生物强化技术在生物质沼气制备过程中的应用及研究进展

生物强化技术通过为特定的生物过程"设计"微生物,进而作为一种提升反应系统活力和性能的手段被应用于生物质沼气制备过程,以便加快发酵系统启动时间、增加原料利用率、缩短酸败系统的恢复时间、降低高有机负荷的抑制作用等。本文针对以木质纤维素为原料的沼气制备中的生物强化技术,从生物强化菌剂的构建及标准、生物强化作用的影响因素、生物强化作用机制的探究等几个方面来阐述目前国内外生物强化技术在生物质沼气制备过程中的应用与研究进展,以及存在的问题和解决方案。     

毛乌素沙地优势克隆半灌木生物量配置对小尺度植被盖度变异的响应

克隆植物根据其构型可以分为游击型和密集型。游击型克隆植物的间隔子长,分株在水平空间的扩展范围大,可以利用更大空间范围内的资源,其通过克隆生理整合作用发生的非局部反应的能力强。由此可以得出的推论之一是,小生境斑块的环境发生变化,生长于其中的密集型克隆植物的反应可能会更灵敏。这种反应可能会体现在生物量以及配置格局的变化上。以毛乌素地区沙生半灌木群落中两种优势克隆植物羊柴(H edy sarum laeve)和油蒿(A rtem isia ord osica)为研究对象,前者是典型的游击型克隆植物,后者是密集型克隆植物。采取野外调查的方式,观测在不同植被盖度的小生境斑块内二者地上生物量分配格局的变化情况,并结合二者的克隆构型和生活史特征试图探讨产生这种格局的原因。结果表明:羊柴的地上各部分生物量对植被盖度变化的响应不如油蒿敏感。这或者是因为羊柴的游击型克隆构型决定其可以跨越小尺度斑块实现克隆生理整合,可以利用不同小生境斑块的资源导致的。油蒿只能利用小生境斑块内的资源,当小生境斑块的条件改变,其生物量以及配置方式也随之发生相应的变化。在繁殖方式上,羊柴的有性繁殖结构以及有性繁殖投资显著小于油蒿。在资源有限的条件下,对一种繁殖方式的投资常常会削弱另一种繁殖方式。羊柴主要依靠克隆繁殖,这或者符合并支持配置理论的观点。     

燃烧植物产生烟与热的生理生态效应

燃烧植物产生的烟与热对植物的生理生态功能有重要的影响,相关研究已成为生态学研究的热点之一。植物源烟对一些植物种子的萌发和幼苗生长有促进作用,这种促进作用与GA和细胞分裂素的作用相似。在植物烟水溶液中分离得到了具有促进植物种子萌发作用的化合物丁烯羟酸内酯,该物质具有热稳定性、挥发性和有效浓度范围广等特点。丁烯羟酸内酯可以通过纤维素加热产生,因而几乎所有的植物燃烧产生的烟中都可以产生丁烯羟酸内酯。热因子对植物种子萌发有利作用表现为打破种子休眠、清除限制种子萌发的物理、化学因素和减轻种子病原体等方面。大量研究显示,不同植物对烟与热的响应机理存在显著的差异,这是植物群落过火后物种组成改变的重要原因之一。烟与热因子对植物生理生态作用的研究我国开展较少．这与我国是一个森林、草原火灾频繁的国家是不相称的,加强这方面的研究很有必要。另外,今后我国可以在烟与热因子对植物作用的机理,揭示传统用烟火处理土壤促进农林业植物生长的物理和化学本质,以及这些机理在发展有机农业中运用等方面开展深入的研究。     

中华蟾蜍血液生理生化指标的测定

本文对中华蟾蜍（Bufo gargarizans）血液生理和生化指标进行了测定,并对其测定结果进行了t检验。结果显示,中华蟾蜍血液生理生化指标中白蛋白（ALB）、总蛋白（TP）、甘油三酯（TG）、总胆固醇（CHO）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、乳酸脱氢酶（LDH）、葡萄糖（Glu）、血清钙（Ca）、血清氯（Cl）、血清磷（P）、血清镁（Mg）、尿素（Urea）、血清钠（Na）雌雄问均差异不显著（P〉0．05）;碱性磷酸酶（ALP）、血清钾（K）两项指标雌雄之间差异显著（P〈0．05）;肌酐（Cre）在雌雄之间差异极显著（P〈0．01）,从测定结果可看出中华蟾蜍雌雄间血液生理生化值差异不大。     

磷对铝氟交互处理下茶树主要生理生化特性的影响

通过白茶和智仁早茶在铝氟交互处理下添加外源磷的水培试验,研究了不同浓度磷(0,0.2,1.0 mmol/L)对茶树主要化学成分及抗氧化酶的影响.结果表明:(1)当施入0.2 mmol/L磷时,茶叶中的蛋白质、叶绿素和茶多酚含量及SOD、POD和CAT活性均比无磷组高,且在5.0 mmol/L铝和1.0 mmol/L氟处理下,均达到最高值(叶绿素除外),表明适量外源磷的施加对茶树的生理生化特性起促进作用,并能有效缓解铝和氟毒所致的氧化损伤,从而抑制了脂质过氧化作用;(2)随着磷浓度(1.0 mmol/L)增加,茶叶中的各指标值均比无磷组和对照低,出现最低值,表明磷对铝氟胁迫下茶树的缓解效应有限,超过一定的浓度,则表现出明显的抑制作用;(3) 在外源磷的施加下,白茶的可溶性蛋白、茶多酚和叶绿素含量及SOD、POD和CAT活性均比智仁早茶的变化幅度大.因此,外源磷对茶树幼苗生理生化作用具有一定的调控效应.     

4种阔叶幼苗对PEG模拟干旱的生理响应

研究了PEG模拟干旱胁迫环境下的火力楠(Michelia macclurel)、尾叶桉(Eucalyptus urophylla)、枫香(Liquidambar formosana)、荷木(Schima superba)幼苗的生理变化。结果表明,干旱胁迫下,4种幼苗叶片的相对含水量小于对照,其中,尾叶桉和枫香下降明显;不同干旱胁迫条件下,4种树种幼苗叶片的相对电导率均显著大于对照,其中尾叶桉和枫香上升幅度大;干旱胁迫下的火力楠和荷木幼苗叶片的脯氨酸含量呈现波动,尾叶桉和枫香幼苗则显著大于对照;不同干旱胁迫时间下的幼苗叶片的叶绿素含量小幅波动;4个树种幼苗的过氧岐化酶(SOD)活性随胁迫时间增加而呈现先升后降的趋势,其中火力楠和荷木的幼苗的SOD活性持续维持在较高水平;荷木叶片的丙二醛(MDA)含量先升后降,最后和对照水平相近,其余幼苗的MDA含量均大于对照;干旱胁迫下4种幼苗叶片的可溶性糖含量增加幅度较大。主成分分析表明,4种幼苗的抗旱能力排序为荷木>火力楠>尾叶桉>枫香。     

模拟淹水对池杉和栓皮栎光合生理生态过程的影响

池杉（Taxodium ascendens）和栓皮栎（Quercus variabilis）是我国亚热带河岸带和库塘消落区常见的植物,对于河岸带和库塘消落区的水土保持和水源涵养具有十分重要的作用。研究通过测定二者的最大净光合速率、光饱和曲线、二氧化碳饱和曲线、根／茎／叶的可溶性糖含量、叶片的比叶重（Ieaf mass per unit area,LMA）和根系活力等指标研究了模拟淹水（50d）对两年生栓皮栎和池杉树苗生理生态过程的影响。在淹水过程中,栓皮栎的最大净光合速率不断下降,到试验结束时淹水处理的最大净光合速率降低为对照的9％,而且处理与对照差异极显著;而在整个淹水过程中池杉则在处理和对照间没有显著差异。淹水胁迫下：（1）淹水导致栓皮栎表观量子效率（φ）不断下降,淹水第6天降为对照的59．9％左右（P〈0．001）,第26天降为对照的40．9％左右（P〈0．001）,而26d的淹水对池杉的光饱和曲线却影响不大;（2）淹水导致栓皮栎羧化效率（CE）的不断下降,在正常生长条件下栓皮栎的CE为（0．331±0．075）μmolm^-2s^-1Pa^-1。淹水第10天栓皮栎的CE下降到对照的22．1％,淹水第30天降到对照的16．8％,且差异均显著（P〈0．001）。淹水对池杉的二氧化碳饱和曲线没有造成显著影响;（3）淹水导致两个种的根／茎／叶可溶性糖含量呈现动态变化。50d的淹水导致栓皮栎叶片可溶性糖含量相比于对照略有上升,茎和根可溶性糖含量显著上升。而池杉根／茎／叶可溶性糖含量对照和处理之间差异不显著;（4）淹水导致栓皮栎的比叶重持续升高,池杉的与对照没有显著差异;（5）淹水导致栓皮栎的根系活力持续下降,池杉则开始时下降后又升高,这可能与池杉在淹水过程中产生了有利于吸收氧气的不定根,而栓皮栎没有产生不定根有关。以上实验结果说明相对池杉,栓皮栎应属于对淹水较敏感的树种。短期淹水（1～10d）导致栓皮栎光合速率下降的生理生态原因应该至少包括表观量子效率和羧化效率下降两个原因。而长期淹水条件下,叶片碳水化合物的积累（LMA升高）导致的负反馈效应也可能是光合速率下降的原因之一。     

藻类种类和浓度对中华哲水蚤(Calanus sinicus)摄食和消化酶活性的影响

通过饵料浓度差法在实验条件下研究了不同浓度的金藻、三角褐指藻和巴夫藻对中华哲水蚤(Calanus sinicus)摄食和消化酶活性的影响,结果表明:不同藻类和浓度对中华哲水蚤的摄食有明显的影响.(1)中华哲水蚤对3种饵料藻的摄食存在一饱和浓度,低于饱和浓度,摄食率随着食物浓度的增加而增加;高于饱和浓度,摄食率呈下降趋势.实验浓度下,中华哲水蚤对金藻、三角褐指藻和巴夫藻的最大摄食率分别为4664、6021 cells ml-1和4524 cells ml-1.滤水率随着食物浓度的增加而呈单一性的下降.(2)中华哲水蚤消化酶活性随藻类种类和浓度的变化而变化.不同藻类和浓度下,昆布多糖酶活性都明显高于麦芽糖酶和纤维二糖酶的活性,而麦芽糖酶活性又稍高于纤维二糖酶的活性.不同藻类喂养条件下,中华哲水蚤3种消化酶的活性发生了不同程度的变化,以巴夫藻喂养时酶活性稍高.     

华北平原玉米叶片光合及呼吸过程对实验增温的适应性

利用典型农田生态系统的原位实验增温平台,探讨我国华北平原重要农作物玉米叶片光合及呼吸过程对实验增温的适应性,并深入分析其产生适应性的原因和机理。研究结果显示,实验增温使玉米叶片净光合速率(A_n)显著升高(P0.001),同时增温也导致A_n的最适温度(T_(opt))升高1.56℃;相似地,实验增温也同样导致了光合作用过程中最大电子传递速率(J_(max))显著增加(P0.001),并且其最适温度(T_(opt))升高了1.45℃,但并没有对最大羧化反应速率(V_(cmax))及其温度敏感性(Q_(10))产生显著的影响(P0.05)。然而,实验增温却显著降低了玉米叶片的暗呼吸速率(R_d)及其Q_(10)值(P0.05)。另外,研究结果还显示实验增温没有对R_d/A_g和J_(max)/V_(cmax)产生显著的影响(P0.05)。此外,尽管实验增温显著提高了玉米叶片的蒸腾速率(T_r),但却并没有显著改变叶片的气孔导度(G_s)及水分利用效率(WUE)。研究结果表明,玉米可以通过调控叶片光合及呼吸等关键生理过程的最适温度对增温产生一定的适应性。然而,尽管玉米能够在叶片尺度上做出调整来适应增温环境,但这种适应能力却十分有限,以至于未来气候变暖仍可能会对华北平原玉米的生长发育过程和粮食产量造成一定的影响。     

高温胁迫影响红掌生长发育的研究进展

红掌原产于南美洲热带雨林,其具有色彩艳丽的佛焰苞,在适宜的条件下可周年开花,是一种具有极高观赏价值的盆花和切花植物.夏季高温严重影响红掌的生长和观赏价值,增加了红掌的种植成本.对高温胁迫影响红掌外观形态、光合作用、细胞膜热稳定性、渗透调节物质、保护酶活性进行了讨论分析,对高温褪色机理及其应对措施进行了归纳总结,以期为进...