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1.
在地球化学元素循环中,氮素是最重要、最活跃的营养元素之一。农田生态系统中的氮素很大程度上决定农作物的产量和品质。然而,在全球气候变化背景下,随着大气CO2浓度和温度升高,作物-土壤氮循环的变化可能显著影响农田生态系统中的作物生产。因此,研究作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高的响应,能够为科学合理地预测未来气候条件下,农田生态系统中作物的氮素需求,以及保障农作物产量的稳定供应提供理论依据,对于全面认识全球气候变化背景下的农田生态系统氮素循环过程及土壤可持续利用具有重要意义。本文综述了大气CO2和温度升高对作物氮素吸收和分配,以及与氮有效性密切相关的土壤氮转化的影响,并系统总结了二者对作物-土壤氮循环过程产生的交互作用。总结以往研究发现,在大气CO2浓度升高条件下,作物的蒸腾作用减弱,但光合作用增强,生物量加大,根系分支和根表面积增加,豆科作物的根瘤固氮能力提高,因此整体上促进作物对氮的吸收,并且增加作物向籽粒中分配氮的比例,但作物的平均氮浓度降低。此外,高CO2浓度提高了土壤酶活性,增强了土壤有机氮矿化作用、硝化及反硝化作用,加速了土壤氮转化。升温和CO2浓度升高对作物-土壤氮循环产生正向或负向的交互作用,主要表现在:高温和高CO2浓度对作物的生物量、光合作用、地下部氮分配、根系分支以及根表面积具有协同促进作用,升高温度减轻了高CO2浓度对作物蒸腾作用和作物氮浓度的抑制作用。然而,升温抑制了高CO2浓度对作物向籽粒中氮分配、氮吸收以及产量的促进作用;升温虽然能进一步增强高CO2浓度对土壤酶活性和有机氮矿化的促进作用,但是对于土壤硝化和反硝化作用,二者的交互作用以及相关的分子机制尚不明确。大气CO2升高和温度升高对土壤微生物,以及微生物与作物之间的耦合关系的研究比较薄弱,特别是由微生物主导的氮循环过程及其对全球气候变化的反馈机制是未来研究的重点。本文提出利用16S rRNA、DGGE、T-RFLP、qPCR、RT-PCR技术、蛋白组学以及稳定性同位素探针原位研究技术,可以将复杂环境中微生物物种组成及其生理功能进行耦合分析,揭示大气CO2浓度与温度对作物-土壤氮循环过程的交互作用机理,增强对气候变化下农田生态系统氮素循环响应的预测能力,为农田生态系统有效地适应气候变化提供科学的理论依据。 相似文献
2.
紫云英与双季稻秸秆协同利用影响稻田土壤钾循环与平衡 总被引:2,自引:0,他引:2
稻草还田和冬种绿肥是维持稻田地力和化肥替代的重要方式之一.本研究以在湖南酸性红黄泥和碱性紫潮泥两种典型稻田土壤上进行了2年的紫云英-双季稻定位试验为对象,分析紫云英和双季稻秸秆协同利用对稻田土壤K循环的影响.两土壤试验处理一致,包括稻田冬闲(FRR)、冬种紫云英(MvRR)及冬种紫云英与水稻秸秆协同利用(MvRR+St)3个处理.结果表明:与冬闲和冬种紫云英相比,紫云英与水稻秸秆协同利用未影响红黄泥土壤各形态钾的含量,但显著提高紫潮泥土壤速效钾和非交换性钾的含量,其中紫潮泥土壤水溶性钾、非特殊吸附钾及特殊吸附钾的含量较冬种紫云英处理分别提高了134.0%、93.0%、73.4%;两种典型稻田土壤上紫云英与水稻秸秆协同利用显著提高下茬作物紫云英的全K含量及吸K量,且紫云英的吸K量为紫潮泥>红黄泥;两种典型稻田土壤上冬种紫云英与水稻秸秆协同利用均未影响早、晚稻产量及籽粒K积累;在稻田各种植季和周年目前的K投入水平下,两种典型稻田土壤上冬种紫云英与水稻秸秆协同利用处理均存在K盈余(红黄泥K盈余量为401.15 kg·hm-2、紫潮泥K盈余量为403.42 kg·hm-2),说明冬种紫云英与水稻秸秆协同利用能减少双季稻生产中的化学钾肥投入量.综上所述,紫云英和双季稻秸秆协同利用有益于稻田土壤的K循环与平衡. 相似文献
3.
本研究旨在探讨鱼油对高脂日粮饲喂小鼠发情周期和机体代谢产热的影响。试验选用36只4周龄C57BL/6 J雌性小鼠,随机分成3组(n=12):对照组、高脂组和高脂+鱼油组。对照组饲喂标准啮齿动物饲料(AIN-93G),高脂组和高脂+鱼油组分别饲喂高脂日粮(脂肪提供60%能量)和添加5%鱼油(等能替代猪油)的高脂日粮。试验期间,对小鼠体组成(12周龄)、整体代谢(16周龄)、褐色脂肪温度(18周龄)、体核温度(直肠温度,18周龄)和发情周期(20周龄)等进行检测。试验结束后,眼球采血分离血清,检测促卵泡激素(follicle-stimulating hormone,FSH)和雌二醇(estradiol,E2)的水平。此外,采集皮下脂肪、腹部脂肪和肩胛间褐色脂肪,称重并使用Western blot检测脂肪组织中产热相关基因的蛋白表达(UCP1、Cyto C),使用实时荧光定量PCR检测褐色脂肪组织中产热基因的mRNA表达(UCP1, PRDM16,PGC1α,Cidea,Elovl3)。结果显示,与对照组相比,高脂日粮显著增加了小鼠的体脂含量(12周龄)及皮下和腹部脂肪的沉积量(21周龄)(P<0.05),而添加鱼油显著降低了高脂饮食引起的体脂含量增加(P<0.05)。另外,高脂日粮导致小鼠的发情周期紊乱,伴随着周期延长、发情期缩短,以及血清中FSH和E2的水平降低(P<0.05),而添加鱼油可缓解高脂日粮导致的小鼠发情周期紊乱,提高血清中FSH和E2的水平(P<0.05)。同时,添加鱼油可增加高脂饲喂小鼠肩胛间褐色脂肪(interscapular brown adipose tissue,iBAT)和腹股沟白色脂肪(inguinal white adipose tissue,iWAT)中产热相关基因的表达(P<0.05),进而促进iBAT激活/产热和iWAT褐色化。结果提示,日粮鱼油可缓解高脂日粮导致的发情周期紊乱,可能与BAT激活和WAT褐色化造成的机体代谢产热增强有关。 相似文献
4.
该文从2019年中国生猪和猪肉产品价格大幅波动而带动CPI快速上调的“高通胀风险”及与工业生产PPI下降的“高通缩风险”关联性,探讨了推动猪肉价格快速上涨的机制。难控性“猪疫情”、规律性“猪周期”、投机性“猪炒作”及泛化性“外贸战”是促进肉产品价格快速上涨的“启动”、“叠加”、“内讧”及“外推”四大机制,并建议以此为机遇,充分利用新时代人们消费理念的绝对绿色健康性和恩施山区区域的相对独立分散性,克服浮躁性无序养殖心态,建立不受“猪周期”影响和少受“猪疫情”影响的“种-养-销”绿色立体生态产业链,使其与“猪炒作”脱代际,与“外贸战”失偶联,逐步形成新时代理性养殖和健康养殖与理性消费和健康消费的良性循环。 相似文献
5.
为实现砒砂岩作为一种自然资源的潜在利用价值,提高砒砂岩有效利用,将鄂尔多斯市准格尔旗的红色砒砂岩加入不同掺量水泥制成砒砂岩水泥土,进行不同围压、不同冻融循环次数条件下的不固结不排水三轴试验,得到了砒砂岩水泥土的各力学参数的变化规律,并通过超景深三维显微镜对砒砂岩水泥土的细观结构进行观测.结果表明:砒砂岩水泥土的应力-应变曲线呈应变软化趋势,随水泥掺量的增加其黏聚力和内摩擦角呈线性增长的趋势.砒砂岩水泥土的内摩擦角受冻融循环影响较小,而黏聚力受冻融循环影响较大.水泥掺量越多,砒砂岩水泥土的抗冻性越好,但其脆性特征越明显.对细观结构的观测进一步验证了冻融使得低掺量水泥的固化土细观结构发生较大改变,导致内部空隙增大,而水泥土随水泥掺量的增加其内部结构更加致密,从而提高了水泥土的抗冻性. 相似文献
6.
杉木短周期小径材培育模式的林分直径结构及经营要素预测 总被引:1,自引:0,他引:1
以6~14年生杉木短周期小径材人工林为研究对象,对其直径结构进行统计分布检验,采用Weibull生长方程对林分直径累积分布进行模拟,并通过动态预测分析立地、林分密度、主伐年龄对培育目标的影响。结果表明:88.3%的样地其林分直径分布为左偏,林分直径分布峭度为负值的样地占所有样地的81.7%,林分平均直径对应的植株数量累积分布率为55.1%,直径结构为Weibull分布的林分占86.7%;两参数Weibull生长方程对各林分直径分布具有较好的适合度(R2>0.99),参数b、c具有明显生物学意义,分别与林分平均直径和直径变异系数呈紧密线性关系(R2=0.986 7、0.885 7)。采用回归法建立直径曲线1-1/e和拐点处参数回收方程,关键点处直径与林分平均直径呈紧密幂函数关系(R2≥0.95),由此构建的林分直径预测系统K-S检验通过率为85%。通过建立林分平均直径与年龄、立地指数和林分密度的多元非线性关系,在对不同关键要素组合模式下林分不同径级立木植株数量动态预测的基础上,比较分析不同要素对培育目标的影响,提出了杉木短周期小径材培育模式关键技术的理论参数。 相似文献
7.
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。 相似文献
8.
9.
土地利用方式变化对水循环过程响应机制研究 总被引:2,自引:0,他引:2
以挠力河流域为研究区,利用1990年和2013年土地利用类型,结合基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的TOPMODEL模型定量评价了土地利用方式变化对水循环时空变化过程的影响。结果表明:基于LBM法的TOPMODEL模型可以很好模拟挠力河流域降雨径流水循环过程,对研究区具有较高的适用性;研究区林地、草地和建设用地面积变化不大,对于土地结构变化贡献比较小,而未利用地和旱田部分转为水田对土地结构变化贡献大;由于种植水田,导致5月到10月间的流域总蒸散发量增加、根系区缺水量减少、非饱和带缺水量减少、地表水量减少、地下水量增加;蒸散发增幅达8.9%,根系区缺水量降幅达10.5%,地表水量减少达43%;水田对水文情势影响的差异主要体现在水稻生育期的差异上,分蘖期对蒸散发量、根系区缺水量和非饱和带缺水量影响较大;水田灌溉对水循环过程的影响按变化幅度从大到小的顺序为非饱和带缺水量、根系缺水量、蒸散发量、入根系区水量、出根系区水量和地下径流量,其中入根系区水量差值和出根系区水量差值接近。 相似文献
10.
粮仓围护结构保温隔热性能对储粮安全和粮仓能耗有重要影响。粮仓屋顶面积大,是粮仓围护结构接受太阳辐射最强的部位,外界热量主要通过屋顶传入粮仓,因此屋顶是粮仓围护结构保温隔热设计的最重要部位。双层通风屋顶、高反射率的屋面隔热涂料和保温隔热材料等节能技术近年来在粮仓屋顶设计中得到迅速发展和应用。考虑屋顶不同外表面太阳辐射反射率和自然通风对双层通风屋顶传热的影响,该文给出并试验验证了多层屋顶非稳态传热模型和双层通风屋顶传热模型,利用经过验证的屋顶传热模型进行屋顶能耗计算,采用经济性模型和全生命周期理论对长沙地区低温粮仓普通屋顶和双层通风屋顶最佳保温隔热层厚度进行分析,并对采用最佳保温隔热层厚度时的生命周期总投资、净收益及回收周期进行计算和比较分析。研究结果表明:屋顶外表面太阳辐射反射率对长沙地区低温粮仓屋顶最佳保温隔热层厚度和经济性有较大影响,双层通风屋顶可以减小屋顶最佳保温隔热层厚度,长沙地区低温粮仓可采用双层通风屋顶和高反射率的屋面隔热涂料降低粮仓能耗,减少因能源消耗而引起的环境污染问题。长沙地区低温粮仓普通屋顶挤塑聚苯乙烯和膨胀聚苯乙烯最佳保温隔热层厚度为0.106~0.183 m,生命周期内最大净现值为417~633.38元/m2,投资回收年限为2.39~2.96 a。低温粮仓屋顶最佳保温隔热层厚度随屋顶外表面太阳辐射反射率的增大而减小,双层通风屋顶可以减少屋顶保温隔热层投资回收年限。该屋顶最佳保温隔热层厚度确定方法对于指导低温粮仓屋顶保温隔热设计具有一定指导意义。 相似文献