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1.
LANG Man 《干旱区科学》2021,13(5):487-499
The soil type is a key factor influencing N(nitrogen) cycling in soil; however, gross N transformations and N_2O emission sources are still poorly understood. In this study, a laboratory ~(15)N tracing experiment was carried out at 60% WHC(water holding capacity) and 25℃ to evaluate the gross N transformation rates and N_2O emission pathways in sandy loam and silt loam soils in a semi-arid region of Heilongjiang Province, China. The results showed that the gross rates of N mineralization, immobilization, and nitrification were 3.60, 1.90, and 5.63 mg N/(kg·d) in silt loam soil, respectively, which were 3.62, 4.26, and 3.13 times those in sandy loam soil, respectively. The ratios of the gross nitrification rate to the ammonium immobilization rate(n/ia) in sandy loam soil and silt loam soil were all higher than 1.00, whereas the n/ia in sandy loam soil(4.36) was significantly higher than that in silt loam soil(3.08). This result indicated that the ability of sandy loam soil to release and conserve the available N was relatively poor in comparison with silt loam soil, and the relatively strong nitrification rate compared to the immobilization rate may lead to N loss through NO_3~– leaching. Under aerobic conditions, both nitrification and denitrification made contributions to N_2O emissions. Nitrification was the dominant pathway leading to N_2O production in soils and was responsible for 82.0% of the total emitted N_2O in sandy loam soil, which was significantly higher than that in silt loam soil(71.7%). However, the average contribution of denitrification to total N_2O production in sandy loam soil was 17.9%, which was significantly lower than that in silt loam soil(28.3%). These results are valuable for developing reasonable fertilization management and proposing effective greenhouse gas mitigation strategies in different soil types in semiarid regions.  相似文献   
2.
TCD燃烧系统对柴油机燃烧和排放性能改善效果的试验研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
为探究道依茨TCD2015柴油机上配备的导流燃烧系统(简称TCD燃烧系统,T表示涡轮增压器,Turbocharger,C表示进气中冷,Charge air cooling,D为柴油颗粒捕集器,Diesel particle filter)对改善柴油机燃烧性能和降低污染物排放的效果,采用单缸机试验对TCD燃烧系统在不同转速、负荷和过量空气系数下的燃烧和排放性能进行研究。试验结果表明不同工况下TCD燃烧系统燃油消耗率和Soot排放量均低于传统ω燃烧系统,燃油消耗率最大降幅为7.01%,Soot排放量最大降幅为86.67%,且低过量空气系数(1.2~1.6)下TCD燃烧系统仍具有较好的性能。为揭示TCD燃烧系统改善油气混合促进燃烧的机理,采用AVL Fire软件建立了柴油机性能仿真模型。计算结果表明,TCD燃烧系统的环状凸起结构将燃油导向内外两室,从而促进了缸内燃油发展过程,燃油当量比大于4的浓混合气区域燃油质量比例相比ω燃烧系统降幅最大为9.75%,活塞下移时TCD燃烧系统内油束撞击浅盘侧壁形成撞壁射流扩大了燃油扩散面积,从而改善了缸内油气混合质量,燃油当量比小于1的均匀混合气区域燃油质量比例相比ω燃烧系统降幅最大为7.45%,因此TCD燃烧系统能够有效改善柴油机的燃烧和排放性能,可应用于柴油机高负荷和低过量空气系数工况综合性能提升。研究结果可为柴油机燃烧系统开发和改进提供参考。  相似文献   
3.
针对木材结构尺寸及介质改变对应变能传播的影响,研究应力波在变结构的L型试件中的声发射(acoustic emission,AE)特性。首先,参照ASTM-E976标准,在樟子松L型试件表面不同位置产生AE源,并利用采样频率为500 kHz的AE采集系统获取试件表面4个固定位置的AE信号。其次,依据小波分析原理对原始AE信号进行降噪并重构AE波形,进而研究木材结构变化对AE信号频域特征的影响。最后,基于对比分析,研究空气介质对于信号传播特性的影响。结果表明,当AE源位于锯材处时,信号以纵波和横波混合的形式单向传播,木材的结构变化主要影响低频信号成分,使得信号呈现高频带分布;而空气介质对于其时频域均有显著影响;当AE源位于薄板时,木材结构变化、传播路径及空气介质对于AE信号时频域特性均有显著影响。  相似文献   
4.
【目的】探讨不同灌水下限设施土壤CO2排放特征及其影响因素,为调控设施土壤水分和碳排放提供理论依据。【方法】在番茄生育期内采用LI-8100A土壤碳通量自动测定仪观测不同灌水下限[20 kPa(D20)、30 kPa(D30)、40 kPa(D40)]下的土壤CO2排放速率,并分析其影响因素。【结果】在番茄生育期内,不同灌水下限设施土壤CO2排放速率变化趋势基本一致,D20处理最高,平均速率为2.759μmol/(m2·s),其次是D30处理,为2.601μmol/(m2·s),D40处理最低,为2.559μmol/(m2·s)。在土壤CO2累积排放量方面,D20处理显著高于其他2个处理,而D30和D40处理之间无显著差异。就单因素模型而言,不同灌水下限处理的土壤CO2排放速率与15 cm土壤温度呈指数回归关系,且均达显著水平(P<0.05);不同灌水下限处理的土壤CO2排放速率与15 cm土壤含水率均呈显著二次回归关系(P<0.05);与单因素模型相比,土壤温度和土壤含水率的双因素复合模型(68.5%~83.8%)可以更好地解释土壤CO2排放的变化。土壤温度敏感系数Q10值在1.442~1.498之间,其中D20处理最敏感,D40处理最不敏感。相关分析结果表明,土壤CO2累积排放量与0~20 cm土层土壤有机质量、pH值、全氮量、速效磷量、速效钾量、碱解氮量和微生物量碳呈显著相关关系。采用PCA分析提取出的2个主成分累积贡献率为85.79%。【结论】灌水下限影响设施土壤CO2的排放,其中D20处理促进了设施土壤CO2的排放。  相似文献   
5.
辽河平原玉米田不同施肥下的土壤氨挥发特征   总被引:1,自引:0,他引:1  
【目的】通过不同施肥措施对氨气排放贡献的研究,获得辽河平原化肥施用本地化的氨排放因子,为大气环境和生态等领域的相关研究提供参考借鉴。【方法】于2018年5—10月在沈阳农业大学试验基地开展不同施肥措施下的氨气排放的大田试验,以基肥施树脂包衣缓释化肥、拔节期追施尿素为常规施肥方式,设置无氮处理(T0)、常规施肥减半(T1)、常规施肥+生物炭(T2)、常规施肥一次性施入(T3)、常规施肥(T4)5个处理。采用通气法在玉米全生育期内定时收集氨气,利用流动分析仪检测计算氨排放通量,同时测定土壤铵态氮含量。【结果】施基肥后氨挥发速率呈现双峰趋势,各处理分别于施基肥后第1—2天或第5—7天达到氨挥发速率最大值,施基肥后各处理氨挥发速率最大值表现为:常规施肥减半(T1)>常规施肥+生物炭(T2)>常规施肥一次性施入(T3)>常规施肥(T4)>无氮处理(T0);施追肥后各处理均于第1—2天达到氨挥发速率最大值,追肥后各处理氨挥发速率最大值表现为:常规施肥(T4)>常规施肥+生物炭(T2)>常规施肥减半(T1)>常规施肥一次性施入(T3)>无氮处理(T0)。氨挥发损失累积量表现为常规施肥+生物炭(T2)>常规施肥(T4)>常规施肥一次性施入(T3)>常规施肥减半(T1)>无氮处理(T0)。各时期各处理间的土壤铵态氮含量差异并不显著,但土壤铵态氮含量和同时期土壤氨挥发速率呈现出相似的变化趋势,施追肥后两者的变化趋势比施基肥后更加相似。由于T1、T2、T4追肥期施尿素,尿素释放铵态氮比缓释化肥更加迅速,同时氨挥发也相对较快。整体来看,减少50%施氮量,氨挥发损失累积量只减少20%。各处理间生长季内氨挥发损失累积量差异显著,常规施肥+生物炭(T2)的氨挥发损失累积量最多,在施氮量相同的情况下,加施生物炭氨挥发损失累积量增加22%。全生长季施氮量相同的情况下,一次性施入缓释化肥而不采取尿素追肥的措施比以尿素作为追肥的措施的氨挥发累积量减少12%。【结论】氨挥发随着施氮量增加呈现边际递减效应。生物炭促进了农田氨挥发,玉米秸秆生物炭呈碱性,导致了氨挥发累积量的增加,但其具有孔隙度和比表面积大、吸附效果强的特点,可改良土壤和减少其他温室气体。一次性施入缓释化肥而不采取尿素追肥显著降低了氨挥发。  相似文献   
6.
生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N2O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0(BC0,对照)、2.25(BCL,低量)、6.75(BCM,中量)和11.25 t·hm-2(BCH,高量)4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR(qPCR)技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮(N2O)排放、氨单加氧酶(amoA)、亚硝酸还原酶(nirK、nirS)、氧化亚氮还原酶(nosZ)基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm-2,显著降低夏玉米生育期N2O累积排放量,并以BCM处理减少N2O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌(AOA)基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌(AOB)基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用(BCM、BCH处理)可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因(nirK、nirS、nosZ)拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N2O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N2O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量(6.75 t·hm-2)施用效果最优。  相似文献   
7.
针对变分模态分解算法中分解层数和惩罚因子不易确定的问题,提出一种改进变分模态分解(improved variational mode decomposition,IVMD)算法,并将其应用于离心泵空化声发射信号特征提取.应用IVMD算法时,首先根据包络熵差异系数确定变分模态分解的分解层数;然后采用人工蜂群算法优化得出惩罚因子,并将其作为变分模态分解的最佳输入参数.利用IVMD算法对仿真信号进行分析,并与集合经验模态分解结果进行比较.以60%额定流量下采集到的离心泵进口处的声发射信号为例进行IVMD计算,分析携带原信号大量信息的信号分量的频域特征及其绝对能量随离心泵空化状态变化的关系.结果表明:IVMD算法能够择优确定分解层数和惩罚因子,实现非平稳信号的自适应分解.反映离心泵空化状态的声发射信号特征频率集中在50,100 kHz及其附近.随着离心泵空化从无到有、从弱到强的变化,这2个特征频率范围信号分量绝对能量值呈“基本保持不变-减小-增大”的变化规律.  相似文献   
8.
本试验旨在研究添加不同水平的N-氨甲酰谷氨酸(N-carbamylglutamate,NCG)对荷斯坦奶公牛生长性能、瘤胃发酵、瘤胃微生物区系和甲烷排放量的影响。试验选择45头健康、体重相近((478±13.66)kg)的荷斯坦奶公牛,随机分成3组,每组15头,每头分别添加0 g·d-1(Ⅰ组,对照)、15 g·d-1(Ⅱ组)、25 g·d-1(Ⅲ组)的NCG。预试期7 d,正试期90 d。结果表明:1)与对照组相比,饲喂15 g·d-1和25 g·d-1 NCG的公牛饲料转化效率分别改善6.91%(P<0.01)和7.91%(P<0.01);2)与对照组相比,饲喂15 g·d-1和25 g·d-1 NCG的公牛瘤胃微生物蛋白的浓度显著升高了22.91%和15.17%(P<0.01);随着NCG的增加,丙酸浓度显著线性升高(P<0.01),且15 g·d-1 NCG组最高;3)从瘤胃产甲烷古菌属水平的相对丰度上分析,25 g·d-1的公牛甲烷短杆菌属最低,其相对丰度为80.05%;随着NCG的增加,甲烷球菌属、甲烷丝状菌属的相对丰富度显著下降(P<0.01);4)添加不同水平的NCG均显著降低了甲烷的排放量,饲喂15和25 g·d-1 NCG公牛甲烷排放量分别比对照组降低了8.44%和10.51%(P<0.01)。综上,在本试验条件下,添加NCG能有效调控荷斯坦奶公牛瘤胃发酵,提高饲料转化效率,降低甲烷排放量。推荐添加量为15 g·d-1。  相似文献   
9.
10.
本试验研究了日粮中不同中性洗涤纤维/非纤维性碳水化合物(NDF/NFC)水平对周岁后荷斯坦奶牛生产性能、营养物质消化率、瘤胃发酵特征及甲烷产量的影响,并在此基础上建立了甲烷排放预测模型,旨在获得我国生产模型下的甲烷排放规律和甲烷转化因子,为提高奶牛能量利用效率、建立国家或区域性温室气体排放清单和探索减排策略提供科学依据和支撑。将45头体况良好,平均为15月龄的荷斯坦后备奶牛随机分为3组,每组15头牛:低日粮NDF/NFC组(NDF/NFC=0.60)、中日粮NDF/NFC组(NDF/NFC=0.75)和高日粮NDF/NFC组(NDF/NFC=0.90),试验期为70 d,包括14 d的预饲期和56 d的正试期。结果表明:1)提高日粮NDF/NFC水平显著降低了奶牛的干物质采食量、有机物采食量、平均日增重、干物质和粗蛋白的表观消化率(P<0.05);2)提高日粮NDF/NFC水平显著增加了瘤胃内总挥发性脂肪酸产量、乙酸的相对含量和乙酸/丙酸比例(P<0.05),显著降低了丙酸的相对含量(P<0.05);3)随着日粮NDF/NFC水平的提高,瘤胃甲烷和甲烷能产量、甲烷/代谢体重、甲烷/干物质采食量、甲烷/有机物采食量、甲烷/中性洗涤纤维采食量显著提高(P<0.05)。甲烷转化因子也随着日粮NDF/NFC水平的增加而显著提高(P<0.05);4)基于体重、采食量、营养物质含量和NDF/NFC分别建立了甲烷预测模型,其中基于干物质采食量和中性洗涤纤维采食量建立的预测模型的决定系数最高(R2=0.77)。因此,提高日粮中NDF/NFC水平可显著降低周岁后荷斯坦奶牛的生产性能、营养物质消化率和瘤胃内丙酸的相对含量,可显著提高瘤胃甲烷产量和甲烷转化因子。  相似文献   
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