大兴安岭落叶松林腐殖质的热解特性及烟气成分

为了更好地了解腐殖质的热解规律,以黑龙江省大兴安岭加格达奇地区的落叶松林下腐殖质作为样品材料,采用热重-红外联用技术研究了升温速率、反应气氛及粒径大小对腐殖质热解特性的影响,并检测其热解后的烟气成分。结果表明,随着升温速率的加快,腐殖质进入热解阶段的时间变早,热解反应进行的速度变快;腐殖质在氮气中的热解效果腐殖质在混合气氛中的热解效果腐殖质在空气中的热解效果,腐殖质在空气中的热解质量损失最大;随着腐殖质粒径的增加,热解反应变慢,其热解的最初温度、最终温度、最大质量损失速率和最大质量损失速率对应的温度均呈现增大趋势;无氧条件下,热解产生的烟气成分主要为H_2O、CO_2、CO、烷烃类、苯类、酮类、酚类、醇类和羧酸类等物质;缺氧条件下,主要有H_2O、CO_2、CO、苯类等物质产生;氧气充足条件下,热解产生的气体只有H_2O、CO_2。因此,升温速率越快,越不利于热解反应的进行,活性气氛、粒径增加均有利于热解反应的进行,并且从红外光谱数据可知,氧气是影响腐殖质热解后烟气成分的主要因素。     

山楂微波干燥过程中环境相对湿度的影响

采用基于环境相对湿度可控的微波干燥系统,探究相对湿度对山楂微波干燥过程的影响。在物料干燥温度60℃的条件下,研究恒定湿度(相对湿度5%、30%、50%、70%)和阶段变湿[CRP(恒速阶段)、FRP(降速阶段)分别保持相对湿度5%、30%、50%]共10种方案下山楂的干燥特性;利用Weibull函数进行干燥动力学分析并计算有效水分扩散系数(D_(eff));基于复水性、色差、V_C含量和感官品质,评估不同干燥条件下干制品品质。结果表明:恒定湿度条件及阶段变湿条件下,干燥时间均随相对湿度的下降而缩短,其中,相对湿度5%条件下干燥时间比相对湿度70%条件下缩短了51.62%;FRP阶段降湿可显著缩短干燥时间。Weibull函数可很好地拟合山楂干燥过程,D_(eff)随相对湿度的下降而增大,验证了降低相对湿度可增强干燥过程中水分扩散速率,其中FRP阶段降湿对水分有效扩散系数的提升更为明显。恒定相对湿度30%和阶段变湿(恒速阶段相对湿度50%、降速阶段相对湿度30%)条件下干制品色差、V_C含量和感官品质较好。     

大白菜小植株突变体s1光合能力及光反应相关基因的转录组分析

植株的大小与光合能力密切相关。本研究以大白菜小植株突变体s1和其野生型WT为材料,通过测定叶绿素含量、净光合速率、叶绿素荧光参数以及对光反应相关基因的转录水平分析,解析大白菜植株大小与光合能力的相关性。结果表明:与野生型相比,大白菜小植株突变体s1的叶绿素含量无显著差异,但光合速率显著降低29%;Fv/Fm和Y(II)值在二者之间无显著差异(P>0.05),而s1的外叶和新叶ETR值都显著低于WT;进一步的转录组分析表明光合电子传递链上的PSII、PC、FNR、ATP合酶相关基因表达下调0.94～1.69倍。由此证实,大白菜小植株突变体s1光合速率低与光合电子传递链中的基因表达下降及光合电子传递速率下降有关。该研究为进一步挖掘大白菜植株大小相关的优异基因资源提供了良好的试验材料,也为大白菜分子设计育种提供了理论依据。     

春大豆鼓粒期冠层翻叶原因及翻叶对叶片净光合速率和粒重的影响

为明确春大豆鼓粒期冠层翻叶原因及翻叶对粒重的影响。在大田条件下,以28份大豆品种为材料,采用随机区组试验设计,研究了鼓粒初期植株顶部4片叶的单叶面积、比叶重、叶型指数、叶片含水量与翻叶率的关系;比较了翻叶与对照叶片的净光合速率、百粒重及粒重的差异。结果表明,不同大豆品种间翻叶率在0~26.5%之间,且差异显著,其中以‘中黄313’、‘中黄42’和‘中黄13’最高;单叶面积在46~151 cm²之间,其中以‘中黄39’、‘中黄42’和‘中黄13’最大;比叶重在0.536~1.64 mg/cm²之间,其中以‘中黄322’、‘中黄313’和‘中黄13’最低;叶型指数在1.35~3.51之间,其中以‘中黄70’、‘中黄80’和‘中黄42’最低。供试大豆品种分为3个类群,第I类群品种单叶面积小,比叶重高,叶型指数大,翻叶率为1.03%;第III类群品种单叶面积大,比叶重小,翻叶率高达19.7%;第II类群共4个品种,单叶面积、比叶重、叶型指数、翻叶率介于第I类和第III类群之间。翻叶后显著降低叶片净光合速率,平均降幅31.7%,粒数较多的‘新大豆27号’百粒重降低10.38%~22.4%,而粒数少的‘吉育60’粒重没有降低。大豆上层叶片单叶面积大、比叶重小及叶型指数低的叶片翻叶率高,翻叶降低叶片净光合速率,进而降低同节位百粒重及单节粒重,不利于大豆高产。     

透气隔水埋体对土壤水分入渗与溶质运移的影响

为分析透气隔水(弱透水)埋体促进水分入渗与溶质运移功效,开展了不同容重(1.40,1.45,1.50,1.60 g/cm~3)透气隔水(弱透水)埋体的一维垂直土柱入渗试验,分析了不同容重的透气隔水(弱透水)埋体对土壤水分入渗与溶质分布的影响。结果表明,透气隔水(弱透水)埋体能够增加土壤累积入渗量,推动湿润锋运移,在一定范围内,随着透气隔水(弱透水)埋体容重增加,湿润锋推进速度与土壤入渗率均增加。600 min时,土壤累积入渗量相对增加7.42%～29.17%,湿润锋深度达到27 cm,入渗时间相对减少26.97%～64.27%。相比于对照组,不同容重的透气隔水(弱透水)埋体均能降低溶质向深层土壤迁移数量。Philip模型和代数模型均能描述透气隔水(弱透水)埋体土壤水分入渗过程,且Philip模型中吸渗率S和代数模型中综合形状系数α均与透气隔水(弱透水)埋体内外容重比呈正相关关系。研究结果表明透气隔水(弱透水)埋体能够通过改变上层土壤吸力分布提高水分入渗能力与溶质传输效率,实现对城市雨水径流调控和净化。     

微型植物工厂环境控制参数优化试验研究

为了提高微型植物工厂内部温度分布均匀性和作物净光合速率,提出采用试验研究和CFD仿真相结合的方法对其环境控制参数进行优化设计。以生菜为例,通过多因素耦合试验,探索了温度、湿度和循环风速3种因素对生菜净光合速率和蒸腾速率的影响,并对不同风速控制策略下植物工厂内气流场和温度场进行了CFD数值仿真分析。试验结果表明:风速对生菜的净光合速率和蒸腾速率均有显著影响;微型植物工厂内采用上层低循环风速、下层高循环风速模式,有利于保证内部温度的均匀性,生菜的净光合速率也处于较高水平,有利于其生长。     

长期不同施肥措施下华北潮土土壤有机碳的固存变化

为揭示小麦秸秆还田及施肥对潮土土壤有机碳演变的影响,以指导华北潮土培肥增产。在辛集马兰设置22 a潮土长期定位试验(1992-2014年,试验包含4个处理,NP:不施钾+秸秆不还田; NPK:平衡施肥+秸秆不还田;NPS:不施钾+小麦秸秆还田; NPKS:平衡施肥+小麦秸秆还田),研究不同施肥措施下试验年限、碳投入、碳平衡与土壤有机碳含量的响应关系。结果表明:所有处理表层(0～20 cm)土壤有机碳含量随时间均呈增加趋势,NP、NPK、NPS、NPKS增加速率分别为0. 06,0. 17,0. 25,0. 34 g/(kg. a),且22 a后各处理土壤有机碳储量均增加,分别增加为2. 2,6. 2,5. 9,8. 9 t/hm~2,固碳速率分别为0. 10,0. 28,0. 27,0. 40 t/(hm~2·a)。土壤有机碳储量变化与累积碳投入变化量呈线性相关关系(y=0. 091x-0. 241,R~2=0. 360*),在小麦秸秆还田下,维持初始有机碳水平的累积碳投入量为2. 65 t/hm~2,固碳效率为9. 1%。通过边界线分析可知,小麦和玉米生产中稳产高产最低土壤有机碳含量分别为9. 47,9. 04 g/kg,未达到此值时土壤有机碳含量每增加1 g/kg,小麦籽粒产量增加167. 5 kg/hm~2,玉米籽粒产量增加678. 5kg/hm~2。秸秆还田和平衡施肥是华北潮土有机碳含量提升和土壤碳库保育的重要手段,连续秸秆还田和平衡施肥对保证该区域粮食生产高产稳产有重要作用。     

水分胁迫对不同抗旱型玉米自交系苗期生长的影响

通过水分胁迫处理对不同抗旱型玉米自交系苗期的影响研究,为抗旱育种选择自交系提供选择参考。采用人工控水的方法,研究干旱胁迫对夏玉米抗旱型和对敏感型自交系苗期株高、地上部和地下部分干重、叶面积、比叶重、叶绿素和净光合速等的影响。结果表明：不同抗旱型自交系苗期对水分胁迫的响应不同。抗旱玉米自交系从5叶期开始在干旱胁迫期间的株高、地上部和地下部分干重、叶面积、叶绿素和净光合速率等指标均高于对水分敏感的玉米自交系,且比叶重相对稳定。这表明干旱条件下,抗旱型自交系较普通自交系在苗期能够表现出更好的适应性,本研究对加强抗旱自交系的筛选和选育,进一步提高耐旱节水玉米新品种选择效率具有一定参考价值。     

依据显微结构及光合特性探讨蝴蝶兰花芽分化的时期

以蝴蝶兰‘大辣椒’为试验材料，对花芽分化进程及期间光合特性和碳水化合物、可溶性蛋白及激素含量的变化进行研究。结果表明：花芽长度为0、2、4、8、16和24 cm时，分别处于花芽分化初始期、花序原基分化期、花原基分化期、萼片原基分化期和花瓣原基分化期（16和24 cm）。蝴蝶兰叶片的净CO2吸收速率在花芽发育前期（0 ~ 4 cm）没有显著变化，花芽8 cm时显著降低。花芽中的碳水化合物和可溶性蛋白的含量显著高于叶片，碳水化合物在花芽长度为4 cm时达到稳定水平，可溶性蛋白含量在花芽8 cm时达到叶片与花芽的平衡；赤霉素（GA）的含量在花芽2 cm时达到最大值，生长素（IAA）含量在花芽4 cm时显著升高，玉米素（ZT）含量在花芽8 cm时显著降低，而ABA含量在花芽发育的过程中并没有显著变化。由此可知，当蝴蝶兰花芽开始分化萼片原基（8 cm）时，光合生理及生化物质基本达到一个相对稳定的水平，此阶段的蝴蝶兰花芽已彻底完成成花分化。