叶片质外体pH降低是铵态氮改善植物铁营养的重要机制

在营养液培养条件下, 以硝态氮为对照, 研究了铵态氮对向日葵叶片(Helianthus annuus L cv Frankasol)质外体pH和可溶性铁的影响, 探讨了铵态氮改善植物铁营养状况的作用机制. 结果表明, 铵态氮通过降低叶片质外体pH和提高新叶质外体可溶性铁的浓度来改善缺铁植物的铁营养状况. 铵态氮处理的缺铁植株新叶质外体、细胞汁液和木质部汁液中铁的浓度显著高于硝态氮处理, 新叶未出现缺铁黄化症状. 新叶质外体pH受氮素形态的影响较大, 不供铁时, 硝态氮和铵态氮处理植株新叶质外体pH分别为6.15和5.94, 供铁时, 新叶质外体分别为6.43和5.50. 初生叶质外体pH不受氮素形态的影响, 均在6.25左右. 供应硝态氮和铵态氮的缺铁植物木质部汁液pH分别为5.72和5.49, 供铁使木质部汁液pH分别提高了0.27和0.16个单位.     

黄土高原现代植物-土壤氮同位素组成及对环境变化的响应

由于土壤氮同位素组成被认为是气候环境变化和自然生态系统氮循环过程的可能指示, 开展全球不同区域、不同生态系统氮同位素组成的研究将有助于对这个可能性的认识. 对中国黄土高原中西部不同环境条件下的现代植物和相应的土壤氮同位素进行了调查, 氮同位素组成变化范围分别为: 植物根: -5.1‰ ~ 1.9‰; 植物残体: -6.6‰ ~ 2.9‰; 土壤: -1.2‰ ~ 5.8‰. 结果表明: (1) 土壤与植物有相近的变化趋势, 但土壤的氮同位素组成较植物根的氮同位素要偏正, 其Δδ¹⁵N值变化范围为: 0.3‰ ~ 7.2‰, 平均值为: 4.1‰, 表明植物分解过程氮同位素存在分馏; (2) 该地区现代生态系统的氮同位素对降水和温度变化有明显的响应, 沿西北到东南方向, 年平均降水每增加100 mm可能导致土壤氮同位素组成偏负约1.31‰, 随温度的增加, 土壤氮同位素也趋向偏负; (3) 在降水和温度共同增加的影响下, 植物根系、植物残体和土壤的氮同位素偏负, 这个现象可能归因于降水是该地区植物-土壤氮同位素变化的主要控制因素. 尽管目前对植物-土壤氮同位素组成变化与降水和温度关系的机制尚不清楚, 但初步的研究结果表明土壤的氮同位素组成可能为黄土高原环境变化示踪提供指示.     

贵州红枫湖现代沉积物氮同位素组成反映的废水输入状况

红枫湖南湖氮主要来源于平坝化肥厂的高氮废水. 对贵州红枫湖沉积物柱HF010427 的研究显示, 沉积物有机氮同位素组成从下向上升高, 与平坝化肥厂的工业总产值总体趋势一致. 而理论上早期成岩导致相反的结果. 因为没有进行污水处理, 化肥厂的工业总产值能对应废水的排放状况, 说明沉积有机氮同位素组成能记录废水输入状况. 该沉积物柱的沉积物吸附态铵氮同位素组成和平坝化肥厂的工业总产值有极为相似的剖面形状, 反映附态铵氮同位素组成能较好地再现更详细的废水输入状况. 本研究对湖泊废水输入状况的历史调查可能具有重要的参考意义.     

碳氮添加对不同湿润程度的温带森林土壤氧化亚氮排放影响

采用室内土柱培养的方法,研究不同湿润程度(55%和80%WFPS)条件下外源碳(葡萄糖,6.4 g C m·2)和两种形态氮(NH4Cl和KNO3,4.5 g N m-2)的添加对温带成熟阔叶红松混交林和次生白桦林土壤氧化亚氮(N2O)排放量的影响.研究结果表明:除了高湿润程度单施NH4Cl的白桦林土壤外,湿润程度增加以及外源碳和氮添加均能显著促进两种林分土壤N2O排放量,并存在两两交互作用.葡萄糖添加使阔叶红松混交林和白桦林土壤在整个培养期内N2O累积排放量分别增加0.53~2.67和4.70~29.32 mg N2O-N m-2,尤其是高湿润程度和白桦林土壤更为明显;同时伴有葡萄糖添加后两种林分土壤矿质氮含量显著减少,特别是高湿润条件下白桦林土壤水浸提NO3-含量降低幅度更大.这说明了白桦林土壤N2O释放量对外源碳添加的激发效应更敏感,并随土壤湿度增加而加剧.低湿润条件下,培养初期外源氮添加显著抑制葡萄糖对土壤N2O排放量的促进作用,之后随着氮形态和林分类型而发生变化;高湿润条件下,外源氮添加显著增强葡萄糖对土壤N2O排放量的促进作用,且硝态氮强于铵态氮(P0.05).葡萄糖添加能增加两种林分土壤微生物碳含量和微生物碳/氮比(P0.05),显示可能改变土壤微生物群落结构.两种形态氮的添加均能增加两种林分土壤水和K2SO4浸提的溶解性有机氮(DON)含量,尤其是阔叶红松混交林土壤(P0.05),但两种形态氮之间无差异.多元线性逐步回归分析显示,实验条件下白桦林土壤N2O累积排放量受到WFPS、水浸提NH4+-N和水浸提DON含量及微生物碳/氮比的影响,共同解释其61%的变化,其中水浸提DON含量贡献率最大;阔叶红松混交林土壤N2O累积排放量受到WFPS、水浸提NH4+-N和微生物碳含量的影响,共同解释其50%的变化,其中水浸提NH4+-N含量贡献率最大.上述结果显示,加湿对森林土壤N2O排放量的增加与土壤活性氮含量、湿润程度和微生物量有关.     

温度、缺氧、氨氮和硝氮对3种珊瑚白化的影响

珊瑚白化是指珊瑚失去共生藻或它们的色素或同时失去共生藻和色素而变白的现象. 关于海水养殖能否引起珊瑚白化, 特别是什么成分对珊瑚影响最大, 以及缺氧对珊瑚的影响, 至今很少有人研 究. 通过形态观察和显微镜计数研究了温度、缺氧、氨氮和硝氮对鹿角、钮扣、茉莉石3种珊瑚白化的影响. 结果表明, 随着温度的升高和溶氧的降低, 3种珊瑚释放的共生藻数目均逐渐增多, 白化程度加重. 另外, 只要0.001 mmol/L的氨态氮或硝态氮就能使3种珊瑚共生藻的释放明显增多, 随着其浓度的进一步增大, 除鹿角珊瑚外, 其他2种珊瑚共生藻的释放并没有显著增加. 而且, 不同宿主对珊瑚白化也有一定的影响.     

羊草种质资源的评价与利用

羊草是欧亚大陆草原区东部草甸草原及典型草原的重要建群种,具有高产、优质、抗逆、耐牧等特点,是我国具有优势的禾本科多年生牧草和生态草.羊草种质资源的系统研究对羊草草原的保护、人工草地建设、退化草原改良、发展草牧业等均具有重要意义.近年来,我国羊草种质资源各方面研究取得了重大的进展,初步建立了"从草原到实验室,再从实验室走向草原"的研发体系,收集评价了上千份野生羊草种质资源,培育出"中科1,2,3号"羊草系列新品种;建立了羊草测序和优异基因资源挖掘平台,并对羊草重要特异基因进行了克隆和功能研究.本文主要对羊草的起源分布、种质资源评价、新品种选育、繁殖及利用等方面进行了系统地综述,对目前羊草种质资源研究中存在的自交不亲和机理等问题进行探讨,提出应根据羊草种质资源现状以及当前生产需求来调整种质资源研究工作的重点,并将现代科学技术应用于羊草种质创新,加快羊草新品种培育及良种的推广利用,推进我国羊草产业化进程及草牧业发展.     

微囊藻毒素产生过程中氮素作用的同位素示踪研究

水华毒藻和藻毒素污染是目前水体富营养化治理与控制中的重要水质问题. 为了探索氮素对藻毒素产生过程的影响, 利用¹⁵N同位素示踪技术研究了无机氮在微囊藻毒素(Microcystins, MCs)生物合成过程中的作用. 纯种铜绿微囊藻室内同位素示踪培养实验和MCs分析结果发现, ¹⁵NO^-₃标记组可有1~3个¹⁵N原子引入LR型微囊藻毒素分子(Microcystin-LR, MCLR), 其中引入2个15N的概率最大; 15NH4+标记组可有2~4个¹⁵N原子引入MCLR分子, 引入3个¹⁵N的概率最大; 且来自NH4+态氮的15N比来自NO₃^-态氮的15N在MCLR分子中有更多的结合位点. 这说明, NH₄⁺态氮和NO₃^-态氮对MCLR的生物合成都具有重要的、直接的贡献, 但NH₄⁺态氮的存在更有利于微囊藻产生MCLR. 因此, 在富营养化水体藻毒素污染预防和富营养化控制中, 不能单独强调磷素的突出作用, 氮素控制特别是氨氮控制应引起足够重视.     

不同降水强度4种草地群落土壤呼吸通量变化特征

利用静态暗箱法, 对内蒙古锡林河流域沿降水梯度4种半干旱草地类型进行了连续2年的野外定位试验, 对比研究了沿降水梯度4种不同草地类型土壤呼吸通量的变化特征, 统计分析了水热因子对草地土壤呼吸通量特征的可能影响, 并建立了土壤呼吸通量与水热因子间的数值关系模式, 同时利用野外连续完整的观测数据对不同草地类型土壤CO₂年排放量分别进行了估算. 结果表明: 土壤呼吸通量存在明显的季节变化规律, 沿降水梯度各草地类型土壤呼吸通量的季节变化型式基本相同, 各草地群落土壤呼吸均以春末和夏季较高, 秋冬季排放量较低, 不同草地类型冬季均观测到土壤呼吸的负通量, 对其机制的进一步研究有利于对土壤年呼吸总量的准确估算; 沿降水梯度4种草地类型土壤年(或生长季)呼吸量均沿降水梯度递减, 表现为贝加尔针茅草原>羊草草原>大针茅草原>克氏针茅草原; 不同草地类型土壤呼吸通量在植物生长季与0~10 cm以及10~20 cm土壤含水量均呈不同程度的正相关, 而与气温和表层土壤温度的相关性较弱, 4种草地类型生长季内土壤表层含水量的变化通常能解释土壤呼吸通量变异的70.2%~94.7%, 而在植物非生长季, 土壤呼吸通量更多地受气温及土壤表层地温的限制, 温度条件的变化能解释土壤呼吸通量变化的70%以上.     

热处理对氮碳薄膜结构及光学性质的影响

氮碳薄膜由于具有优良物化性能,受到关注,已能采用多种方法获得CN_r薄膜,并对其物性进行了广泛的研究。然而,在考虑其热行为时,多集中于沉积过程中衬底温度的影响。但是,在空气中长时间等温退火后氮碳薄膜的热行为、物性变化和薄膜结构之间的关系,特别是,经加热处理,是否会导致某种价键结构或元素价态变化,从而改变薄膜的性能,并不十分清楚。本文报道了应用XPS,IR和可见-紫外光吸收谱等实验方法,分析了样品经热处理后,其成分和元素价键结构的变化,并对其光学性质进行了测量,对其结构和物性关系进行了探讨。     

中国北方草地植物补偿性生长与合理放牧强度:基于放牧实验的整合分析

补偿性生长是草地植物对动物采食的一种适应策略,合理的放牧强度能够促进植物的补偿性生长,有利于草地生产力和稳定性的维持,而长期过度放牧则导致草地退化.因此,确定合理的放牧强度是科学配置草地生产-生态功能实现草牧业可持续发展的基础.本文基于各类放牧实验已发表的118篇研究文献,将放牧家畜的采食率(地上生物量移除量,%)作为放牧强度的测度指标,对我国北方5种主要草地类型的植物补偿生长特征及其合理放牧强度进行了整合分析,并结合气候、土壤及植物群落地下生物量和多样性等数据,厘清了影响植物补偿生长的关键生物和非生物因子.结果表明,我国北方草地植物总体处于欠补偿生长状态,且植物地上部分的补偿性生长主要以牺牲其地下生物量为代价.其中,高寒草甸、草甸草原和荒漠草原植物群落均表现为欠补偿生长,高寒草原和典型草原植物群落表现为等补偿生长.在区域尺度上,补偿性生长的绝对值随年降水量和植物物种丰富度的增加而增加.满足植物群落地上生物量实现等补偿或超补偿,且对地下生物量不产生负效应,各类草地的合理利用强度为:高寒草甸50%、草甸草原48%、典型草原40%、高寒草原37%、荒漠草原31%.本研究对指导我国北方草地保...     

Application and Progress of Anaerobic Simultaneous Denitrification and Methanogenesis Process

实现厌氧同时反硝化产甲烷工艺(SDM)并充分利用废水中的有机碳源,关键是如何减小乃至消除硝态氮(NOx-N)对产甲烷菌的抑制作用.目前,SDM运行效果的两个影响因素(进水COD/NOx-N和好氧反应器出水回流比)已经成为研究热点.此外,还介绍了厌氧同时反硝化产甲烷工艺的微生物种群结构研究,并进行了前景展望.     

天然湿地演替带氮循环研究进展

氮(N)是天然湿地生态系统中最重要的组成成分和一种重要的生态影响因子,其主要来源有径流输入、大气沉降和生物固氮.天然湿地中N的迁移和转化主要发生在湿地演替带,演替带是生物地球化学活动比较强烈的缓冲区,常被视为湿地的N源、N汇和N转化器.演替带中N衰减主要是通过反硝化、厌氧氨氧化和湿地植被吸收等方式进行.本研究综合分析了影响湿地N循环的内部因素和人为因素,其中N来源主要受农业活动和化石燃料燃烧等人工因素的影响,而N衰减主要受氧浓度、可利用的碳和磷、酸碱度和氧化还原电位变化以及微生物活动等内部因素影响.在此基础上提出了湿地演替带中N循环未来的研究方向,为湿地N污染治理和湿地管理决策者提供科学依据.     

我国东部土壤氮转化微生物的功能分子生态网络结构及其对作物的响应

农田土壤-植物系统的氮素循环影响了生产力和环境, 但土壤微生物之间的相互作用对氮素循环的影响机制仍不清楚, 同时这种相互作用如何响应种植作物等管理方式也不明确. 本研究在中国东部3个气候带, 选择3种典型的地带性土壤类型（寒温带黑土、暖温带潮土和中亚热带红壤）设置不种植（裸地, non-cropping）和种植玉米（cropping）的田间试验, 基于高通量基因芯片测定不同土壤共有的氮转化基因（核心氮转化基因）, 利用随机矩阵方法建立土壤核心氮转化基因的分子生态网络, 揭示种植玉米对土壤核心氮转化基因网络结构的影响. 研究表明种植玉米增加了土壤中大部分核心氮转化基因的丰度, 显著提高了核心氮转化基因网络的复杂程度. 网络拓扑结构的模块数由裸地处理的8个增加到种植玉米的28个. 裸地土壤核心氮转化基因网络有2个模块枢纽, 其关键基因为固氮基因（nifH）; 种植玉米后网络有9个模块枢纽, 其关键基因包含固氮（nifH）和反硝化基因（narG和nosZ）. 土壤核心氮转化基因的功能分子生态网络结构与植物、气候、土壤等因素显著相关, 说明农田管理和环境条件的变化可以通过改变微生物的分子生态网络结构, 影响其驱动农田养分循环的功能.     

VOD法冶炼铁素体不锈钢的碳氮控制

文章介绍太钢第二炼钢厂利用K-OBM-S-VOD法生产超低碳铁素体不锈钢工艺特点,并对此类钢中409L型铁素体不锈钢在VOD法冶炼过程中的碳氮控制进行了总结研究.     

长白山不同功能群植物碳同位素及其对水分利用效率的指示

由于植物碳同位素综合反映了植物光合作用过程中C, H₂O交换的信息, 因此从理论上讲它们可以作为植物功能特征的潜在指标. 尽管前人的调查已经对这一假设进行了验证, 但相关的证据还较少, 我们需要进行更多、更广泛的调查来证实这一假设. 本文通过对湿润的寒温带气候区中国长白山不同功能群植物叶片(乔木、灌木与草本; 常绿植物与落叶植物; 一年生草本、二年生草本与多年生草本)的碳同位素测定, 发现不同生活型植物的碳同位素组成有显著差别, 从而进一步证实了植物δ¹³C值可以作为划分植物功能群潜在指标的假设. 另外, 我们的结果还指示不同生活型植物的水分利用效率也存在明显差别. 不同功能群植物的δ¹³C值以及碳同位素指示的水分利用效率呈以下趋势: 草本<灌木<乔木. 同一生活型中, 常绿灌木的δ¹³C值和以及它指示的水分利用效率显著大于落叶灌木. 不同寿命的草本植物δ¹³C值也具有显著的差异, 一年生草本>二年生草本>多年生草本, 与前人在沙漠地区研究的结果(一年生植物的δ¹³C值低于多年生植物)不一致, 这表明不同寿命草本植物之间的δ¹³C值和水分利用效率的变化趋势可能与当地水分条件有关.     

人类工程活动影响下冻土生态系统的变化及其对铁路建设的启示

通过样带与样方结合的调查方法, 从冻土生态系统结构、群落种类、生物多样性以及生物生产力等生态要素和生物生境条件: 如土壤环境、冻土环境等方面研究了青藏公路沿线多年冻土区公路工程干扰迹地生态系统的变化特征. 结果表明, 经过近25年的自然恢复, 在生态系统恢复的生物学方面, 高寒草原生态系统明显优于高寒草甸生态系统, 表现在高寒草原的优势建群植物种类已出现并占据优势地位, 局部地带生物物种多样性与种群多度恢复到接近甚至高于自然未干扰草原系统水平; 在土壤环境方面, 高寒草原干扰迹地土壤有机质含量平均减少61.65%, 全氮含量减少52.51%, 但大部分地区其表层土壤养分现状与干旱区主要草原土壤相当, 有利于耐寒旱生物物种生长; 高寒草甸干扰迹地土壤(寒冻雏形土)平均养分含量高于天然寒冻干旱土壤, 保存草甸土壤结构的完整程度对于高寒草甸生态系统恢复至关重要. 受扰动高寒草原生态系统的恢复程度与冻土环境没有明显制约关系, 高寒草甸生态系统的分布和保育与冻土环境关系密切, 受工程活动破坏后恢复困难. 类比青藏公路沿线生态系统变化规律, 提出了青藏铁路建设过程中保护生态环境的几点启示.     

长效碳铵特性与应用效益研究

我国现有可耕地面积104.5×10~5km~2,人均耕地面积仅8.67hm~2,化肥在粮食增产中的作用约占33.7%.所产氮肥量约16×10~6t(折纯),其中碳铵约占51%.这是我国特有的氮肥品种,含有氮素和二氧化碳,肥效快,不板结土壤,但存在易挥发损失、不易贮存、肥效期短、氮素利用率低和易结成硬块等缺点.研究长效碳铵的目的是减少碳铵的氨挥发,降低转化为硝态氮的淋溶损失,提高氮素利用率与延长肥效期,在减少施肥量条件下能促进作物生长发育.经多年研究证明,该肥料具有明显的氨稳定作用及增加铵态氮在土壤中的贮存量.该项研究查明了使长效碳铵产生较大经济效益的DCD添加量;创建了系统生产法新工艺,从而实现了生产出新型碳铵的目的.     

玉米/花生间作改善花生铁营养的生理及分子机制

间作是农田生态系统资源高效利用和生产可持续发展的重要种植模式之一.华北平原广泛实行的玉米/花生间作明显减轻花生的缺铁黄化症状并能提高植株铁含量和籽粒产量,近十多年系统和深入的研究揭示了这一具有传统特色的中国农业生产体系背后蕴含的科学规律.从生理生化水平而言,根际互作的生态优势能够明显地影响间作花生根系对铁的吸收和体内运输,并在分子水平调节各过程中所对应的基因表达及其功能.位于花生根表皮细胞调控吸收麦根酸铁复合物的AhYSL1基因,能够专一性地吸收转运麦根酸铁,表明机理Ⅰ植物花生可能直接吸收利用间作机理Ⅱ植物玉米所产生的麦根酸铁.在石灰性土壤,将两种不同铁吸收机理的作物间作既能提高两种作物对环境胁迫的抗逆性,又能改善机理Ⅰ植物的铁营养,利用间作根际效应提高作物矿质元素富集也是一种潜在的"生物强化"途径,对改善人体微量营养元素具有重要意义.玉米/花生根际互作的机理研究与生产实践紧密结合,从分子、生理和生态层面理解利用不同植物生物学特性的互惠作用为改善根际生态环境、活化和提高作物铁营养和资源高效利用的效应与机制提供重要的理论和技术依据.     

低压下一种新的聚合氮结构

聚合氮作为潜在的清洁高能量密度材料有望取代传统的C、H、O、N含能材料,但是已发现的聚合氮结构无法保存到常规条件下.因此,获得能够存在于近常规条件下的聚合氮结构是人们比较关心的问题.本文结合第一性原理计算和CALYPSO晶体结构预测方法对低压下氮的结构进行搜索.在30 GPa下发现了一种由氮链和类连五唑构成的聚合氮结构,其空间群为Cm.通过焓差曲线分析发现, Cm聚合氮在10～35 GPa压强范围是目前发现的聚合氮结构中最稳定的相结构,其焓值较已知的偏转立方氮(cg-N)结构、N_6和N_8结构都低.声子色散计算和弹性常数计算表明, Cm聚合氮具有晶格动力学稳定性和力学稳定性;分子动力学模拟表明, Cm聚合氮在常温下卸压到一个大气压仍保持结构稳定.这预示着高压下合成的Cm聚合氮可能被截获和保留到常温常压条件下.     

近550年来青藏高原中部植被演化与气候变化研究

利用普若岗日冰芯中的花粉和氧同位素记录, 高分辨率恢复了青藏高原中部过去500多年来的植被演变和气候变化历史. 通过分析冰芯中花粉记录与现代气象观测数据的相关关系, 指出草原和草甸成分的植物花粉的百分比之和可作为夏季温度变化的良好代用指标, 而花粉中莎草科/(禾本科+蒿属)[Cy/(G+A)]和草甸植物花粉/草原植物花粉(M/S)比值可作为湿度变化的代用指标. 在此基础上结合冰芯δ¹⁸O值及冰川积累量, 探讨了过去500多年来研究区植被对气候变化的响应过程. 指出1450~1640 AD主要发育荒漠植被, 气候表现为寒冷特征. 1640~1915 AD总体上以暖干气候为主, 荒漠面积减小, 草原植被范围扩张. 1915~1980 AD气候稍变冷变湿, 草原植被范围缩小, 而荒漠植被扩大. 1980~2002 AD气候暖干, 荒漠植被范围急剧减小, 主要发育草甸草原植被. 提供了藏北地区第一个长达500多年的高分辨率的冰芯花粉记录.