•m^-2•d^-1,高于季节性淹水的小叶章(Deyeuxia angustifolia)植物带的排放强度(38.16 mg•m^-2•d^-1)（p<0.00 0 1）;而生长季N₂O的平均排放强度分别为0.969、0.932 和0.983 mg•m^-2•d^-1, 植物带间无显著差异（p=0.967）。相关分析表明,气温和5 cm深地温对沼泽湿地CH₄生长季排放通量的影响较大,而水位则是影响长期淹水沼泽N₂O排放通量的主要因素;不同类型湿地间CH₄平均排放强度的差异主要受水位的控制,而强烈的还原环境可能是导致不同类型湿地具有近似的N₂O排放强度的原因。     

双氢胺对土壤裂缝产生过程中N2O释放的影响

模拟稻田土壤在加入不同量的 (NH₄)₂SO₄和双氢按(DCD)抑制剂的溶液后先进行淹水培养,然后让土壤自然蒸发变干,直至土壤产生裂缝到裂缝稳定,最后在裂缝稳定后的复水的连续培养试验。通过模拟对土壤进行复杂的、动态的水分含量变化过程中试验,探讨双氢胺抑制剂对其N₂O释放的影响。每天监测土体释放的N₂O通量,以及渗漏液中溶解的N₂O浓度和pH值。这些监测结果表明：在相同的水分管理条件下,土壤中没有氮肥加入,只有DCD加入的A处理释放N₂O气体最少,其平均释放通量为340.91 μg m^-2 h^-1; 土壤中有高剂量的氮肥和DCD加入的E处理释放N₂O最多,其平均释放通量为9280.23 μg m^-2 h^-1。裂缝产生稳定后的复水能减少N₂O向空气中的释放。渗漏液中的N₂O浓度都是过饱和的。当土壤中肥料(NH₄)₂SO₄加入量(每千克土壤中外加N≤3g)相对较少的情况下,DCD抑制剂能抑制裂缝产生过程中的N2O释放;当土壤中肥料(NH₄)₂SO₄加入量(每千克土壤中外加N≥6g)相对较多的情况下,DCD抑制裂缝产生过程中的N₂O释放效果不明显。此外还得出(NH₄)₂SO₄和DCD的加入量比是10:1 时,其抑制N₂O排放的效果比(NH₄)₂SO₄和DCD的加入量比分别是10∶1.5和10∶2要好。土体释放的N₂O通量和渗漏液中溶解的N₂O浓度之间不存在相关性,土体释放的N₂O通量和渗漏液中的pH值之间也不存在相关性。但是渗漏液中的N2O浓度和pH值之间存在显著的正线性相关关系。     

小兴安岭典型草丛沼泽湿地CO2、CH4和N2O的排放动态及其影响因素

 2007年6~10月, 采用静态箱-气相色谱法, 同步研究了小兴安岭典型修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽湿地CO₂、CH₄和N₂O排放通量的季节动态及其与环境因子的关系, 估算了CO₂、CH₄和N₂O的生长季排放量, 探讨了沼泽湿地碳与氮的源汇关系。结果表明: 草丛沼泽生长季节温室气体排放量以CO₂占绝对优势(99.61%), CH₄的排放量次之(0.39%), N₂O的排放量最低(0.000 7%), 且为碳、氮的吸收汇(分别为固定量的53.93%和0.04%); CO₂、CH₄和N₂O生长季平均排放通量依次为487.89、1.88和0.004 mg·m^–2·h^–1, 且具有明显的季节变化特征, CO₂和N₂O的最高排放量均出现在夏季(6月24日至8月14日和7月14日至8月14日), CH₄的最高排放量出现在夏秋季(8月24日至9月24日), 其中, CO₂季节变化与空气温度和0~20 cm土壤温度具有显著相关性(p < 0.05), CH₄与空气温度具有显著相关性(p < 0.01), N₂O与水位具有显著的负相关性(p < 0.05)。     

千烟洲红壤丘陵区人工针叶林土壤CH4排放通量

 CH₄在温室效应中起着重要作用,为估算中亚热带CH₄的源汇现状,评价森林生态系统对温室效应的影响,采用静态箱-气相色谱法研究了千烟洲红壤丘陵区人工针叶林的土壤CH₄ 排放通量特征及水热因子对其的影响。对2004年9月～2005年12月期间的观测结果分析表明 ：千烟洲人工针叶林土壤总体表现为大气CH₄的吸收汇,原状林地土壤(Forest soil)情况下,CH₄通量的变化为7.67～-67.17μg&;#8226;m^-2&;#8226;h^-1,平均为-15.53μg&;#8226;m^-2&;#8226;h^-1;无凋落物处理(Litter-free)情况下,CH₄通量的变化是9.31～-90.36 μg&;#8226;m^-2&;#8226;h^-1,平均为-16.53μg&;#8226;m^-2&;#8226;h^-1。 二者对土壤CH₄的吸收表现出明显的季节变化规律,秋>夏>冬>春,但无凋落物处理CH₄变化幅度较原状林地土壤大,无凋落物处理吸收高峰出现在10月,最低值出现在翌年3月,原状林地土壤则分别在9月和翌年2月,均提前1个月。对土壤CH₄吸收通量与温度和湿度的相关分析表明： 无论是原状林地土壤还是无凋落物处理情况下,土壤CH₄通量都与地下5 cm的温度和湿度相关性最高。偏相关分析反映了不同季节水热配置对土壤吸收CH₄通量的影响：冬季为12月～翌年2月,温度起主要作用;雨季3～6月,温度作用为主,随着温度的升高而升高,水分作用微弱;7～8月,CH₄吸收通量随着湿度的降低而增加,但高温限制了CH₄的吸收;秋季（9～11月）水热配置适宜,CH₄通量达到高峰值。总之,CH₄吸收通量随着温度的升高和 湿度的降低而增大,但温度过高会抑制其吸收。     

排放通量

CH₄在温室效应中起着重要作用,为估算中亚热带CH₄的源汇现状,评价森林生态系统对温室效应的影响,采用静态箱-气相色谱法研究了千烟洲红壤丘陵区人工针叶林的土壤CH₄ 排放通量特征及水热因子对其的影响。对2004年9月～2005年12月期间的观测结果分析表明 ：千烟洲人工针叶林土壤总体表现为大气CH₄的吸收汇,原状林地土壤(Forest soil)情况下,CH₄通量的变化为7.67～-67.17μg&#8226;m^-2&#8226;h^-1,平均为-15.53μg&#8226;m^-2&#8226;h^-1;无凋落物处理(Litter-free)情况下,CH₄通量的变化是9.31～-90.36 μg&#8226;m^-2&#8226;h^-1,平均为-16.53μg&#8226;m^-2&#8226;h^-1。 二者对土壤CH₄的吸收表现出明显的季节变化规律,秋>夏>冬>春,但无凋落物处理CH₄变化幅度较原状林地土壤大,无凋落物处理吸收高峰出现在10月,最低值出现在翌年3月,原状林地土壤则分别在9月和翌年2月,均提前1个月。对土壤CH₄吸收通量与温度和湿度的相关分析表明： 无论是原状林地土壤还是无凋落物处理情况下,土壤CH₄通量都与地下5 cm的温度和湿度相关性最高。偏相关分析反映了不同季节水热配置对土壤吸收CH₄通量的影响：冬季为12月～翌年2月,温度起主要作用;雨季3～6月,温度作用为主,随着温度的升高而升高,水分作用微弱;7～8月,CH₄吸收通量随着湿度的降低而增加,但高温限制了CH₄的吸收;秋季（9～11月）水热配置适宜,CH₄通量达到高峰值。总之,CH₄吸收通量随着温度的升高和 湿度的降低而增大,但温度过高会抑制其吸收。     

三江平原典型沼泽湿地氧化亚氮通量

2002～2004年利用静态箱-气相色谱法对三江平原3种具有代表性的湿地类型(常年积水的毛果苔草沼泽、季节性积水的小叶章湿草甸和常年土壤过湿的灌丛湿地)进行了为期两年半的N₂O现场观测研究.结果表明,三江平原3种类型湿地N₂O通量均有明显的季节变化和年际变化,一般在非冰冻期表现为排放,冰雪覆盖期表现为微弱的吸收.生长季的N₂O通量以灌丛湿地N₂O排放通量最大,毛果苔草沼泽最小.全年平均N₂O交换通量: 毛果苔草沼泽为53.928 mg·m^-2·yr^-1,小叶章湿地为21.408 mg·m^-2·yr^-1,灌丛湿地为657.120 mg·m^-2·yr^-1,证明沼泽湿地是大气N₂O的源.3种类型湿地生长季N₂O通量无明显的日变化,与温度的相关性不大.     

青藏高原高寒湿地生态系统CO2通量

依据涡度相关系统连续观测的2005年CO₂通量数据,对青藏高原东北隅的高寒湿地生态系统源/汇功能及其部分环境影响因素进行了分析。结果表明,高寒湿地生态系统为明显的碳源,在植物生长季（5~9月份）吸收230.16 gCO₂•m^-2,非生长季（1~4月份及10~12月份）释放546.18 gCO₂•m^-2,其中净排放最高在5月份,为181.49 gCO₂•m^-2,净吸收最高在8月份,为189.69 gCO₂•m^-2,年释放量为316.02 gCO₂•m^-2。在平均日变化中,最大吸收值出现在7月份12:00,为（0.45±0.0012） mgCO2•m^-2•s^-1,最大排放速率出现在8月份0:00,为（0.22±0.0090） mgCO₂•m^-2•s^-1。生长季中6~9月份表现为明显的单峰型日变化,非生长季的变化幅度较小。净生态系统交换量（NEE）和生态系统总初级生产力（GPP）与气温、空气水气饱和亏和地表反射率等环境因素呈现相似的相关性,与地上生物量和群落叶面积指数则为线性负相关,生态系统呼吸（Res）则与上述因子的相关性呈现相反的趋势。     

外源氮对沼泽湿地CH4和N2O通量的影响

三江平原沼泽湿地受到大气沉降、地表径流、农业排水等外源氮素的输入,对湿地生态系统CH4和N2O通量有重要影响。采用野外原位施肥试验模拟外源氮输入,设0,60,120,240kgN·hm^-24种试验处理,探讨外源氮对沼泽湿地CH4和N2O通量的影响。结果表明,外源氮促进了CH4和N2O排放。与对照处理比较,各施氮水平CH4平均排放通量分别增加了181％,254％和155％,N2O排放通量分别增加了21％,100％和533％。外源氮输入对CH4排放的季节变化形式影响不大,而N2O的季节变化形式随着氮输入表现出波动变化的趋势。不同施氮水平对CH4排放的促进作用与植物生长阶段和产CH4的微生物过程密切相关,N2O排放通量随氮输入量呈指数增加（R^2=0．97,P〈0．01）。外源氮通过影响湿地微生物过程来进一步影响CH4和N2O的排放。     

渗滤液负荷和灌溉深度对土壤氧化亚氮与二氧化碳释放的影响

采用预设取样器和静态箱气相色谱法,对渗滤液灌溉条件下,土柱土壤不同深度剖面 N₂O的浓度以及N₂O和CO₂的表面释放通量进行了监测.结果表明: 渗滤液灌溉可促进N₂O的生成和释放,灌溉后24 h内土柱N₂O的释放通量与表土下10 cm（r=0.944,P< 0.01）、20 cm（r=0.799,P<0.01）、30 cm（r=0.666,P<0.01）和40 cm（r=0.482,P<0.05）处所生成的N₂O浓度呈显著相关,且相关程度依次递减.渗滤液灌溉还促进了CO₂的释放,但N₂O与CO₂释放通量之间无显著相关性（P>0.05）.渗滤液的灌溉负荷主要决定温室气体释放总量的强弱（N₂O和CO₂,以CO₂当量计）,灌溉负荷为6 mm·d^-1条件下温室气体释放总量为灌溉负荷2 mm·d^-1的3倍多.采用表土下20 cm处灌溉方式可比表土下10 cm处灌溉方式削减47%的温室气体释放总量.渗滤液灌溉土壤14 d内,N₂O释放量约占温室气体释放总量的57.0%～91.0%.     

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。     

Na2CO3胁迫下星星草幼苗活性氧及保护酶活性的变化

对低浓度Na₂CO₃胁迫下星星草幼苗相对电导率、O^-₂产生速率、H₂O₂含量以及保护酶CAT、SOD和POD活性的研究结果表明,低盐胁迫1 d后,星星草幼苗细胞膜的通透性、O^-₂产生速率、H₂O₂含量及保护酶活性都随着盐胁迫的加剧而升高,其具体的变化规律与盐胁迫强度和幼苗细胞膜的受损伤程度密切相关,但相关关系的性质上具有差异。     

Changes in CH4 and CO2 emissions from soils under flooded conditions after being exposed to FACE (free-air CO2 enrichment) for three years

To evaluate the variations of CO₂ and CH₄ emissions from FACE (free-air CO₂ enrichment, F) soils three years after rice-wheat rotation FACE treatment, incubation experiments in the laboratory with laboratory and elevated CO₂ concentration (1000 μl L?1) were carried out under flooded conditions at 25°C. Results show that soil organic carbon is increased by 11% after exposure to FACE treatment for three years. The results indicate that at laboratory and elevated CO₂, the cumulative CO₂ emissions from FACE soils are 35% and 22% higher than those from the ambient soils, whereas the cumulative CH₄ emissions from FACE soils are 2.6 and 2.3 times that of ambient soils. Thus, there is a larger ratio of cumulative emissions of CH₄ to CO₂ in the soil F. The elevated CO₂ concentration during the incubation stimulates the cumulative CO₂ emission significantly, but its stimulation on CH₄ emission is not statistically significant. The results indicate that the elevated atmospheric CO₂ concentration stimulates the turnover rates of soil organic matter, with a net increase in soil organic matter content, and alters the CH₄/CO₂ ratio.     

Changes in CH4 and CO2 emissions from soils under flooded conditions after being exposed to FACE (free-air CO2 enrichment) for three years

To evaluate the variations of CO₂ and CH₄ emissions from FACE (free-air CO₂ enrichment, F) soils three years after rice-wheat rotation FACE treatment, incubation experiments in the laboratory with laboratory and elevated CO₂ concentration (1000 μl L?1) were carried out under flooded conditions at 25°C. Results show that soil organic carbon is increased by 11% after exposure to FACE treatment for three years. The results indicate that at laboratory and elevated CO₂, the cumulative CO₂ emissions from FACE soils are 35% and 22% higher than those from the ambient soils, whereas the cumulative CH₄ emissions from FACE soils are 2.6 and 2.3 times that of ambient soils. Thus, there is a larger ratio of cumulative emissions of CH₄ to CO₂ in the soil F. The elevated CO₂ concentration during the incubation stimulates the cumulative CO₂ emission significantly, but its stimulation on CH₄ emission is not statistically significant. The results indicate that the elevated atmospheric CO₂ concentration stimulates the turnover rates of soil organic matter, with a net increase in soil organic matter content, and alters the CH₄/CO₂ ratio.     

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。     

硝酸镧对碱胁迫下黑麦草幼苗生长和光合生理的影响

在150 mmol·L^-1 NaHCO₃胁迫下,研究了不同浓度硝酸镧对黑麦草幼苗生长的影响及其对叶片光合生理响应的调节作用。结果表明,叶面喷施低浓度硝酸镧(0.05 mmol·L^-1)预处理显著减小了碱胁迫下黑麦草幼苗生物量、叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、叶绿体希尔反应、光合电子传递、光合磷酸化、Mg²⁺ ATP酶、RuBP羧化酶活性和光合效率的下降幅度,却对光呼吸调节酶乙醇酸氧化酶活性无明显影响。而高浓度硝酸镧(0.5 mmol·L^-1)预处理不仅对碱胁迫没有缓解作用,反而加重了碱胁迫伤害。因此,适宜浓度硝酸镧可以通过改善光合功能从而缓解碱胁迫对黑麦草幼苗生长的抑制作用。     

中国东北样带羊草群落C3和C4植物功能群生物量及其对环境变化的响应

在全球动态植被模型的发展中, 受限于人力、物力和财力使得在物种水平上的研究变得既不可能也无必要。 植物功能群的划分是从生态学的, 而不是系统发育的角度来相互比较地对待不同地区的植物, 从而削减了植被变化研究中植物分类群的数量, 已成为研究植被变化及生物多样性对生态系统功能作用的重要单位。 植物的不同光合途径(C₃、C₄和CAM)从叶片组织结构到生理功能, 从生态适应到地理分布均表现出对不同水、热、光环境的响应, 是理想的植物功能群分类。 为此,分析了中国东北样带以羊草(Leymus chinensis)为建群种或共建种的草原群落植物光合类型功能群生物量及其与群落初级生产力和环境变化的关系。 结果表明:  (1)C₄植物生物量具有明显的变化规律, 且对环境变化的响应显著, 其变异性较高, 更能反映样地间环境变化的差异; (2)C₄与C₃植物变化具有明显的互补性, 并且多数C4植物常在逆境中起到更大作用, 如干旱化、盐碱化和放牧干扰; (3)C₄植物种类少,在所有调查样方中仅出现7种,占总出现种类的9.72%。这些特点说明C₄植物可以考虑作为评估和预测我国温带草原植被及其生态系统变化的重要植物功能群。     

马蔺对不同浓度NaHCO3胁迫的生理响应

为探讨不同浓度NaHCO₃胁迫下,马蔺叶片的膜透性、可溶性蛋白及膜脂过氧化物含量的变化规律,以1年生马蔺实生苗为研究对象,通过对细胞膜透性、膜质过氧化产物MDA、SOD、POD和可溶性蛋白等指标进行测定,研究在盆栽控盐条件下,马蔺对NaHCO₃胁迫的适应与响应。结果表明：随着NaHCO₃浓度和胁迫时间的增加,对马蔺叶片可溶性蛋白含量的影响总体是先下降后上升的趋势,在30 d时,0.4%和0.6%盐浓度胁迫下的马蔺的可溶性蛋白含量上升较大,分别比对照高：21.7%,38.6%;在NaHCO₃盐胁迫的10~20 d,马蔺叶片的的膜透性略有降低;在20~30 d时,膜透性迅速上升;NaHCO₃胁迫20 d时,除对照外其他盐浓度胁迫下的马蔺叶片的POD活性都达到了最大值,分别比对照高95%,103%,496%;相同盐浓度胁迫下,随着时间的延长,SOD活性变化趋势是先下降后上升;MDA作为膜脂过氧化作用的主要产物之一,随着盐浓度的增加和盐胁迫时间的延长,在30d时0.6%浓度的马蔺叶片中MDA含量大量积累。综上所述,马蔺有抗盐（NaHCO₃）胁迫的能力,是重要的盐碱地生植物,本研究为马蔺的抗盐碱性研究又提供了一有力证据,同时为今后将马蔺应用于治理盐碱土地增加了理论基础。     

NaHCO3处理对西伯利亚蓼叶细胞膜脂过氧化和活性氧清除酶活性的影响

对西伯利亚蓼扦插苗进行不同浓度和不同时间NaHCO₃处理,研究了NaHCO₃处理浓度和时间对西伯利亚蓼叶细胞膜脂过氧化和活性氧清除酶活性的影响。研究表明,NaHCO₃处理浓度分别与过氧化氢酶活性、丙二醛含量和细胞膜透性之间存在极显著正相关性,与超氧化物歧化酶活性之间存在显著正相关性,与过氧化物酶活性之间无显著相关性;不同NaHCO₃浓度处理间,超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性及丙二醛含量差异极显著,过氧化物酶活性和细胞膜相对透性差异显著;不同时间的NaHCO₃处理,过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、丙二醛含量及细胞膜透性差异显著,超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶活性差异极显著。     

马铃薯杂种F1无性株系的ISSR鉴定

为给马铃薯新品种选育提供可靠材料,采用ISSR分子标记对2个马铃薯杂交组合‘J07-4’ב陇薯6号’和‘J07-6’ב陇薯6号’杂交种F₁无性繁殖株系的真实性进行了鉴定。结果从152个ISSR引物中筛选出适于‘J07-4’ב陇薯6号’杂种F₁ 5个无性株系鉴定的3个ISSR引物AF18550、AW75511和AW20617及‘J07 6’ב陇薯6号’杂种F₁ 7个无性株系鉴定的2个ISSR引物AW20607和AF18549;以子代中含有父本特征带为主要依据,鉴定出杂种F₁共12个无性繁殖株系均为真实的杂交种,并建立了杂种F₁不同无性株系间的ISSR指纹图。表明ISSR分子标记技术用于马铃薯杂种F₁无性株系鉴定是可行的。