微藻制氢的研究进展

化石能源的不可再生性和使用过程中造成的环境污染使开发新能源变得非常迫切。氢是理想的能源,因此,利用微藻制氢具有诱人前景。本文综述了微藻光合制氢技术的研究历史、固氮酶和可逆产氢酶的产氢机制及研究进展;介绍了基于微藻的硫缺乏生理调控而发展起来的一步法与两步法光解制氢的方式;指出了利用微藻可逆产氢酶两步法间接光水解制氢最具开发潜力;分析了实现微藻光合制氢的限制因子和存在的问题;归纳了今后的主要研究方向。     

低温、干旱胁迫对抽雄期玉米叶片光化效率和光合作用速率的影响

在人工模拟低温、干旱条件下,测定了抽雄期玉米叶片荧光参数（Fo、Fm、Fv／Fm）及光合作用速率。其结果表明：低温、干旱均使光化效率（Fv／Fm）、光合作用速率下降,光化效率与温度的关系：Y=0．002X^2-0．0055X＋0．8032（式中Y为光化效率,X为温度）。低温使光合作用速率下降,温度由25℃降到15℃,光合速率可下降27．8％。土壤湿度由处理5降到处理1,在不同温度下光化效率可降低1％～8％;光合作用速率最大减幅达80％左右。低温、干旱并发对光化效率和光合作用速率的负效应加大,光化效率降幅增大2．5倍,光合作用速率增大15％左右。光化效率与光合作用速率两者呈显著正相关。     

大气CO2浓度升高及气候变化对作物冠层光合影响的数值模拟

利用美国Licor-6200光合作用测定仪,对黄淮海地区代表性冬小麦品种鲁麦23号叶片光合作用速率进行了较为全面的测定,分别确定了冬小麦叶片光-光合作用响应曲线和CO2-光合作用响应曲线,在此基础上,建立了叶片光合作用模式,并进而建立了一个具有瞬时时间尺度,空间积分为叶片尺度的冬小麦冠层模式,利用模式分别分析了大气中CO2浓度升高和温度变化对冠层光合作用的不同影响,并在此基础上进一步进行了综合数值分析.单因子分析表明晴天状况下,冠层光合速率随CO2浓度升高而上升,当CO2浓度由330×10-6上升至660×10-6时,冠层光合日总量可增加19.7 %;冠层光合速率随辐射增加而增大,辐射量增加10.0 %,冠层光合日总量可增加6.7 %;冠层光合速率随温度升高而下降,温度升高1 ℃,冠层光合日总量减少2.9 %.多因子综合数值分析表明在辐射量较大的气候背景下,冠层光合日总量对温度和CO2变化响应更加敏感.本文的实测数据为研究气候变化对中国农业影响提供了最基本的可靠模型参数,冠层光合模型为未来改进作物模型提供了理论基础.     

棉花阴、阳叶的气孔导度和光合作用观测对比及模型应用

以实验观测数据为基础,对棉花阳叶和阴叶光合速率、气孔导度的变化进行比较,通过双叶模型和大叶模型对冠层光合作用进行对比分析,结果表明,大叶模型的计算结果普遍高于双叶模型,总体高出13％。由此可见,过去在研究植被一大气碳交换中使用大叶模型估算植物光合作用会夸大碳汇的作用。     

基于遥感沿海湿地植被生产力估算研究

植被净第一性生产力是评价地表植被状况的重要指标之一,对分析和评价全球以及区域生态环境、碳循环等变化具有重要作用.植被净第一生产力的研究方法很多,本文主要运用TM影像近红外和红光通道组成的标准化差植被指数（NDVI）,借助CASA模型机理以及气象学方法,建立盐城区域净第一性生产力（NPP）遥感估算模型,并以核心区-丹顶鹤自然保护区湿地为应用案例,分析了核心区2005年间8月份净第一性生产力的变化.分析结果表明,研究区8月份的湿地各种植被NPP分别为：人工芦苇和盐蒿为1184.863266 g/m2,芦苇为1083.435262g/m2,米草为822.766878g/m2.若以NPP为衡量标准,人工芦苇和盐蒿的净第一性生产力最高.     

Bacterial symbiosis forming laminated iron‐rich deposits in Okuoku‐hachikurou hot spring,Akita Prefecture,Japan

Banded iron formations are the most characteristic of Archean–Paleoproterozoic sediment records. Laminated textures resembling banded iron formations can be observed in modern hot‐spring environments. Using sedimentological and microbiological techniques, we investigated the processes of laminar formation and considered the origin of lamination textures. An iron‐rich deposit at the Okuoku‐hachikurou hot spring in Japan exhibits sub‐millimeter laminations consisting of bacteria‐induced ferrihydrite and aragonite. The ferrihydrite particles are spherical and exhibit fine lamination, up to 100 µm thick in ferrihydrite‐rich parts. In aragonite‐rich parts, ferrihydrite particles form filamentous textures with diameters of 10–30 µm, but not laminations. Textural analysis using scanning electron microscopy and phylotype analysis using 16S rRNA indicated the bacterial contribution to ferrihydrite precipitation. A sheath‐like fabric showing a meshwork of nanometer‐order organic filaments, and sheath‐forming bacteria were observed in the deposit specimen etched by citric acid. Phylotype analysis detected in the iron‐rich deposits some bacterial types related to cyanobacteria, purple bacteria, and iron‐oxidizing bacteria. Iron‐oxidizing bacteria probably were responsible for precipitation of the ferrihydrite. Chemolithoautotrophic iron‐oxidizing bacteria are microaerophilic and thrive on Fe(II) in a redox gradient, but dissolved oxygen was not detected in the Okuoku‐hachikurou hot spring. Thus, a certain supply of oxygen is needed for metabolism of the microaerophilic iron‐oxidizing bacteria. The distribution of photosynthetic pigments in the iron‐rich parts indicates that the most likely source of oxygen is photosynthesis by cyanobacteria. This symbiotic relationship between cyanobacteria and iron‐oxidizing bacteria can explain the laminated texture of iron‐rich deposits in the Okuoku‐hachikurou hot spring. These laminations may reflect changes in photosynthetic intensity. There is presently some debate about the bacterial groups that may have played roles in precipitation of banded iron formations. This study presents a new bacterial model for iron precipitation and may provide a mechanism for sub‐millimeter laminations in banded iron formations deposited in shallow water.     

温度和光照对孔石莼光合作用的影响

采用叶绿素荧光分析技术对孔石莼（Ulva pertusa）在不同温度及光照强度影响下的光合作用活性进行研究。结果表明孔石莼在温度相对较低的10℃和20℃下光合活性较强,而在较高的30℃下,光合作用受到抑制,处于光抑制状态的藻体能够通过加强自身热耗散以及启动光系统间的状态转换来实现逆境下的光保护,孔石莼对光照依赖性较低,...     

Isolation and Characterization of Psychrophilic Algae in Boron Enriched Pond on Boron Deposit of Qinghai

正1 Introduction Cold environments on the planet occur in the Antarctic,the Arctic and high mountains which cover with ice and snow permanently.Microorganism adapted to cold habitats has been detected,but most of them were prokaryotes.(Morgan-Kiss et al,2006;jungbut et al,2012).Research on cold-adapted microorganism has     

矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中的作用

地球早期生命起源的第一步是合成简单的有机化合物,但合成有机物所需能量来源问题长期困扰着学术界。早期地球上丰富的硫化物半导体矿物可将太阳光子转化为光电子,提供持续的能量来源。也正是由于矿物光电子能量较高,在非生物途径合成小分子有机物方面具有优势。其中半导体矿物自然硫转化太阳能产生的光电子能量,是目前所发现的最高的矿物光电子能量,不仅能直接还原CO₂分子为甲酸物质,还可催化其他生命基础物质的合成。在全球陆地系统中暴露在阳光下的岩石/土壤表面普遍被一层铁锰氧化物“矿物膜”所覆盖,光照下含半导体矿物水钠锰矿的“矿物膜”产生原位、灵敏、长效的光电流,显示出优异的光电效应。生物光合作用中心Mn₄CaO₅在裂解水产氧过程中产生成分和结构类似水钠锰矿的结构中间体,地球早期“矿物膜”中水钠锰矿可能促进了锰簇Mn₄CaO₅与生物光合作用的起源与进化。早期地球半导体矿物为生命起源基本物质的合成提供直接能量来源,矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中起到了重要作用。     

广西桂林漓江典型河段水化学昼夜动态变化 及其对岩溶碳循环的影响

岩溶区河流水化学昼夜动态变化的研究,对年际尺度河流监测计划制定、碳循环研究及其通量估算具有重要作用与意义。本文选择桂江上游漓江典型岩溶河流,开展不同河段水化学高分辨率监测和高频水样取样工作,分析了水化学的昼夜动态变化、沿流程变化及其影响因素,探讨了水化学昼夜循环的生物代谢过程与光合作用机理。结果表明,硅酸盐岩分布河段与碳酸盐岩分布河段水化学存在显著差异,且具有不同的昼夜变化规律。总体上,受补给流域地质背景控制,从北部硅酸盐岩山区到南部峰林平原区,即从上游到下游,水温、pH、SpC、Ca~(2+)和HCO_3~–离子含量逐渐升高,升高幅度分别为3.63℃、1.99、125.23μS/cm、22.42 mg/L、73.32 mg/L。DO、pH、Sp C、Ca~(2+)、HCO_3~–及δ13CDIC等指标昼夜变化主要受水生植物光合作用控制,最大昼夜变幅分别为19.4 mg/L、2.02、56.4μS/cm、12 mg/L、48.8 mg/L、–2.05‰。K+、Na+和NO_3~–离子含量昼夜变化主要受生物代谢过程(同化作用)控制。桂林河段水生植物光合作用消耗水体DIC及伴随的Ca沉降能显著影响水体饱和度和CO_2分压,白天CO_2分压下降,水体处于过饱和状态,对水气界面脱气过程发生具有抑制作用。阳朔河段水体均处于过饱和状态,CO_2分压处于与大气平衡的临界线附近,意味着随着流程的增加,水体产生脱气的可能性在减小,说明秋冬季由岩溶作用溶蚀产生的碳汇是相对稳定的。