孙谷畴、夏汉平等获我刊优秀论文奖

根据我部决定 (见本刊 99年第 2期第 159页 )和有关专家推选评定 ,孙谷畴、赵平、曾小平、彭少麟的论文《亚热带不同林地植物光合作用对空气ＣＯ2 浓度增高的响应》[2 0 0 0 ,6( 1) :1～ 6]和夏汉平、刘世忠、敖惠修的论文《香根草等三种植物抗盐性比较》[2 0 0 0 ,6( 1) :7～ 17]获本刊 2 0 0 0年第 1期优秀论文奖 .本刊将授予两篇论文奖金各 50 0元人民币 ,授予两篇论文的每位作者获奖证书孙谷畴、夏汉平等获我刊优秀论文奖     

氧化亚氮形成的微生物学分子机制研究进展

1　氧化亚氮 (Ｎ2 Ｏ)的形成Ｎ2 Ｏ是继ＣＯ2 、ＣＨ4之后的第三大温室气体 ,它能破坏大气中的臭氧层 .在过去的 2 0～ 30年间 ,Ｎ2 Ｏ以每年 0 .2 %～ 0 .3%的速率增长 ,并且有进一步增长的趋势[1 ] .地球上人类和其他生物的活动是Ｎ2 Ｏ产生的主要来源 ,而微生物是其中最重要的生物源 .微生物产生Ｎ2 Ｏ的机理主要是通过硝化作用和反硝化作用过程进行的 ,如图 1所示 .反硝化过程中Ｎ2 Ｏ的形成 :硝化过程中Ｎ2 Ｏ的形成 :图 1　Ｎ2 Ｏ的形成Ｆｉｇ.1　ＦｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＮ2 Ｏ　　催化反硝化过程的酶有 4种 :硝酸还原酶 (Ｎａｒ)、亚…     

研究高寒区植物生长过程对气候变化响应的封顶式生长室系统

为了研究高寒区植物生长过程对主要全球气候变化因子[如环境CO2浓度加倍（EC）、环境温度升高（ET）]及其二者组合（ECT）条件下的响应和适应，在青藏高原东缘岷江上游中部的中国科学院成都生物研究所茂县生态站[A（E）103^o53’，φ（N）31^o41’，海拔1820m]建立了一组全封闭的生长室系统．系统由6个独立、自控、封闭的生长室和2个对照组成．本文首先描述了生长室系统的结构和控制原理，然后基于2004年的运行结果，分析了系统的各项指标特征．结果表明：（1）EC和ECT生长室内的CO2浓度在650～800μmol mol^-1之间的时间分别占91．32％和91．67％（目标CO2浓度=环境CO2浓度加倍）；（2）ET和ECT生长室内空气温度升高1．0～3．5℃的时间分别占95．06％和88．73％（目标温度=现行环境温度＋2℃）；（3）生长室内太阳辐射和光合有效辐射强度减少20％～40％的时间分别占90．42％和89．43％．生长室系统能够提供多种与自然环境变量较一致的环境条件，也能提供长期的、稳定的目标环境变量．是研究高寒区植物生长过程对全球气候变化响应和适廊的有效模拟实验系统．     

长白山藓类植物在失水干燥及再水化过程中的CO_2同化能力和呼吸速率的变化

利用ＣＯ２红外分析仪检测了５种长白山藓类植物在失水干燥及重新吸水过程中的ＣＯ２交换速率．结果表明：５种藓类光合作用最适含水量［ｗ／（ｇ·ｇ－１）］为４～６；植物体蓄水过多时，会增加了ＣＯ２扩散阻力，光合速率下降，由于结构及生理上的差异，种与种之间净光合为０时含水量值变动较大．空气中干燥５ｄ的植物体吸水后，开始时有一个呼吸峰出现，之后呼吸速率逐渐恢复到正常状况；光合作用恢复速率要比呼吸作用慢．所有５种藓类植物在吸水１ｄ后光合活力即可恢复到失水之前的原初水平，说明空气中短期干燥对其光合能力无明显影响．     

蔗糖浓度和光强对姜试管苗生长和光合的影响

研究了0%、1%、3%三个蔗糖浓度和60、120、180 μmol m-2 s-1三个光强梯度对河南张良姜和四川竹根姜试管苗生长和光合作用的影响.结果表明,随着蔗糖浓度的降低,两个品种试管苗的生长受到明显抑制,叶绿素和类胡萝卜素含量也随之下降,但总光合速率(Pg)、净光合速率(Pn)和暗呼吸速率(Rd)却随之升高, Fv/Fm均以3%蔗糖处理最低.将光强从60 μmol m-2 s-1提高到120 μmol m-2 s-1,对试管苗生长有一定促进作用,但180 μmol m-2 s-1光强下其生长受到抑制.两个品种的叶绿素含量随光强增加均呈下降趋势.张良姜Pn以120 μmol m-2 s-1光强处理最高,竹根姜Pn随培养光强升高而升高, 180 μmol m-2 s-1光强下达到最大值,为0.88 μmol m-2 s-1. 180 μmol m-2 s-1光强下培养的张良姜试管苗Fv/Fm明显降低,发生了光抑制.竹根姜各光强处理间Fv/Fm无显著差异.张良姜试管苗的Rd随培养光强升高而增大,而竹根姜各光强处理间Rd差异不显著.表6参22     

亚热带不同林地植物光合作用对空气CO_2浓度增高的响应

以桃金娘、荷木及九节和罗伞分别代表生长在密林、中等疏密林和疏林植物 .在较高空气CO2 浓度下 ,随着光强增加 ,疏林的桃金娘光合速率 (An/ μmolm-2 s-1)与光强关系曲线的最初直线部分斜率为 0 .0 5 1,而中等疏密林的荷木和九节则分别为 0 .0 39和 0 .0 34 ,密林的罗伞则较低 ,仅为 0 .0 2 2 .疏林桃金娘的不包括光呼吸的CO2 补偿点为Γ 38.1μLL-1,较荷木和九节分别约高 8.8%和 10 .7% ;较罗伞约高 14.7% .除罗伞有较低光呼吸速率外 ,疏林的桃金娘和中等疏密林荷木及九节的光呼吸速率 (Rd)相似 .光合作用的Rup2 饱和速率 (Vcmax)80 .2 μmolm-2 s-1,较荷木和九节分别高 2 4.8%和 2 2 .9% ,表明生长在疏林的桃金娘有较大羧化作用潜力 .实际电子传递速率与Rup2 再生有关 ,桃金娘的实际电子传递速率为 10 2 .7μmolm-2 s-1,明显较荷木和九节高 .罗伞有低的电子传导率 ,可能罗伞光合速率受Rup2 再生的明显限制 .桃金娘的光能转化效率δ为 0 .47electrons/quan tum .而中等疏密林的荷木和九节则为 0 .2 3和 0 .2 6electrons/quantum .疏林植物生长快 ,光合产物库不受限制时 ,空气CO2 浓度增高 ,有利于促进阳生阔叶树种的光合速率持续增高 ,促进其种群优势 .图 4表 1参 12     

二氧化氯、亚氯酸盐和氯酸盐水溶液的致突变性

二氧化氯 (ＣｌＯ2 )在消毒过程中伴随有亚氯酸盐 (ＣｌＯ-2 )和氯酸盐 (ＣｌＯ-3)产生 ,本文用鼠伤寒沙门氏菌 /微粒体酶试验 (Ａｍｅｓ试验 )和小鼠微核试验 ,对ＣｌＯ2 ,ＮａＣｌＯ2 和ＮａＣｌＯ3水溶液的致突变进行了研究 .1　试验方法把昆明种小白鼠随机分组 ,每组 1 0只 ,雌雄各半 ,体重为 2 8± 1ｇ .设三个剂量组 ,低剂量组为5ｇ·ｋｇ- 1 体重 ,中剂量组为 1 0ｇ·ｋｇ- 1 体重 ,高剂量组为 2 0ｇ·ｋｇ- 1 体重 .阴性对照为蒸馏水 ,阳性对照为环磷酰胺 (40ｍｇ·ｋｇ- 1 体重 ) .各剂量组和阴性对照组经口灌胃给药 ,阳性对照组为…     

温度、碳、氮、磷对一株芽孢杆菌生长的影响

用生物学方法防治藻类危害已逐渐受到人们的重视[1] ,有研究表明 ,水体生态系统中的细菌在控制水华、维持藻类生物量的平衡中起着非常重要的作用[2 ,3] ,它可通过直接接触[4 ,5] 、分泌胞外物质[6 ] 以及与藻类竞争营养物质[7] 等方式溶藻或抑制藻类生长 ,保障水体生态系统中营养物质的循环 .本实验室从采自太湖的微囊藻藻样上分离出四株细菌并已鉴定到属[8] ,对它们生长特征进行研究将有利于发现细菌与微囊藻生长代谢之间潜在的联系 .依据Ｏｄｕｍ提出的Ｌｅｉｂｉｇ最少律 (ｌａｗｏｆｍｉｎｉｍｕｍ) ,限制藻类生产量的物质是Ｃ、Ｎ、Ｐ[…     

菌根真菌对大气CO_2浓度升高的响应研究进展

大气CO2浓度升高对植物的光合作用、呼吸作用等产生直接影响,进而影响到运送到根系中碳的量,菌根真菌也随之受到影响.本文对全球CO2浓度升高对菌根真菌的影响、菌根真菌在植物对大气CO2增加响应中的作用、菌根真菌在大气CO2浓度增加条件下对整个生态系统的作用等进行了综述,同时对当前存在的问题和未来的发展做了探讨.图1参37     

菹草石芽萌发及幼苗生长对光、温因子的响应

试验分冬夏2季进行.冬季采用盆栽试验方法,研究了菹草石芽在弱光环境下的萌发和幼苗生长以及弱光对菹草叶片光合效率的影响.冬季试验共设6个光照处理,即:2×104～5×104(对照,晴天中午最大[光]照度)、350～450、160～260、60～80、30～50、0～30 lx,试验时间为67 d.夏季试验在光照培养箱内进行,研究高温条件下石芽萌发的[光]照度阈值.夏季试验设6个光照处理,即:1 400、970、660、450、160、120 lx.结果表明:(1)冬季试验,栽培45 d时菹草石芽全部萌发,光照对石芽萌发无显著影响;夏季水温(32±1) ℃条件下,石芽萌发的[光]照度阈值为120～160 lx,[光]照度达到1 400 lx,石芽就能够达到自然萌发率.(2)菹草幼苗生长前期,5个弱光处理菹草株高生长速率(约1.20 cm·d-1)快于光照较充足的对照(0.92 cm·d-1);幼苗生长后期,对照菹草生长速率(3.15 cm·d-1)快于5个弱光处理菹草生长速率(1.09 cm·d-1),且各处理叶片数并未随株高的增加而增加.(3)冬季试验,菹草石芽萌发后的第39天,对照及各处理菹草幼苗的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ光量子产量(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qp)随着[光]照度的减弱而下降,弱光对菹草幼苗光系统Ⅱ(PSⅡ)产生显著影响;非光化学淬灭系数(qn)随[光]照度的减弱而增加,对菹草幼苗叶片PSⅡ有一定的保护作用.(4)从快速光响应曲线可以看出,长期光照不足导致菹草植株的光响应能力显著降低.     

全球环境变化对农作物影响的研究进展

从CO2浓度升高、CO2浓度与温度升高以及CO2浓度与水分变化的协同作用、CO2浓度升高与环境盐胁迫的协同作用和作物产量预测模拟及其适应对策4个方面总结了近年来国内外关于农业生产对全球环境变化的响应与适应及其变化趋势的研究进展，指出目前人类关于农业生产对未来全球环境变化响应机理的理解与预测很有限，提出中国未来需要拟加强的研究领域．参38     

陆地碳平衡对大气CO_2升高的响应及其机制

研究陆地碳平衡对大气CO2浓度升高的响应,能为揭示碳失汇之迷提供有力证据,为制定缓解全球变化的合理政策措施提供理论依据.综述了陆地碳平衡对全球大气CO2升高的响应及其町能的机制,由于陆地生态系统的复杂性,以及不同的研究在具体的对象、时间、地点、方法和角度的差异,目前有关陆地碳平衡对全球大气CO2升高的响应还存在很大的分歧.陆地碳库主要可分为植被碳库和土壤碳库,大气CO2浓度升高主要是通过影响光合作用、土壤养分、水分供应、光照条件、群落组成、光合产物分配等方式影响植被碳库;而土壤碳库的响应机理主要包括光合产物向土壤的输入量、脱落物质量、养分循环、光合产物分配、根系周转期、微生物活性等的响应.关于陆地碳平衡对全球大气CO2升高的响应今后应该主要集中在:(1)不同生态系统影响全球植被碳库变化的主导因子;(2)大气CO2浓度升高与其他环境因子的互作效应;(3)大气CO2浓度升高对植物光合作用的促进效应与光合作用适应性间的关系;(4)地上碳库与地下碳库间的相关性,及其对大气CO2浓度升高的分别响应;(5)克服目前实验方法存在的局限性.     

大气CO2升高对土壤碳循环影响的研究进展

土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。据估计,全球土壤（表层1m）有机碳积累总量相当于大气中碳总量的2～3倍。土壤是温室气体的源或汇,土壤碳库的变化将影响大气C02的浓度,因此,土壤碳库对人类活动的响应也是全球碳循环和全球变化研究的热点。在全球变化的大背景下,大气CO2升高导致植被生态系统碳平衡的改变进而对土壤碳循环产生影响。总结了陆地生态系统碳循环对大气C02浓度升高响应的主要生物学机制及过程,简述了大气C02浓度升高对影响土壤碳输入和输出的各因素的研究进展,并指出未来研究的主要方向。在大气C02浓度升高条件下,陆地生态系统碳循环的变化主要反映在以下几个方面：1）不同类型植物群落的净初级生产力（NPP）显著增加,但湿地植物的净初级生产力也有可能降低;2）光合产物向根系分配的数量增加,地上／地下生物量降低,根系形态发生变化,根系周转速率和根系分泌等过程的碳流量提高;3）植物含氮量降低,C／N提高,次生代谢产物增加,微生物生长受到抑制,植物残体分解速率降低;4）土壤呼吸速率显著增加,提高幅度受植物类型与土壤状况的影响;5）进入土壤的植物残体及分泌物的数量和性质影响土壤酶的活性,脱氢酶和转化酶活性增加,酚氧化酶和纤维素酶受植物类型与环境条件的影响;6）土壤中真菌的数量的增加幅度要高于细菌;7）CH4释放量增加,在植物的生长期表现更为明显。由于陆地生态系统碳循环的复杂性,研究结果仍有很大的不确定性。大气C02浓度升高与全球变化的其它表现间的交互作用将是今后研究的重点,同时由于土壤碳循环是一个由微生物介导的生物地球化学循环过程,因此,加强陆地生态系统碳循环的微生物机制研究也将为全面理解碳循环的过程提供更加准确的研究理论基础。     

二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响

从入侵植物和入侵植物群落两个方面,综述了大气二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响。二氧化碳浓度升高,可以增加C3植物的入侵性,提高入侵植物的生物量、资源利用率以及繁殖能力,直接影响植物入侵;还可以通过改变土壤水分、氮循环、干扰体系等其它环境因子间接地影响植物入侵。此外,二氧化碳浓度升高,对入侵群落的初级生产量、组成与结构以及群落动态产生重要影响,改变群落的可入侵性。今后应当着重从群落水平,结合其它全球变化因子的共同作用研究二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响,同时深入探讨其作用机制以及不同植物类群对二氧化碳的响应,为入侵种的预防和控制提供理论指导。     

Nitrogen cycling during seven years of atmospheric CO2 enrichment in a scrub oak woodland

Experimentally increasing atmospheric CO2 often stimulates plant growth and ecosystem carbon (C) uptake. Biogeochemical theory predicts that these initial responses will immobilize nitrogen (N) in plant biomass and soil organic matter, causing N availability to plants to decline, and reducing the long-term CO2-stimulation of C storage in N limited ecosystems. While many experiments have examined changes in N cycling in response to elevated CO2, empirical tests of this theoretical prediction are scarce. During seven years of postfire recovery in a scrub oak ecosystem, elevated CO2 initially increased plant N accumulation and plant uptake of tracer 15N, peaking after four years of CO2 enrichment. Between years four and seven, these responses to CO2 declined. Elevated CO2 also increased N and tracer 15N accumulation in the O horizon, and reduced 15N recovery in underlying mineral soil. These responses are consistent with progressive N limitation: the initial CO2 stimulation of plant growth immobilized N in plant biomass and in the O horizon, progressively reducing N availability to plants. Litterfall production (one measure of aboveground primary productivity) increased initially in response to elevated CO2, but the CO2 stimulation declined during years five through seven, concurrent with the accumulation of N in the O horizon and the apparent restriction of plant N availability. Yet, at the level of aboveground plant biomass (estimated by allometry), progressive N limitation was less apparent, initially because of increased N acquisition from soil and later because of reduced N concentration in biomass as N availability declined. Over this seven-year period, elevated CO2 caused a redistribution of N within the ecosystem, from mineral soils, to plants, to surface organic matter. In N limited ecosystems, such changes in N cycling are likely to reduce the response of plant production to elevated CO2.     

气候变化主要因子对马铃薯生物量积累及产量和品质的影响

利用新型开顶式气室(OTC)开展CO_2浓度升高和大气增温试验,分别为模拟增温2.0℃,模拟增温2.0℃且CO_2浓度增加到650μmol·mol-1,对照CO_2浓度约410μmol·mol^-1,对马铃薯叶片、叶柄和茎等地上生物量、根和块茎等地下生物量积累过程及其特征参数的协同影响研究,分析气候变化对马铃薯产量形成和品质的影响,为半干旱区适应气候变化提供科学依据。结果表明,模拟增温2.0℃且CO_2浓度增加到650μmol·mol^-1,马铃薯茎和地上部生物量积累显著比对照高35.8%—53.4%;生物量较单独增温处理显著增加24.4%—34.4%。马铃薯茎和地上部生物量最大积累速度出现时间推后,最大积累速度加快,生物量快速积累间隔日数较单独增温处理和对照均延长。大气增温加CO_2浓度升高复合处理试验中,马铃薯块茎鲜质量积累在块茎膨大中期略低于单独增温处理外,在其余积累时段均高于单独增温处理以及对照。马铃薯成熟期块茎在复合处理下,鲜质量显著高于单独增温处理24.1%;高于对照3.4%。马铃薯块茎鲜质量最大积累速度出现时间也推后,快速积累期间隔日数较单独增温处理延长,但与对照接近。增温与CO_2复合处理使马铃薯叶片净光合速率提高,水分利用效率提高,干物重积累增多,经济产量增加。     

高山红景天细胞悬浮培养生长和营养成分摄取动力学及其计量关系

探讨了高山红景天细胞悬浮培养过程中生长及主要营养成分摄取的动力学，计算了碳源、氮源对生物量的得率系数．通过对细胞基本元素组成的分析，建立了细胞生长的基本计量方程、并从理论上测算出得率系数和呼吸商．最后，从碳平衡及氧平衡方程建立了细胞生长速率、底物摄取速率与O2消耗速率及CO2排出速率之间的关联式．     

The importance of age-related decline in forest NPP for modeling regional carbon balances.

We show the implications of the commonly observed age-related decline in aboveground productivity of forests, and hence forest age structure, on the carbon dynamics of European forests in response to historical changes in environmental conditions. Size-dependent carbon allocation in trees to counteract increasing hydraulic resistance with tree height has been hypothesized to be responsible for this decline. Incorporated into a global terrestrial biosphere model (the Lund-Potsdam-Jena model, LPJ), this hypothesis improves the simulated increase in biomass with stand age. Application of the advanced model, including a generic representation of forest management in even-aged stands, for 77 European provinces shows that model-based estimates of biomass development with age compare favorably with inventory-based estimates for different tree species. Model estimates of biomass densities on province and country levels, and trends in growth increment along an annual mean temperature gradient are in broad agreement with inventory data. However, the level of agreement between modeled and inventory-based estimates varies markedly between countries and provinces. The model is able to reproduce the present-day age structure of forests and the ratio of biomass removals to increment on a European scale based on observed changes in climate, atmospheric CO2 concentration, forest area, and wood demand between 1948 and 2000. Vegetation in European forests is modeled to sequester carbon at a rate of 100 Tg C/yr, which corresponds well to forest inventory-based estimates.     

大气CO_2浓度升高对稻田土壤Ca、Mg含量的影响

为了研究稻田生态系统中土壤钙、镁元素生物地球化学循环对大气CO2浓度升高的响应。利用中国稻/麦轮作FACE（Free Air Carbon-dioxide Enrichment）试验平台,研究大气CO2浓度升高（比周围大气高200μmol mol-1）对2007年稻季各生育期不同深度土壤溶液ρ（Ca）、ρ（Mg）的影响。结果表明,大气CO2浓度升高降低了5 cm处土壤溶液ρ（Ca）、ρ（Mg）,有增加稻季30、60和90 cm处土壤溶液ρ（Ca）的趋势,其增幅分别为18.3%、12.4%和15.3%;大气CO2浓度升高会增加稻季Ca淋溶损失风险;稻季不同深度土壤溶液ρ（Ca）、ρ（Mg）对大气CO2浓度升高的响应有所不同。稻田生态系统不同深度土壤Ca、Mg循环对大气CO2浓度升高的响应值得深入研究。     

Long-term CO2 enrichment of a forest ecosystem: implications for forest regeneration and succession.

The composition and successional status of a forest affect carbon storage and net ecosystem productivity, yet it remains unclear whether elevated atmospheric carbon dioxide (CO2) will impact rates and trajectories of forest succession. We examined how CO2 enrichment (+200 microL CO2/L air differential) affects forest succession through growth and survivorship of tree seedlings, as part of the Duke Forest free-air CO2 enrichment (FACE) experiment in North Carolina, USA. We planted 2352 seedlings of 14 species in the low light forest understory and determined effects of elevated CO2 on individual plant growth, survival, and total sample biomass accumulation, an integrator of plant growth and survivorship over time, for six years. We used a hierarchical Bayes framework to accommodate the uncertainty associated with the availability of light and the variability in growth among individual plants. We found that most species did not exhibit strong responses to CO2. Ulmus alata (+21%), Quercus alba (+9.5%), and nitrogen-fixing Robinia pseudoacacia (+230%) exhibited greater mean annual relative growth rates under elevated CO2 than under ambient conditions. The effects of CO2 were small relative to variability within populations; however, some species grew better under low light conditions when exposed to elevated CO2 than they did under ambient conditions. These species include shade-intolerant Liriodendron tulipifera and Liquidambar styraciflua, intermediate-tolerant Quercus velutina, and shade-tolerant Acer barbatum, A. rubrum, Prunus serotina, Ulmus alata, and Cercis canadensis. Contrary to our expectation, shade-intolerant trees did not survive better with CO2 enrichment, and population-scale responses to CO2 were influenced by survival probabilities in low light. CO2 enrichment did not increase rates of sample biomass accumulation for most species, but it did stimulate biomass growth of shade-tolerant taxa, particularly Acer barbatum and Ulmus alata. Our data suggest a small CO2 fertilization effect on tree productivity, and the possibility of reduced carbon accumulation rates relative to today's forests due to changes in species composition.