光合作用机制研究的目前情况和存在问题

光合作用的基本过程是植物通过叶绿素和酶活动,利用日光能将 CO_2和水同化为碳水化合物,如葡萄糖和淀粉。这个过程的简单表达方式是:6CO_2 6H_2O 光(hv)(?)叶绿素(chl)C_6H_(12)O_6 6O_2     

干旱区荒漠无机固碳能力及土壤碳同化途径

干旱区荒漠的非生物固碳能力一些学者至今怀疑,关键在于地上通量观测到的CO_2吸收结果是否在土壤碳库得到体现.本研究在我国西北干旱区,将荒漠划分为砾质荒漠(戈壁)、沙质荒漠(沙漠)和壤质荒漠三大类,从颗粒组成、总含盐量、有机碳和无机碳含量等方面测定分析,研究不同类型荒漠土壤有机碳和无机碳(soil inorganic carbon,SIC)密度和储量变化,并与高寒生态系统进行比较.结果表明,不同类型荒漠平均0~30 cm表土层和1 m深土壤SIC密度分别为2.8和10.1 kg C m~(-2).相比较,壤质荒漠的SIC密度最高,1 m深土壤达到12.1 kg C m~(-2).针对土壤对CO_2的吸收和无机固定,提出土壤碳同化(soil carbon assimilation)概念.荒漠生态系统固碳是植物碳同化与土壤碳同化,即有机和无机过程的结合,荒漠土壤无机碳密度和储量是有机碳的5倍.土壤碳同化途径分为3个阶段:CO_2与H_2O反应阶段、CO_2或弱碳酸与土壤溶液阳离子反应阶段、生成溶解碳酸盐与沉淀碳酸盐附着于土壤颗粒和向下沉积阶段.土壤碳同化能力随着土壤有机碳含量、含盐量、水分、粉粒和黏粒含量的增加而提高.     

棉花叶片光合作用的光抑制和光呼吸的关系

光呼吸在光下释放CO_2,与固定CO_2的光合作用同时进行,是早已为人们所熟悉的事实,但其生理意义迄今仍不十分清楚.已有研究表明,在没有CO_2的条件下,抑制了光呼吸以后强光下叶片或叶绿体出现明显的光抑制,而其它条件不变,供给浓度接近CO_2补偿点的CO_2时,这种光抑制即可消除,因此推测在CO_2浓度为零或低于CO_2补偿点的强光条件下光呼吸对光合机构有保护作用.但是,在普通空气条件下是否如此,还未见研究报道,我们曾观察到,晴天中午强太阳光下,伴随光合作用的光抑制,田间棉花叶片的光呼吸增强.那么,在这种普通空气条件下,光呼吸是否有缓解光抑制的作用呢?我们通过观测叶片的气体交换、叶绿素荧光和无机磷含量,对这个问题进行了研究.     

树叶形状为何那么多?

树叶的形状为什么那么多？这个看似简单的问题,实际上长久以来一直未解。最新研究有望给出答案。隐藏在叶脉中的秘密植物对温室气体二氧化碳的吸收比地球上其他任何东西（包括海洋）都多,植物吸收的二氧化碳是人类活动排放进大气的二氧化碳的lO倍以上。我们知道，植物主要靠叶子吸收二氧化碳，因此了解植物叶子对于弄清全球碳量很重要。换句话说，要想查明全球碳量，必须搞清植物叶子的工作原理。这里涉及到三个基本要素：制造叶子所需的碳量、叶子的寿命和叶子加工阳光的快慢（即进行光合作用的速度）。     

植物-微生物共生系统功能强化及其在降污固碳中的作用

植物不仅为细菌等土壤微生物提供了丰富的生态位,还通过光合作用等固碳途径和合成代谢过程最终转化为土壤有机质,成为微生物可利用的碳源.相反,土壤微生物可以作为去除污染物的生物催化剂,也能帮助植物吸收氮、磷等营养物质.因此,植物-微生物共生系统具有降污固碳双重作用.本文围绕植物-微生物共生系统降解污染物和固定二氧化碳的两大生态功能,系统梳理了共生系统三个要素之间的相互作用关系.从植物、微生物和二者共生关系三个角度归纳了共生系统的污染修复途径,总结了植物和微生物的固碳机制.同时也分析了土壤中重金属和有机污染物对植物固碳过程造成的不利影响.本文最后对未来植物和土壤微生物在降污和固碳方面的研究进行了展望,旨在促进土壤污染的研究与治理,改善土壤生态系统的固碳功能.     

完整叶片降低光照强度后的CO_2猝发现象和光呼吸强度的数量关系

当进行光合作用的烟草叶片从照光转变到黑暗时,Decker发现了CO_2的猝发现象(Post Illumination CO_2 Burst或PIB),从而证明了高等植物中光呼吸的存在。由于光呼吸在植物生理基础理论研究及农业应用研究方面都具有重大的理论意义和实践意义,对光呼吸及其相关问题的研究在植物生理研究史上进入了一个“文艺复兴”新时期。但至今尚没有一个     

一种测试植物生长高度的实验系统

植物在生长过程中,研究光合作用及水分肥料等影响作用具有很重要的意义,而植物的高度是衡量其生长状态指标之一。文章以差动变压器为主要测试器件,将植物的生长高度转换成电压,从而实现了测试植株生长快慢的定量化。     

触发和驱动第四纪冰期的机制是什么?

晚新生代地球环境演化的重要事件包括冰期气候和人类起源等,其中,冰期及其旋回问题受到广泛关注,但迄今没有被广泛接受的理论解释.地球构造活动诱发的地表风化强度和大洋环流变化,改变了大气CO_2含量和地表热量传输过程,其与地球运动轨道变化调制的太阳辐射量变化周期,包括地球轨道偏心率、黄赤夹角和岁差等,共同驱动了第四纪大冰期降临及旋回变化.其中,太阳辐射量变化起主导作用.在包括海陆配置、大气CO_2、洋流变化、岩石风化等达到临界点的背景下,太阳辐射量变化驱动着第四纪冰期气候旋回变化.在晚上新世,由于地表化学风化加强、深海沉积埋藏碳增多,使得大气中CO_2含量减少,温室气体效应减弱;加上高纬地区接受太阳辐射量降到临界值,高纬地区冰川发育并形成强大的反馈机制,北半球冰期来临并在之后发生了中更新世冰期气候转型.在上新世-更新世的古气候变化中,存在~400,100,41和23ka等周期,这是太阳辐射量变化驱动的结果;其中,大气CO_2和冰冻圈反馈起到重要的放大作用.近200年以来,人类急剧向大气中排放CO_2气体,增强了温室气体效应,可能改变冰期气候的趋向.     

一种测试植物生长高度的实验系统

植物在生长过程中,研究光合作用及水分肥料等影响作用具有很重要的意义,而植物的高度是衡量其生长状态指标之一.文章以差动变压器为主要测试器件,将植物的生长高度转换成电压,从而实现了测试植株生长快慢的定量化.     

水稻开花前后光合作用产物的轉变与分配

本試驗系1957年进行的,目的是分析水稻在开花前后光合作用产物的类型及在植株各器官中分布的情况。以盆栽“老来青”品种为材料,在抽穗时及乳熟期各做試驗一次,处理时整株用玻璃缸罩起,通入放射性~(14)CO_2,在阳光下进行光合作用半小时,收回未作用的~(14)CO_2。植株靜置一天,然后将叶、鞘、莖、穗、根切开,分别固定。各样品均分为(1)热酒精(80％)提出物,(2)稀酸(2％HCl)水解物,及(3)浓酸(80％H_2SO_4)水解物,各取一部分計数,算出总脉冲数,及各器官中各类型物貭所含放射性的百分比。結果見附表。     

C3,C4植物和现代土壤中硅酸体碳同位素分析

对我国现代植物和表层土壤中植物硅酸体碳同位素分析表明：Ｃ３,Ｃ４植物硅酸体的碳同位素素值与Ｃ３,Ｃ４植物的碳同位素值具很好的对位关系,植物硅酸体的碳同位素可以明确地区分出植物的光合作用途径。     

叶子为何会枯死?

直立草木植物的茎总是向上长，并不断地长出新叶子，一旦长出的叶子就固定了位置，不久那些被留下来的叶子就发黄枯萎。在植物群内部叶子少是因叶子枯萎引起的，从长叶子到枯萎的过程就叫叶子的老化现象。这正如动物也有老化至死的过程一样。不过，植物叶子老化未必同植物死亡有直接联系，可以说这是植物体为根高自己的话应能力而不得不采取的一种战略。叶子老化的生理学叶子最重要的功能是从光合作用过程中获得碳。光合作用速度是随着光强度的增加而加快，光强度达到一定程度就饱和。在饱和光时的光合作用能力在同种植物甚至是在同一棵植物…     

电催化二氧化碳制多碳醇燃料

正乙醇和丙醇作为可再生的运输燃料由于其高能量密度、便于远程运输以及可直接在内燃机中使用的特点,使电催化CO_2制备多碳醇受到了研究者的广泛关注.然而,由于反应涉及多个CO_2分子和12个电子以上的转移过程,以CO_2电化学还原制备多碳醇仍然充满挑战.近日,中国     

植物种子大小与幼苗对CO2倍增反应的关系

大气CO_2浓度到下世纪中叶可能增加到700μL/L。CO_2倍增及其引起的温室效应对植被和整个生态系统的影响已受到广泛关注。C3和C4植物对CO_2倍增的反应有着很大差异,CO_2倍增时,C3植物光合效率增长潜势可达66％,而C4植物则只有4％,因而在CO_2倍增后,C3物种将比C4物种占优势,可能显著地改变植物群落的组成。最近Diaz等曾观察到CO_2增加时,菌根侵染植物和非菌根侵染植物的反应差异很大,CO_2倍增使菌根及其被侵染植物Calluma vulgaris相互得益,而不利于非菌根侵染植物,如Rurnex obtusifolius和Cardamine flexuosa的生长,源于其根系与土壤微生物营养的竞争。它也是影响植物群落改变的重要因子。先前的工作中,我们曾注意到紫花苜蓿在苗期生长对CO_2倍增的反应较大豆更为明显。这使我们设想,植物早期生长对CO_2倍增的反应可能与种子大小有某种关系,而且可能影响大气CO_2增加导致的植物群落组成的变化。本文报告以7种草本植物为材料的研究结果。     

植物与动物之间的战争

在大多数人看来,羚羊倘徉在草地上的景象集中体现了大自然和睦相处的平衡。然而,美国纽约的古生物学家奥尔森认为并非如此。他认为,草地是植物与吃植物的动物之间进行生存搏斗的最大战场。奥尔森声称,这场战争已形成了全球性的反响:由于该战争已拉锯式地来回争夺了4亿5千万年,从而使地球的气候也随大气中CO_2的增减而变化。 在整个地质学时代,地球的气候变化首先取决于CO_2的多少。空气中CO_2的分子在任何时候都是使整个星球演化的大循环的组成部分。火山不停地排放着CO_2。CO_2在大气中溶解于水滴中,形成碳酸后转化为雨的形式返落地面。碳酸与岩石起反应后释放出碳酸氢盐离子,这些离子被冲入江河后带进海洋。这就是所谓的风蚀过程。海洋中的浮游生物利用碳酸氢盐为自己营造了碳酸钙硬壳。当浮游生物死     

我国旱作农业黍、粟植硅体碳封存潜力估算

植硅体是植物在生长过程中沉淀在细胞内的非晶质二氧化硅矿物,在其沉淀过程中能够封存部分植物细胞的有机碳,植物死亡、腐烂、燃烧后,植硅体及其封存碳会被长期保存于土壤或沉积物中,而这一部分碳封存量在陆地生态系统碳循环研究中一直没有得到计算.黍、粟是我国北方新石器时代以来典型的旱作农作物,是研究人类活动影响陆地碳循环平衡的重要材料,通过湿式灰化法提取8种现代黍、粟植硅体并对其植硅体封存的碳含量进行测定,计算了粟、黍干物质产量、植硅体产量及碳封存量,结果表明:(1)黍和粟的植硅体碳含量分别占其干物质量的0.136%±0.070%和0.129%±0.085%;(2)根据黍和粟近10年平均粮食产量计算,中国的黍和粟植硅体碳封存速率平均值分别为0.020±0.010和0.023±0.015tCO2hm-2a-1,以粟植硅体的高碳封存速率0.038tCO2hm-2a-1以及目前全国的旱作农业62.4×106hm2的种植规模计算,每年将通过旱作植硅体封存约2.37×106tCO2;(3)1949～2008年间,尽管我国粟种植面积和产量逐年减少,仅粟植硅体累积封存了约7×106tCO2.植硅体碳有可能是生物地球化学循环中丢失碳汇的...     

微生物碳泵理论揭开深海碳库跨世纪之谜的面纱

<正>深海碳库成因之谜气候变化是当今最大的全球性环境问题。人类活动导致大气二氧化碳(CO_2)持续升高是加剧气候变化的主因。海洋是地球上最大的碳库,吸收了工业革命以来人类活动排放CO_2的三分之一,是全球气候变化的"调节器"。海洋碳库调节气候变化的主要组分是溶解在水里的有机碳(DOC)。一方面,海洋DOC总碳量与大气碳库相近,     

Ni-V(镍-钒)催化剂结构的EXAFS研究

CO_2加氢甲烷化是碳1化学中的重要课题,我们在研究中发现,在SiO_2载体上,当Ni中加入了第四周期其它过渡金属元素后,还原得到两种类型的双金属催化剂,一种是合金型催化剂,另一种是镍——金属氧化物型催化剂。第二类型催化剂,可在较低温度下具有活性,如镍     

中国东部新生代玄武岩中超镁铁质捕虏体的CO_2包裹体的碳、氧同位素初步研究

自从Roedder发现地幔矿物含有原生的CO_2包裹体以来,CO_2这种形式的碳就受到研究地球深部流体性质的学者的密切注意.火山岩中超镁铁质捕虏体含有分布很不均匀的、纯CO_2或以CO_2为主要成分的CO_2包裹体.例如,浙江西垄石榴石二辉橄榄岩中早期形成的CO_2包裹体几乎为纯CO_2而晚期CO_2包裹体以CO_2为主.此外还有少量或微量的H_2O,CO,CH_4,H_2,SO_2和H_2S等挥发组分存在.     

阿斯匹林促进植物生长

人们已经知道在花瓶中放入一片阿斯匹林可使花儿保持更长一段时间,目前,科学家们已能解释这其中的奥秘.他们发现阿斯匹林中的活性物质水杨酸(邻羟苯甲酸)可以激活植物体内的防御系统,抵抗病菌侵入.这一发现为植物抗真菌、病毒及其它病菌提供了新的可能,同时它还表明水杨酸对植物的作用与荷尔蒙类似,它或许还能激活植物体内的其它过程.在过去20年间,科学家们已发现植物对人工合成的阿斯匹林颇为敏感,阿斯匹林可使植物打开叶片上的气孔;促进叶片生长,有时还能使其开花.