土壤微生物产电信号评价芘污染毒性的研究

通过向土壤中加入葡萄糖促进微生物产电过程,研究了芘污染条件下土壤产电变化规律。利用双室微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs),实时、连续记录芘污染土壤产电电压。产电110 h后结束MFCs运行,采用循环伏安法检测芘对土壤微生物电化学活性的影响;结合PCR-DGGE及测序技术,分析芘对MFCs阳极表面细菌群落结构的影响。结果显示,MFCs产电电量随芘浓度增加显著降低。循环伏安检测显示芘降低了土壤微生物的电化学活性。DNA序列分析表明,阳极细菌与已报道的产电细菌高度相似,包括Sporolactobacillus、Clostridium、Enterobacter、Bacillus及Ethanoligenens。芘降低了Bacillus丰度。     

树干液流及其主要影响因子对摘芽强度的响应

为了探讨摘芽强度对树木液流变化特征及其主要环境调控因子的影响,为人工林及果园等高效抚育管理提供参考,该研究以毛白杨(Populus tomentosa)为研究对象,设置4种摘芽处理(不摘芽CK、轻度摘芽BP1.0、中度摘芽BP1.5、重度摘芽BP2.0),采用热扩散式液流检测技术,结合自动气象站,对造林后第2～3个生长季不同摘芽处理后的树干液流、环境因子等进行连续观测。结果表明:1)摘芽对树干液流速率日变化趋势无影响,晴天都呈"单峰型";2)摘芽对树干液流特征值影响显著,试验期间CK、BP_(1.0)、BP_(1.5)、BP_(2.0)处理的液流速率平均值分别为1.405×10~(-3)、1.503×10~(-3)、1.462×10~(-3)、1.033×10~(-3)cm/s,BP_(2.0)显著小于其他处理,CK、BP_(1.0)、BP_(1.5)之间无显著差异(P0.05);3)影响不同时段、不同处理树干液流的主要环境因子不同,瞬时值日进程的影响因素为太阳辐射和饱和水汽压亏缺,白天及全天日均值的主要影响因子为太阳辐射和日空气温度最大值,夜间液流日均值的影响因子主要为日空气温度最小值和日平均相对湿度;4)不同摘芽强度下毛白杨幼林夜间液流占全天液流的5%～70%,夜间液流与白天及全天液流间呈显著负相关。因此,从促进植物水分生理活动的角度看,轻度和中度摘芽更合适。     

Changes in the chemical composition of the organic carbon in Spartina alterniflora litter during decomposition in saltmarsh sediments

Purpose

In this study, 1-year decomposition experiments were conducted to measure the litter carbon decomposition dynamics in saltmarsh and to determine the changes in the chemical structure of litter carbon during the litter decomposition process.

Methods

Litterbags containing a mixture of Spartina alterniflora litter and burned sediment were buried at four S. alterniflora saltmarshes and one S. alterniflora–Suaeda salsa co-existing saltmarsh. The contents of total organic carbon (TOC) and recalcitrant carbon (RC) were determined by a Sercon Integra CN isotope ratio mass spectrometer, while the content of labile carbon (LC) was estimated by calculation. ¹³C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy was conducted to characterise the chemical structures of the organic carbon compounds in the S. alterniflora litter during decomposition. Solid-state ¹³C–CPMAS-NMR spectra were obtained using an AVANCE III 400 MHz (Bruker) spectrometer.

Results

The results indicated that more RC than LC remained in the litterbag during decomposition. The organic carbon content of the S. alterniflora litter was largely composed of alcoxyl-C compounds (78.9%), the decomposition products of which dominated the litter organic carbon fractions, including the TOC, RC, and LC. In contrast, alkyl-C, aromatic-C, and carboxyl-C products contributed mostly to RC. Differences in the negative correlations between the litter carbon fractions and alkyl-C, aromatic-C, and carboxyl-C were found among the developing saltmarshes. Humus generated by the S. alterniflora litter was mainly composed of macromolecular organic compounds containing functional groups such as methyl, methylene, methine, methoxyl, aromatic rings, phenolic hydroxyl, and carboxyl.

Conclusions

During decomposition, the organic carbon in the S. alterniflora litter was found to be dominated by O-alkyl-C, followed by aromatic-C, alkyl-C, and carboxyl-C. O-alkyl-C plays a major role in the LC proportion of organic carbon, while aromatic-C, alkyl-C, and carboxyl-C contribute more to the RC proportion. Alkyl-C was found to be more easily decomposed than aromatic-C in the S. alterniflora litter. During litter decomposition, the molecular structure complexity, humification degree, and decomposition degree of organic carbon exhibited seasonal variations. In the 3-year saltmarsh, more decomposition of the organic carbon in the S. alterniflora litter was observed as compared to other sites.

     

DNRA was limited by sulfide and nrfA abundance in sediments of Xiamen Bay where heterotrophic sulfide-producing genus (Pelobacter) prevailed among DNRA bacteria

Journal of Soils and Sediments - Dissimilatory nitrate (NO3?) reduction to ammonium (DNRA) is a significant nitrogen (N) transformation process in estuarine ecosystem. The objectives...     

基于时间温度积分器将手工烹饪转变为自动烹饪的方法

烹饪自动化是烹饪研究的主要目的,而当前没有建立在科学基础上的编写自动烹饪程序的方法。通过对已建立的烹饪传热学和动力学数学模型进行全面参数分析,发现手工烹饪中唯一的无法直接参数化为自动烹饪参数的是搅拌。基于此,建立了将手工烹饪转变为自动烹饪的的方法,即将手工烹饪操作参数化,预设并调整搅拌参数,测定2种烹饪的受热程度指标,直到2种烹饪得到菜品的品质达到一致。而时间温度积分器(time-temperature integrators,TTIs)技术,是测定烹饪的受热程度的严谨、客观和可靠的手段。同时从理论上说明了自动烹饪完全可能烹饪出和手工烹饪品质相同的菜品。     

基于图像处理的胡萝卜青头须根与开裂的检测方法

为了实现基于计算机视觉的胡萝卜外观品质自动分级系统,基于图像处理的方法,参照国家标准(SB/T10450-2007),该文提出影响胡萝卜外观等级的须根、青头、开裂等关键参数的提取算法.须根检测算法通过提取骨架检测端点数来实现,青头检测算法通过R分量上二值化得到,开裂检测算法使用S分量结合区域标记的方法完成,在此基础上构建了须根数、青头比和开裂度3个量化标准,对试验随机采集的520个胡萝卜图像的青头、须根和开裂进行检测,正确率分别达到了97.5%,81.8%,92.3%,总体识别率91.3%.该文所构建的胡萝卜关键特征检测方法,对研究机器视觉的胡萝卜外观品质自动检测装置与分级生产线具有积极意义.     

周年施氮对冬小麦-夏大豆轮作产量及土壤氮素含量的影响

为探讨周年不同施氮组合对冬小麦-夏大豆轮作体系土壤氮素及产量影响规律,于2017—2018年,在伊宁县农业科技示范园内开展大田试验,以冬小麦-夏大豆轮作为研究对象,在前茬麦季设置4个施氮水平:0(N0)、104(N1)、173(N2)、242 kg·hm^-2(N3);后茬大豆设置3个施氮水平:0(S0)、69(S1)、138 kg·hm^-2(S2),研究周年不同施氮组合对两季作物收获后农田0~100 cm土层土壤硝态氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)含量、无机氮残留量及产量的影响。结果表明,冬小麦不同施氮水平土壤NO₃^--N及NH₄⁺-N含量均在20~40 cm土层达到最大值,且N3的土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N含量最高,分别达到14.65 mg·kg^-1和4.26 mg·kg^-1,土壤NO₃^--N含量平均分别较N0、N1、N2增加了92.86%、44.69%和17.03%,土壤NH₄⁺-N平均依次增加了69.95%、26.10%和8.46%;而冬小麦施氮量越高,其土壤无机氮残留量越大,以麦季N3平均最高,为200.62 kg·hm^-2。此外,前茬麦季施氮还能影响后茬大豆土壤中NO₃^--N、NH₄⁺-N含量及无机氮残留量;夏大豆的土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N含量也在20~40 cm土层达到最大值,且N3S2的土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N含量及无机氮残留量最大,平均分别为18.61 mg·kg^-1、 5.10 mg·kg^-1、258.36 kg·hm^-2。在麦季施氮173 kg·hm^-2时(N2),冬小麦产量最高,平均为7 828.64 kg·hm^-2,平均分别较N0、N1、N3增加35.45%、16.77%、6.26%;且在此基础上夏大豆当季再施氮69 kg·hm^-2时(S1),夏大豆获得产量最高,平均为2 988.93 kg·hm^-2,其周年总产量也达到最高平均,为10 817.5 kg·hm^-2。综上所述,麦季施氮173 kg·hm^-2,豆季施氮69 kg·hm^-2既有利于提高麦豆周年产量,又能减少土壤氮素的残留量,可为当地一年两熟制高效施氮制度提供一定的参考标准。     

发展甘薯燃料乙醇产业的原料有效供给对策

文章提出保障甘薯原料有效供给是利用甘薯发展燃料乙醇产业极为重要的一个环节,分析了国内外甘薯种植发展与开发利用现状,提出了利用甘薯发展燃料乙醇及其原料有效供给的对策。     

基于自适应升温模拟退火算法的农业机器人全区域覆盖策略

目的 提出一种复杂农田环境下农业机器人全区域覆盖策略,以便合理规划农业机器人的工作遍历路径。方法 根据农田实际生产环境定义农业机器人复杂工作环境模型,并在此基础上建立一级分区与二级分区的概念。引入遗传算法变异操作的思想,建立基于贪婪机制的模拟退火算法优质可行解生成方法;建立解集多样性的概念,设计基于自适应升温的模拟退火算法改进方法,以此求解分区间的最佳遍历顺序问题。通过A*算法与八邻域搜索法相结合进行农业机器人跨区域衔接路径规划,依此,实现机器人覆盖全区域。结果 仿真结果表明,改进的模拟退火算法所规划的路径长度分别比传统遗传算法和模拟退火算法减少了14.7%和10.1%,收敛时的迭代次数分别减少9.8%和59.1%;农业机器人全区域覆盖仿真试验中遍历路径重复率为14.86%。高地隙喷药机器人现场遍历试验中,路径重复率为15.83%。结论 研究结果可为农业机器人在复杂农田环境中全遍历覆盖提供研究思路。     

城市人居环境与经济协调发展——以西安为例

城市人居环境是城市经济持续发展的重要基础和载体,城市经济是人居环境发展的坚实保障和前提。实现两者的相互协调,才是实现城市可持续发展的必由之路。城市人居环境与经济发展的协调性定量评价,是测量两者发展状态的工具,对城市健康发展具有重要的指示功能。人居环境与城市经济系统存在于整个城市生态系统中。文中尝试对城市人居环境与经济协调发展评价中所面临的问题进行分析,提出了评价体系构建的原则,建立了一套综合评价方法与模型,并将该方法应用于西安市的实证研究中。评价结果与实际情况吻合度高。最后,在综合评价指数和协调度的基础上,针对西安市发展过程中的主要问题提出一些建议。