陆面模式中根系参数的改进及其对模拟结果的影响

为改进陆面模式中根系的参数化,本文在陆面模式SSiB2玉米农田参数本地化的基础上,将CERES-Maize的根系子模型嵌套到SSiB2模式中,研究2种改进的根系参数化方案对陆气通量模拟结果的影响.结果表明： 当根系模型只为SSiB2模式提供根系深度参数（方案1）时,陆气通量的模拟精度有所提高：整个生育期内,感热通量、潜热通量等的模拟值与观测值的相关系数增大,线性拟合的均方根误差减小;播种后121天 成熟,CO₂通量的模拟精度也有所提高.当根系模型为SSiB2模式同时提供根系深度和根长密度两种参数（方案2）时,上述通量的模拟精度较原SSiB2模式同样得以提高.与方案1相比,方案2考虑因素更为复杂、全面,但陆气通量的模拟效果却反而有所下降.改进的根系参数化方案较原SSiB2模式的根系参数化方案更接近实际,这使陆气通量的模拟精度提高;方案2过分夸大了表层土壤的相对根量,使其模拟效果逊色于方案1.     

覆膜对绿洲棉田土壤CO2通量和CO2浓度的影响

基于静态箱法和气井法分别测定新疆棉田覆膜位置的土壤CO2通量和CO2浓度.结果表明:土壤CO2通量和CO2浓度时间变化特征与土壤温度变化趋势一致,均表现为7月较高,10月最低.观测期内,棉田土壤CO2累积排放量非覆膜处理为2032.81 kg C·hm-2,覆膜处理为1871.95 kg C·hm-2;而1 m深度内土壤CO2浓度非覆膜处理为2165~23986μL·L-1,覆膜处理为5137~25945μL·L-1,即覆膜减少了棉田土壤排放CO2的同时增加了土壤CO2积累量.覆膜和非覆膜处理下不同深度土壤CO2浓度和CO2通量的相关系数分别为0.60~0.73和0.57~0.75,表明地表释放的CO2强烈依赖于土壤剖面储存的CO2.覆膜和非覆膜处理下Q10值分别为2.77和2.48,表明覆膜处理下的土壤CO2通量对土壤温度变化的响应更敏感.     

编委推荐

Molecular Cell|R-2HG通过靶向FTO/m6A/PFKP/LDHB来抑制白血病细胞的有氧糖酵解为适应肿瘤组织中复杂的微环境以及维持细胞快速生长的需要,肿瘤细胞必须改变代谢模式,即代谢重编程,其中最重要的就是有氧糖酵解。R-2羟基戊二酸(R-2HG)是异柠檬酸酸脱氢酶IDH突变体的代谢产物,曾被报道具有一定的抗肿瘤效果,然而其对肿瘤代谢的影响尚不清楚。     

我国养殖水体N2O排放特征及其影响因素研究进展

养殖水体作为不可忽视的温室气体排放源,已引起社会广泛关注。本文通过文献综述分析了国内养殖水体N₂O溶存浓度、饱和度及排放通量的时空分布特征,并结合N₂O产生机制探讨了养殖水体N2O排放的影响因素。我国养殖水体N₂O介于饱和与过饱和状态,水-气界面排放通量范围为-9.82×10^-3~143.25×10^-3mg·m^-2·h^-1,养殖水体成为N₂O的重要排放源;空间变异特征表现为南方地区的排放通量显著高于北方地区,北方地区养殖水体N2O排放通量整体高于本区自然水体,而南方地区相反;从时间变化特征看,各养殖塘排放通量变化规律较为相似,大致表现为养殖中期排放量最高,养殖末期和养殖初期较低;季节变化上,夏季最高、冬春季较低。养殖水体N₂O的产生机制与其他水生生态系统相似,主要为硝化和反硝化作用,影响养殖水体N₂O在排放的因素除温度、pH、营养盐、盐度、叶绿素a等环境因素外,还与曝气活动、饵料投放、排水活动和养殖种类等人为因素有关。     

土壤有机碳和外源添加碳对水稻土土体呼吸的影响

土体呼吸输出碳来源于土壤固有有机碳和外源添加碳,而以往关于不同施肥措施对水稻土碳排放的研究少有区分碳的来源。本试验利用一个长达30年的水稻土定位试验,在保证原有定位试验继续正常开展的前提下变更部分施肥处理,得到继续施用高量有机肥(HOM)、施用常量有机肥30年后改施高量有机肥(N-H)、继续施用常量有机肥(NOM)、施用化肥30年后改施常量有机肥(C-N)、施用高量有机肥30年后改施化肥(H-C)、施用常量有机肥30年后改施化肥(N-C)、继续施用化肥(CF)等7种施肥处理。通过观测早稻生长期间原有施肥和改施肥处理土体CO2排放通量(FCO2),研究不同后续施肥对水稻土FCO2的影响,以期探讨土壤原始有机碳和外源添加碳对土壤FCO2的影响。结果表明:7种不同施肥处理土体CO2平均排放通量(F珔CO2)分别为85.34、69.10、51.27、49.15、14.89、12.92和11.59 mg C.m-2.h-1;对施用无机肥料和常量有机肥料的土体而言,土壤本身有机碳含量对F珔CO2无显著影响,但对施用高量有机肥的土体而言,土壤本身的高有机碳含量会增强F珔CO2;CO2排放通量(Y)与添加外源碳量(x)之间符合指数方程:Y=13.33e1.719 x(R2=0.967,n=21),施入的外源有机碳对土体FCO2产生极显著影响;当季外源添加碳以CO2-C矿化分解释放的碳占其总碳量的14%左右,且该分解率受土壤有机碳含量和有机物料添加量的影响较小。     

基于数据同化的哈佛森林地区水、碳通量模拟

模型模拟和站点观测是陆地生态系统水、碳循环研究最主要的两种手段,但各有优势和不足,若二者相互结合,则能更准确地反映生态系统水、碳通量的动态变化.数据同化为模型与观测结合提供了一条有效的途径.本文采用哈佛森林环境监测站相关数据,利用集合卡曼滤波同化算法,将实测叶面积指数(LAI)和遥感LAI同化进入Biome BGC模型中,对该地区水、碳通量进行模拟.结果表明：与未同化模拟相比,将1998、1999和2006年实测LAI数据同化后,模型模拟碳通量(NEE)与通量观测NEE的决定系数(R²)平均提升8.4%;蒸散发(ET)的R²平均提升10.6%;NEE的绝对误差和(SAE)和均方根误差(RMSE)平均下降17.7%和21.2%,ET的SAE和RMSE平均下降26.8%和28.3%.将2000-2004年MODIS LAI 产品与模型同化后,NEE、ET模拟值与观测值间的R²分别提升7.8%和4.7%;NEE的SAE和 RMSE分别下降21.9%和26.3%,ET的SAE和 RMSE分别下降24.5%和25.5%.无论实测LAI还是遥感观测LAI,同化进入模型都能不同程度地提高水碳通量的模拟精度.     

miR-148a通过靶向调节己糖激酶2基因抑制乳腺癌细胞糖酵解和细胞增殖能力

为了探讨miR-148a及己糖激酶2（hexokinase 2,HK2）基因对人乳腺癌细胞糖酵解代谢途径的影响和可能机制,利用实时荧光定量PCR（real-time fluorescent quantitative PCR,qRT-PCR）检测多种乳腺癌细胞系中miR-148a的表达量,从中筛选miR-148a表达量相对较低的乳腺癌细胞系作为研究对象。再通过观察miR-148a表达量的变化对乳腺癌细胞葡萄糖摄取量、乳酸生成量和细胞增殖指标的影响,以探究miR-148a对乳腺癌细胞糖代谢能力的影响。随后,通过TargetScan在线数据库预测miR-148a和HK2基因的靶向关系,再通过双荧光素酶报告实验、Western免疫印迹以及基因回复实验进行验证,以进一步明确miR-148a和HK2在乳腺癌细胞的糖酵解代谢途径中的作用机制。通过qRT-PCR发现miR-148a在多种乳腺癌细胞系表达降低,尤其是在乳腺癌细胞系MDA-MB231中表达量显著降低（P<0.000 1）。过表达miR-148a使MDA-MB231细胞的葡萄糖摄取量、乳酸生成量、细胞增殖指标均显著下降（P<0.01）;而抑制miR-148a表达使MDA-MB231细胞葡萄糖摄取量、乳酸生成量、细胞增殖指标均显著上升（P<0.01）。通过TargetScan在线数据库预测得出,miR-148a与HK2基因3′非编码区（3′-untranslated region,3′-UTR）具有部分结合位点;而双荧光素酶报告实验发现miR-148a与野生型HK2基因的3′-UTR荧光素酶报告载体结合,不与突变型HK2基因的3′-UTR结合。Western免疫印迹检测结果表明,过表达miR-148a使MDA-MB231细胞中HK2蛋白表达量显著下降（P＜0.000 1）,而抑制miR-148a表达则促进HK2蛋白表达量显著上升（P<0.05）。基因回复实验显示,过表达HK2基因使MDA-MB231乳腺癌细胞的葡萄糖摄取量、乳酸生成量、细胞增殖指标显著上升（P＜0.01）;将过表达miR-148a载体与过表达HK2载体共转染MDA-MB231细胞,miR-148a逆转了HK2所致的葡萄糖摄取量增加和乳酸生成量上升,并抑制细胞增殖。因此,研究提示,miR-148a可通过靶向抑制HK2基因表达而抑制乳腺癌细胞MDA-MB231糖酵解代谢和细胞增殖。     

胡家溪摇蚊优势种的生产量动态和物质通量

2006年4月-2007年3月间,对长江支流清江二级支流——胡家溪大型底栖动物群落结构和生产量进行为期一年的调查.结果表明,主要优势摇蚊Conchapelopia sp.的生活史为一年两代,波特真开氏摇蚊(Eukiefferiella potthasti)为一年一代;Conchapelopia sp.的年均密度和年均生物量分别为105 ind·m-2、0.1g·m-2,波特真开氏摇蚊为280ind·m-2、0.3g·m-2.采用龄期频率法测算的周年生产量(g·m-2湿重)和生产量/生物量(P/B),Conchapelopia sp.分别为1.2g·m-2、2.3,波特真开氏摇蚊为1.4g·m-2、2.5.2种摇蚊的生产量时间重叠比例相似系数为0.7,重叠主要出现在冬春季节.营养基础分析发现,无形态碎屑为2种摇蚊的主要食物,占其组成的84％以上,对生产量的贡献率分别为80.1％、68.6％.2个优势种的年均物质通量分别为7.2和7.1g·m-2.     

臭氧对农作物影响的模型

对流层臭氧(O3)浓度增加对作物的不利影响已受到广泛关注,臭氧模型研究自然已成为该领域的热点之一。建立有效的模型对臭氧造成的作物产量损失进行评估和预测,能为中国臭氧污染的控制和农业安全提供科学依据。根据模型与作物生长关系的紧密程度,可将其分为统计模型和机理模型2大类。本文依据模型的研究进程,依次阐述了浓度响应、剂量响应、通量响应3个统计模型;重点分析国内外影响较大的CLASS、Martin和AFRCWHEAT2-O33个机理模型;指出各模型的局限性,并对相关研究发展方向的可行性措施进行讨论。     

箱体特征对箱式法观测水-气界面CO2和CH4通量的影响

箱式法是广泛运用于内陆水体CO₂和CH₄通量监测的重要方法,但各研究中使用的箱体特征存在差异,箱体设计缺少统一标准,从而会影响观测结果。为明确箱体透光性、箱体内外气压差以及箱体内气体混合状态对水-气界面CO₂和CH₄通量观测的影响,本研究基于多通道闭路式动态箱观测系统,分别对比明箱和暗箱、箱体是否配备气压平衡阀及风扇对养殖塘水-气界面CO₂和CH₄通量观测的影响。结果表明: 夏季白天观测期间,与可观测CO₂实际通量的明箱相比,当CO₂呈现排放状态时,暗箱高估了90%的CO₂通量;当CO₂呈现吸收状态时,暗箱低估了50%的CO₂通量。暗箱测得的CH₄扩散通量比明箱低40%。箱体内气压是否与外界气压保持平衡对CO₂和CH₄通量影响均不显著。无风扇的箱体观测的CO₂通量代表性较差,在本研究中较有风扇的箱体高20%。无风扇的箱体难以区分不同途径排放的CH₄通量。在运用箱式法观测水-气界面CO₂、CH₄通量时,应使用透明箱体,并在其中安装风扇辅助气体混合。