外源碳氮对植物生态化学计量特征的影响研究进展

为了了解全球二氧化碳（CO2）浓度升高和人为N沉降加重的环境条件对植物养分状况的影响,笔者分析了森林植物的碳（C）、氮（N）、磷（P）含量以及生态化学计量比对于外源C、N及其交互作用响应的国内外文献数据。分析结果表明：1）CO2浓度升高将提高植物对C的吸收,降低植物N含量,导致植物的C：N在大部分试验中表现为增加趋势,外源C、N对植物P含量的影响结果不一,从而使N：P在不同的试验中结果不同;2）短期人为N沉降会增加植物的C、N含量,降低P含量,植物的C：N有所降低,而N：P却呈升高趋势;3）在CO2和N沉降二者交互作用下,植物N、P含量及其化学计量比的变化可能会出现“中和反应”,在不同的试验可能会表现出升高、降低或不变的趋势。CO2浓度升高和大气N沉降加重呈现出越来越明显的趋势,对生态系统结构和功能的影响也逐渐成为国内外生态学家研究的热点。本研究可为深入探讨外源C、N增加条件下的生态系统养分循环和生态化学计量特征提供参考依据,以便更好的提出CO2浓度升高和N沉降加重的大气背景下植物生长的应对策略。     

冯家山水库供水调度及调洪计算分析

利用千河千阳水文站 195 7～ 1993年的水沙资料 ,依据冯家山水库的运用模式 ,建立了冯家山水库淤积数学模型。在数学模型计算得到水位 -库容关系的基础上 ,对不同频率的洪水进行了不同淤积年限库容的调洪计算 ,得到了 2 0 30年各需水部门的供水调度结果。结果表明 ,每年向宝鸡市供水 6 0 0 0万 m3,向宝鸡第二发电厂供水 4 0 0 0万 m3,供水保证率为 97.3% ,满足设计标准 97%的要求 ;多年平均供农业灌溉用水 14 910万 m3,供水保证率为 5 9.5 % ,超过设计要求的 5 0 % ;向羊毛湾水库供水 30 0 0万 m3,供水保证率为 6 2 .2 %。     

北方森林细根对氮沉降和二氧化碳浓度升高的响应

北方森林是全球第二大生物群区,约占全球森林面积的30%,尽管其细根生物量仅占森林生态系统很小的一部分,但其周转率更快,更易分解,因此,其对土壤碳循环和大气CO_2通量贡献很大。笔者综述了氮沉降和CO_2浓度升高的背景数据,总结了细根对二者变化的响应,主要从细根的形态特征、解剖结构和生理功能方面入手,探讨了其对氮沉降和CO_2浓度升高的响应。结论如下:(1)大气氮沉降量一直处于上升状态,与人类活动密切相关的有机氮量所占比例逐渐加大,而无机氮中NH_4~-N和NO_3~-N的变化趋势表现不同;(2)大气CO_2浓度一直呈上升趋势,细根形态特征、解剖结构和生理功能对其表现出明显的响应;(3)树种、年龄、土壤类型等都会改变细根形态、解剖结构和生理功能对氮沉降和CO_2浓度升高的响应结果,但改变的程度不同。研究结果可为北方森林乃至温带森林生态系统功能对氮沉降和CO_2浓度升高的响应提供参考依据和数据支持。     

基于转录组测序分析牛不同脂肪组织的脂肪沉积差异研究

为了更好地了解肉牛(Bos taurus)的脂肪沉积机制，以安格斯牛（Aberdeen Angus）和西门塔尔牛（Simmental cattle）为模型，通过对2种脂肪组织（肾周脂肪和背皮下脂肪）进行RNA测序，确定转录组图谱。分析4个组织中共同的高表达基因，以及2个组织之间的差异表达基因。结果显示，每个样品获得约10.99 Gb数据，并注释总共23 472个基因。在50个高度表达的共同基因中，发现脂肪酸结合蛋白4（Fatty Acid Binding Protein4, FABP4），脂肪形成调节因子(Adipogenesis Regulatory Factor,ADIRF)和硬脂酰辅酶A去饱和酶(Stearoyl-CoA Desaturase,SCD)是与脂肪沉积相关的基因，表明这3个基因可能在脂肪沉积中发挥作用。在安格斯牛和西门塔尔牛的肾周脂肪与皮下脂肪组织之间分别鉴定出1 678个和1 955个差异表达基因。GO分析表明，一些DEG与代谢有关。KEGG途径分析显示，PPAR信号途径、甘油酯代谢和ECM-受体相互作用途径富集丰富。在背皮下脂肪中，PPAR信号途径和甘油脂代谢中的3个基因：视黄酸X受体α(retinoid X receptor alpha,RXRA)、C1q肿瘤坏死因子相关蛋白7(C1q and TNF related 7, C1QTNF7)和单酰甘油-O-酰基转移酶2(Monoacylglycerol O-acyltransferase 2, MOGAT2)上调；6个基因：肉碱脂酰转移酶1B(Carnitine Palmitoyltransferase 1B, CPT1B) 、解偶联蛋白1(Uncoupling Protein 1, UCP1)、 脂肪酸结合蛋白3(Fatty Acid Binding Protein 3, FABP3)、 脂肪酸转位酶(Fatty Acid Translocation enzyme, CD36) 、脂蛋白1( LPIN1) 和甘油-3-磷酸酰基转移酶3(Glycerol-3-phosphate Acyltransferase 3, GPAT3)表达量下调。在ECM-受体相互作用中，发现Ⅰ型胶原Α1(Collagen Type I alpha 1 Chain, COL1A1)、III型胶原Α1(Collagen Type III alpha 1 Chain, COL3A1) 、Ⅰ型胶原Α2(Collagen Type I alpha 2 Chain, COL1A2)和II型胶原Α1(Collagen Type II alpha 1 Chain, COL2A1)在牛的背皮下脂肪中上调，而层粘连蛋白γ3(Laminin Subunit gamma 3 , LAMC3) 和粘连蛋白γ2(Laminin Subunit gamma 2, LAMC2)的表达量下调。为验证转录组的准确性，对差异基因 COL1A1、 COL3A1、RXRA、 LPIN1和 GPAT3进行qPCR验证，结果显示qPCR结果与转录组测序数据基本一致。本研究揭示了肉牛不同脂肪组织中复杂的转录组图谱，发掘了参与脂肪沉积的候选基因。     

中国大豆栽培和野生资源脂肪性状的变异特点研究

【目的】分析中国大豆栽培和野生种质资源脂肪及脂肪酸组分含量（本文简称脂肪性状）的变异特点,筛选优异种质,为不同生态区域大豆脂肪性状育种提供材料和依据。【方法】从中国全国各大豆生态区抽取代表性的栽培和野生材料进行田间试验,测定脂肪性状,进行各性状变异特点分析,并应用多元变异指数、聚类和主成分法分析中国和各生态区大豆脂肪性状的综合变异。【结果】（1）中国栽培大豆脂肪平均含量为17.21%,比野生种提高6.22%;油酸平均含量为23.25%,提高7.75%;亚麻酸平均含量为8.00%,减低4.23%;亚油酸平均含量为53.53%,减低2.57%;但栽培种的变异小于野生种;不同生态区均有此同一趋势。栽培大豆和野生大豆的饱和脂肪酸含量在全国和各区差异均不大。（2）中国野生群体及各生态区群体脂肪性状的多元变异度均大于相应的栽培种,长期人工选择使栽培种的变异相对减小,但多元变异方向相对较宽。（3）栽培种脂肪含量与来源地纬度呈极显著正相关,而野生种未见相关,推论栽培种脂肪含量与纬度的相关主要应是人工选择的结果。（4）筛选得到高脂肪、高油酸、高亚油酸、低亚麻酸的优良材料,其中N23547和N23697为兼具高脂肪（＞23%）、高油酸（＞30%）、低亚麻酸含量（5%左右）的优异资源。【结论】栽培大豆脂肪、油酸平均含量显著高于野生种,亚麻酸平均含量显著低于野生种,亚油酸平均含量略低于野生种,饱和脂肪酸平均含量与野生种差异不大。脂肪性状在各个生态区域内均存在丰富的变异,区域间的变异并不比区域内大。栽培种脂肪含量与纬度的相关主要是人工选择的结果。筛选出一批优异种质。     

移动式温室风幕静电施药平台设计及试验

针对传统温室人工施药时,药量分配不均匀、农药大量浪费的现象,探索温室施药的新方式,以提高农药利用率和作业效率。根据温室作业环境,研制一种适应于温室的风幕式静电施药机具,确定整机结构方案及关键部件技术参数。以出口风速为试验变量参数,以覆盖率、沉积量、覆盖率均匀度和沉积量均匀度为评价指标,分析了出口风速参数对施药效果的影响。综合流体力学和机械设计知识,计算确定出风口间距0.5 m,出风口半径0.012 5 m,风机功率3 k W。实现了风送、喷雾量和喷雾高度可调,出口风速0-35 m/s可调,喷头流量0.2-1.0 L/min可调,喷雾高度1.15-1.95 m可调。试验结果表明,出口风速为25 m/s时,相对于其他风速,沉积量和覆盖率达到较好的值,均匀度分别稳定在85%和75%。与传统人工施药相比,风幕式静电施药的雾滴穿透性高,分散程度高,可避免重复施药和减少农药施用量。同时,合理的气流参数会进一步提高机具施药效果。     

模拟氮沉降对杉木人工林土壤可溶性有机碳和微生物量碳的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(60kg N/hm2.a)、N2(120kg N/hm2.a)和N3(240kg N/hm2.a)4种氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究外加氮源对土壤可溶性有机碳及微生物量碳的影响及与土壤酶活性的关系。相同N沉降处理下,土壤有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳均随土层加深而降低。氮沉降对土壤有机碳具有促进作用,中-低氮沉降(N1、N2)增加幅度大,高氮沉降(N3)增加幅度小。低氮(N1)处理促进土壤微生物生物量C增加,而中、高氮(N2、N3)则抑制;各氮沉降处理土壤可溶性有机碳含量从高到低的顺序为:N3、N2>N1>N0。40-60cm土壤微生物量碳与蔗糖酶、纤维素酶呈极显著正相关关系,与淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶呈极显著负相关关系;除40-60cm土层的β-葡糖苷酶外,各层土壤可溶性有机碳与土壤蔗糖酶、纤维素酶和β-葡糖苷酶活性呈极显著正相关关系,与淀粉酶、多酚氧化酶和过氧化物酶呈极显著负相关关系。因此,氮沉降增加将会对土壤碳累积与分解过程产生较大的影响。     

Effects of elevated nitrogen deposition on soil microbial biomass carbon in major subtropical forests of southern China

2003

Wallenstein M D.McNulty S.Fernandez I J.Boggs J Schlesinger W H Nitrogen fertilization decreases forest soil fungal and bacterial biomass in three long-term experiments [其它论文] 2006

Wang X F.Li S Y.Bai K J.Kuang T Y Influence of doubled CO2 on plant growth and soil microbial biomass C and N 1998(12)

Xue J H.Mo J M.Li J.Li D J The short-term response of soil microorganism number to simulated nitrogen deposition 2007(02)

Yao W H.Yu Z Y The nutrient content of throughfall inside the artificial forests on downland 1995

Yi Z G.Yi W M.Zhou L X.Wang X M Soil microbial biomass of the main forests in Dinghushan Biosphere Reserve 2005(05)

Zhou G Y.Yan J H The influence of region atmospheric precipitation characteristics and its element inputs on the existence and development of Dinghushan forest ecosystems [其它论文] -Acta Ecologica Sinica2001

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