2022年度国家自然科学基金土壤学项目受理与资助分析

本文分析了2022年度国家自然科学基金土壤学的项目受理与资助情况,以环境地球科学学科土壤学有关的D0701环境土壤学、D0709基础土壤学、D0710土壤侵蚀与土壤肥力等三个二级申请代码为重点,对面上、青年科学基金、地区科学基金、国家杰出青年科学基金、优秀青年科学基金和重点等类别的项目的申请、受理、评议、资助立项、研究队伍、分类属性、关键词数据云等方面进行了统计与分析,旨在为今后的相关申请提供参考。     

蒺藜苜蓿WRKY转录因子密码子使用偏好性分析

密码子使用偏好性普遍存在于各种生物中,但突变和自然选择压力对每种生物密码子使用偏好性不同.WRKY基因家族是一类只存在于植物的转录因子,主要参与植物体内转录调控和信号转导过程.本研究以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)WRKY转录因子(MtWRKY)为研究对象,揭示Mt WRKY基因密码子使用偏好性形成的主要因素,并筛选最优密码子.研究结果表明,代表MtWRKY基因的点均分布在有效密码子数(effective number of codons,ENC)标准曲线以下,表明密码子受自然选择压力或突变选择压力或其他因素影响;密码子第1、2位平均GC含量(GC12)与密码子第3位GC含量(GC3)相关性分析发现,GC12与GC3呈显著正相关(r=0.34,P＜0.01),表明突变压力导致密码子3个位点具有相似的GC含量;GC3s值分布在0.2～0.5之间,表明密码子使用偏好性主要受突变压力影响.奇偶偏好分析表明,MtWRKY基因第3位密码子CT含量＞AG含量.G和C(或者A和T)不成比例分布在密码子第3位上,表明密码子使用偏好性受到自然选择压力影响,但很可能突变压力仍起主要作用.最优密码子使用频率(frequency of optimal codons,Fop)与GC含量以及序列长度相关性分析发现,Fop与外显予GC含量呈显著正相关(r=0.57,P＜0.01),而与内含子GC含量呈较弱正相关(r=0.09,P＞0.05);Fop与外显子序列的长度呈正相关(r=0.28,P＜0.05),而与内含子长度呈负相关(r=-0.01,P＞0.05).表明MtWRKY基因外显子和内含子序列的形成受不同选择压力影响;外显子密码子使用偏好性受突变压力影响,而内含子可能是由于自然选择压力作用于突变选择形成的.确定了4个以G或C结尾的最优密码子.研究结果为WRKY转基因研究过程中密码子优化提供了理论支持.     

C and N natural abundance of the soil microbial biomass

Stable isotope analysis is a powerful tool in the study of soil organic matter formation. It is often observed that more decomposed soil organic matter is ¹³C, and especially ¹⁵N-enriched relative to fresh litter and recent organic matter. We investigated whether this shift in isotope composition relates to the isotope composition of the microbial biomass, an important source for soil organic matter. We developed a new approach to determine the natural abundance C and N isotope composition of the microbial biomass across a broad range of soil types, vegetation, and climates. We found consistently that the soil microbial biomass was ¹⁵N-enriched relative to the total (3.2 ‰) and extractable N pools (3.7 ‰), and ¹³C-enriched relative to the extractable C pool (2.5 ‰). The microbial biomass was also ¹³C-enriched relative to total C for soils that exhibited a C3-plant signature (1.6 ‰), but ¹³C-depleted for soils with a C4 signature (−1.1 ‰). The latter was probably associated with an increase of annual C3 forbs in C4 grasslands after an extreme drought. These findings are in agreement with the proposed contribution of microbial products to the stabilized soil organic matter and may help explain the shift in isotope composition during soil organic matter formation.     

番茄育种种质对南方根结线虫抗性评价及Mi-1基因检测

本研究以自育的26份番茄育种种质和抗南方根结线虫番茄品种‘仙客1号’及感南方根结线虫品种‘阿乃兹’为试验材料,采用病土盘栽自然发病鉴定、苗期二龄幼虫人工接种鉴定和PCR扩增及CAPS检测相结合的方法,研究供试材料对南方根结线虫的抗性水平及基因型。鉴定结果表明,供试的28份番茄材料中,高抗17份、抗病6份(包括抗病对照‘仙客1号’)、感病2份、高感3份(包括感病对照‘阿乃兹’),无免疫材料,且病土盘栽鉴定与苗期接种鉴定的结果一致。PCR扩增结果表明,27份番茄材料均能检测到一条750 bp的特异条带;TaqⅠ酶切结果显示,具有酶切位点的22份试材中有15份含纯合显性Mi-1/Mi-1基因、5份含杂合显性Mi-1/mi-1基因、2份含180 bp+250 bp+300 bp三条特异性片段,并且这22份试材对南方根结线虫表现高抗或抗,而其余5份不含显性Mi-1基因的试材则表现高感或感,证明Mi-1是具有抗南方根结线虫能力的基因,分子检测结果与病土盘栽鉴定和苗期接种鉴定的结果吻合率达92.6%;含有180 bp+250 bp+300 bp三条特异性片段的高抗材料可能含有其它抗根结线虫基因。分子检测与抗性鉴定相结合,能为创制抗南方根结线虫新种质提供一种更加省时、省力且经济有效的科学育种方法,可为番茄抗南方根结线虫育种提供理论依据和实践经验。     

长江中游不同玉稻种植模式产量及资源利用效率的比较研究

发展长江中游玉米生产是解决本区域玉米产需矛盾的根本途径。近年来随着长江中游玉米的快速发展,该地区出现了春玉米–晚稻、双季玉米和早稻–秋玉米等新型的一年两熟制种植模式,为探明其适应性和实用性,2013—2014年在湖北省武穴市设置了传统种植的双季稻(对照)、春玉米–晚稻、双季玉米和早稻–秋玉米共4种两熟制种植模式,分析比较其周年产量及光、温、水资源利用效率和经济效益。结果表明,春玉米–晚稻和双季玉米周年产量显著高于早稻–秋玉米和双季稻。与双季稻相比,春玉米–晚稻周年产量、光能生产效率、光能利用率、积温生产效率、水分利用率及经济效益分别提高18.3%、14.1%、23.4%、16.4%、37.2%和44.3%,双季玉米分别提高了13.5%、8.1%、26.1%、11.4%、88.8%和37.8%。春玉米其产量、积温生产效率、水分利用率及经济效益两年平均比早稻分别高出30.6%、29.5%、57.2%和96.1%,而秋玉米和晚稻之间产量无显著差异。不同玉稻模式周年产量差异主要源于第一季春玉米和早稻产量的差异。可见,春玉米–晚稻和双季玉米是适宜在长江中游推广的两熟制种植模式。     

天然气发动机燃烧过程非线性动力学特性

利用非线性动力学数据分析技术对增压中冷天然气发动机燃烧过程的动力学特性进行了研究,结果表明:混合气浓度从当量比=1.00降低到稀燃极限时由缸压时间序列重构的二维相空间中,系统运动轨线都是有限范围内的非周期运动,轨线具有复杂、扭曲、重叠的几何结构;无论发动机是在当量混合气还是稀燃极限条件下运行,嵌入维m大于某一值以后,吸引子的关联维D均能达到饱和值且为分数,随着混合气变稀,燃烧循环变动增加,D逐渐增加,当=1.00、0.77、0.70和0.63时D分别为1.27、1.33、1.58和1.87,最大Lyapunov指数(LLE)大于零,分别为0.008 6、0.011、0.013和0.015 7,因此天然气发动机燃烧系统是一个低维非线性混沌系统。     

樱桃番茄运输包装件振动冲击性能试验

针对目前樱桃番茄储运过程中主要包装形式以及造成破损的情况,选择典型运输包装件,进行了正弦扫频、堆码强度、堆码扫频振动传递性能、垂直冲击和跌落试验。通过对单件包装件的扫频振动试验,测出单件的固有频率为26.61Hz;通过堆码强度试验,测出了包装件的最大堆码层数为9层。通过9层堆码扫频振动传递性能试验确定了底层、中间层和顶层包装件的固有频率分别为36.61、10.76和6.44Hz,得到了各层包装件振动加速度、振动传递率随时间的变化曲线,并探讨了固有频率和振动传递率峰值与堆码高度之间的关系。在此基础上,通过垂直冲击试验,测出了产品的脆值为89.58;通过跌落试验,测出了包装件最大允许跌落高度为580mm。     

Soil properties and the macrofauna community in abandoned irrigated rice fields of northeastern Argentina

This study compared soil physical, chemical, and biological characteristics between natural grassland and recently abandoned rice fields in order to identify those variables that might explain the observed increase of Camponotus punctulatus anthills in abandoned rice paddy fields from Northern Argentina. Mainly due to a reduction of macropores and mesopores, overall porosity decreased by around 6% and bulk density was about 7% greater, in the 0- to 10- and 10- to 20-cm layers of the abandoned rice fields. Carbon and nitrogen content from organic matter increased (29% and 41% respectively for the 0- to 20-cm horizon) during cultivation but decreased (38% and 24%) 2 years after the last rice harvest. Forty percent of natural grassland-organic matter and 30% of abandoned rice-organic matter mineralized in less than 2 years. There was a different community structure between the abandoned rice fields and the undisturbed natural grassland and only a 20.6% (i.e. only 19 species from a total of 92) overlap in species composition. The abundance of macrofauna was greater in abandoned rice fields (2,208 individuals m^–2) in comparison to natural grasslands (288 ind m^–2) due to higher densities of small earthworms and Camponotus punctulatus ants; however, the Shannon index showed lower values in comparison to natural grasslands. Earthworms and C. punctulatus in the abandoned rice fields showed a change in their ¹³C signature indicating a switch in diet from natural grassland organic matter (C4) to organic matter from rice (C3). Our results indicate that the effects of rice cultivation practices did not seem to produce any physical or trophic limitations to recolonization by the macrofauna. It seems that changes in overall soil conditions have favored a change in the construction behavior of C. punctulatus which, in combination with population increases, could explain the explosion in number of anthills.     

天然气HCCI发动机燃烧和排放的CFD研究

利用耦合详细化学反应机理的CFD软件FLUENT对天然气HCC I发动机的燃烧和排放物的生成过程进行了模拟计算,计算的缸内压力和温度与实验值有较好的一致性。计算结果表明,狭缝是缸内碳氢(HC)和一氧化碳(CO)排放的主要来源。HC主要由燃料本身组成;CO和甲醛有相似的生成及分布规律。天然气HCC I稀薄燃烧可以得到极低的NOx排放。     

黄土高原生态经济分区的研究

在概述生态经济分区现状的基础上, 提出了在黄土高原进行生态经济分区的重要意义.选取自然资源、社会经济等22个指标, 以行政县(区)为单元, 利用聚类分析、主成分分析和GIS相结合的分区方法, 把黄土高原划分为4个生态经济带即南部暖温带半湿润农林生态经济带(Ⅰ)、中部暖温带半湿润半干旱农林牧生态经济带(Ⅱ)、西北部温带半干旱农牧生态经济带(Ⅲ)、北部温带干旱半干旱农牧生态经济带(Ⅳ)和18个生态经济区.通过该研究的实践, 不仅可为后续有效布设黄土高原的生态经济项目提供参考, 而且可为较大尺度区域进行生态经济区划研究奠定理论基础.