碳氮循环与能源结构

从描述碳、氮元素的生物地理化学循环入手,说明现有能源结构和其他人类活动,已经造成了地球大气层中(比较一百年以前),CO2的浓度增加了25%,甲烷、N2O、NOX的浓度都有明显增加.今天,全球固定氮的速度增加了一倍.碳、氮循环正在逐渐远离它们的动力学稳定状态,导致出现一系列严重生态环境问题.在碳、氮元素的生物地理化学循环的框架下,说明燃烧生物质(植物或植物提取物),阻断了有机碳进入非生物可得矿石燃料储存区的通道,额外增加了CO2的排放量,增加了氧气的消耗量,干扰了碳、氮元素的生物地理化学循环,使碳元素不能转变成养育土壤的有机肥料,破坏了自然界的自修复功能.还原碳的生物吸收,植物的光合作用不是唯一途径,至少有下列方式也可以实现:高分子物质降解物的相当数量代谢碳,在土壤中被植物直接吸收;溶解于水中,尤其是海洋中的HCO3―,可以被生物吸收;由亚硝酸菌属和硝化菌属作用的硝化过程是耗氧过程,氮的氧化伴随着碳元素的还原及生物吸收.另外,植物光合作用转化太阳能为化学燃料能,是一个效率(0.5%)相对低下的过程;生物质燃烧时,会生成NOX和N2O.然而,将生物质废料作为堆肥原料,获得的燃料,基本上没有额外增加CO2的排放量;获得的有机肥料,可减少化肥、农药造成的环境冲击,对建立农业可持续发展模式发挥作用.人类需要摆脱以碳元素为能量来源,以燃烧方式获得能量的思维定式,依靠自己的聪明才智,团结协作,共同构建清洁的、可持续发展的新型能源结构.     

农业生态系统的能流结构及效率

农业生产可以看作是一个能量与物质的转化过程。人类的生产活动,是对于农业生态系统投入的一种补加能源。借以减少系统用于自我维持所消耗的能量,把更多的日光能转化为符合人类需要的产品。在传统的自给型农业中,这样补加能源主要采取劳畜力、有机肥等生物能源(或有机能源)的形式。在现代集约型农业中,补加能源则表现为投入化肥、机器、农药、电力、矿质燃料等化石能源形式。而且具有较高的增产效果。当前,增加化石能     

德国可再生能源利用现状与减少CO2排放量的探讨

联邦德国为了降低矿物燃料的消耗并减少ＣＯ２的排放量,在发展和利用再生能源方面作出了巨大的努力。本文阐述了德国可再生能源的利用现状,分析了利用可再生能源的技术,经济方面的问题,讨论了减少ＣＯ２排放理的有效方法。     

植物对矿物的风化作用机制研究进展

矿物风化可为植物生长提供必需的营养矿物质,但也是毒性元素的主要来源之一.研究植物作用下的矿物风化过程,探索环境中元素的来源、分布和迁移转化规律,有助于深入认识植物和矿物的相互作用机制,为开展有益、有害元素的植物吸收与调控策略的研究提供科学依据.对国内外在植物与矿物风化研究领域的现状与进展进行分析和评述,发现:(1)根系分泌物的根际作用、植物对风化产物的吸收作用和植物共生菌根的辅助作用是植物驱动矿物风化的3种重要途径;(2)植物根系分泌物可通过H+酸解、有机酸络合、植物铁载体螯合和氧化还原等4种作用机制,协同促进矿物表面风化;(3)根际有机酸中羧基、羟基的结构特征及其与金属离子的配位关系是有机酸控制矿物风化的关键因素.认为从分子和时空四维尺度,探索土壤/矿物与根系界面中有机配体和金属的相互作用机制及元素的形态转化过程,是该领域的未来发展方向.(图4表1参86)     

人工湿地植物生物质资源能源化利用潜力评估

通过测定不同人工湿地植物的纤维素组分和热值,并采用NaOH–酶解工艺研究不同人工湿地植物水解液组分,对在人工湿地技术体系中起重要作用的湿地植物能源化利用潜力进行系统评估.结果显示,15种人工湿地植物的纤维素含量在19.78%～36.9%之间,半纤维素含量在4.51%～19.67%之间,木质素含量在10.79%～20.47%之间,具有与玉米秸秆相当的热值,其热值在14.002～17.839 MJ/kg之间.在NaOH–酶解工艺条件下,不同人工湿地植物水解液中存在5种糖类组分,主要为葡萄糖和木糖.研究表明,人工湿地植物是一种较好的生物质资源,可通过生物质固体成型燃料技术、沼气技术和燃料乙醇技术加以利用,进而建立人工湿地植物生物质资源能源化藕联利用模式.图2表2参22     

作为人类生态环境的土壤

一、土壤的发生 人类的生存和土壤有着密切的联系。植物从土壤中吸收无机养分和水分以生长发育。人类用绿色植物的产物作为粮食、衣料、燃料、建筑材料,从而创造了世界文明。 众所周知,土壤作为植物生长发育的基地,以维持光合作用这一事实。这是授光的一面。但是,在光的另一面是土壤这一黑暗世界(土壤生物世界。译注)。把绿色植物的子实作为粮食养育的人类及饲养的动物的粪尿、动物的残体等废弃物全部返回到土壤之中,依赖     

中国的太阳能资源及应用潜力

太阳能资源被认为是21世纪最引人注目的可再生能源和洁净能源，为了经济的可持续发展，应该把环境保护和长期利益作为研究目标，文章估算了中国14个城市的太阳能资源，分析了太阳能热水系统和PIVP系统的经济性，研究结果表明，中国的太阳能利用潜力很大，政府应该对其发展发挥重要作用。     

温室效应和能源效率:一些事实和图

人类活动正在改变着大气组成。尤其是有助于满足世界能源需要的化石燃料燃烧,把所谓“温室气体”之一的二氧化碳排入大气。 温室气体有助于使地球表面保持在一个适合于生命繁衍的温度。它们让入射阳光透过,但它们也截留散逸的辐射热。而生物则通过呼吸和光合作用,帮助调节大气中的二氧化碳水平。然而,温室气体的水平正在上升,引起人们对世界可能变得更温暖,从而导致气候变化的担忧。天气变化可能也会更加剧烈,大风暴、暴雨和旱灾     

纤维素类草本能源植物的研究现状

纤维素类草本能源植物具有很高的生物质产量、纤维素和半纤维素含量,对环境友好,是目前最有发展前途的生物质资源之一,欧洲和美国将其作为首选的生物质能源植物.本文介绍了柳枝稷(Panicum virgatum)、芒草(Miscanthus spp.)、芦竹(Arundo donax Linn)等几种主要纤维素类草本能源植物具有产量高、适应性强、用途广泛等特点;综述了纤维素类草本能源植物在国内外的研究概况,以及基因工程技术在降低植物木质素含量及在植物中过表达纤维素降解酶类方面的应用;进一步指出在我国存在纤维素类草本能源植物资源评估、选育滞后,相关技术还不完善等问题,进行充分开发利用将在缓解能源紧张、解决环境问题、促进农业和经济发展等方面有着良好的前景.     

工程纳米材料抵抗作物病害的研究进展

纳米技术有望在一定程度上缓解因人口增长带来的粮食危机,纳米级农化品(纳米肥料和纳米农药)展现出的缓释和高效低剂量特性减少了传统农用化学品带来的不利环境影响。该研究着重介绍了工程纳米材料(ENMs)通过直接和间接方式防治作物病害的内在机理,重点阐述了ENMs通过调控植物营养、诱导抗氧化酶活性和改善植物光合作用的方式来抵抗病原入侵对植物造成的氧化胁迫;同时,研究亦指出ENMs能够通过诱导植物产生系统获得抗性(SAR)的方式增强植物的抗病能力。对ENMs抗病机理的深入探究能够有效提高植物病害管理,实现作物产量和质量的增加,并极大程度减轻传统农药化学品对农业生态环境的负面影响。     

城市污泥植物处理系统与污泥中转处理场建设

目前城市污水处理厂污泥处理利用的主要障碍是污泥中过多的水分和重金属,增加运输、处理成本,造成二次污染问题.文章首先回顾了城市污泥的主要处理处置方法及其特点;接着介绍了污泥农用的作用和限制;主要阐述了用污泥干化床同时种植重金属超富集植物、低累积作物或钾高累积植物,通过植物提取降低城市污泥重金属含量,同时生产植物产品,并使污泥干化和稳定化的城市污泥特种植物处理系统;最后,针对一种处理方法难以消化一个大城市全部污泥的现状,提出城市污泥中转处理场的设想,把植物处理系统、堆肥、太阳能干燥、有机肥和复合肥生产、建材制造等多项技术集成,建立城市污泥专用处理和集散基地,解决日益增多的城市污泥的处置问题.其成本应低于目前采用的填埋、焚烧、制砖等处理方法,具有显著的社会、经济和环境效益.     

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     

植物重金属伤害及其抗性机理

讨论了二个问题：（1）重金属对植物伤害效应及伤害机理。其中包括重金属对植物细胞质膜透性,水分代谢、光合作用、呼吸作用、碳水化合物代谢、氮素代谢、核酸代谢、植物激素等生理生化过程,生境以及矿质营养的伤害效应,在伤害机理中讨论了植物体内原有的离子平衡系统,大分子物质活性和自由基与伤害的关系。（2）植物对重金属抗性及抗性机理。其中包括植物对重金属的抗性概念,例证,分类,抗性机理包括植物限制重金属离子吸收,重金属与体外分泌物结合,重金属的排除,根系富集,与细胞壁结合,在液泡中积累,形成类－金属硫蛋白或植物络合素,加强抗氧化系统等与植物抗性的关系,参85     

植物地上部分对大气CO2浓度升高的响应

大气CO2浓度升高对植物的影响，主要是促进了植物生长早期的光合作用，同时也增加了对其他资源的需求；植物的光合作用也存在对高CO2浓度的适应，不会一直维持较高的光合水平，而且植物的呼吸作用也可能会增加；大气CO2浓度升高和其他环境条件，如水分，温度和光照等对植物生长和产量存在相互作用，可以部分弥补条件的不足，也影响作物和杂草的竞争关系；自然植物群落由于有很高的多样性和复杂性，对其研究应该在生物群落水平上进行，用外推法回到植物水平，而不是相反，而且自然物种间的竞争是激烈的，CO2浓度升高或其他因素带来的任何改善，都会明显地改变竞争平衡。     

菌根真菌对大气CO2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     

农户能源利用方式的选择与农村环境的变化:某贫困山村薪炭林利用案例研究

为了深入了解农户能源利用状况与农村环境的相互作用关系,对一个贫困山村进行了为期15天的实地考察。通过问卷调查,入户访谈等方式,收集了50余份问卷和大量原始数据、图片资料,发现当地农户在利用薪材能源作为燃料直接燃烧时并不会带来对当地森林资源的破坏,但能源利用效率不高;而在用薪材能源作为香菇培养基原料时显著地提高了能源利用效率,却也严重影响了当地森林资源的可持续利用。由此可见,能源利用方式的选择与农村环境的变化息息相关。为了保证农村能源的可持续利用,人们需要同时考虑农村环境的承载能力,这就决定了改善农户能源利用状况不能单纯以提高能源利用效率为目标。在结合当地客观条件,综合当地政府、当地农户的意见的基础上,提出了当地能源利用的最佳方向应该是:在不增加农民支出前提下,鼓励农民改善薪材能源的利用方式,力图达到提高能源利用效率和森林资源可持续利用的“双赢”目的。     

铜的植物毒性与植物蓄积的关系

重金属是一类重要的环境污染物,铜是其中毒性大、分布广的一种。本文介绍了铜对植物的毒性与植物蓄积之间的关系,认为植物对铜的蓄积部位和络合方式能极大地影响铜的毒性。过量的铜能影响细胞膜的透性和细胞内酶系统的活性,影响光和色素的合成及光合作用过程。细胞壁是植物蓄积铜的重要部位;植物体内的络合物质能在细胞内将铜络合而解毒。     

固氮植物篱改善退化坡耕地土壤养分状况的效果

在四川宁南县坡地农业实验站对固氮植物篱在坡耕地上防治水土流失和改良土壤的效果进行了长期定位研究．结果表明等高固氮植物篱在防治土壤养分退化方面效果明显：与传统顺坡种植（ＣＫ） 相比,在坡耕地上培植新银合欢（Ｌｅｕｃａｅｎａｌｅｕｃｏｃｅｐｈａｌａ） 等高植物篱和山毛豆（Ｔｅｐｈｒｏｓｉａ ｃａｎｄｉｄａ）等高植物篱,正常耕作３～６ ａ 后,作物带土壤全氮可增加８０％ ～１３０％ ,有机质增加２０％ ～４０％ ,有效钾和阳离子交换量等养分均有不同程度增加．由于肥力状况改善,等高植物篱处理的农作物产量也明显高于ＣＫ．     

富水农业植物废物的易降解性及对其他堆肥植物降解的影响

对富水型农业植物废物和其他典型城市植物固废进行了好氧堆肥实验．结果表明，富水型农业植物废物的有机质降解率最高，达到了69％．富水型农业植物废物和其他植物固废混合堆肥时能明显提高其他植物固废的降解率．富水型农业植物废物和其他典型城市植物固废混合物的质量比为2：1时，最高降解率39．1％．研究发现这与它们的组分有关，富水型农业植物含水率高达80％以上，含有的有机物质主要为易降解的蛋白质、脂肪、纤维和其他碳水化合物，C／N比在10：1～35：1之间．在堆肥物料中加入富水型农业植物废物可使堆肥的腐熟期缩短至20d，最低C／N比为18．5：1．图4表2参21     

海南岛发展生态农业的探讨

本文分析了海南优超的光、热、水等生态气候资源不能充分利用而导致农业落后的原因,提出如何改变农村落后面貌,增产粮食的途径,其对策为:着眼于充分合理利用气候、土壤、生物资源;以生物技术为主,辅以适当的化石能源投入,取得最佳的转换效率和经济效益;合理配置多样化的农业生物结构,协调植物、动物和微生物生产;合理安排食物链和物质再循环,”变废为宝“,对光合产物进行深度利用,以提高转换效率。特别提出,在充分挖掘光能、热能、水资源潜力的同时,要发展和保护以木本植物为主的农业林,以扬光热丰富之长,补水分时空分布不匀之短,达涵养水分、调节河流流量、调温、消风、保护土壤肥力的目的。同时还提出要建立起生态农业发展模式,增加农业投入。如以饲养业为中心,食物链为纽带,增加土壤肥力,发展沼气,实现农业良性循环;在全岛逐步推广海南农业经济腾飞的长久方针——生态村、生态县的建设。