叶凋落物碳、氮和磷元素对模拟淋溶的响应

叶凋落物是陆地和水生生态系统有机质和营养元素的重要来源.虽然淋溶是凋落物碳和养分释放的重要途径,但不同物种对淋溶响应的差异性很少被量化.此外,不同元素的可溶性是否存在显著差异,凋落物的性状能否用于预测凋落物对淋溶的响应还不清楚.本研究选择15个亚热带森林常见树种的凋落物进行6 h的模拟淋溶实验,测定了淋溶后凋落物的质量损失、碳、氮和磷元素的溶出量.同时测定了11个凋落物性状,分析了这些性状与淋溶结果的关联性.结果发现,不同物种淋溶后的质量损失、碳、氮和磷溶出量均存在显著差异(P0.001).碳、氮和磷的可溶性也存在显著差异(P0.001),磷的平均溶出量为12.99%,显著高于碳(2.53%)和氮(2.97%),这表明淋溶是磷元素释放的重要途径.同时,这也导致淋溶后凋落物C:P和N:P值显著升高(P0.001).凋落物性状与淋溶结果有显著关联性,最大持水力是影响碳溶出的最重要因子,而比叶面积是影响氮和磷溶出的最重要因子.本研究表明,短期的淋溶过程就可以导致较大比例的元素释放,这改变了凋落物的化学组成,进而可能会影响后续生物驱动的分解.但淋溶对不同元素的影响程度不同,因此不同元素不能同等对待.凋落物性状可以预测凋落物对淋溶的响应.     

连栽杉木(Cunninghamia lancelata (Lamb) Hook)林中树桩分解过程中的化学组分变化趋势

采用以空间代替时间的方法, 对连栽杉木(Cunninghamia lancelata (Lamb) Hook)人工林中采伐剩余树桩的分解过程进行了研究. 根据Olson的分解模型, 计算出连栽杉木纯林中树桩的分解速率为0.02695, 树桩在分解过程中的前2年是一个氮素增加积累过程, 当杉木树桩的C/N在463.2 ± 27.3时开始净氮释放. 树桩磷含量的变化与氮变化模式相类似, 但钾的表现不同, 钾的含量在树桩分解过程中一直是单调降低. 利用固体高分辨核磁共振技术结合魔角旋转(MAS)和交叉极化(CP)技术, 研究了杉木树桩的腐殖化过程及碳结构的变化. 树桩中由纤维素和半纤维素组成的多糖碳和乙缩醛被首先分解, 而由蜡质和表皮素等化合物组成的烷基碳, 由酚类、木质素、单宁和石蜡等化合物组成的芳香族碳, 及由酯、有机酸、酮和醛等化合物组成的羧基碳的分解速度较多糖碳和乙缩醛慢.     

甲烷渗漏构造、水合物分解释放与新元古代冰后期盖帽碳酸盐岩

甲烷水合物是地球沉积圈最大的可交换碳储库, 在全球变暖和海平面变化期将大规模分解释放, 对全球气候和环境产生重大影响. 新元古代极端寒冷的冰期之末可能发生了地史上最大的甲烷水合物分解释放事件. Marinoan冰后期(约635 Ma)盖帽碳酸盐岩中广布的甲烷渗漏构造、特殊的同位素标识、低硫酸盐浓度、海相重晶石沉积以及短暂而显著的碳同位素负漂(δ ¹³C≤−5‰)提供了新元古代晚期冰川消融和海进过程中甲烷释放的有力证据. 甲烷释放可能导致了全球变暖, 促进了全球冰川迅速融化; 而甲烷氧化导致的海洋缺氧和大气含氧量波动可能是新元古代末后生动物演化的重要环境驱动因素. 该事件有待进一步研究的问题包括: 甲烷水合物分解释放的诱发因素、甲烷最初释放与海洋缺氧事件发生的时间及其与生物演化之间的关系、反映甲烷氧化的地球化学信号、盖帽碳酸盐岩的区域和全球等时性等. 华南陡山沱组底部的盖帽碳酸盐岩提供了研究这些问题的良好实例.     

低浓度乙炔对森林土壤硝化和矿化作用及微生物氮的影响

利用温带森林表层土壤, 研究不同低浓度乙炔对土壤硝化和矿化作用及微生物氮含量的影响, 同时评价异养硝化对N₂O排放的贡献程度以及离树干不同距离对其的影响效应. 结果表明, 在土壤含水量约为45%WFPS时, 与对照(无添加乙炔)相比, 10~100 Pa乙炔均使土壤N₂O释放量显著降低, 不同乙炔浓度间无明显差异; 异养硝化对土壤N₂O释放量的比例在21%~48%之间, 距针叶树干越远其比例越高, 而阔叶树土壤异养硝化比例与距树干远近无关. 在实验条件下10~100 Pa乙炔对森林土壤微生物氮含量、氮素净矿化量以及呼吸作用均无显著性影响, 而100 Pa乙炔能使土壤呼吸呈现降低趋势. 基于森林土壤对10 Pa乙炔降解快和实验操作的便宜性, 选择50 Pa乙炔可较方便研究森林土壤N₂O排放来源及其影响机制. 距树干相同距离, 阔叶树土壤N₂O和CO₂释放量均高于针叶树; 同一树种下距树干越远的土壤N₂O和CO₂释放量越低. 逐步回归分析显示, 土壤碳总量和水溶性有机碳含量以及pH变化可以有效解释土壤CO₂排放量的95%变化; 土壤总氮, 交换态铵和微生物氮含量可以有效解释所观测N₂O排放量的72%变化, 其中微生物氮含量能够说明土壤异养硝化的25%变化. 不同浓度乙炔干扰下森林土壤N₂O和CO₂排放量分别与土壤净硝化率有正相关性.     

有机硅-无机硅高转化率耐高温消融材料的热性质

采用含特种基团有机硅聚合物制备了拉伸强度为3.92 MPa, 扯断伸长率为285%的新型硫化硅橡胶, 与道康宁公司Sylgard®184硅橡胶相比具有更好的耐高温性能, 室温至430℃下基本无热失重. 采用热失重分析方法研究了新型硅橡胶在不同温度下的热降解行为, 通过傅里叶变换红外光谱跟踪测定了不同温度下高温热解产物的红外光谱吸收. 研究表明, 随热处理温度升高, 高温热降解产物中有机烃基基团逐步分解, 有机硅橡胶逐步裂解转变为典型的无机硅碳氧化合物; 元素化学分析以及光电子能谱测定结果显示, 1050℃以上, 残余产物的组成主要为Si, C, O元素; X射线衍射分析表明, 在1050~1500℃氮气氛条件下的热解产物中逐步转化生成了部分β-SiC 结晶结构, 且随处理温度升高, 碳化硅、方石英的结晶度显著提高.     

籼稻福香占耐储藏性的蛋白质组学分析

稻谷耐储藏性对于国家粮食安全、种质资源保存及种业安全具有非常重要的意义.本研究通过人工老化处理分析福香占和航2号种子活力的变化趋势,扫描电子显微镜观察老化21 d后糙米淀粉粒结构,并对关键时间点的种胚蛋白质组进行定量分析.结果表明,人工老化后14～21 d,航2号种子活力快速下降,淀粉粒结构受到严重破坏,种子耐储藏性较差.而福香占在人工老化21 d后仍具有较强种子活力,淀粉粒结构保持良好,耐储藏性优;蛋白质组分析表明,福香占和航2号在人工老化的不同阶段,脂类、蛋白质、碳水化合物等生物合成及代谢、遗传信息加工、转录调控、营养保持、信息传递、氧化还原调节等方面均表现出差异;差异蛋白质显著富集到4个代谢通路,即亚油酸代谢,角质、木栓和蜡质的生物合成,谷胱甘肽代谢和甘油磷脂代谢.老化21 d与处理前相比较,福香占真核生物核糖体生物发生、萜类骨架生物合成、叶酸生物合成等代谢通路发生差异表达,而航2号主要为氮代谢、淀粉和蔗糖代谢及mRNA监测等途径.本研究为稻谷耐储藏性遗传机理的深入解析及培育耐储藏水稻新品种奠定了基础.     

柽柳灌丛下与灌丛外短命植物AM真菌多样性

对生长在柽柳荒漠生境中最常见的4种早春短命植物离子草(Chorispora tenella (Pall.) DC.)、角果毛茛(Ceratocephalus testiculatus (Crantz) Bess.)、东方旱麦草(Eremopyrum orientale (L.) Jaub et. Spash)和弯果婆婆纳(Veronica campylopoda Boiss.)进行取样调查, 分析了柽柳灌丛下和灌丛外的4种植物丛枝菌根(AM)的形成状况、根际AM真菌的孢子密度和群落组成, 并探讨了柽柳灌丛对其菌根侵染状况、根际AM真菌群落组成的影响. 结果表明, 柽柳灌丛下短命植物的侵染率和根际土壤中AM真菌孢子的密度显著低于灌丛外的植物, 并且灌丛下AM真菌的种类(12种)少于灌丛外(19种). 灌丛下短命植物根际土壤由于受到柽柳灌丛的影响, 其养分含量除速效钾外, 都高于灌丛外; 灌丛下碱解氮和速效磷的含量分别为65.37和44.50 mg/kg, 而灌丛外的含量则为32.33和33.85 mg/kg. 本研究共从短命植物根际分离到21种AM真菌, 其中无梗囊霉属有5种、原囊霉属1种、球囊霉属13种和类球囊霉属2种. 通过上述结果得出以下结论: 柽柳灌丛影响着土壤的理化特性及其下生长的短命植物丛枝菌根的形成和根际AM真菌群落的组成.