海洋超微型蓝细菌聚球藻的生态学研究进展

海洋超微型蓝细菌是地球上数量最多的光合自养原核类群,主要由聚球藻(Synechococcus)和原绿球藻(Prochlorococcus)两个属组成,贡献了约25%的海洋净初级生产力.聚球藻是一个古老且多样性非常高的类群,从赤道到极地都有分布.聚球藻与异养细菌及蓝细菌病毒的相互作用维系了微食物环的结构和复杂性,对于海洋生源要素生物地球化学循环过程至关重要.在全球变化的大背景下,基于模式预测,聚球藻将会在生态系统中发挥更重要的作用.本文从海洋聚球藻对初级生产力的贡献、遗传多样性,及其与异养细菌、蓝细菌病毒的互作机制4个方面综述该领域研究的新进展.     

LI-8100A型土壤碳通量仪的数据质量控制分析

基于LI-8100A型多通道土壤碳通量测量系统的长期观测资料进行数据质量控制分析,提出一种科学有效的自动化质量控制方法 .采用物理极值范围检验、 1.5倍标准差检验、数据稳定性判据检验和空间一致性检验等方法对多通道土壤CO₂通量数据进行质量控制,筛选、甄别出观测过程中不合理的异常数据点并剔除.利用该方法对兰州大学半干旱气候与环境观测站2020年7、 12月的土壤CO₂通量原始数据资料进行质量控制分析.结果表明,该方法具有良好的操作性与实用性,可实现计算机程序自动化处理,对异常野点数据的检测效率较高,能有效提高多通道土壤CO₂通量数据的准确性、一致性、处理时效和资料质量.     

早期维管植物辐射演化与长时间尺度水循环的耦合关系

志留纪-泥盆纪陆地革命以早期维管植物的起源和辐射演化为标志.早期维管植物的繁盛导致形成全新的土壤-植物-大气连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC).早期植物在根系、输导组织、气孔、叶片、个体大小和构型等方面的一系列演化革新,深刻改变了SPAC中的水分传输过程与机制.由于根系的进化及其诱导的化学风化作用增强,泥盆纪以来的古土壤厚度逐渐增大、分层结构复杂化、组成成熟度增加、类型多样化.伴随着早期维管植物的演化, SPAC的空间范围极大扩展,生物可利用水资源增多,水分在SPAC中的循环过程更为复杂、高效.早期维管植物的辐射增强了植被-地貌-水循环之间的反馈机制.志留纪晚期以来,植被与水文、地貌、生物地球化学等物理和化学要素相互作用,维管植物型陆-海水文连续体(land-ocean hydrologic continuum, LOHC)形成并逐步发展,内陆水体流域至滨岸体系的地貌稳定性增强,由陆到海的生物地球化学循环、物质供给和迁移体系产生变革.早期维管植物通过SPAC、LOHC系统及其内部过程与全球水、碳循环耦合,表现为稳定的低地生境增多,植物残...     

Preliminary regional estimation of carbon sink flux by carbonate rock corrosion: A case study of the Pearl River Basin

The formation of carbonate rocks has had a dramatic sink effect on atmospheric CO2 throughout geological time.The wide global distribution of carbonate rocks and their strong sensitivity to climate change mean that carbonate rock corrosion consuming air/soil CO2 can play an important role in the global carbon cycle.The carbon sink accounts for 12.00%-35.29% of the missing carbon in the global carbon cycle.Using the Pearl River Basin as a case study,we analyzed comprehensively the factors impacting karstific...     

变形菌视紫质—海洋光能生物利用的新途径

海洋环境基因组研究的突破揭示出海洋细菌中存在可利用光能的视紫质――变形菌视紫质(PR). 基因及其蛋白序列分析和激光诱导光解实验等证明PR属于质子泵型视紫质, PR将光能转化成细胞膜内外质子梯度化学势能, 并用于合成ATP. PR的发现揭示了海洋中存在与依赖于叶绿素进行光合作用完全不同的光能生物利用的新途径. 已有研究表明PR细菌是地球上最丰富的生物之一. 表层海水中PR细菌约占总细菌数量的13%, 而每个细胞中PR的平均分子数约为2.5×10⁴个. 显然, PR在海洋能量代谢以及碳循环中的作用不可忽视. 基于对国外研究的认识和我们对中国海PR研究的结果, 提出了海洋生态系统中的包括光合色素途径和非光合色素途径的能流和碳循环模型.     

南海20万年来的碳同位素记录

根据南海8个站位浮游有孔虫δ¹³C的汇总, 得出近20万年来的综合曲线, 经过对比发现其变化与太平洋和大西洋的浮游有孔虫δ¹³C变化的规律一致, 均显示出偏心率长周期和岁差周期的变化, 而三次δ¹³C最低值均发生在冰消期. 可见大洋碳储库在冰期旋回中的变化, 不仅是对于冰盖消长的响应, 同时又直接受低纬过程(如季风)的驱动.     

Soil Organic Carbon Loss under Different Slope Gradients in Loess Hilly Region

Based on field runoff plots observation and sample analysis, the effect of slope gradient on soil organic carbon loss was studied under natural rainfall conditions in loess hilly region. The results showed that with slope gradient increasing （from10° to 30°）, the changing trend of soil erosion intensity （A） was A20°〉A30°〉A15°〉A10°〉A25°, suggesting that slope gradient between 20° and 25° was a critical degree ranger to exist. Soil organic carbon loss was mainly influenced by soil erosion intensity, appearing the same trend as did soil erosion intensity with increasing slope gradient. Soil erosion results in organic carbon enrichment in sediment. Average enrichment ratios of five runoff plots varied from 2.27 to 3.74, and decreased with increasing erosion intensity and slope gradient. The decrease of surface runoff and soil erosion is the key to reduce soil organic carbon loss.     

陆地生态系统土壤呼吸的研究进展

土壤呼吸是当前碳循环研究领域中的一个十分引人关注的热点问题，而且目前土壤呼吸已经成为陆地生态系统中向大气释放CO2最大的源，对它的研究将有助于认识目前碳平衡中的碳失汇问题及全球气候变化。参33。     

水循环的地质演变:研究现状与关键问题

由大陆-海洋-大气之间水的3种相态(固态-液态-气态)相互转换和位移构成的水循环,是地球气候系统的主要过程之一.太阳辐射量在地球表面分布不均匀,是地表水循环的基本驱动力.水循环与碳循环密切关联,是气候系统演变中的两条主线.不同时空尺度的水循环和碳循环受天文、地质和生物因素以及它们之间相互作用的控制,揭示水循环地质演变过程及其与气候变化之间的关系,可为了解当今水文气候变化提供宝贵启示.通过水循环地质演变研究现状回顾,提出如下5个科学问题应在未来予以重点关注:(1)雪球地球时期的水循环;(2)植被起源和演化对水循环的影响;(3)深时热带辐合带(inter-tropical convergence zone, ITCZ)的演变与水循环;(4)暖室期地下水与海平面变化;(5)深时水循环中的氧同位素示踪.同时建议我国未来亟须加强的4个研究方向:(1)深时冰室期向暖室期转变中的水循环;(2)深时水循环与生态系统演变;(3)深时水循环研究方法的发展;(4)深时水循环与长周期地球系统演变的数值模型.