Saturation of the southern ocean CO2 sink due to recent climate change

Based on observed atmospheric carbon dioxide (CO2) concentration and an inverse method, we estimate that the Southern Ocean sink of CO2 has weakened between 1981 and 2004 by 0.08 petagrams of carbon per year per decade relative to the trend expected from the large increase in atmospheric CO2. We attribute this weakening to the observed increase in Southern Ocean winds resulting from human activities, which is projected to continue in the future. Consequences include a reduction of the efficiency of the Southern Ocean sink of CO2 in the short term (about 25 years) and possibly a higher level of stabilization of atmospheric CO2 on a multicentury time scale.     

Thermokarst lakes as a source of atmospheric CH4 during the last deglaciation

Polar ice-core records suggest that an arctic or boreal source was responsible for more than 30% of the large increase in global atmospheric methane (CH4) concentration during deglacial climate warming; however, specific sources of that CH4 are still debated. Here we present an estimate of past CH4 flux during deglaciation from bubbling from thermokarst (thaw) lakes. Based on high rates of CH4 bubbling from contemporary arctic thermokarst lakes, high CH4 production potentials of organic matter from Pleistocene-aged frozen sediments, and estimates of the changing extent of these deposits as thermokarst lakes developed during deglaciation, we find that CH4 bubbling from newly forming thermokarst lakes comprised 33 to 87% of the high-latitude increase in atmospheric methane concentration and, in turn, contributed to the climate warming at the Pleistocene-Holocene transition.     

土壤养分及棉花植株干物质量对大气CO2浓度升高的响应

通过田间小区试验研究不同大气CO2浓度对土壤养分及植株干物质量的影响.结果表明:正常大气CO2浓度(CK)下施氮降低了土壤pH值,C540、C720水平下,不施氮处理土壤pH值先降后升,施氮处理土壤pH值先升后降.随大气CO2浓度增加,土壤碱解氮增加;有机碳在不同土层表现出不同变化,0～20 cm土层呈现出下降趋势,20～40 cm土层先降后升.棉花地上部干物质量随大气CO2浓度升高而增加.CK水平下施用氮肥棉花根冠比减少,C540和C720并没有得出一致性结果.     

土壤养分及棉花植株干物质量对大气CO2浓度升高的响应

通过田间小区试验研究不同大气CO2浓度对土壤养分及植株干物质量的影响。结果表明：正常大气CO2浓度（CK）下施氮降低了土壤pH值,C540、C720水平下,不施氮处理土壤pH值先降后升,施氮处理土壤pH值先升后降。随大气CO2浓度增加,土壤碱解氮增加;有机碳在不同土层表现出不同变化,0~20 cm土层呈现出下降趋势,20~40cm土层先降后升。棉花地上部干物质量随大气CO2浓度升高而增加。CK水平下施用氮肥棉花根冠比减少,C540和C720并没有得出一致性结果。     

影响甲烷排放量的两种细菌——产甲烷细菌和甲烷氧化菌的研究进展

产甲烷细菌能够利用环境中的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳等小分子化合物生成甲烷,对提高沼气池的甲烷产量具有很高的经济价值。甲烷氧化菌以甲烷为其惟一的碳源和能源,在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用。环境中的甲烷在厌氧生境中由产甲烷细菌形成后,经土壤和水层,逸散入大气,在途经土壤和水层时可被栖息于其间的甲烷氧化菌所氧化,土壤中甲烷氧化细菌的氧化作用,大约占大气甲烷消耗量的10%,而且甲烷氧化菌能降解卤化碳氢化合物,具有潜在的商业价值。分别对两种细菌的形态、分类、生理特征、代谢途径、研究方法及其潜在应用价值等进行了综述。     

影响甲烷排放量的两种细菌——产甲烷细菌和甲烷氧化菌的研究进展

产甲烷细菌能够利用环境中的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳等小分子化合物生成甲烷,对提高沼气池的甲烷产量具有很高的经济价值.甲烷氧化菌以甲烷为其惟一的碳源和能源,在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用.环境中的甲烷在厌氧生境中由产甲烷细菌形成后,经土壤和水层,逸散入大气,在途经土壤和水层时可被栖息于其间的甲烷氧化菌所氧化,土壤中甲烷氧化细菌的氧化作用,大约占大气甲烷消耗量的10%,而且甲烷氧化菌能降解卤化碳氢化合物,具有潜在的商业价值.分别对两种细菌的形态、分类、生理特征、代谢途径、研究方法及其潜在应用价值等进行了综述.     

FACE环境下不同秸秆与氮肥管理对稻田土壤产甲烷菌的影响

产甲烷菌是土壤中与甲烷产生和碳素循环有关的微生物菌群,大气CO2浓度升高可能对它们的数量产生影响。利用江都市小记镇的稻-麦轮作FACE平台,采用最大可能(MPN)法,在2004年水稻生长季研究了不同施肥情况(施常规氮量和低氮量)、不同秸秆还田情况(秸秆全还田、秸秆半还田、秸秆不还田)下,土壤中的产甲烷菌数量在大气CO2浓度升高条件下随时间的变化情况。结果表明,大气CO2浓度升高在秸秆全还田情况下对产甲烷菌数有明显的促进作用,在其他2种秸秆还田情况下,FACE与对照差异不显著。常氮处理仅在水稻生长初期促进产甲烷菌数,而在其他生长季不同氮肥处理之间无明显差异。总之,常氮处理产甲烷菌数量FACE比对照平均高104%～116%,低氮处理平均高101%～126%,进一步证实大气CO2浓度升高会促进稻田CH4的排放。     

Increase of atmospheric methane recorded in antarctic ice core

Air entrapped in bubbles of cold ice has essentially the same composition as that of the atmosphere at the time of bubble formation. Measurements of the methane concentration in air extracted by two different methods from ice samples from Siple Station in western Antarcitica allow the reconstruction of the history of the increase of the atmospheric methane during the past 200 years.     

土地生产潜力对CO2浓度和气候变化的响应——以河北省康保县为例

运用环境因子逐步订正法对河北省康保县在1985~2007年CO2浓度增加和气候变化情况下的土地生产潜力进行了估算。借鉴陆地生态系统模型4.0版本（TEM 4.0）,首次对CO2浓度增加对区域光合生产潜力影响进行定量化研究。1985~2007年,CO2浓度的增加,使光合生产潜力增加了5%（6745.0 kg/hm2）,达到141645.0 kg/hm2 温度升高使光温生产潜力增加16%（5595.0 kg/hm2） 气候变化使降雨量减少,而温度升高使潜在蒸散量增加,导致光温水生产潜力下降了6%（478.8 kg/hm2）,最终导致土地生产潜力下降了6%（360.5 kg/hm2）。     

CO_2体积分数升高对土壤-植物系统碳过程的影响

从土壤和植物2个方面,综述了大气二氧化碳体积分数升高对生态系统碳过程的影响。大气CO2体积分数升高,提高了植物的光合速率,促进了生物量的累积,改变了植物的碳结构。高CO2体积分数导致植物基质（C／N）的变化将直接影响枯落物的分解速率。大气CO2体积分数升高通过影响植物生长而间接地对土壤生态过程产生影响。由于高CO2体积分数下碳输入和输出的关系还存在很多不确定性,因此还不能推断高CO2体积分数下土壤碳库是增加还是减少。不同的生态系统类型,对高CO2体积分数的响应状况也不一致。今后应定量研究CO2体积分数升高条件下生态系统各分室碳库的动态,明确土壤、植物和大气碳库储量变化及其之间的碳通量,以便定量化生态系统碳收支对高CO2体积分数升高的响应。另外,还应加强CO2体积分数升高与其他全球变化因子的耦合作用研究,探讨其相互作用的机制,将有助于全面了解全球变化条件下生态系统的碳循环过程。     

Paleoatmospheric signatures in neogene fossil leaves

An increase in the atmospheric carbon dioxide (CO(2)) concentration results in a decrease in the number of leaf stomata. This relation is known both from historical observations of vegetation over the past 200 years and from experimental manipulations of microenvironments. Evidence from stomatal frequencies of fossil Quercus petraea leaves indicates that this relation can be applied as a bioindicator for changes in paleoatmospheric CO(2) concentrations during the last 10 million years. The data suggest that late Neogene CO(2) concentrations fluctuated between about 280 and 370 parts per million by volume.     

蕨叶薰衣草‘西班牙之眼’正交栽培试验及光合特性

为增加园林花卉栽培种类,增加园林绿化用材,对荷兰新品种蕨叶薰衣草‘西班牙之眼’进行引种栽培试验.对温度、基质、N-P-K配比做3因素4水平的正交优化栽培试验,测定形态指标并统计分析出适宜生长的温度、基质、N-P-K配比;进一步做光合特性研究,运用相关分析及逐步回归分析法分析影响光合速率的主要因子.结果表明：30～35℃室温、纯进口基质、N∶P∶K为1∶0.2∶0.4利于蕨叶薰衣草的生长;蒸腾速率、环境CO2浓度、胞间CO2浓度为影响蕨叶薰衣草光合速率的主要因素.科学合理的控制栽培环境温度,选用合适的基质,控制环境CO2浓度可以促进薰衣草‘西班牙之眼’的生长.     

二氧化碳倍增对春兰叶片结构的影响

全球大气二氧化碳（CO₂）体积分数持续上升,不仅对全球气候的变迁产生重大影响,而且对植物的叶片形态结构也产生了不同程度的影响。为考察春兰Cymbidium goeringii叶片形态结构对二氧化碳体积分数倍增的响应,在人工气候箱中分别以二氧化碳体积分数370 ± 50 μL·L^-1和700 ± 50 μL·L^-1 对盆栽春兰处理2个月。结果发现,除叶长度与叶厚度没有显著变化外,春兰叶片在二氧化碳体积分数倍增条件下其叶面积、叶绿体质量分数有显著增加,但表皮细胞密度、气孔密度、气孔指数以及气孔开度却呈下降趋势,而且差异显著。图1表1参17     

大气CO2浓度升高对粳稻稻米物性及食味品质的影响

在2009和2010年利用独特的稻/麦轮作系统FACE(Free Air CO2 Enrichment,开放式空气CO2浓度增高)平台,以武运粳21、扬辐粳8号、武香粳14和武粳15为供试材料,研究了高浓度CO(2比大气背景CO2浓度高200 μmol·mol-1)对粳稻蒸煮米的硬度、粘性、香气、光泽、完整性、味道和口感等的影响。物性分析仪测定结果表明,高浓度CO2环境下粳稻熟米的硬度和粘性总体呈增加趋势,其中扬辐粳8号两指标的增幅均达显著水平。食味计测定结果显示,高浓度CO2对蒸煮稻米香气、光泽度、完整性、味道和口感等食味品质指标均没有影响。相关分析表明,CO2与品种的互作对米饭硬度和粘性有显著影响,但对食味品质参数均没有影响。CO2与年度、CO2与年度和品种间的互作对所有测定参数均无显著影响。两年数据一致表明,未来高浓度CO2环境下粳稻蒸煮米的硬度和粘性将呈增加趋势,增幅因品种而异,但米饭食味品质无显著变化。     

Oceanic Uptake of Fossil Fuel CO2: Carbon-13 Evidence

The delta(13)C value of the dissolved inorganic carbon in the surface waters of the Pacific Ocean has decreased by about 0.4 per mil between 1970 and 1990. This decrease has resulted from the uptake of atmospheric CO(2) derived from fossil fuel combustion and deforestation. The net amounts of CO(2) taken up by the oceans and released from the biosphere between 1970 and 1990 have been determined from the changes in three measured values: the concentration of atmospheric CO(2), the delta(13)C of atmospheric CO(2) and the delta(13)C value of dissolved inorganic carbon in the ocean. The calculated average net oceanic CO(2) uptake is 2.1 gigatons of carbon per year. This amount implies that the ocean is the dominant net sink for anthropogenically produced CO(2) and that there has been no significant net CO(2) released from the biosphere during the last 20 years.     

Atmospheric CO2 and climate on millennial time scales during the last glacial period

Reconstructions of ancient atmospheric carbon dioxide (CO2) variations help us better understand how the global carbon cycle and climate are linked. We compared CO2 variations on millennial time scales between 20,000 and 90,000 years ago with an Antarctic temperature proxy and records of abrupt climate change in the Northern Hemisphere. CO2 concentration and Antarctic temperature were positively correlated over millennial-scale climate cycles, implying a strong connection to Southern Ocean processes. Evidence from marine sediment proxies indicates that CO2 concentration rose most rapidly when North Atlantic Deep Water shoaled and stratification in the Southern Ocean was reduced. These increases in CO2 concentration occurred during stadial (cold) periods in the Northern Hemisphere, several thousand years before abrupt warming events in Greenland.     

不同CO2浓度对油菜根系特性及叶片硝酸还原酶活性的影响

[目的]探讨不同CO2浓度对油菜根系特性和叶片硝酸还原酶的影响,为确定环境CO2浓度升高对油菜生理及形态的影响提供参考.[方法]不同CO2浓度温棚环境下,采用Hoagland完全营养液砂培法,设CO2浓度、油菜品种两个因子,探讨不同CO2浓度对油菜根系性状和生理特性的影响.[结果]相对于正常CO2浓度(CK),高CO2浓度处理的油菜品种X-2在抽薹期的一级侧根数、根体积、根茎粗分别增加0.43%、34.33%和16.61%,总根长降低33.01%;在盛花期,根体积、根茎粗、总根长和根冠比分别增加18.77%、9.68%、3.88%和3.57%.X-6高CO2浓度处理在抽薹期的一级侧根数、根体积、根茎粗、总根长分别增加19.58%、9.17%、9.87%和21.08%;盛花期根体积、根茎粗和根冠比分别增加1.95%、12.70%和10.52%,一级侧根数和总根长分别降低6.80%.23.37%.与对照相比,高CO2浓度条件下,X-6的根系活跃吸收面积和总吸收面积在抽薹期和盛花期表现为先降低后增加的趋势,X-2则表现为先增加后降低的趋势;抽薹和盛花期X-2根系活力分别增加83.40%和18.67%,而X-6根系活力较对照分别降低12.50%和380.13%;X-2和X-6在抽薹期的NR活性分别降低12.65%和37.71%,在盛花期则分别增高18.59%和10.67%.[结论]不同生育期不同浓度CO2条件下,品种X-2的根系性状表现相对优于X-6,CO2浓度升高利于改善X-2抽薹期和盛花期的根系性状和生理活性;高CO2浓度对不同时期X-6的根系性状和生理活件的影响无明显规律.     

环境CO2浓度升高对植物的影响研究

本文阐述了环境CO2浓度升高对植物的影响。环境CO2浓度升高对植物光合生产有促进作用,其中对C3植物光合生产的促进作用最大。环境中短期CO2浓度升高时,植物光合生产率增加;长期CO2浓度升高条件下,植物光合速率下降并发生光合适应现象。这可能是植物在长期高浓度CO2环境中,光合生产的库源关系不平衡引起的反馈抑制作用和营养吸收不能满足光合速率增加的需求所引起Rubisco活性和含量下降的原故。另外,在环境CO2浓度升高的条件下,植物的呼吸强度也会发生变化;根的分枝数增多,根系的分泌量和吸收能力增加;植物的总生物量增加,对臭氧伤害的抗性增强。同时,温度、土壤N素和P素含量对植物在CO2浓度升高的反应产生影响,适量的N和P素供应能协同CO2升高时植物生长的促进作用．     

大气CO2浓度升高对大型海藻孔石莼生长和色素含量的影响

在实验室模拟研究了大气CO2浓度升高对海洋中大型绿藻孔石莼Ulva pertusa的生长和色素含量的影响。设置4个独立试验,每个试验的CO2浓度分别为387、500、600、800 mg/L。每个试验设6个海水培养系统,其中3个通入一定浓度的CO2作为试验系统,另外3个通入大气作为对照系统。在每个海水培养系统中,分别装入25 L过滤海水(滤膜孔径为0.22μm),放入(50.0±1.0)g的孔石莼进行培养,试验进行7 d。结果表明:高浓度CO2对孔石莼生长无显著影响(P>0.05),但降低了孔石莼中叶绿素a和类胡萝卜素的含量;试验结束时,CO2浓度为387、500、600、800 mg/L时,试验系统中孔石莼的叶绿素a含量分别为(855.9±31.6)、(780.8±6.2)、(677.3±22.1)、(585.1±16.9)μg/g(鲜质量),分别为对照系统的98.3%、91.8%、78.4%和71.7%,试验系统中孔石莼的类胡萝卜素含量分别为(185.6±5.0)、(167.8±2.4)、(150.6±2.3)、(128.3±4.3)μg/g(鲜质量),分别为对照系统的97.7%、91.5%、80.4%和69.4%;而对照系统中试验开始时和试验结束时,孔石莼的叶绿素a含量和类胡萝卜素含量均无显著性差异(P>0.05)。     

不同栽培密度对猫爪草果期光合蒸腾特性的影响

在不同栽培密度条件下,利用CI-340便携式光合系统,对猫爪草果期的净光合速率、蒸腾速率及相关的生理因子(叶温、气孔导度、胞间CO2浓度)和生态因子(光合有效辐射、大气CO2浓度、气温、大气相对湿度)进行了测定分析,结果表明,随着密度的增加,净光合速率和气孔导度先缓慢增加后显著降低,蒸腾速率呈现高-低-高趋势,胞间CO2浓度随密度增加显著升高。经过相关性分析,影响猫爪草光合蒸腾特性的主要因子为大气相对湿度(RH)、大气CO2浓度(Ca)、气孔导度(Gs)和叶温(Tl)。在高密度条件下非气孔因素影响净光合速率(Pn)的变化,在中低栽培密度条件下,气孔因素影响净光合速率(Pn)的变化。