读者互动

读者答读者2006年04期郑恩东读者问:在地球没有出现自养生物之前,无法通过光合作用造出有机物,没有有机物,那些原始生物怎么活?若原始生物是从外星来的,原始生物会分解硫化物与硝化物,产生能量,用这些能量进行光合作用的类似活动,用于合成自身所需要的有机物以供生命活动。海洋底的火山口至今存在硫细菌,土壤中有硝化细菌,都很古老。实际上原始生命是很坚韧的,可以忍受很多极端环境而正常生活。——湖北省丹江口市一中刘晓明首先,形成生物的最基本条件是含有核酸和蛋白质,而这两者都是有机物,所以可以说,在地球上没有有机物之前是没有生物存…     

陆地生态系统凋落物分解及影响因子的研究进展

凋落物分解对维持陆地生态系统植物生长和养分循环起着关键性作用,受到了广泛关注。本文综述了影响凋落物分解的主要生物和非生物因子以及入侵物种对本地植物物种凋落物分解的影响。由于研究尺度的不同,故各影响因素对分解作用的大小尚未得到明确结论,各国科学家也正努力量化各影响因子对凋落物分解贡献的大小。目前,诸如全球变暖、氮沉降、太阳紫外辐射、CO2浓度升高等,全球环境变化对凋落物分解的影响以及生态系统对这种变化响应机制的研究也受到了广泛关注。而且有关凋落物研究的重点多在地上部分,故往后我们应加强对地下部分凋落物分解的养分元素动态循环研究,对更好的了解植被-土壤反馈机理和改善全球碳循环的预测等都至关重要。     

森林与碳循环

碳是地球生命支持系统的一个重要生命元素，约占生物体干重的一半左右。与其它元素相比，碳在生态系统各组成部分乃至整个生命支持系统中不仅现存量大而且循环通量也较大。因此深刻、全面地认识地球系统碳循环和碳平衡的特征、变化过程及格局，进而通过在可持续发展原则指导下规范人类的生产活动及行为，使地球系统碳循环及碳平衡向着有利于人类生存发展的方向发展具有极为重要的科学、社会和政治意义。因此，对碳循环和碳平衡及其调控对策的研究目前已经成为各国生态学家及政要共同关注的热点问题。 地碳系统的碳循环 地球系统的碳循环包括…     

谁是“全球变暖”的主因——碳的自然排放源与地球化学循环及气候变化主因研究评述

通常认为,导致地球大气圈CO2温室气体增加的主要原因是人类对化石燃料的燃烧。笔者研究表明,导致地球大气圈CO2气体的增加还有更重要的来源,即自然因素。它们是火山气体、泥火山气体、矿床中的气体(金属矿、盐矿、煤矿、石油天然气藏等),与地震、海啸、洋中脊、洋壳蛇纹石化有关的气体,以及与森林大火有关的地球排气等等。而海洋—大气、土壤—大气的碳循环作为CO2与CH4的汇涉及到CO2、CH4的演化与循环。相比之下,人类活动在碳循环中的作用是很小的。只有全世界科学家通力合作,观测研究CO2、CH4气体的源与汇及其通量,进而对温室气体CO2与CH4做半定量、定量的评价,才能确定人类活动与地球排气对环境的影响孰主孰次。     

华北平原北部紫外UV-B辐射特征及生态效应——以固城站观测资料为例

用固城试验站观测的紫外UV-B辐射(QUV-B)和总辐射(Q)的资料,对紫外UV-B辐射特征及生态效应进行分析。结果表明,紫外UV-B辐射年变化与太阳总辐射的变化规律基本一致,均呈波动的单峰型曲线,冬季1月份为全年最低,夏季6月份为全年最高,春末5月份出现低值。各季典型晴天QUV-B和Q的日变化均呈明显单峰型曲线,日出后随太阳高度角增加而增大,早晚低,中午高。各季典型晴天紫外UV-B辐射占太阳总辐射比值(ηUV-B)在0.15%~0.30%之间。其日变化在冬季和秋季呈浅"U"字型,早晚略高,而春、夏的日变化较平缓,与青藏高原的变化规律不一致。从紫外UV-B辐射增强对生物影响进行了评述,目前华北平原北部地区紫外UV-B辐射量小于1.6 W/m2,低于对人和动物安全标准2 W/m2,一般低于造成威胁人和动物的风险水平。     

畜粪能源利用对草地生态系统碳汇的影响

畜粪是广大牧区可稳定获得的主要生活能源。长期、大量地把畜粪移出草地生态系统阻断了物质循环,致使土壤肥力变差、草地初级生产力下降、增加了草地生态系统物质循环紊乱的风险。与畜粪自然分解相比,畜粪燃能利用加速了碳排放,对放牧草地生态系统的碳循环产生了明显影响。本研究依托中科院地理资源所当雄草原生态站,综合运用3S技术、牧户调查、样方调查、实验分析和模型模拟等方法,基于藏北牧区的草地、牲畜、畜粪利用的地带性规律,重点从草地初级生产力、土壤呼吸、畜粪土壤碳回归、畜粪燃烧碳排放等4个关键环节,研究畜粪能源利用对草地生态系统碳循环的影响机制及其碳平衡过程,为畜粪资源优化利用、生态环境保护和增汇减排提供决策支持。     

地球生物化学过程可能加速气候变暖

最近科学界指出，多年冻土和海洋中储存的“天然气水合物”（或可燃冰）可释放大量甲烷，从而加速气候变暖，并且在生物地球化学过程的作用下，全球变暖的进程将进一步加剧。这一观点已引起人们的注意，该过程包括：二氧化碳等温室气体增加→气候变暖→多年冻土融化→封存的甲烷释放→气候进一步变暖→土壤与海洋中的细菌，微生物等更活跃→分解有机物使二氧化碳与甲烷释放更多→气候更暖→多年冻土更快融化（尤其是北极圈），最后导致气候变暖呈失控性增强。     

我国农田土壤碳库演变机制及发展趋势——香山科学会议第236次学术讨论会综述

地球陆地生态系统碳循环与温室效应问题近年来受到国际地学界、生态学界和环境学界的共同关注。研究结果显示，土壤碳库的稳定、增长或释放都与大气库的变化有重要的关系，土壤能否增加碳储存是关乎陆地生态系统净碳汇的饱和问题的重要理论基础，这一问题已成为土壤与全球变化研究的重点和热点科学问题。     

蚯蚓资源在海冰水改良渤海湾滨海盐渍土壤中的应用前景

海冰在其成冰过程中盐分大量析出而盐度较低,可能成为干旱季节的一种灌溉水资源。海冰水改良滨海盐渍土是在渤海湾地区利用海冰融解的低盐水灌溉和淋洗高盐土壤的一种措施,该措施应用的同时也产生土壤熟化时间慢、土壤结构恶化、土壤养分的流失和土壤生物种群数量减少等问题。本文在收集和分析大量资料基础上,论述了蚯蚓与盐渍土壤的相互关系:盐碱地土壤中蚯蚓种类和盐渍土壤对蚯蚓的影响因素。根据在盐渍土壤中,蚯蚓活动能够增加有机物的分解和养分释放,同时使盐碱地土壤的团聚体结构、渗透率、生物数量和活性得以恢复和改善,进一步阐述了在海冰水改良滨海盐渍土壤中引入蚯蚓的可行性,并探讨引入蚯蚓改良滨海盐渍土壤的研究方法和存在的问题以及今后的研究方向。     

碳稳定同位素在湿地碳循环中应用的研究

这篇综述主要探究碳稳定同位素技术在湿地碳循环中的应用,湿地碳库作为地球表层生态系统最重要的碳库之一,它既可以作为碳汇,将有机碳储存起来,也可以作为碳源,在一定情况下将有机碳转化为温室气体释放到大气中。因此保持地球环境碳循环的平衡及理解其机理对于提高湿地碳储存能力、防治地球变暖、维护良好的生态环境具有重要意义。在湿地生态系统的碳循环中,稳定同位素技术被广泛应用且被证明是有效的。通过碳稳定同位素技术,我们可以更好的了解湿地生态系统的植被光合作用及植被的固碳过程,温室气体的交换与碳平衡关系,土壤有机碳的来源、组成、分布及周转状况,湿地生物各营养级的相互关系等。     

河北省曲周县农田生态系统碳循环及碳效率研究

农田生态系统在全球碳循环中具有突出地位,研究农田生态系统碳循环过程、掌握地区碳收支情况,对挖掘农田多功能性、发展低碳农业具有重要意义,同时为制定农业生态补偿提供依据。本文综合分析农田生态系统碳循环过程,并根据实际情况修正核算了碳排放系数,从碳输入、碳输出、固碳三个过程对曲周县农田生态系统碳源和碳汇以及碳效率进行研究。结果表明,2011年曲周县农田生态系统碳平衡值为-3.30万t,当年可固定碳17.61万t。土壤呼吸、农用机械以及氮肥、磷肥的使用是造成碳排的主要因素。各乡镇农田生态系统碳源和碳汇情况有所差异,曲周镇等乡镇由于高投入低产出导致当年系统为碳源,而候村镇、河南疃镇等乡镇由于低投入、高产出导致当年系统为碳汇。曲周县农田生态系统虽整体表现为碳源,但仍具有较强的碳汇能力以及较高的碳效率,在一定程度上可弥补碳排放对环境造成的影响。     

土壤真菌在森林生态系统功能调控中的作用与意义

土壤微生物是土壤中看不见的大多数,它们构成了生命遗传多样性的很大一部分。土壤真菌作为森林生态系统的重要组成部分,驱动主要的生物地球化学过程,并有助于维持地球上的植物生产力和物种丰富度,而在森林生态系统功能调控中扮演着重要角色。     

“植物与光”评介

太陽光是地球上主要的能量来源。綠色植物是靠太陽生活的。它的叶綠質体,能够在太陽光或电灯光的帮助下,將二氧化碳、水和無机鹽类,合成为綠色植物生活所必需的淀粉等有机物質。这个过程乃是綠色植物一切生活現象的开端,并且影响到綠色植物生活的所有过程。而光照(特別是电灯光)是可以用人工控制的。所以,如果人們掌握了光照与植物之間的相互規律,那么就有可能通过光来控制綠色植物,使它更加順从人的愿望,     

微生物漫谈

有害还是有益?微生物包括细菌、酵母、霉菌、原生动物及一部分蕈类,有时也把蕈类、地衣包括进来。因为酵母、霉菌及蕈在分类上称为真菌,所以微生物主要是菌类。微生物的身体小。繁殖迅速,适应能力强大,代谢种类多样化,在自然界内起着重大的作用。没有微生物的活动,就不可能有植物及动物。植物生长所依赖的土壤肥料,主要是微生物分化有机物造成的,动物的食料都是直接问接来自植物,而人们吃的又是动物及植物。生物死后的尸体也是依靠微生物分解的,所以,微生物在地球上的物质循环中,也是不可缺少的一个重要角色。自有人类以来,就不断的在了解微生物的特性,并且利用微生物的特性为人们生产有用的东西。人类的知     

制造超级微生物净化地球

本来自然界对消除自身的污染干得很出色,没有人类的污染,地球的环境通过生活在地球上生物的物质循环能够保持理想的状态。例如植物吸收生物排出的二氧化碳并同时提供氧气,微生物分解生物的遗骸,多种多样的微生物们担负着物质循环的主角。这样,我们的地球才不会被生物的遗骸填满。微生物悄无声息地分布在地球上的一切场所。例如1克土壤中栖息着1亿￣10亿个微生物。其中大部分是未知的微生物,我们掌握的只是微生物种类的1%而已,而且不管多么难以分解的物质,地球上必然存在可以分解它的微生物。所以科学家受此启发,正考虑采用生物修复的方法来净化地球环境。即用人工手段强化微生物分解有毒有害的污染物质的能力,缩短净化时间。     

生物质能的研究与开发

1 概况利用具有能源价值的植物和有机废弃物等生物质作为能源,称为生物质能(BiomassEnergy)。它是由太阳能源、空气、水、土壤等的作用而成,可取之不尽。地球上存在的生物质能主要贮蓄在森林中(干重约1000—1800亿吨)。1.1 生物质能利用的方法生物质能的利用有两种分法:(1)四分法,即取出生物中所含的石油成分(如能源植物),把特殊的海藻(kelp)或废弃物发酵成甲烷和酒精,把人畜粪发酵成甲烷气,从产氢气藻或菌中取出氢气,或用叶绿体制太阳能电池。(2)三分法,即直接燃烧法,将有机物发酵转换成酒精燃料,转换成甲烷气(碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机物经微生物作用,在自然环境下将之分解成二氧化碳、氨、水、甲烷及氢气等)。     

单层土壤模型电阻率对雷电辐射电磁场影响的分析

雷电激发的强烈电磁场脉冲具有极大的破坏性,对变电站、输电线等电力设施危害性非常大。研究在整个开放空间激发的雷电电磁场的分布规律,能够帮助我们做好雷电防护,避免雷击事故的发生。应用Matlab编写单层土壤模型电阻率的雷电辐射场的计算程序,从而对不同土壤电阻率的雷电辐射场进行分析,总结影响规律。指出在辐射场强度达到峰值的过程中,雷电辐射磁场峰值和磁场波形的上升时间都受到电阻率的影响,其中对磁场波形上升时间的影响更为显著。随着单层土壤的电阻率的增大,雷电辐射场波形上升时间越大,并且土壤电阻率对雷电辐射磁场的影响随土壤电阻率的增加而增大。     

太阳辐射强度的变化

太阳常数在变动着太阳是一个巨大的能源。太阳把大量的光和热辐射到地球上,它是地球上生命的源泉。在宇宙空间里,地球虽然也从其他恒星、行星的辐射和宇宙射线中获得能量,但是所得到的热量仅为从太阳得到的热量的2,000万分之一,地球内部也放射着热,不过传到地麦的很少。至于地壳及大气中放射性物质的辐射,对地表的影响更小得简直可以不算。除了海水涨潮、陨星降落、火山现象、原子能反应等和太阳辐射没有关系以外。地球上哪一种自然现象不是     

土壤固碳潜力表征方法与主要农耕区碳汇潜力研究

“土壤固碳潜力表征方法与主要农耕区碳汇潜力研究”项目隶属国土资源专项“我国地质碳汇潜力研究”,由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所刘应汉教授级高工主持完成,项目编号1212010060205。该项目以我国已完成的160余万平方千米多目标区域地球化学调查和土壤第二次普查有关碳数据为基础,对比研究国内外固碳潜力概念与表征方法,深入分析了我国土壤碳库空间的分布格局,从现代碳循环的理论和碳元素地球化学背景角度,构建了主要农耕区碳汇潜力的估算模型,估算了主要农耕区土壤的碳汇潜力,探索了我国土壤固碳的途径,为国家应对全球气候变化战略的制订提供依据。     

微生物与美食的不解之缘

正小得看不见的微生物是如何获取能量来生存的呢?通过呼吸。在氧的参与下,微生物通过酶的催化作用,把糖类等有机物彻底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放出大量能量供应细胞生长。除了呼吸,许多微生物还有另一个策略:发酵。这个时候,微生物会从环境中分解糖分、淀粉等各种有机物获取能量,在这一化学反应过程中,代谢产物又会成为人们绝佳口感的来源。正是发酵这一特技,让微生物与人类饮食有了不解之缘。