亚热带稻田生态系统土壤呼吸的估算

采用涡度相关技术, 于2002年8月开始对亚热带典型稻田生态系统的水、热和CO₂通量进行了连续监测, 利用2003~2005年连续3 a稻田休闲期(10月中旬至次年4月)夜间通量的监测结果分析土壤呼吸的动态变化及其与土壤温度的关系, 计算得出稻田土壤呼吸年变化动态. 结果表明: 稻田土壤呼吸具有明显的季节变化趋势; 稻田休闲期夜间土壤呼吸速率为52~398 mg·m^-2·h^-1, 其呼吸速率与不同深度(5, 10和20 cm)土壤温度呈指数相关关系(P<0.001), 以稻田5 cm土壤温度相关性最好; 根据得到的稻田土壤呼吸与土壤温度的关系模式, 计算出亚热带稻田生态系统年平均土壤呼吸速率为178.5~259.9 mg·m^-2·h^-1, 年土壤呼吸总量为1.56~2.28 kg·m^-2·a^-1. 研究结果表明, 利用稻田休闲期涡度相关法观测结果得到的关系模式估算稻田生态系统水稻生长季稻田土壤CO₂的排放速率和排放量是可行的.     

中国温带典型草原土壤呼吸特征的实验研究

1998~2000年间在内蒙古草原对中国温带典型草原土壤呼吸特征进行了实验研究, 所采用的观测手段为静态箱法和GC/FID分析技术. 对观测资料的分析表明, 中国温带草地的土壤呼吸的变化范围为390~866 gC/m²· a^-1, 表现有明显的季节变化和较大幅度的年际变化, 土壤呼吸平均占草地总呼吸的70%~88%. 研究结果还发现, 丰水年土壤呼吸与土壤温度有较强的关系, 1998年中国北方雨水增多使草地土壤呼吸显著增强, 而在干旱年份, 土壤呼吸与土壤温度的关系明显减弱, 而与空气温度的关系却显著增强, 土壤含水量在土壤呼吸与温度之间的相关性方面有着重要的制约作用.     

CO2浓度对中肋骨条藻的光合无机碳吸收和胞外碳酸酐酶活性的影响

为探讨低光照(30 μmol·m^&#8722;2·s^&#8722;1)和高光照(210 μmol·m^&#8722;2·s^&#8722;1)条件下海水CO₂浓度变化对海产硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的生理影响, 对该藻生长及其光合CO₂吸收和胞外碳酸酐酶(CA_ext)活性进行了测定, 结果表明, 在低光条件下, CO₂浓度变化(4~31 μmol/L CO₂)对该藻的生长和净光合速率的影响比高光条件大. CA_ext在12和31 μmol/L CO₂时没有检测出活性; 但在4 μmol/L CO₂时则有明显活性, 且其高光条件下的活性是低光条件下的2.5倍. 细胞光合作用对CO₂的亲和力随着培养液中CO₂浓度升高而下降. 另外, 高光条件下细胞的光合CO₂亲和力明显高于低光条件. 这些结果表明, CA_ext的活性和光合CO₂亲和力不仅受CO₂浓度而且受到光照强度的调节; 在高光照条件下, 即使CO₂浓度较低, 细胞的高CA_ext活性和光合CO₂亲和力也能够提供充足的CO₂供其光合固碳所需.     

三江平原沼泽湿地CO2和CH4通量及影响因子

利用不透明气体采样箱-气相色谱法, 同步测量了三江平原两种主要类型沼泽湿地CO₂通量和CH₄净通量. 三江平原常年积水沼泽湿地生态系统呼吸通量平均值为548.04 mg·m^&#8722;2·h^&#8722;1, 小于季节性积水沼泽(713.08 mg·m^&#8722;2·h^&#8722;1); 较大值都集中于7~8月, 即植物生长旺季. CH₄排放规律与生态系统呼吸通量不同, 常年积水沼泽CH₄平均通量值为12.80 mg·m^&#8722;2·h^&#8722;1, 大于季节性积水沼泽(8.56 mg·m^&#8722;2·h^&#8722;1), 且高值区分布时段也不同. 7~9月是常年积水沼泽CH₄主要排放期, 而季节性积水沼泽CH₄主要排放期为8月下旬至9月中旬. 沼泽湿地生态系统呼吸通量与0~10 cm土壤温度及湿地积水水温呈显著正相关关系, CH₄排放通量与土壤温度相关关系并不十分显著, 地表水水位和土壤温度的综合作用决定沼泽湿地CH₄排放特征.     

东海陆架坡折小尺度过程观测

2004年3月7日至9日东方红2号船在东海陆架坡折海区进行了温度、盐度和湍动能耗散率的直接观测. 从Turner角的计算结果看, 在水体的上50 m层同时存在着双扩散对流、盐指和层结稳定的区域; 50 m以下, 只存在着弱的盐指现象. 观测站位的湍耗散率的范围从1.0 × 10^-9~1.2 × 10^-6 W·kg^-1, 并且沿着M₂潮的波射线显著增强; 相应的混合率的范围是从1 × 10^-6~1 × 10^-2 m²·s^-1, 整个断面的平均混合率为2.3 × 10^-3 m²·s^-1, 远大于大洋背景场的平均混合率1 × 10^-5 m²·s^-1.     

强光照处理菠菜叶片产生的交联聚合物中D1蛋白部分发生磷酸化

利用D1蛋白特异性抗体, 在强光照(800~2500 μmol photons·m^-2·s^-1)处理3 h的菠菜叶片类囊体膜中检测到4种D1蛋白聚合物, 它们的相对含量与处理时光照强度相关. 进一步分析表明, 70 kD聚合物为D1蛋白与CP43交联产物, 65和60 kD聚合物是D1蛋白与D2蛋白交联产物, 41 kD聚合物是D1蛋白与细胞色素b₅₅₉ α亚基交联物. 1000 μmol photons·m^-2·s^-1光照处理生成的D1/Cyt b₅₅₉聚合物最多, 光强增加时其含量下降. 磷酸化苏氨酸抗体Western blot分析结果显示, D1/Cyt b₅₅₉和D1/CP43聚合物中存在磷酸化蛋白; 外加磷酸酯酶处理后, 磷酸化的D1/Cyt b₅₅₉和D1/CP43聚合物减少. 上述结果表明, 强光照处理叶片引起D1蛋白与其他PSⅡ核心蛋白交联, 所生成的聚合物中部分D1蛋白以磷酸化形式存在.     

多壁碳纳米管修饰碳糊电极阳极吸附伏安法测定痕量锆

制备了多壁碳纳米管(MWCNT)修饰碳糊电极, 并研究了锆-钙-茜素红(ARS)异多核络合物在该电极上的阳极吸附伏安行为. 该方法用于锆的测定具有较高的灵敏度和较好的选择性. 在极谱分析仪上采用二阶导数线性扫描伏安法进行分析, 在0.128 mol·L^-1氨基乙酸和0.048 mol·L^-1邻苯二甲酸氢钾缓冲液(pH 4.0)中, 在200 mV富集60~120 s, 从200~1200 mV以200 mV·s^-1的速率线性扫描, 络合物吸附在修饰电极表面, 于840 mV (vs. SCE)处产生一灵敏的溶出峰, 为络合物中配体茜素红的氧化所产生. 络合物的峰电流与锆的浓度在6.0×10^-12 ~ 6.0×10^-11 mol·L^-1(富集时间120 s), 6.0×10^-11 ~ 2.0×10^-9 mol·L^-1 (富集时间90 s)和2.0×10^-9 ~ 1.0×10^-7 mol·L^-1(富集时间60 s)范围内分三段呈良好的线性关系, 检出限(S/N = 3)为2.0×10^-12 mol·L^-1(富集时间180 s). 方法用于岩矿样品中痕量锆的测定, 结果满意.     

中国北方表土微团粒粒度分布及其对粉尘

利用干筛筛析法测定了中国北方沙漠、戈壁、绿洲、干草原农垦区和草原牧区等代表性表土(沙质土、砾质沙土、砾质壤土、壤土和粉壤土等)的微团粒粒度分布. 组成表土微团粒粒度分布的对数正态群体分别为粉细沙、细沙、中沙、粗沙和极粗沙群体, 其平均的质量中值粒径分别为90, 210, 390, 600和980 mm, 平均的标准偏差分别为1.25, 1.40, 1.25, 1.35和1.25. 粉细沙、细沙、中沙、粗沙、砾质沙、砾质壤土、壤土等表土类型的微团粒粒度分布为这几个对数正态分布群体中的组合. 粉尘释放模型(DPM模型)模拟的结果显示: 表土微团粒粒度分布对粉尘释放通量存在显著影响, 细沙和粉细沙的粉尘释放通量最大, 中沙、砾质沙、砾质壤土、壤土、粉壤土次之, 粗沙的粉尘通量最小, 差值范围在10¹~10³ mg·m^-2·s^-1左右; 中国北方沙漠(沙地)和片状流沙覆盖的农田的粉尘释放通量在10¹~10⁴ mg· m^-2·s^-1之间, 而沙砾质戈壁、沙砾质化的农田和草原的粉尘释放通量在10¹~10² mg·m^-2·s^-1之间, 表明中国北方沙漠(沙地)和片状流沙覆盖的农田是粉尘释放的主要源地.     

毛乌素沙地的粉尘释放通量观测及DPM模型的野外验证

目前关于中国粉尘源区的释放通量观测数据很少, 被经常使用的DPM粉尘释放模型在中国源区的可靠性还没有得到验证. 2002年春季在毛乌素沙地开展了野外观测实验, 分别观测了跃移通量、< 10 μm的粉尘释放通量、温度和风速梯度. 观测期间平均摩阻风速在0.26~0.35 m·s-1之间, 实测的跃移通量约在0.07~8.00 g·m^-1·s^-1之间, 实测和模拟的跃移通量较为一致, 跃移通量方程经验系数取2.61比较合适; 在3次局地的粉尘释放过程中, 实测的粉尘释放通量约在1~3 mg·m^-2·s^-1之间, 模拟的粉尘释放通量偏高, 说明该模型在低风速条件下还需要校正. 通过与前人数据的比较, 发现松散的砂质土的跃移通量大于具有物理结皮的砂质土和存在大土壤团块的壤质土, 说明在相同摩阻风速条件下, 松散的砂质土的粉尘释放通量最大, 预示中国北方粉尘的主要源地在沙漠和沙漠化的土地.     

C2 (a3Πu)自由基与NO, N2O, O2, H2和NH3反应的动力学研究

研究了C₂(a³Π_u)自由基与NO, N₂O, O₂, H₂, NH₃等分子的反应动力学. C₂(a³Π_u)自由基是由266 nm光解C₂Cl₄产生的, 用激光诱导荧光(LIF)检测C₂(a³Π_u)自由基的相对浓度随着反应时间的变化, 得到C₂(a³Π_u)自由基与N₂O, NH₃的双分子速率常数: k_N2O(1.63±0.20)×10^&#8722;13 cm³·mol^&#8722;1·s^&#8722;1, k_NH3 = (5.92±1.00)×10^&#8722;14 cm³·mol^&#8722;1·s^&#8722;1. C₂ (a³Π_u)自由基与NO, O₂, H₂等分子反应的消耗速率常数: k_NO = (5.46±0.10)×10^&#8722;11 cm³·mol^&#8722;1·s^&#8722;1, (1.58±0.16)×10^&#8722;11 cm³·mol^&#8722;1·s^&#8722;1, k_H2 < 1.0×10^&#8722;14 cm³·mol^&#8722;1·s^&#8722;1. 对反应分析及理论计算的结果表明: C₂(a³Π_u)自由基与NH₃和H₂反应主要是抽氢过程, 且反应的入口通道都存在一个能垒.     

武汉台重力长期变化特征研究

利用武汉台超导重力仪长期连续观测资料, 结合FG5和GPS同址观测结果, 研究了重力长期非潮汐变化特征及其与局部气压和水储量变化及地壳垂直运动之间的关系. 结果表明, 超导重力仪观测的重力长期变化存在非常显著的季节性变化, 其总能量的大约70%来自于局部大气和水储量变化, 其中周年变化超过95%的能量都来自于这两种环境因素的影响. 由于缺乏区域水储量(特别是地下水)变化的实际观测资料, 采用的全球陆地水同化模型LaD和GLDAS不能客观地描述台站局部水储量的实时变化, 由此得到的重力变化与实际观测之间存在大约55 d的时间延迟. 通过与FG5绝对重力仪的对比观测获得了超导重力仪的长期漂移率为17.13 nm·s^-2·a^-1, 同址GPS观测表明台站局部区域的地壳呈缓慢沉降态势, 其沉降速率为(3.71±0.16) mm·a^-1, 与之对应的局部重力场变化为(13.88±0.22) nm·s^-2·a^-1, 即伴随着局部地壳运动的重力变化与高程变化的比值大约为-37.41 nm·s^-2·cm^-1, 表明在地壳垂直运动过程中局部伴随着比较大的物质质量调整, 其力学机制有待进一步研究.     

青藏高原3种植被类型净生态系统CO2交换量的比较

采用涡度相关观测技术系统, 于2003年7月1日~2004年6月30日对青藏高原高寒草甸3种植被类型(矮嵩草草甸、金露梅灌丛草甸和藏嵩草沼泽化草甸)生态系统CO₂通量进行观测和分析. 结果表明, 嵩草草甸、灌丛草甸和沼泽化草甸CO₂最大吸收率分别为16.78, 10.42和16.57 μmol/m²·s; 最大CO₂排放率分别为8.22, 7.73和18.67 μmol/m²·s; 嵩草草甸和灌丛草甸一年从大气中分别吸收CO₂ 282和53 g/m², 而沼泽草甸一年向大气排放CO₂ 478 g/m². 证明青藏高原嵩草草甸和灌丛草甸比C4草原和一些低海拔草原和森林具有一个较低CO₂吸收和排放量潜能, 而沼泽化草甸具有一个较高的排放潜能, 揭示了青藏高原高寒草甸生态系统不同植被类型的碳源/汇的明显差异, 主要是由植物光合能力不同和土壤呼吸差异引起的.     

蒙古高原塔里亚特-锡林郭勒样带土壤风蚀速率的137Cs示踪分析

运用¹³⁷Cs示踪技术, 查明了蒙古高原西北-东南向的塔里亚特-锡林郭勒样带区域7个典型景观类型采样点风蚀速率及变化特征, 分析了不同区域土壤风蚀速率的主要影响因素. 研究表明: 各采样点¹³⁷Cs面积活度介于(265.63 ± 44.91)~(1279.54 ± 166.53) Bq·m^-2, 差异明显, 相应的风蚀速率分别为64.58~419.63 t·km^-2·a^-1. 样带上蒙古国境内部分, 人类活动较轻微, 由北向南, 随主要的植被景观和气候指标变化, 相应的土壤风蚀速率基本呈逐渐加大趋势, 表明该区域土壤风蚀过程主要受自然因素的影响和调节; 样带上内蒙古锡林浩特和正镶白旗2个典型草原样点风蚀速率为蒙古国巴彦淖尔典型草原样点风蚀速率的近3倍, 除导致风蚀加剧的自然条件差异之外, 通过比较两地人口密度和载畜量水平, 表明人类扰动是导致内蒙古典型草原样点风蚀加剧的主要因素之一.     

PEO-PHP-PEO发蓝光三嵌段低聚物的合成及在水中的有序聚集

设计、合成了以对六联苯(PHP)为硬段、以聚环氧乙烷(PEO, M_w = 750)为软段的“线团-刚棒-线团”三嵌段低聚物(PEO-PHP-PEO), 这是一个不含侧基的可溶聚对苯撑分子, 不仅溶于氯仿、四氢呋喃等有机溶剂, 而且溶于水. 在水中, 其临界胶束浓度CMC为5.25×10^-4 mol·L^-1, 表面张力γ_CMC为61.29 mN·m^-1. 分子溶解水溶液的最大吸收波长为323 nm, 最大发射波长为432 nm; 聚集体溶液的荧光发射光谱与多晶PHP薄膜的相似, 说明胶束中PHP链段由于疏水相互作用和π-π叠加作用而有序聚集. 该低聚物分子在5.0×10^-3 mol·L^-1水溶液中自组装成直径约为20 nm的棉絮状纳米纤维.     

黄土丘陵区小流域侵蚀产沙对坡耕地退耕响应的137Cs法

通过赵家沟小流域1993年前后坝库泥沙淤积量和¹³⁷Cs含量的对比, 分析了黄土丘陵区梁峁坡地退耕后流域输沙模数和沟谷地、沟间地相对产沙量的变化. 梁峁坡耕地大面积退耕后, 短期内流域产沙量不但没有减少, 反而有所增加; 沟间地输沙模数和相对产沙量迅速减少, 沟谷地输沙模数和相对产沙量增加. 1994~1996年3年的输沙模数为29650 t·(km²·a)^-1, 是该流域多年平均输沙模数13413 t·(km²·a)^-1的2.2倍. 沟间地输沙模数不断下降, 从1994年的14335 t·(km²·a)^-1下降到1995年的7034 t·(km²·a)^-1和1996年的3517 t·(km²·a)^-1, 沟谷地平均输沙模数变化于44944和62136 t·(km²·a)^-1之间, 远高于1993年前的21118 t·(km²·a)^-1. 沟间地相对来沙量从1994年的23%减少到1995年的15%及1996年的6%, 而沟谷地相对来沙量从1994年的77%增加到1995年的85%及1996年的94%. 退耕后耕作土逐渐密实, 抗蚀性增强, 侵蚀减弱, 但土壤密实后入渗率降低, 梁峁坡地产流量增加, 梁峁坡地流入沟谷的径流量加大, 加剧了沟谷地的冲沟侵蚀和重力侵蚀, 沟谷地的侵蚀量和相对产沙量增大, 从而导致流域产沙量增加.     

瞬态吸收光谱技术研究C6H5F与亚硝酸在355 nm光作用下的交叉反应

利用瞬态吸收光谱技术研究了C₆H₅F与亚硝酸在355 nm光作用下的交叉反应机制, 探讨了反应体系中的瞬态粒子及其动力学行为, 并借助GC-MS确定了终产物. 实验结果表明, 单氟苯与亚硝酸光解产生的OH自由基发生反应的二级反应速率常数为(5.83±0.17)×10⁹ L·mol^-1·s^-1. 中间产物C₆H₅F…OH加合物与亚硝酸的反应是其主要衰减通道, 二级反应速率常数为(8.02±0.08)×10⁷ L·mol^-1·s^-1. C₆H₅F…OH加合物还可发生脱水反应产生单氟苯自由基, 但未发生脱氟反应. 分析表明终产物有单氟苯酚、硝基单氟苯、硝基单氟苯酚、对氟联苯.     

2001年春季东亚-北太平洋地区沙尘气溶胶的辐射强迫

中国科学院重大国际合作研究项目“风送沙尘的形成、输送机制及其对气候与环境的影响”期间, 在中国西北部沙漠地区进行了气溶胶采样, 经过成分分析和理论计算, 得出了该地区沙尘气溶胶的主要光学特性. 与其他沙尘模型相比, 源于中国沙漠的沙尘气溶胶复折射指数偏低, 对太阳辐射的吸收性较弱, 散射较强, 前向散射偏弱, 后向散射偏强. 将其作为中国和东亚地区沙尘气溶胶光学模型的代表, 模拟了东亚-北太平洋地区2001年春季平均辐射强迫. 计算得出: 该地区大气顶的平均净辐射强迫为-0.943 W·m^-2, 其中短波-1.700 W·m^-2, 长波+0.759 W·m^-2; 地面净辐射强迫为-5.445 W·m^-2, 短波-6.250 W·m^-2, 长波+ 0.805 W·m^-2. 最后给出了东亚-北太平洋地区大气顶和地面的辐射强迫分布.     

南海北部450 m以浅水层内潮和近惯性运动研究

通过对2000年8~11月南海北部海区2个半月的ADCP流速观测资料的分析研究了观测海区的正压潮、内潮和风生近惯性内波的特征. 结果表明, 观测海区的正压潮和内潮均以M₂, K₁, O₁和P₁为主, 这四个分潮正压潮流振幅分别为7.8, 7.0, 5.4和3.5 cm·s^-1; 内潮的潮流振幅存在着显著的空间变化, M₂, K₁和O₁频率内潮的振幅在温跃层处均可以达到12~15 cm·s^-1, 但随着深度的增加振幅减小. 近惯性运动对于正压流动的贡献很小, 振幅不到1 cm·s^-1, 但是斜压的近惯性流动的振幅可以达到5 cm·s^-1. 从提取的内潮和近惯性内波的潮流椭圆的长轴与水平方向的夹角随着深度的分布可以看出, 内潮能量由深海向海表传播;而近惯性内波的能量由海表传向深海.     

大气条件下臭氧与乙烯反应的动力学研究

臭氧是大气化学过程中的核心物种之一, 可以作为对流层大气氧化能力的重要指示剂. 使用自行研制的大气反应烟雾箱模拟实验装置, 研究了接近大气环境臭氧浓度下(100~200 ppb, 1 ppb=1×10^&#8722;9)臭氧与乙烯的反应. 结合Model 49C-O₃分析仪与火焰离子化检测-气相色谱(GC-FID)对反应过程中的臭氧与乙烯进行实时监测, 得到臭氧与乙烯在室温条件下(286.5 K)的反应速率常数为1.01×10^&#8722;18 (cm³·molecule^&#8722;1·s^&#8722;1), 半衰期为88 min. 该数据与前人采用的基质隔离(matrix-isolation)技术得到的实验值一致, 表明该大气反应烟雾箱模拟实验装置可以用于大气化学反应过程的研究.     

液态Ni70.2Si29.8合金的表面张力和比热研究

采用悬浮液滴振荡法和落滴式量热计研究了深过冷液态Ni_70.2Si_29.8共晶合金的表面张力和比热. 实验发现, 在182 K (0.12 T_E)过冷度范围内, 表面张力与温度之间存在线性函数关系, 共晶温度1488 K处的表面张力是1.693 N·m^&#8722;1, 温度系数为&#8722;4.23×10^&#8722;4 N·m^&#8722;1·K^&#8722;1. 在实验获得的253 K (0.17T_E)最大过冷度范围内, 液态Ni_70.2Si_29.8合金的比热与温度之间呈现多项式函数关系. 对液态Ni_70.2Si_29.8合金的密度、过剩体积和声速与温度的函数关系进行了理论预测.