生物质能及其产业化的发展与对策

生物质能主要是由陆生和水生绿色生物通过光合作用合成能源物质(生物量)而储存的化学潜能。它在整个物质循环中是取之不尽、用之不竭的,只要有阳光,空气和水的存在,地球上的生命有机体不论是真核的或是原核的都直接地或间接地源源不断地提供各种不同形式的生物质能。这种生物能源有其自然能源的重要特点:可以再生即称之可再生能源。不污染环境即称之洁净能源;易实行产业化,可规模生产。因此,国际上很重视生物质能的开发,并加快其产业化,使之更有效服务于经济建设,又为民众所必需。     

基于能值分析评估现代农牧循环系统的构建与优化

发展现代循环农业有助于推动农业生产方式高质量转型,是实现农业可持续发展的重要路径之一。但生产经营者在构建循环农业系统的过程中,因缺乏精确的参数测算,常存在投入产出不明、循环效率偏低、整体评估缺乏等问题,导致现代循环农业系统的物能高效运转面临阻碍。以江苏省太仓市东林村的现代农牧循环系统为对象,在四维时空尺度上界定系统边界并绘制能流图,全面梳理了案例系统全年运转过程中的投入与产出项目。现代“草-羊-田”农牧循环全系统由粮食种植、饲料加工、湖羊养殖与羊粪堆肥4个亚系统构成。通过模拟亚系统逐步结合、系统循环与优化调控的演进过程,采用能值分析方法对农牧系统不同构建阶段的亚系统与全系统的能值投入产出和结构进行定量评估与对比研究。结果表明,在农牧系统产业链逐步构建直至循环生产的过程中,全系统的总能值投入随各亚系统的扩增而有明显增加,系统的物能内部流通率逐渐升高。随后,以废弃物的系统内部消纳为目标,通过强化亚系统间的耦合对现状循环进行优化调控,系统所需的总能值投入有大幅减少,且各亚系统对本地资源的利用程度有明显提升。实证研究定量评估了现代农牧循环系统构建与优化过程中的能值投入与资源利用状况,为系统的高...     

基于15N示踪技术的植物-土壤系统氮循环研究进展

同位素示踪技术是指外源添加与生物体内的元素或物质完全共同运行的示踪物,用来指示生物体内某元素或物质变化过程的一种方法。利用氮稳定同位素示踪技术,能从本质上揭示生态学过程发生的机理,从而成为生态学科研工作十分重要的工具之一。对近年来15N示踪技术应用于土壤氮素固定、植物氮素营养和植物-土壤系统氮迁移的研究进展进行了综述,并对稳定氮同位素技术在解决相关生态学难题可能的前景和不足方面进行了展望。     

草酰乙酸和苹果酸对菠菜叶片和完整叶绿体光合作用的影响

观测了OAA和MA对菠菜叶征和完整叶绿体光合作用的影响。结果显示,当叶片切块在20μmol/L的OAA存在时,其叶片的光合放氧速率增加了89％,经OAA处理的离体完整叶绿体的光合放氧速率增加了72％;当反应体系中存在有较高浓度的NaHCO3时,OAA的作用不明显。叶片经20μmol/L的MA处理后,叶片光合放氧速率比对照高127％。用CO2分析仪观测了处理后叶片的净光合速率（Pn）,结果显示,OAA和MA处理后的叶片Pn值分别是对照的117％和111％。对在C3植物中建立C4微循环系统来提高光合作用效率的可能性进行了讨论。     

细菌视紫红质光循环中间体M412的动力学初探

采用紫外可见吸收光谱技术和闪光光解技术,初步观察了细菌视紫红质(BR)分子在宽pH范围(2.1～12.3)内的特征吸收峰以及M412的相对浓度和M412的慢成分半衰期的变化,并对其结构和光循环功能进行了讨论.紫外可见吸收光谱实验结果显示:pH=5.0～10.0时,BR最大特征吸收峰值约为568 nm;pH＜5.0时,BR最大特征吸收峰发生红移;pH＞10.0时,BR最大特征吸收峰发生蓝移.闪光动力学光谱结果显示:pH为7.3～9.5时,M412的相对浓度(M0)基本稳定在0.038左右;pH＜7.3时,M0逐渐减小;pH＞9.5时,M0明显上升,在pH=11.8时达到最大值0.1355,随后又快速下降.pH为2.1～7.3时,M412的慢成分半衰期(ts1/2)值在(4.1±1.1)ms左右;pH＞7.3时,ts1/2值急剧延长到40 677.4 ms.推测在高pH条件下,BR分子的光循环有新的路径和机理.     

喀斯特峰丛洼地不同类型森林养分循环特征

以中国西南喀斯特峰丛洼地为研究区域用标准木法和收获法对人工林、次生林、原生林3个不同类型森林的6个代表性群落的生物量、营养元素生物循环量及循环特征进行了研究。结果表明:(1)不同类型森林群落乔木各器官的养分含量大小顺序为:叶枝根干,林下植被层和凋落物层的养分含量比较高,其含量普遍高于乔木层各组分,仅次于乔木叶片;各组分中营养元素以K、Ca最高,P、Mg最低;(2)3种类型森林间乔木层的养分积累量总规律表现为原生林(4540.30 kg/hm~2)次生林(2107.09 kg/hm~2)人工林(719.51 kg/hm~2),分别占林分养分积累量的88.30%、79.57%和62.60%;(3)3种类型森林生态系统养分总贮量相差不大,均主要集中在土壤层在各层分配格局有所差异;营养元素的年吸收量和年归还量均为次生林原生林人工林,年吸收量分别为:418.80、271.17和148.79 kg hm~(-2)a~(-1);年归还量分别为:182.98、111.43和43.37 kg hm_(-2)a~(-1);(4)不同类型森林养分利用系数总规律为人工林(0.35)次生林(0.20)原生林(0.10);循环系数则相反,为原生林(0.48)次生林(0.46)人工林(0.30);而周转时间为原生林(37.32)人工林(18.63)次生林(13.93)。喀斯特峰丛洼地土层薄,养分贮存能力差,森林养分循环能力相对较弱,沿着强、中、弱干扰递减梯度,3种类型森林养分利用效率和循环能力呈增长趋势。     

突触囊泡循环障碍与帕金森病

帕金森病是人类第二大神经退行性疾病,虽然通过对帕金森病遗传家族的研究已发现不少与之相关的致病基因,然而其病因尚不清楚。在已发现的与帕金森病相关基因中,α-synuclein、LRRK2、Parkin、PINK1以及DJ-1也在调节神经元突触前囊泡的神经递质释放以及突触前囊泡循环过程中发挥重要作用。最近的一些研究表明突触前囊泡循环障碍在帕金森病发病过程中扮演重要角色。本文对上述基因在突触囊泡循环以及其突变导致帕金森病病程中的作用作一概述,并推测囊泡循环障碍在帕金森病发病过程中的作用机理,最后指出目前在该研究领域需要解决的一些问题。     

几种椎间盘退变动物模型的建立和应用

椎间盘退变是一种年龄相关的退行性疾病,是引起下腰痛的主要因素,严重影响病人的生活质量,并显著增加家庭的经济负担。目前,缺少椎间盘退变的有效干预和治疗手段,部分原因是其发病机制尚未阐明。椎间盘退变动物模型的构建对于阐明该疾病的病理机制至关重要。椎间盘退变是一个复杂的过程,受机械应力、结构损伤、生物化学与基因表达等多种因素的影响。本文总结了应用异常机械应力、结构损伤、生物化学或化学诱导和基因敲除等方式构建的椎间盘退变动物模型。生物力学是维持椎间盘稳态的重要因素,异常的机械应力会导致椎间盘退变。同时,椎间盘退变常伴随结构性损伤,椎间盘结构破坏也会导致椎间盘发生退变。此外,生物化学或化学诱导和关键基因敲除也会导致椎间盘退变。本文按照造成异常机械应力的因素将机械应力模型分为加压模型和失稳模型;按照椎间盘结构将结构损伤模型分为髓核与纤维环损伤模型和软骨终板损伤模型。总结了生物化学或化学诱导模型以及新型的基因敲除模型。讨论了不同类型椎间盘退变动物模型的可能应用和局限性。     

我国北方3种典型土壤-作物体系中微生物量磷库特征

土壤微生物量磷(Microbial Biomass Phosphorus, MBP)是土壤磷组分中最为活跃的形态,在土壤磷素的形态转化与生物地球化学循环过程中起着关键作用,是植物可利用磷的重要来源。研究土壤MBP库容的大小对于充分认识微生物的固磷潜力和掌握土壤磷素循环与转化能力意义重大。以我国北方农田3种典型的土壤-作物体系为研究对象,基于定点采样,通过分析测定采集的362个表层(0—30 cm)土壤样品来量化不同土壤-作物体系MBP库容的大小。结果表明：黑土-春玉米、潮土-冬小麦/夏玉米、灰漠土-棉花体系表层土壤MBP平均含量分别为17.36、14.45、8.75 mg/kg,且不同土壤-作物体系间MBP含量存在显著差异;3种土壤-作物体系表层土壤(0—30 cm)MBP库容的大小分别为83.60、54.26、39.80 kg P/hm~2,其储存的磷在数量上相当于当季作物需磷量的1.10—2.73倍,表明土壤MBP库是农田生态系统中一个不容忽视的巨大有效养分磷储库。其库容的大小受土壤性质和气候因素的共同影响,土壤pH、有机碳、年均气温和年均降雨量是我国北方农田土壤MBP库容大小的主...     

细菌视紫红质光循环中间体M412的动力学初探

采用紫外可见吸收光谱技术和闪光光解技术,初步观察了细菌视紫红质(BR)分子在宽pH范围（2.1～12.3）内的特征吸收峰以及M₄₁₂的相对浓度和M₄₁₂的慢成分半衰期的变化,并对其结构和光循环功能进行了讨论.紫外可见吸收光谱实验结果显示：pH=5.0～10.0时,BR最大特征吸收峰值约为568 nm;pH＜5.0时,BR最大特征吸收峰发生红移;pH＞10.0时,BR最大特征吸收峰发生蓝移.闪光动力学光谱结果显示：pH为7.3～9.5时,M₄₁₂的相对浓度(M₀)基本稳定在0.038左右;pH＜7.3时,M₀逐渐减小;pH＞9.5时,M₀明显上升,在pH=11.8时达到最大值0.1355,随后又快速下降.pH为2.1～7.3时,M₄₁₂的慢成分半衰期(t^s_1/2)值在(4.1±1.1)ms左右;pH＞7.3时,t^s_1/2值急剧延长到40 677.4 ms.推测在高pH条件下,BR分子的光循环有新的路径和机理.