CO2浓度升高对红松和长白松土壤呼吸作用的影响

以开顶箱法研究了CO₂浓度升高对红松和长白松土壤呼吸作用的影响.结果表明,500 μmol CO₂·mol^-1使红松和长白松土壤呼吸速率明显降低,土壤表面CO₂浓度升高导致CO₂扩散受阻可能是土壤呼吸受到抑制的主要原因.500 μmol CO₂·mol^-1下两树种土壤表面CO₂浓度明显高于对照箱和裸地条件下的CO₂浓度,增加幅度在40～150 μmol·mol^-1之间;对照箱内长白松土壤表面CO₂浓度略高于裸地,差异不显著,红松差异显著500 μmol CO₂·mol^-1下的长白松土壤全氮及总有机碳含量略高于对照组,差异不显著,红松裸地的碳氮含量明显低于500 μmol CO₂·mol^-1 及对照箱内土壤碳氮含量;500 μmol CO₂·mol^-1 及开顶箱的微环境对地下3 cm处土壤温度没有明显影响.     

林木树干呼吸变化及其影响因素研究进展

树干呼吸是森林生态系统碳平衡的重要组成部分,它每年消耗碳同化总量(NPP)的11%~33%。受测定技术所限,过去对树干呼吸的研究未能引起足够的重视。近十几年来,由于大气CO₂温室气体浓度的持续升高,树干呼吸已成为研究的热点。测定树干呼吸的方法较多,早期一般采用气体交换法和密闭方法,最近利用便携式光合测定系统(Li-Cor6400)或土壤碳通量测量系统(Li-8100)对树干呼吸采用开路系统测定方法。大量研究结果表明: 1)树干呼吸的日变化呈双峰型曲线,即从早晨开始,树干呼吸速率随温度的上升而增加,到午间有所降低,之后逐渐增加,达到峰值后又逐渐降低。2)树干呼吸的季节动态为:生长季的树干呼吸速率明显高于非生长季,即从春季到夏季树干呼吸速率呈持续升高态势,高峰值出现在7或8月,尔后逐渐下降。树干呼吸活动是一个复杂的生物学过程,其影响因子较多。直接影响因子有气象因子(如温度、湿度和CO₂浓度)和生物因子(如树种、树龄、径阶、边材积和树干氮含量等);而纬度、海拔和地形因子通过影响气象因子或生物因子而间接影响树干呼吸。诸多因子中,树干温度对树干呼吸的贡献最大(Q₁₀可描述树干呼吸对温度升高的敏感性)。树干呼吸机理及其影响因子乃是今后研究的主要内容,一方面要采用统一的测量方法和技术,另一方面要综合考虑影响树干呼吸的内外因素,建立树干呼吸的相关模型,为构建森林生态系统碳循环模型、了解森林生态系统碳收支状况及其对大气CO₂浓度变化的贡献和对全球变化的响应提供理论依据。     

植物暗呼吸作用对大气CO2浓度升高的响应

植物暗呼吸作用对ＣＯ２浓度升高的响应目前存在两种截然相反的观点：一种认为暗呼吸作用将随着ＣＯ２浓度的升高而下降,可能的原因有胞间ＣＯ２浓度升高、呼吸酶活性改变及暗固定ＣＯ２作用的加强等直接原因;另一种认为暗呼吸作用将随ＣＯ２浓度的升高而提高,影响因素可归结为碳水化合物含量增加、高ＣＯ２浓度刺激其他呼吸途径和生长加快等间接原因。由于目前国际上在实验手段、材料及呼吸作用表达方式等方面的不一致性,这些观点尚难定论,需要更多的实验数据来进一步验证。     

几种热带雨林与荒漠植物暗呼吸作用对高CO_2浓度的响应

使用 Ｌ Ｉ６４００ 便携式光合作用测定系统测定了美国生物圈二号内长期生长在高 Ｃ Ｏ２ 浓度（＞ １５００μｍ ｏｌ／ｍ ｏｌ）下 ５种热带雨林植物与 ５ 种荒漠植物暗呼吸强度的变化。结果表明：在 ３５０～４００μｍ ｏｌ／ｍ ｏｌ下 ５ 种雨林植物的平均暗呼吸强度为（０５６±０１９）μｍ ｏｌ Ｃ Ｏ２／ｍ ２·ｓ;荒漠植物平均为（０９８±０７２）μｍ ｏｌ Ｃ Ｏ２／ｍ ２·ｓ。在 Ｃ Ｏ２ 浓度升高时大部分 Ｃ３ 植物暗呼吸作用升高,并呈一定的线形关系。当 Ｃ Ｏ２ 浓度加倍时,雨林植物暗呼吸强度升高６１％ ;荒漠 Ｃ３ 植物升高１３４％ ,而 Ｃ４ 植物变化不明显或略有下降。因而认为,长期高 Ｃ Ｏ２ 浓度可促进 Ｃ３ 植物的暗呼吸作用。     

兴安落叶松树干CO_2各通量成分对树干呼吸的贡献及其主要影响因子

树干呼吸(RS)的CO2通量由三部分组成,即液流中CO2运输通量(FT)、储存通量(△S)和树干表面CO2释放通量(EA)。其中木质部液流中CO2的运输(FT)在植物的气体交换中起到非常重要的作用,是茎、枝呼吸作用测定中非常重要且未予说明的组分。为探明兴安落叶松树干各通量成分对树干呼吸的贡献,采用红外气体分析法(IRGA)原位连续测定树干表面CO2释放通量,同时测定树干液流速度及树干温度,通过Arrhenius方程拟合树干呼吸与树干温度的关系,进而通过质量平衡法计算RS和FT、△S。结果表明:EA,FT和△S占RS的比例是动态变化的,EA与树干内部CO2通量密切相关,FT和△S可影响EA,在24 h周期内EA占总呼吸量的65.10%~100%,FT占总呼吸量的1.86%~29.46%,储存通量占总呼吸量的0.42%~5.44%。个体之间,树干呼吸的各通量成分所占的比例不同,FT和△S是木本组织呼吸与树干表面CO2释放通量之间差别的重要影响因子,液流速度对液流中CO2运输通量(FT)的影响在树木个体间也存在差异。     

冬小麦幼苗生长和化感物质对CO2和O3浓度升高的响应

利用开顶式气室(OTC), 采用盆栽试验研究了CO₂浓度为550 μL·L^-1、O₃浓度为60 μL·L^-1及CO₂浓度为550 μL·L^-1+O₃浓度为60 μL·L^-1对7个冬小麦品种幼苗生物量和化感物质丁布(DIMBOA)的影响.结果表明：在高CO₂浓度下,冬小麦幼苗地上生物量与丁布含量在品种间存在显著差异,品种碧蚂1号幼苗和根干质量比对照（CO₂浓度为370 μL·L^-1,O₃浓度为40 μL·L^-1）增加了36.8%和24.7%;丁布含量增幅为5.7%~184.6%.除碧蚂1号和陕139外,高浓度O₃导致冬小麦生物量降低,但使所有品种丁布含量显著增加,变幅为0.5~3倍.交互作用下所有品种根干质量降低,长武134地上部质量、根质量和丁布含量降幅最大,分别为82%、27.9%和35.5%;与长武134、远丰175和兰考217丁布含量降低相反,陕139丁布含量增加84.6%.聚类分析显示,不同处理和不同品种均显著影响丁布含量,陕139、兰考217和长武134在高CO₂和O₃浓度处理下聚为一类,而陕139在所有处理中丁布含量均表现为增加.表明化感物质丁布可以作为气候变化条件下,尤其是CO₂和O₃变化下抗性育种的特定指标.     

大气CO2浓度升高对农产品品质影响的研究进展

大气中不断升高的CO₂浓度以及人类饮食的营养质量是目前我们面临的两个重大问题.目前,大气中CO₂浓度已达到380 μmol·mol^-1,预测到2050年大气CO₂浓度将达到550 μmol·mol^-1.农产品的品质不仅取决于遗传基因,而且受生长环境条件的影响.大量研究表明,农作物的生长发育和产量形成都对CO₂浓度升高做出了响应,而且这种变化对农产品的品质也产生了重要影响.本文对目前国内外模拟CO₂浓度升高对农产品品质影响研究中采用的常见方法进行了比较,并综述了近年来在CO₂浓度升高对水稻、小麦、大豆和其他一些蔬菜类农产品品质影响方面的研究进展.大量试验结果表明,CO₂浓度升高条件下,大宗作物籽粒中蛋白质含量下降,微量元素总体上有下降趋势,而蔬菜类农产品的品质有一定程度改善.最后,本文根据目前研究现状对一些问题进行了讨论并提出了今后的研究方向.     

亚高山林线优势种形态结构和竞争力对CO2浓度和温度升高的响应

利用封顶式生长室模拟未来变化的气候条件,研究了亚高山林线优势物种岷江冷杉(Abies faxoniana)和4种草本植物形态与竞争指标对CO2浓度和温度升高的响应.结果表明:处理2个生长季后,高CO2浓度条件下,岷江冷杉冠体积增加42％,比叶面积、比冠体积和比根长分别增加17％、65％和19％;温度升高使岷江冷杉冠形更纵向生长,冠体积增加22％,根冠比和比根长均比对照增加17％;二者同时升高使岷江冷杉冠体积增加79％,比叶面积、比冠体积和比根长分别增加17％、197％和18％.CO2浓度升高处理下糙野青茅(Deyeuxia scabrescen)的株高、基茎和每株叶片数增加,但比叶面积降低;甘肃苔草(Carexkansuensis)、东方草莓(Fragaria orientali)和紫花碎米荠(Cardamine tangutorum)的各项指标变化与青茅相反.温度升高下青茅、苔草、草莓株高、基茎和根冠比下降.二者同时升高条件下4种草本植物的基茎和每株叶片数增加,但比叶面积和根冠比降低.这表明,在CO2浓度和温度升高处理下,岷江冷杉形成有利于生长的冠层结构且单位质量的竞争力增加,而4种草本植物的形态结构和竞争力均受到不同程度的负面影响.     

CO2浓度升高对凤梨叶片生长和光合特性的影响

研究了CO2浓度升高对开顶式气室中凤梨叶片的生长与光合生理的影响。结果表明:高CO2浓度(1000±100μmolmol-1)下生长的凤梨植株的株高、叶面积、鲜重和干重均高于对照(360±30μmolmol-1),处理90d时分别为对照的120.19%、119.22%、177.91%和161.04%;凤梨叶片的净光合速率也增加了136%-259%,且促进了叶片中可溶性糖和淀粉的积累,但叶绿素含量则下降了33.91%。高CO2浓度处理的凤梨叶片中RuBP羧化酶活性没有明显变化,乙醇酸氧化酶活性则明显下降。     

高CO2浓度和固氮菌对斜纹夜蛾幼虫食物利用效率的影响

"补偿取食"假说认为CO2浓度升高后植食性昆虫会增大取食量以弥补植物组织中氮素营养的不足。但实证研究并非都支持该假说。用人工智能气候箱设置CO2浓度(390μL/L和780μL/L)和固氮菌(有、无)等2因素4处理,种植菜豆饲喂刚蜕皮进入4龄的斜纹夜蛾幼虫,测定其取食和食物利用效率。协方差分析结果表明,CO2浓度与固氮菌互作对斜纹夜蛾幼虫取食量具有显著影响,在无固氮菌处理下,斜纹夜蛾幼虫对高CO2浓度处理的菜豆取食量明显高于当前CO2浓度处理的;而在有固氮菌处理下,斜纹夜蛾幼虫对高CO2浓度下菜豆的取食量又比当前CO2浓度处理下的低。固氮菌对斜夜蛾4龄幼虫最终体重没有显著影响,但高CO2浓度处理的4龄幼虫终体重大于当前CO2浓度处理的幼虫。CO2浓度、固氮菌及其互作对斜纹夜蛾幼虫的相对取食率(RCR)和相对生长率(RGR)具有显著影响,在当前CO2浓度处理下,斜纹夜蛾4龄幼虫的RCR和RGR在有、无固氮菌处理之间没有显著差异;但在升高CO2浓度下,无固氮菌处理下的RCR和RGR显著大于有固氮菌处理。CO2浓度及其与固氮菌互作显著影响近似消化率(AD),在无固氮菌处理下,CO2浓度升高使AD增大;但在有固氮菌、CO2浓度升高下,其AD略有降低。CO2浓度和固氮菌双因素处理对消化食物转化率(ECD)无显著影响。研究结果支持"补偿取食"假说。     

粟酒裂殖酵母菌对环境压力响应的研究进展

粟酒裂殖酵母菌(Schizosaccharomyces pombe)是一种重要的模式生物,被广泛运用于细胞周期控制、染色体分离、基因沉默、线粒体来源论和减数分裂的研究.由于粟酒裂殖酵母与人类进化的亲缘关系较近,因此近年来其被运用于对非自然环境压力的研究中.大多数压力会直接或间接引起粟酒裂殖酵母的活性氧压力.本文从基因组、蛋白质组和整体细胞结构上概述了粟酒裂殖酵母的基本特征,重点探讨了粟酒裂殖酵母在物理辐射、氧化物、重金属和激素类化合物等环境压力下的响应研究进展,分析了不同环境压力下粟酒裂殖酵母响应途径以及可能涉及的组分,并对该模式生物该如何更好地应用于环境评价领域进行了展望.     

流域景观格局变化的河流生物响应研究进展

流域景观格局变化会造成河流生物群落组成、结构和功能的改变,流域景观格局变化的河流生物响应研究受到重视。本文分析了流域景观格局变化对河流生物的影响途径,归纳了流域景观格局变化的河流生物响应研究中选取的指标、方法和研究尺度,总结了主要研究结论。最后,从研究指标和尺度选取、监测点布设等方面提出了展望。     

土壤呼吸对降雨变化和氮沉降交互作用响应的研究进展

土壤呼吸作为陆地生态系统碳循环的关键过程,对大气CO₂浓度变化有直接影响。研究其如何响应降雨变化、氮沉降增加等全球变化因子,成为近年全球变化领域的热点与难点。与土壤呼吸响应降雨变化或氮沉降增加单个因子相比,研究土壤呼吸对这两个因子交互作用的响应更接近真实的自然环境,可更准确地预估未来土壤碳排放的变化趋势。目前,相关研究涉及全球不同的陆地生态系统,从土壤、微生物和植物层面对其响应机理进行揭示。本文从土壤呼吸及其组分、相关的土壤性质、微生物及植物因素方面,较全面地梳理了不同陆地生态系统土壤呼吸响应降雨变化和氮沉降增加交互作用的研究进展,指出了现有研究中的不足及今后需加强的研究方向,以期为进一步揭示土壤呼吸对降雨变化和氮沉降增加交互作用的响应规律及机制提供参考。     

青藏高原草地生态系统对气候变化的响应

青藏高原高寒草地生态系统对气候变化高度敏感,其如何响应和反馈气候变化一直以来受到极大关注.本文系统综述了近5年来有关青藏高原草地生态系统在物候、生产力、碳循环等方面对气候变化的响应过程以及应对气候变化的适应性管理的最新研究成果,发现气候变化对高寒草地生态系统的诸多影响还存在很大的不确定性.多数研究结果表明,增温使高寒草甸的植被物候提前和初级生产力水平提高,而高寒草原有相反的影响趋势,说明不同地域、不同群落类型对不同季节温度变化的响应模式不同.而气候变化对物种多样性和碳循环有关过程的影响结果尚没有一致的结论,时空尺度和方法上的差异可能是导致不同结果的主要原因.因此,建议在增强时空异质性的响应与反馈研究的同时,更需要加强生态过程和机理的研究.     

土壤微生物群落对全球气候变化响应的研究进展

全球气候变化对陆地生态系统过程和功能产生重要影响,土壤微生物群落在陆地生态系统几乎所有的生物地球化学循环过程起到关键作用。本文针对气候变化对土壤微生物的影响研究结果,主要从土壤微生物活性(土壤呼吸与酶活性)和微生物群落结构对大气CO₂升高、增温、降水变化、氮沉降等全球变化单因子和多因子的直接或间接响应进行综述,并进一步阐述参与土壤碳氮循环过程的功能微生物对气候变化的响应机制与适应规律。全球变化因子改变了土壤微生物的群落组成,呈现降低、增加和无影响3种效应,且不同功能微生物也呈现不同的敏感性。多个全球变化因子对土壤微生物群落结构的交互效应可能存在加性、协同、拮抗作用,产生加和的、相互促进或抵消的整体效果。然而,目前对多种全球变化因子如三因子或四因子的组合作用,以及多因子的高阶交互作用研究较少;已有的研究地理分布不均匀,且时间和空间大尺度的研究不足;缺乏综合生态系统模型对全球变化的影响进行模拟和预测。最后指出今后的研究发展方向：进行多种全球变化因子、长时间、多生态系统点位、大空间尺度的土壤微生物群落动态研究;探究多种全球变化因子的高阶交互作用;建立综合响应的生态系统模...     

Ichthyoplankton dynamics and biodiversity in the Gulf of Alaska: Responses to environmental change

Climate variation can cause major changes in the marine food web. We analyzed over 24 years of ichthyoplankton data from the Gulf of Alaska to evaluate lower trophic level responses to environmental change and judge their usefulness as ecological indicators. We standardized abundance data for each of 77 ichthyoplankton taxa, and used the Bray-Curtis distance measure and Flexible Beta linkage method, which grouped them into 22 discrete clusters. Variance Partitioning Analysis stressed the importance of geographical and seasonal processes for ichthyoplankton dynamics, and helped us identify the specific region(s) and month(s) for each response variable (cluster abundance, diversity) in which annual variation was maximized. Response variables were linked to environmental explanatory variables (atmospheric pressure, temperature, salinity and circulation indices) by Canonical Correspondence Analysis. The North Pacific Index (atmospheric pressure) and meso-scale climate variables like the El Niño Index (temperature), wind, and freshwater input (circulation) had the strongest impacts on ichthyoplankton species clusters. Specifically, the El Niño Index was negatively correlated with several ichthyoplankton clusters that were dominated by cold water species. Circulation was predominantly positively related to diversity and ichthyoplankton clusters, with the exception of clusters that mainly consisted of offshore taxa. The immediate response of ichthyoplankton to environmental forcing might make them suitable ecological indicators of environmental change although additional work is needed to assess affects on survival and recruitment.     

陆地生态系统水分利用效率对气候变化的响应研究进展

气候变化显著影响陆地生态系统生产力以及水分利用格局,而水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)是衡量生态系统碳水耦合关系的重要指标之一。研究陆地生态系统水分利用效率对气候变化的响应,有助于深入理解生态系统的变化规律,模拟和预测生态系统碳水过程的发展状况,从而为应对全球气候变化提供新的依据。为了更好地掌握生态系统水分利用效率研究现状以及其对温度、CO2等关键气候因子的响应情况,本文总结了陆地生态系统水分利用效率对气候变化响应的最新研究进展。首先介绍了相关的定义并归纳了两种不同计算方式的差异和特点;接着重点总结了陆地生态系统水分利用效率对大气温度、CO2、水分、干旱以及太阳辐射等影响因素的响应;最后文章总结了目前3个相关的研究态势,主要包括:(1)长时间序列水分利用效率与气候要素的关系研究;(2)土地利用/覆被变化对水分利用效率的影响及其对气候的反馈研究;(3)多尺度水分利用效率综合研究。本研究可为深入研究生态系统过程对气候变化的响应提供参考。