基于分子生态学网络分析松嫩退化草地土壤微生物群落对施氮的响应

【目的】 氮素输入影响着全球草地生态系统的可持续性,关注施氮对土壤微生物群落的影响及其分子生态网络,为草地退化修复提供理论依据。【方法】 以松嫩退化羊草草地为研究对象,通过施氮和未施氮处理,利用高通量测序和随机矩阵网络构建理论构建土壤微生物群落分子生态网络。探讨氮素管理对退化羊草草地土壤微生物群落结构及网络的影响,氮添加条件下微生物网络结构中的关键微生物变化规律,以及该过程中微生物之间的互作关系,解析外源氮素添加条件下土壤细菌动态变化的关键结点和规律。【结果】 在门分类水平上施氮处理草地有细菌门22个,未施氮处理23个。7个菌门是施氮和未施氮处理草地的优势菌门,其中变形菌门（Proteobacteria）是含有OTU数量最多的门类,约占总序列的30.46%,酸杆菌门（Acidobacteria）是含有OTU数量次之的门类,约占总序列的30.15%,芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）是含有OTU数量第3的门类,约占总序列的8.14%,放线菌（Actinomycete）约占总序列的6.15%,绿弯菌门（Chloroflexi）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和硝化螺旋菌门（Nitrospirae）三者约占总序列的17.16%。施氮处理草地土壤微生物中的变形菌门、放线菌门、拟杆菌门的相对丰度均显著高于未施氮处理草地土壤（P<0.01）;未施氮草地土壤中绿弯菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门相对丰度显著高于施氮草地土壤（P<0.01）,其他各门细菌施氮与未施氮处理间未呈现出显著差异。表征网络的正向连接比、平均路径长度、平均聚类系数和模块性均为施氮处理显著低于未施氮处理（P<0.001）。在土壤的分子生态网络中,未施氮处理有16个模块枢纽（Zi>2.5,Pi≤0.62）,施氮处理有6个模块枢纽,均属于酸杆菌门、芽单胞菌门和放线菌门。施氮导致土壤微生物种间关系改变,进而改变土壤整体生态网络。【结论】 施氮降低了退化草地土壤网络结构的复杂程度和紧密性;降低了退化草地土壤中的酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度,提高了变形菌门、放线菌门和芽单胞菌门相对丰度。土壤中微生物关键物种（OTU）由16个（未施氮）减少为6个,且二者土壤中均没有重叠OTU,这表明施氮调控微生物群落网络的关键物种,进而改变其分子生态网络结构。     

北方草地及农牧交错区草地植被碳储量及其影响因素

【目的】 草地生态系统在全球碳平衡中有重要的意义,草地植被碳库及其变化机制研究是植被生态学的重要命题。本文研究北方草地和农牧交错区草地植被碳密度及其空间格局,解析不同区域草地植被碳密度的关键影响因素,分析了气候、土壤、放牧等因素对地上地下植被碳库的相对贡献。【方法】 基于2002—2009年北方草地及农牧交错带草地植被调查数据,结合同期MODIS/NDVI遥感影像和1﹕100万草地类型图,建立了我国主要草地类型的生物量估算模型;整合野外考察数据和前人研究结果,探讨了研究区地上地下生物碳库及其空间格局;基于研究区255个县级行政单元,分析了不同类型草地植被碳库与气候要素、土壤要素及家畜承载量的关系,应用一般线性模型（GLM）解析了不同影响因素对草地碳密度的相对贡献。【结果】 （1）北方草地与农牧交错区草地地上平均生物碳密度为36.9 g C·m^-2,地下生物碳密度为362.9 g C·m^-2,地下生物碳密度高于地上10倍,均呈从东到西递减的趋势,频率分布图基本服从对数正态分布,不同草地类型的生物碳密度存在明显差异;（2）整个研究区及草原亚区、荒漠亚区、农牧交错亚区内,地上生物量与年降水量（MAP）呈极显著正相关、与年均气温（MAT）均呈极显著负相关,与土壤黏粒含量（Clay%）呈显著正相关、与土壤砂粒含量（Sand%）呈显著负相关,整个研究区家畜承载量与草地地上生物量之间呈极显著正相关;（3）一般线性模型（GLM）分析结果表明,年平均降水量（MAP）、年均气温（MAT）、土壤黏粒含量（Clay%）、放牧强度对地上生物量空间变异的解释率分别达到29.6%（P<0.001）、5.8%（P<0.001）、0.8%（P<0.05）、1.3%（P<0.001）;地下生物量的空间变异主要来自于年降水量（MAP）、年均气温（MAT）、土壤砂粒含量（Sand%）,对方差的解释率分别达到12.1%（P<0.001）、6.8%（P<0.001）、1.9%（P<0.005）,放牧强度没有明显贡献。【结论】 气候条件尤其是年降水量是草地生物量碳库的主要影响因素,但对地上生物量影响更为明显;土壤质地对植被生物碳库也有显著贡献,尤其对地下生物量的影响更加显著;放牧强度只能解释地上生物量变化的1.3%、对地下生物量没有显著贡献,这一发现意味着气候对生物量碳库的贡献远大于放牧影响。     

半干旱牧区天然打草场生产力时空变化及对气候响应分析

【目的】 定量评估半干旱牧区天然打草场的生产能力,分析天然打草场的退化程度,明确气候因子对打草场生长过程的影响。【方法】 利用Miami和Tharnthwaite Memorial模型计算2000—2017年半干旱牧区天然打草场气候生产潜力,并结合近18年的中分辨率成像光谱仪（MODIS）净初级生产力（NPP）产品（MOD17A2H）进行分析。【结果】 2000—2017年半干旱牧区天然打草场实际生产力与潜在生产力均随降水增加呈上升趋势,天然打草场18年平均实际生产力和潜在生产力分别为295.24和557.79 g C·m^-2·a^-1。按不同草地类型分析,气候生产潜力与实际生产潜力均以草甸草原最高,分别为589.68 g C·m^-2·a^-1和349.78 g C·m^-2·a^-1,山地草甸的气候生产潜力最低,为518.72 g C·m^-2·a^-1,而实际生产潜力以典型草原最低,仅为269.52 g C·m^-2·a^-1。从变异系数来分析,气候生产潜力与实际生产力均以草甸草原最稳定。从年际变化率分析,草甸草原的气候生产潜力的上升速率最高,为6.30 g C·m^-2·a^-1,实际生产力以山地草甸上升速率最高,为4.44 g C·m^-2·a^-1。实际生产力对降水的响应高于温度,其中95.88%的打草场与降水呈显著正相关关系,与温度呈负相关的区域仅占总面积的5.70%,且不同草地类型的实际生产力均与降水在P<0.001水平呈显著正相关关系。【结论】 天然打草场气候生产潜力呈由西向东递增的地带性规律,而实际生产力受水热条件的影响,以大兴安岭为中心向东西两麓逐渐递减,其对降水的响应高于温度,水分条件是该区植被生长的限制因子;年均气候资源利用率的分布规律与实际生产力相同,平均气候资源利用率为55.09%;以草甸草原打草场的气候资源利用率最高,高达60.34%,同时也是退化速度最高的草地类型。     

球孢白僵菌-玉米共生体对亚洲玉米螟取食行为的影响

为明确球孢白僵菌-玉米共生体对亚洲玉米螟幼虫取食行为及取食选择性的影响,本文通过室内控制试验,采用培养皿叶盘法,研究了共生体对亚洲玉米螟初孵幼虫和3龄幼虫的选择、非选择性取食的影响。结果表明,在48 h非选择性试验中,亚洲玉米螟初孵幼虫在球孢白僵菌-玉米共生体叶片组织（处理组）上的取食率显著低于未接种球孢白僵菌玉米叶片（对照组）,第48 h时在共生体和对照玉米上的幼虫取食率分别为35.7%和62.5%,差异极显著;3龄幼虫在共生体茎秆组织上的取食率与对照组玉米差异不显著。在48 h选择性试验中,初孵幼虫在共生体玉米叶片组织上的取食率显著低于对照组,共生体玉米叶片组织上的幼虫取食率随时间的增加呈下降趋势,第48 h时在共生体和对照玉米上的幼虫取食率分别为6.3%和20.6%,差异极显著;3龄幼虫在共生体和对照组玉米茎秆组织上的幼虫取食率随时间的增加呈上升趋势,其中对照组幼虫取食率显著高于处理组,第48 h时在处理组和对照组玉米上的幼虫取食率分别为33.1%和45.6%,差异极显著。本研究初步表明,球孢白僵菌-玉米共生体对亚洲玉米螟幼虫的取食行为有显著的抑制和忌避作用。     

Transient heat transfer characteristics of air-array-jet impingement with different nozzle arrangements on high-temperature flat plate in small jet-to-plate distance

Numerical studies on transient heat transfer characteristics of air-array-jet impingement with a small jet-to-plate distance and a large temperature difference between nozzles and plate were presented.The dimensionless jet-to-plate distance(H/D)was 0.2,and non-dimensional nozzle-to-nozzle spacing(S/D)was 3,4,5 and 6,respectively.It is found that the quenching time is shortened at a constant total mass flow at air jet inlet m·(m·=218.21 kg/h),and the heat transfer uniformity is deterio-rated as S/D increases.However,the adding reversed-flow nozzles can shorten the quenching time of the glass plate considerably with a modest change in the heat transfer uniformity.The results at variable m·are the same as those at a fixed m·.Furthermore,the parity and arrangement of nozzles are also discussed,It is found that an odd number of nozzles is more beneficial for transient heat transfer.Based on these results,an appropriate proposal for ultra-thin glass tempering process is presented.     

食用菌菌包生产现状与发展趋势

介绍了食用菌栽培工艺流程及菌包生产国内外研究现状,指出存在的问题及改进措施,并提出食用菌工厂化生产的发展趋势。      

农机远程智能管理平台研发及其应用

本研究针对农机管理实时数据少、农机实时作业监管困难、服务信息不对称等问题,首先提出专业化远程管理平台设计时应具有五大原则：专业化、标准化、云平台、模块化以及开放性。基于这些原则,本研究设计了基于大田作业智能传感技术、物联网技术、定位技术、遥感技术和地理信息系统的可定制化的通用农机远程智能管理平台。平台分别为各级政府管理部门、农机合作社、农机手、农户设计并实现了基于WebGIS 的农机信息库及农机位置服务、农机作业实时监测与管理、农田基础信息管理、田间作物基本信息管理、农机调度管理、农机补贴管理、农机作业订单管理等多个实用模块。研究着重分析了在当前的技术背景下,平台部分关键技术的实现方法,包括采用低精度GNSS定位系统前提下的作业面积的计算方法、GNSS定位数据处理过程中的数据问题分析、农机调度算法、作业传感器信息的集成等,并提出了以地块为核心的管理平台建设思路;同时提出农机作业管理平台将逐步从简单作业管理转向大田农机综合管理。本平台对同类型管理平台的研发具有一定的参考与借鉴作用。     

拖拉机动量飞轮主动防侧翻控制与模型试验研究

针对拖拉机侧翻致死致伤事故仍时有发生的问题,基于旋转刚体加速时的反向施矩原理,以反作用动量飞轮为执行元件,提出了从主动安全角度解决拖拉机侧翻问题的研究方法。通过构建拖拉机动力学系统数学模型,解析了整机侧翻行为的动态演变机理。为保证拖拉机主体结构的完整性,将动量飞轮置于拖拉机前部,取代传统静态配重的同时可主动提供防侧翻力矩。应用Matlab/Simulink软件,对反作用飞轮的回稳过程进行了基于PID控制的有效性仿真分析,同时设计并搭建了比例模型试验平台,对主动施矩飞轮的回稳控制效果进行了试验验证。结果表明,装备飞轮的拖拉机与无控制组对比,在一次试验中可多次实现整机的防侧翻控制,使整机防侧翻性能得到明显改善,且不同行驶工况下的试验数据与仿真结果的相关性较强,充分验证了本文拖拉机侧翻动力学模型的有效性。     

干旱胁迫下腐植酸对燕麦叶绿素荧光特性的调控效应

【目的】明确腐植酸(HA)对干旱胁迫下燕麦叶片叶绿素荧光特性的调控效应。【方法】采用盆栽试验,研究了在正常供水(75%田间持水率)、中度干旱胁迫(60%田间持水率)、重度干旱胁迫(45%田间持水率)3个水分条件下喷施HA对燕麦叶片叶绿素量及荧光参数的影响。【结果】①水分胁迫导致Chla+Chlb、Chla/Chlb、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo和qP显著降低,而Fo和NPQ显著升高;②与CK相比,干旱胁迫下HA处理Chla+Chlb提高0.6%~40.82%、Chla/Chlb提高1.13%~30.09%、Fm提高0.7%~121.19%、Fv提高1.0%~171.79%、Fv/Fm提高0.2%~83.89%、Fv/Fo提高1.9%~211.56%、qP提高0.1%~68.30%、NPQ提高6.02%~73.36%、而Fo降低0.70%~14.06%,其中在重度干旱胁迫下均达到显著差异。【结论】干旱胁迫对燕麦PSⅡ光反应系统产生明显伤害,喷施腐植酸可缓解其影响,且在重度干旱胁迫条件下效果最明显。     

咸水灌溉对基质栽培甜脆豌豆生长及营养品质的影响

【目的】探讨在水资源紧缺地区开展无土栽培咸水灌溉的可行性。【方法】采用基质盆栽试验,以甜脆豌豆为试验对象,设置0.6(淡水)、1.6、2.6、3.6、4.6 g/L共5个矿化度(深层地下淡水掺兑NaCl而成)灌水处理,研究了甜脆豌豆植株地上部和根系生长状况以及豌豆营养品质对咸水灌溉的响应。【结果】与淡水灌溉相比,灌溉水矿化度为3.6 g/L和4.6 g/L时出苗率显著(P<0.05)降低,降幅分别为12.5%和31.2%;甜脆豌豆的株高、地上部鲜/干物质量均随灌溉水矿化度的增加而显著(P<0.05)降低;在播后16 d时1.6 g/L和2.6 g/L处理的甜脆豌豆根系干物质积累未明显降低,但是在播后32d时咸水灌溉处理的根系干物质较淡水灌溉处理分别降低28.9%、40.5%、52.2%和53.1%;随灌溉水矿化度的增加,甜脆豌豆的根冠比呈增加趋势,豌豆淀粉量呈降低趋势,但2.6 g/L与0.6g/L处理间差异不显著(P≥0.05),豌豆可溶性蛋白量和可溶性糖量表现出先增加后减少的趋势,最大值均出现在2.6 g/L处理。【结论】开展基质栽培咸水灌溉甜脆豌豆是可行的,但灌溉水矿化度应≤2.6 g/L。