秦岭宁陕县森林植被碳储量与碳密度特征

以秦岭南坡中段宁陕县林区2003年二类森林调查资料为基础,采用政府间气候变化委员会(IPCC)推荐使用的森林碳储量估算方法,从森林类型、林种、年龄和林分起源的角度,对该林区森林植被碳储量和碳密度进行估算。结果显示:(1)宁陕县森林植被碳储量为12.31Tg(1Tg=1×1012 g),平均碳密度为66.36Mg/hm2(1Mg=1×106 g),其各乡镇森林植被碳储量和碳密度在空间上的分布不平衡。(2)各森林类型中针叶林总碳储量为0.71Tg,平均碳密度为64.11 Mg/hm2,阔叶林总碳储量为11.61Tg,占宁陕县总碳储量的94.3%,碳密度为67.65Mg/hm2。(3)各林种中防护林碳储量最大(8.13Tg),占宁陕县总碳储量的66%,特种用途林碳密度最大(81.43Mg/hm2)。(4)不同林分起源中,天然林碳储量为12.231Tg,占宁陕县总碳储量的99.3%,人工林碳储量较小。(5)不同年龄森林中未成熟森林(包括幼龄林、中龄林和近熟林)碳储量为12.13Tg,占总碳储量的98.5%,近熟林碳密度最大(80.14Mg/hm2),幼龄林碳密度最小(39.85Mg/hm2)。研究表明,宁陕县森林具有较大的固碳能力和固碳潜力,其森林面积和蓄积是决定森林碳储量大小的重要因子,而森林碳密度的大小与森林类型、年龄组成和林分起源方式密切相关。     

帽儿山地区落叶松人工林CO2通量特征及对林分碳收支的影响

2008年,采用涡度协方差法测定了黑龙江省尚志市帽儿山地区落叶松人工林的CO₂通量,并于生长季(5—10月)不同月份测定了落叶松叶片光合日变化.结果表明: 不同时间段环境因子变化对落叶松人工林净生态系统交换量的影响存在差异,下午(12:00—24:00) 的净生态系统交换量对其饱和蒸汽压亏缺的变化反应较上午(0:00—12:00)迟钝;上午光能利用效率为0.6284 mol·mol^-1,是下午的1.14倍;随温度上升,上午净生态系统交换量的增幅是下午的1.5倍(气温>15 ℃).这种差异使落叶松林净碳交换量的88%在上午完成,而下午仅完成净碳交换量的12％;上、下午生态系统生产力分别占全天的60%和40%,上午叶片的光合能力为下午的3倍.落叶松人工林全年净生态系统交换量在263～264 g C·m^-2,生态系统呼吸在718～725 g C·m^-2,总初级生产力在981～989 g C·m^-2.     

CO2浓度升高和施氮条件下小麦根际呼吸对土壤呼吸的贡献

依托FACE技术平台,采用稳定13C同位素技术,通过将小麦(C3作物)种植于长期单作玉米(C4作物)的土壤上,研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥水平对土壤排放CO2的δ13C值及根际呼吸的影响.结果表明:种植小麦后土壤排放CO2的δ13C值随作物生长逐渐降低,CO2浓度升高200 μmol·mol-1显著降低了孕穗、抽穗期(施氮量为250 kg·hm-2,HN)与拔节、孕穗期(施氮量为150 kg·hm-2,LN)土壤排放CO2的δ13C值,显著提高了孕穗、抽穗期的根际呼吸比例.拔节至成熟期,根际呼吸占土壤呼吸的比例在高CO2浓度下为24％～48％ (HN)和21％ ～48％ (LN),在正常CO2浓度下为20％ ～36％ (HN)和19％～32％(LN).不同CO2浓度下土壤排放CO2的δ13C值和根际呼吸对氮肥增加的响应不同,CO2浓度与氮肥用量在拔节期对根际呼吸的交互效应显著.     

利用模拟退火算法优化Biome-BGC模型参数

生态过程模型建立在明确的机理之上,能够较好地模拟陆地生态系统的行为和特征,但模型众多的参数,成为模型具体应用的瓶颈。本文以Biome-BGC模型为例,采用模拟退火算法,对其生理、生态参数进行优化。在优化过程中,先对待优化参数进行了选择,然后采取逐步优化的方法进行优化。结果表明,使用优化后的参数,模型模拟结果与实际观测更为接近,参数优化能有效地降低模型模拟的不确定性。文中参数优化的过程和方法,可为生态模型的参数识别和优化提供一种实例和思路,有助于生态模型应用区域的扩展。     

围栏放牧下土壤-植被碳密度空间分布格局

对围封13年且放牧的冷季高寒矮嵩草草甸,进行了从围栏入口到内部不同距离植被和土壤碳密度状况的调查.结果表明:1)入口到50 m植被现存碳密度平均为1298.0gC·m-2,60～180m有所下降(平均为997.3 g C·m-2),200～300 m反而升高(平均为1285.5 g C·m-2).当年净初级生产碳密度分布趋势与其相同,0～50 m、60 ～180 m和200～300 m平均分别为742.5、571.0和745.7 g C·m-2.这种分布趋势与放牧过程中绵羊觅食频度和强度有关.一般在中央地带放牧强度大,绵羊觅食时间长,边缘地带受围栏效应或围栏外环境因素影响,放牧强度相对较弱,一定程度上对植被生长发育起到了保护作用,使边缘地带植被碳密度得到提高.2)从围栏入口到草场内部土壤碳密度变化趋势表现复杂,入口到100 m增加,100～170 m减小,然后略有升高.土壤碳密度最高值出现在95 m处(15.42 g C·m-2),最低值出现在170 m处(14.12 gC· m-2).目前尚不清楚为何出现这种格局,但至少认为,土壤有机质的动态转化过程受多种因素影响,与植被碳密度相比具有一定的迟滞效应.具体如何影响有机质的动态转化及其迟滞效应,有待进一步研究.     

海拔梯度对长白山北坡岳桦水分利用效率的影响

以分布于长白山北坡海拔1800～2050 m的岳桦林为对象,以叶片碳稳定同位素(δ13C)值作为岳桦长期水分利用效率指示值,探讨海拔梯度对岳桦林水分利用效率的影响.结果表明:随海拔升高,岳桦林土壤体积含水量、比叶质量极显著增加,而叶片含水量和土壤温度显著降低;岳桦叶片δ13C值与海拔呈极显著正相关,增幅为1.013‰·(100 m)-1,与土壤体积含水量、比叶质量呈显著正相关,与生长季土壤平均温度、叶片含水量呈显著负相关.温度不是长白山林线的唯一限制性因子,海拔梯度上水热条件的差异及其交互作用可能造成岳桦生长期间的生理干旱.     

江西瑞昌石灰岩山区退耕还林对土壤有机碳的影响

以江西瑞昌石灰岩山区退耕还林5年的林地为对象,研究了不同退耕还林模式(林苗一体化、药用纯林、多树种混交和竹阔混交)对土壤有机碳含量的影响.结果表明:与对照相比,退耕还林地0～20 cm土层的土壤有机碳、微生物生物量碳和可矿化碳含量分别增加24.4%、29%和18.4%,退耕还林显著提高了土壤有机碳含量,增强了土壤碳储能力;0～10 cm土层的土壤有机碳、微生物生物量碳和可矿化碳含量极显著高于10～20 cm土层,且退耕还林地土层间差异大于对照;4种退耕还林模式中,林苗一体化模式对土壤有机碳的影响较大.     

信号转导蛋白PⅡ的研究进展

PⅡ蛋白是一种信号转导蛋白,存在于细菌、古细菌和植物中,该蛋白通过调节信号传导酶的活性来控制细胞内的碳、氮代谢.就PⅡ蛋白的结构、功能以及在细菌和植物中PⅡ蛋白的研究进行了系统阐述.     

季节性雪被对青藏高原东缘高寒草甸2种优势植物碳、氮积累和分配的影响

依据2006~2008冬季的自然雪被分布状况,在青藏高原东缘的高寒草甸中设置3条样带（即深雪、中雪和浅雪）。在2009年的生长季,在3个雪梯度样带中,分别测定了2种优势植物圆穗蓼（Polygonum macrophyllum）和黑褐穗苔草（Carex atrofusca subsp. Minor）生物量和碳氮营养积累及分配的动态特征。结果表明,深雪能够促进圆穗蓼和黑褐穗苔草生物量和碳氮养分的积累,可能使它们产生的凋落物数量更多且质量更好。深雪更有利于圆穗蓼（非禾本科草本植物）根系生物量、碳氮养分的积累;深雪不仅同时促进黑褐穗苔草（禾本科植物）地上部分和根系生物量、碳氮积累,而且还使其种子产量增加和质量提高,潜在地增强了黑褐穗苔草种子的繁殖能力,可能使得黑褐穗苔草的种间竞争能力增强。可以预见,未来季节性雪被的变化,必定会引起青藏高原东缘高寒草甸的初级生物量及其结构、植物群落物种组成等均发生相应变化。     

枯草芽孢杆菌ccpA基因敲除及对其核黄素产量的影响

CcpA蛋白是介导枯草芽孢杆菌碳分解代谢物阻遏(CCR)的全局调控因子,由ccpA基因编码。CCR效应的存在影响B.subtilis对葡萄糖的利用,降低B.subtilis生产发酵产品的效率。采用基因重组技术敲除了核黄素发酵菌株B.subtilis24/pMX45的ccpA基因,构建了CcpA缺陷株B.subtilis24A1/pMX45。发酵结果显示:B.subtilis24A1/pMX45能够在70h内基本耗尽10%的葡萄糖,生物量达到1.5×109个细胞/mL,溢流代谢产物积累量减少,在8%和10%葡萄糖浓度下,B.subtilis24A1/pMX45核黄素产量分别比B.subtilis24/pMX45提高了62%和95%。CcpA的缺陷,可以缓解葡萄糖引起的CCR效应,显著提高菌株的核黄素产量。