内蒙古锡林郭勒盟典型草原固碳量及固碳潜力估算

为了评价不同放牧强度对草原固碳量及固碳潜力的影响，本研究采用系统动力学建模方法耦合CASA光合利用率模型、Shiyomi放牧模型、Raich土壤呼吸模型等模型，建立了基于系统动力学库-流思路的碳循环模型，该模型包含3个子系统、4个碳库。结果表明：1998至2015年，在内蒙古锡林郭勒盟的温度降低、降水量增加的背景下，净初级生产力呈现升高的趋势，典型草原土壤固碳量呈现下降趋势；放牧强度在3羊·公顷^-1下净生态系统初级生产力最低，固碳潜力最大，分别为-16.2 gC·m^-2和24.84 TgC。因此，建议内蒙古锡林郭勒盟典型草原西部（阿巴嘎旗、那仁宝力格站）的放牧强度不宜超过1.5羊·公顷^-1；东部（多伦县、东乌珠穆沁、西乌珠穆沁、锡林浩特站）不宜超过4.5羊·公顷^-1。     

基于云服务的棚室蔬菜智能终端系统设计与实现——以黑龙江省为研究案例

棚室蔬菜产业在黑龙江省农业转方式、调结构和供给侧改革中占有重要的战略地位。黑龙江省棚室蔬菜生产规模近年来发展较快,技术支撑需求也与日俱增。本研究针对黑龙江省棚室蔬菜发展规模与技术服务支撑能力不匹配的现状,提出了基于云服务的棚室蔬菜智能终端系统及关键技术的实现方法。本研究以专家服务为主、数据挖掘技术为辅,以物联网设备为感知手段、以智能手机为用户终端,利用云服务对知识、资源、物联网数据的整合配置能力,提供蔬菜专家及棚室蔬菜用户对信息获取、存储、分析和决策的高效解决方案。本研究的部分内容已在黑龙江省农业科研部门、企业、蔬菜合作社、农户等不同用户群体中实验应用,能够为专家提供棚室蔬菜生产环境的远程问诊手段,适用于各类棚室蔬菜应用场景。本研究还提出了对大规模应用场景下的技术解决方案建议,可在全国的棚室蔬菜生产中推广应用,实现更广泛高效的专家技术服务支撑。     

The role of lignin and cellulose in the carbon-cycling of degraded soils under semiarid climate and their relation to microbial biomass

A high level of biological degradation is usually observed in soils under semiarid climate where the low inputs of vegetal debris constraint the development of microbiota. Among vegetal inputs, cellulose and lignin are dominant substrates but their assimilation by the microbial community of semiarid soils is yet not understood. In the present study, ¹³C-labeled cellulose and ¹³C-labeled lignin (75 μg ¹³C g⁻¹ soil) were added to two semiarid soils with different properties and degradation level. Abanilla soil is a bare, highly degraded soil without plant cover growing on it and a total organic C content of 5.0 g kg⁻¹; Santomera soil is covered by plants (20% coverage) based on xerophytic shrubs and has a total organic C content of 12.0 g kg⁻¹. The fate of added carbon was evaluated by analysis of the carbon isotope signature of bulk soil-derived carbon and extractable carbon fractions (water and sodium-pyrophosphate extracts). At long-term (120 days), we observed that the stability of cellulose- and lignin-derived carbon was dependent on their chemical nature. The contribution of lignin-derived carbon to the pool of humic substances was higher than that of cellulose. However, at short-term (30 days), the mineralization of the added substrates was more related to the degradation level of soils (i.e. microbial biomass). Stable isotope probing (SIP) of phospholipid fatty acids (PLFA-SIP) analysis revealed that just a minor part of the microbial community assimilated the carbon derived from cellulose and lignin. Moreover, the relative contribution of each microbial group to the assimilation of lignin-derived carbon was different in each soil.     

Evaluation of direct and indirect phosphorus limitation of methanogenic pathways in a calcareous subtropical wetland soil

The effect of phosphorus (P) and carbon (C) on methanogenesis was investigated in a low-P (130 mg P kg⁻¹ soil) wetland within Everglades National Park. Soil was amended with C substrates (acetate, formate, butyrate, and glucose) with or without P, and CO₂ and CH₄ production was monitored. Production of CH₄ increased with P addition although no effect on CO₂ was observed. Methane production was stimulated by all C substrates except for butyrate. No effect of C on CO₂ production was observed except for stimulation following glucose addition. Production of CH₄ following formate addition was not affected by P, suggesting hydrogenotrophic methanogens may be substrate, not P, limited. Addition of P to all other C substrates heightened CH₄ production and lowered the CO₂–C:CH₄–C ratio relative to the corresponding C only treatment, suggesting that P may have limited acetoclastic methanogens and fermentation.     

长期施肥对红壤性水稻土不同土层活性有机质及碳库管理指数的影响

【目的】研究基于长期定位试验,探索长期不同施肥下红壤性水稻土不同土层活性有机质（labile organic matter (LOM)）和碳库管理指数（carbon pool management index,CPMI）变化特征,为红壤性水稻土碳库的合理管理提供依据。【方法】选取进贤红壤长期定位试验站4个典型施肥处理：（1）不施肥（CK）;（2）单施化肥（NPK）;（3）在NPK的基础上早稻施绿肥,晚稻施猪粪和稻草冬季还田（NPKSM）;（4）在NPK的基础上早稻施绿肥,稻草冬季还田（NPKS）,测定并分析0—10、10—20、20—40及40—60 cm土层土壤高活性有机质（HLOM）、中活性有机质（MLOM）、低活性有机质（LLOM）、非活性有机质（NLOM）含量以及CPMI变化特征。【结果】不同处理土壤有机质（SOM）含量均随土层加深而降低,施肥处理相对CK均明显提高了不同土层的SOM;在0—20 cm土层,SOM含量表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK,且均以NPKSM处理最高,达到43.47 g·kg ^-1（10—20 cm）和45.09 g·kg ^-1（0—10 cm）;在20—60 cm土层,NPKSM和NPKS处理相较于CK显著提高了土壤有机质含量,但两者之间差异不显著。除NPK处理外,各处理土壤可溶性有机碳（DOC）含量随土层的加深显著降低。NPKSM和NPKS处理相较于NPK和CK,显著提高了耕层（0—20 cm）土壤DOC的含量,其中NPKSM处理最高,为35.93 mg·kg ^-1。施肥处理比CK处理提高了土壤HLOM、MLOM、LLOM含量,相同处理相同土层表现为LLOM>MLOM>HLOM,其中NPKSM和NPKS显著提高了各LOM组分含量,且随土层的加深无明显犁底层效应,这可能与活性有机质随水分下渗相关。其中,各施肥处理土壤HLOM、MLOM均随土层加深呈先升高后下降趋势,NPKSM和NPKS处理HLOM含量在20—40 cm土层中达到最高,分别为5.31和5.49 g·kg ^-1;各处理MLOM均在10—20 cm土层中达到最高,以NPKSM处理含量最高,为10.62 g·kg ^-1;而土壤LLOM含量随土层的加深而逐渐降低,在0—20 cm土层中以NPKSM处理含量最高,达到18.52 g·kg ^-1（0—10 cm）和15.93 g·kg ^-1（10—20 cm）。不同长期施肥处理提高了土壤各LOM组分的比例及碳库管理指数,在0—10 cm表层土中,NPKS和NPKSM处理相较于CK,总活性有机质比例分别提高了27.9%和29.48%,MLOM占比分别提高了7.21%和7.72%,HLOM占比分别提高了5.10%和4.96%。以不施肥处理为参照,各施肥处理碳库管理指数均大于100,且以NPKSM和NPKS处理提高效果最好,有助于提高红壤性水稻土肥力。相较于CK,单施化肥一定程度上提高了表层土壤有机质、活性有机质、可溶性有机碳及碳库管理指数。耕层（0—20 cm）土壤中3种活性有机质两两之间呈极显著正相关关系（P≤0.01）,且与总有机质、全氮、可溶性有机碳及水稻产量均呈现显著正相关（P≤0.05）。【结论】不同施肥处理土壤有机质和低活性有机质均随土层加深而降低。NPKSM处理提高土壤有机质及活性有机质含量的效果最佳,并能显著提高0—20 cm土层土壤高活性有机质和碳库管理指数,NPKS次之;而在20—60 cm土层中,NPKS处理对提高中活性有机质和碳库管理指数效果最明显。     

循环水养殖中水动力特性对鱼类影响的研究进展

水产养殖业在我国拥有重要的地位。在过去50多年间,以中国为代表的水产养殖业的发展速度已超过全球人口增速,全球已经有39个国家和地区的水产养殖产量超过了捕捞产量,中国则以水产养殖产量占渔业总产量的73%位列第一[1-2]。随着经济的发展和养殖规模的不断提升,养殖业出现了生产方式落后、效率低下、养殖环境污染、水域生态破坏、病害频发等一系列亟待解决的问题[3-4]。     

夜间增温与铜污染对麦田土壤无机氮库的影响

基于夜间增温（设增温、常温两个水平）与铜污染 \[设CK（6 mg·kg^-1）、LP(43 mg·kg^-1）、MP（155 mg·kg^-1）、SP（209 mg·kg^-1）4个梯度\] 复合因素的7 a旱地定位试验,结合室内20℃和30℃下恒温培养91 d,分析了麦田土壤硝态氮、铵态氮和无机态氮含量的变化及其稳定特征。研究结果表明：土壤硝态氮、铵态氮和无机态氮随着土壤中铜含量的增加均表现为先增后降趋势,夜间增温下CK土壤硝态氮和无机态氮含量分别显著降低10.8%和5.7%,在LP、MP处理下硝态氮含量分别显著下降17.4%、15.2%,但在SP处理下土壤硝态氮、铵态氮分别显著增加6.9%和15.1%,增温与铜含量对土壤无机态氮和硝态氮的影响呈现显著的交互效应。20℃和30℃恒温培养使无机态氮含量增加1.6~4.6倍、铵态氮含量增加5.2~13.3倍,却使硝态氮含量减少40.3%~65.1%,20℃比30℃恒温培养后土壤中有较高的无机态氮、铵态氮含量和铵/硝比。夜间增温使土壤净氮矿化作用、氨化作用的Q₁₀值均有所提高,但硝化作用的Q₁₀值显著降低16.8%,适当的铜含量（LP：43 mg·kg^-1）将加快土壤氮的氨化、矿化和硝化速率。因此,夜间增温提高了旱地麦田土壤氮矿化作用温度敏感性,降低了无机态氮库稳定性,土壤铜污染与土壤氮库转化和增温响应的关系具有浓度效应。