岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

Glacier mass balance in High Mountain Asia inferred from a GRACE release-6 gravity solution for the period 2002–2016

We provide estimates of glacier mass changes in the High Mountain Asia (HMA) area from April2002 to August 2016 by employing a new version of gravity solutions of the Gravity Recovery and ClimateExperiment (GRACE) twin-satellite mission. We find a total mass loss trend of the HMA glaciers at a rateof –22.17 (±1.96) Gt/a. The largest mass loss rates of –7.02 (±0.94) and –6.73 (±0.78) Gt/a are found forthe glaciers in Nyainqentanglha Mountains and Eastern Himalayas, respectively. Although most glaciers inthe HMA area show a mass loss, we find a small glacier mass gain of 1.19 (±0.55) and 0.77 (±0.37) Gt/a inKarakoram Mountains and Western Kunlun Mountains, respectively. There is also a nearly zero massbalance in Pamirs. Our estimates of glacier mass change trends confirm previous results from the analysisof altimetry data of the ICESat (ICE, Cloud and Land Elevation Satellite) and ASTER (AdvancedSpaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) DEM (Digital Elevation Model) satellites inmost of the selected glacier areas. However, they largely differ to previous GRACE-based studies which weattribute to our different post-processing techniques of the newer GRACE data. In addition, we explicitlyshow regional mass change features for both the interannual glacier mass changes and the 14-a averagedseasonal glacier mass changes. These changes can be explained in parts by total net precipitation (netsnowfall and net rainfall) and net snowfall, but mostly by total net radiation energy when compared to datafrom the ERA5-Land meteorological reanalysis. Moreover, nearly all the non-trend interannual masschanges and most seasonal mass changes can be explained by the total net radiation energy data. The massloss trends could be partly related to a heat effect due to increased net rainfall in Tianshan Mountains, QilianMountains, Nyainqentanglha Mountains and Eastern Himalayas. Our new results for the glacier mass changein this study could help improve the understanding of glacier variation in the HMA area and contribute tothe study of global change. They could also serve the utilization of water resources there and in neighboringareas.     

高能湿法球磨制备鱼胶原肽螯合钙及其理化特征

为了拓展胶原肽螯合钙的制备工艺,以鱼胶原肽和CaCl2为原料,以高能湿法球磨的方法制备了鱼胶原肽螯合钙,并采用FT-IR红外图谱、X-衍射、EDS能谱等技术手段对其理化特性和结构进行分析。结果显示,随着球磨时间从15 min延长到240 min,鱼胶原肽的平均粒径逐渐降低,ZETA电位绝对值、分子量和pH值逐渐增加,鱼胶原肽对钙的螯合率逐渐从74.21%增加到85.42%。鱼胶原肽螯合钙与鱼胶原肽的主体化学结构相似,但是球磨后鱼胶原肽的-COO-1 VAS吸收峰(1 643.89 cm~(-1))向短波数方向移动到1 540～1 555 cm~(-1),而-NH2的特征吸收峰(3 313.9 cm~(-1))向长波数方向移动到3 337.12～3 380.59 cm~(-1)。球磨后鱼胶原在2θ=20°处的特征宽吸收峰消失,而在2θ=26、28、48和58°处出现多个尖峰和弥散峰,表明其从无定形结构向兼具结晶和无定形结构转变。鱼胶原肽螯合钙中钙元素比例逐渐增加,证实鱼胶原肽对钙的螯合率增加。研究表明,高能湿法球磨可应用于鱼胶原肽螯合钙的制备,该方法具有加工工艺简单、无污染和螯合率高等优点。     

常见蜜源植物花卉开发利用研究进展

蜜源花卉是指供蜜蜂采集花蜜和花粉的花,其生物资源非常丰富。因其含有多种营养物质及生物活性物质,而具有药食两用性。目前我国对于蜜源花卉的开发利用并不广泛,以致多数蜜源花卉在农副产业中被当作废弃物,随着绿色科学的发展,人们逐渐意识到蜜源花卉具有广阔的开发价值。本文就常见的蜜源花卉研究进行综述,分析其主要成分、以及常用的分离纯化技术,旨在为蜜源花卉高效利用提供依据。     

空气污染视角下中国工业能源环境效率的空间效应及其影响因素研究

工业能源消耗是温室气体排放的主要来源,提高工业能源环境效率是缓解当前气候变化问题的重要途径.从空气污染的视角出发,将工业CO_2、工业SO_2和工业PM_(10)3种污染物排放作为非期望产出,采用非径向方向距离函数测算了1998-2014年中国30个省域的工业能源环境效率,检验了其空间相关性并通过空间计量回归模型分析了中国工业能源环境效率的主要影响因素.研究结果表明:中国工业能源环境效率整体处于上升趋势,但区域差异显著,东部和中部地区的工业能源环境效率显著高于西部地区;中国工业能源环境效率存在正向空间相关性,西部多数省域处于低集聚区;环境规制是影响中国工业能源环境效率的重要因素,应协同推动经济高质量发展与生态环境高水平保护,改善能源消费结构和国有企业股份制改革,有助于提高中国工业行业的能源环境效率.     

抗旱节水小麦分子遗传育种研究进展

干旱缺水等自然灾害会导致小麦产量年度间变幅较大,尤其在小麦主产区黄淮地区更为严重。小麦抗旱节水育种是应对干旱的重大措施。本综述对小麦抗旱节水常规育种、抗旱节水分子遗传育种相关性状QTL定位、抗旱相关功能基因克隆鉴定、转基因等方面的研究进展进行了综述。水旱亲本杂交与异地交叉选择是卓有成效的常规育种方法,通过分子标记鉴定了关于根重、根长、胚芽鞘、高水分利用效率等相关性状的大量QTL;42个抗旱相关基因被克隆并进行基因功能分析和验证,均从不同代谢通路上影响着小麦抗旱性;14个来自不同供体的抗旱相关基因被研究者导入小麦品种后,转基因小麦植株的抗旱能力均得到不同程度的提高,部分植株在产量和其它抗逆性方面也得到提高。以上研究进展为抗旱节水小麦分子设计育种提供了理论依据和发展方向。     

基于土地利用变化的河北省坝上地区景观生态风险评价

[目的]对河北省坝上地区近40 a来的土地利用动态变化和生态风险进行分析评价并对未来趋势作出预测,为该地区生态建设和治理、可持续发展提供科学依据。[方法]基于坝上地区1980—2018年5期土地利用数据以及通过土地转移矩阵、空间相关性分析等方法揭示和预测该区1980—2026年的土地利用变化特征并评估该区生态风险水平。[结果](1)整个研究期间,坝上地区土地利用类型以耕地为主,所占比例近50%,其中,1980—2018年,耕地、林地扩张面积均超过300 km~2,草地减少近616.60 km~2,水域面积缩减36.04%,其中耕地、林地、草地之间的互相流转程度较为剧烈,空间变化上表现为各地类的重心在2000—2010年明显迁移。(2)1980—2026年,坝上地区6个时期内生态风险值全局空间自相关Moran’s I指数均在0.500左右,其空间分布表现出较高的趋同集聚性。(3)近40 a来,坝上生态风险水平升至为高风险级,其区域增加了123.22 km~2,较高风险区域分布在城镇地区,据CA-Markov模型预测,未来坝上地区中等及中等以上风险区域持续扩张,丰宁县和围场县将分别出现小规模高风险区和较高风险区。[结论](1)近40 a来坝上地区草地退化严重,水域面积显著减少,原因系安固里淖干涸所致。(2)该区生态风险水平与土地格局分布具有较强相关性,且在未来会继续升高。     

水氮因子耦合对日光温室基质栽培番茄品质、产量及水氮利用率的影响

为探究日光温室基质栽培番茄适宜的水、氮管理模式,以STP-F318番茄为试材,磷、钾肥施用量固定,在生育期内设置3个滴灌水平(W1～W3分别为4 646.25 mm/hm~2、3 097.50 mm/hm~2、1 548.75 mm/hm~2)和6个氮肥梯度(F1～F6分别为572.42 kg/hm~2、542.30 kg/hm~2、512.17 kg/hm~2、482.04 kg/hm~2、451.91 kg/hm~2、0 kg/hm~2),以常规农户土栽水、氮管理(7 650.00 mm/hm~2、600.00 kg/hm~2)为对照(CK),探讨了水肥一体化条件下水氮耦合对日光温室基质栽培番茄的光合特性、品质和产量等影响。结果表明:适宜的水氮耦合能显著提高叶片SPAD值和净光合速率,其中SPAD值以W1F4处理最大,为44.83; W1F2处理净光合速率最大,为16.69μmol/s~2·m。同时,各处理显著改善番茄果实品质,Vc含量以W1F3处理最高,为30.46 mg/100 g FW,较CK增加17. 61%,与其他处理间差异显著。番茄红素含量与Vc含量变化趋势一致,为5. 21～7. 80mg/100 g FW。有机酸含量较CK有降低的趋势。W3F2、W1F1和W1F3处理糖酸比分别为8.25、8.26、8.85,口感较佳。产量以W1F2处理最高,为170 985.48 kg/hm~2,较CK增产27.73%。氮肥农学利用率(NAE)与水分利用率(WUE)分别以W1F4、W3F4处理为最高,为87.34%、96.64 kg/mm·hm~2。综合分析认为,水氮耦合利于改善番茄品质,提高番茄产量和水氮利用率,生育期内滴灌4 646.25 mm/hm~2、追施氮肥542.30 kg/hm~2是基质栽培番茄较为理想的水氮管理模式。     

灌水下限对紫花苜蓿产量、品质及水分利用效率的影响

【目的】提高华北地区紫花苜蓿水分利用效率,兼顾产量与品质。【方法】于2018年4―9月,在河北涿州中国农业大学教学实验场,以紫花苜蓿品种WL363HQ为试验材料,开展紫花苜蓿田间灌溉试验。试验设置3个灌水处理:W1处理,灌水下限45%FC(田间持水率),灌水上限90%FC;W2处理,灌水下限60%FC,灌水上限90%FC;W3处理,根据当地生产经验定额灌溉为39 mm,研究了不同灌水下限对紫花苜蓿生长、产量和品质的影响。【结果】建植第5年的紫花苜蓿,全生长季需水量511.9 mm。苜蓿细根根系主要分布在0~40 cm土层,0~20 cm土层根系密度最高。灌水对第1、第2茬及全年产量没有显著影响(P>0.05),对第3茬产量有显著影响(P<0.05)。第1、第2、第3茬内采用W1处理苜蓿水分利用效率最高。不同灌水处理对苜蓿粗蛋白量没有显著影响(P>0.05),减少灌水量能增加苜蓿相对饲喂价值。【结论】建议华北地区紫花苜蓿第1、第2、第3茬采用45%FC灌水下限,第4茬采用60%FC灌水下限。     

植物工厂生菜根际通风对冠层和根际环境影响

随着植物工厂规模的不断扩大,传统环控方式难以实现各处均匀通风,环控效果难以保证,能源利用效率较低。该研究针对这一问题,提出了根际通风方法,使植物工厂环境空气流经水培系统中营养液面与栽培板之间的空气层后进入植物冠层下部,实现高效的通风。该文以成熟期的生菜作为试材,在同一环境条件下对低速连续通风(LCRV)、高速间隔通风(HIRV)与传统通风方式(CEC)下生菜冠层及根际环境参数变化进行对照,测试其通风调温效果。结果表明,各处理空气层温度均低于环境温度,湿度则普遍高于环境。其中,LCRV温度最低,与环境温差能够达到4.07℃;CEC湿度最高,可达100%。在冠层下部,LCRV温度低于环境3.47℃;CEC湿度较环境提高27.56%;该区域CO2浓度在LCRV作用下较CEC高139×10~(-6)。随着高度的增加与冠层遮挡的减小,根际通风对冠层上部环境参数的影响逐渐削弱,LCRV温度仍为最低,但其温差已经缩小至0.75℃,CEC温度则高于环境0.84℃;各处理相对湿度与环境的差异也有所减小,数值最高的LCRV较环境高15.8%。在营养液中,LCRV液温较CEC降低4.03℃;HIRV大幅减缓了溶解氧下降趋势,试验结束时仍维持在3.8 mg/L,同期LCRV和CEC处理只有1.8 mg/L。由此可见,传统环控方式下冠层与环境参数差异明显,以环境参数作为调控依据不够准确;相比之下,根际通风在解决传统环控方式通风温控不均匀的同时,对地上部及地下部多种微环境参数调控起到了积极作用,降低环控要求,提高空调温控效率,具有推广价值。