基于氧同位素的玉米农田蒸散发估算和区分

农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的估算和区分是土壤-植物-大气连续体中的重要研究内容,是农业水资源高效利用的重要基础。该研究分析了土壤水、蒸发水汽、蒸腾水汽和大气背景混合水汽氧同位素组成分布特征,并采用2种同位素的方法对玉米农田蒸散发进行估算和区分:1)结合Keeling plot和Craig-Gordon模型的同位素方法(Iso-CG);2)基于土壤水同位素守恒和水量平衡的方法(Iso-WB)。结果表明,在玉米生育期内Iso-WB方法与Iso-CG方法所计算的玉米蒸腾比例分别为0.64~0.91和0.52~0.91,平均值分别为0.80和0.78。玉米蒸散发总量在前期、中期和后期均值分别为3.95、5.30和4.98 mm/d。通过比较参数并与前人研究结果对比分析,表明采用Iso-CG方法估算区分ET相对精确,采用Iso-WB方法计算蒸散发要求的测量精度相对较高,计算误差较大。该研究成果不仅为玉米农田制定灌溉制度及提高用水效率提供了理论依据,而且对深入探索氧同位素水文学领域具有重要意义。     

添加秸秆对土壤矿质氮量、微生物氮量和氮总矿化速率的影响

采用室内恒温培养法,研究了在乌沙土上添加15N标记秸秆后,秸秆15N在矿质氮、微生物氮和土壤不同组分中的分配情况,并应用氮同位素库稀释法测定了秸秆在乌沙土上的氮总矿化速率。结果表明:将秸秆添加到土壤后,微生物氮量显著增加,而土壤矿质氮量在14天时迅速下降。随着秸秆的分解,秸秆15N进入矿质氮库和微生物氮库,矿质15N在第7 d时最高,占到添加秸秆15N的6.7%,微生物15N在第14 d最高,占到添加秸秆15N的18.1%,随后矿质15N和微生物15N量都下降。56 d时,仍有50.8%的秸秆氮没有分解掉,5.4%的秸秆15N进入土壤53μm~2 mm组分,15.5%进入2~53μm组分,14.6%进入小于2μm组分,有13.6%的秸秆氮损失掉。在培养开始时,乌沙土的氮总矿化速率为2.81 mg kg-1d-1,秸秆在乌沙土上的氮总矿化速率分别为2.50 mg kg-1d-1。     

开垦草地对土壤有机碳库构成与来源的效应

以广西西北部喀斯特地区的开垦草地生态系为对象,研究了草地开垦变为不同农田后对土壤有机碳库的效应。结果表明,草地开垦为农田后,土壤可溶性有机碳、微生物生物量碳及总有机碳的含量显著下降。自然草地开垦后,柑桔地土壤有机碳含量高于农作用地土壤。玉米与甘蔗轮作土壤有机碳含量高于甘蔗连作。13C示踪结果表明,柑桔地土壤有机碳中来源于草地的含量高于农田土壤;农田土壤有机碳中来源于草地的随种植年限的增加而降低。在玉米与甘蔗轮作的农田中,土壤有机碳中来源于玉米的高于甘蔗连作土壤有机碳中来源于甘蔗的。     

铬污染归宿的同位素原位监测法

铬(Cr)污染的迁移和环境毒性主要取决于其化学形态。在环境中,如果移动性及毒性较大的Cr(Ⅵ)能被还原为移动性及毒性较小的Cr(Ⅲ),并且还原速率大于污染速率,那么对铬污染的自然生态修复治理是可行的。铬在氧化还原过程中,存在着同位素动力学分馏效应,致使同位素比率发生移动,移动的大小和反应进程有关,服从Reyleigh关系方程。因此,利用同位素测定可以确定Cr(Ⅵ)的归宿,用于铬(Cr)污染自然修复的监测。本文就环境铬污染自然生态修复中,应用同位素原位分析法进行监测的基本原理、分析过程及应用的可行性进行了阐述。     

牛朊蛋白在CHO/dhfr-细胞中的稳定表达

从T载体上得到的目的基因和dhfr共扩增基因真核表达载体构建了pCI-PrP102。纯化后的重组质粒通过脂质体转染CHO/dhfr-细胞,经MTX加压筛选获得稳定表达的细胞株,间接免疫荧光试验检测到目的蛋白的表达。     

贵州黄壤地区植物营养元素来源的Sr同位素示踪

为研究植物营养元素来源,对贵州龙里地区黄壤上生长的12种主要植物的部分营养元素含量及Sr同位素特征进行了分析。结果表明:喀斯特地区黄壤上的植物具有高钙含量,营养元素含量由高到低排序为CaKMg;研究区植物的Ca、K、Sr平均含量均高出报道的陆生植物的平均含量,但比贵州地区同样以灰岩为母质发育而来的石灰土上生长的植物低;植物样品的87Sr/86Sr同位素比值变化范围在0.708 56～0.711 45之间。基于锶同位素组成的端员模式计算结果表明,除了苔藓、石松的营养元素主要来源于大气输入外,其他植物的营养元素主要来源于土壤风化。      

稻-麦轮作体系中有机氮与无机氮的去向研究

【目的】在中国多熟制农作生态系统条件下,农田中氮素的低有效度是阻碍作物高产和导致环境问题的重要因素。本项研究旨在跟踪稻麦轮作体系中化学氮肥与有机作物残茬(专指作物地上部秸秆)的氮素去向,为农田氮素的可持续管理提供理论依据。【方法】采用随机区组设计的田间多重复小区内设置15N同位素示踪微区的连续跟踪试验的方法。【结果】在施用化学氮肥的基础上无论作物残茬是取出还是还田,肥料对作物吸氮的贡献率为17.17%(16.55%—17.79%),而施用作物残茬的相应值为12.01%,即作物吸氮有82.83%或87.99%来源于土壤氮库。化学氮肥和作物残茬的作物氮素回收显示截然不同的模式:作物对化肥氮的回收呈现一次性特征,即施肥后第1季的氮回收量占到总回收氮量的92.04%,与之相应单施作物残茬区的第1季作物15N回收率为总回收率的38.03%。表明化肥氮绝大部分在第1季为作物回收,作物残茬氮则有较长的后效;第1季结束时,化学氮肥区和作物残茬区的土壤15N残留率分别为33.46%(两种残茬管理方式的平均值)和85.64%。残茬氮的土壤残留远远高于化肥氮的残留率;在第6季(化学氮肥区)或第5季(作物残茬区)结束时,化肥区与残茬区的作物+土壤的总15N回收率有显著差异(分别为64.38%和79.11%),而在施用化学氮肥的基础上加入或不加作物残茬对肥料氮的作物+土壤回收率则影响很小。【结论】化学肥料氮与作物残茬氮相比,前者对作物吸氮而言更为快速有效。而与之相反,作物残茬氮则对提高土壤供氮能力有更多贡献,因为作物残茬氮进入土壤有机质库的量高于化肥氮。为此,在农业生产中应实行化学氮肥与有机氮源的合理配合使用。     

树木年轮在气候变化研究中的应用

树木年轮的生长和立地环境密切相关并受多种气候因子的影响.针对国内外树木年轮学的研究成果,综述了树木年轮的宽度、密度、同位素在不同领域的应用,同时系统概述了树木年轮对环境变化的响应,提出应扩宽研究区域和加强阔叶树种的树木年轮学研究、应进一步深入研究全球变化研究中在重建古气候,森林结构和功能动态、群落演替、林业管理及减灾防灾等等方面的应用、在进行树木年轮学研究时应考虑多重因子的共同作用等建议,为我国的树木年轮学研究的进一步发展提供了理论参考.     

土壤中硒含量、形态及有效性分析

近年来,硒（Se）对于植物以及人体的有效性逐渐得到重视,越来越多的富硒土壤被发现和利用,但目前人们对于土壤中硒的含量、形态、转化及其有效性还没有形成系统、全面和准确的认识。本文通过对国内外硒研究文献的整理和分析,认为当前对土壤中硒总量有较全面的数据,但对于硒的植物有效性与其他影响因素之间的关系认识不一,主要原因在于研究前提（土壤类型、气候等）的差异以及不同因素之间的掩盖。今后应在相对控制某一变量的前提下,采用定量模型技术,分析土壤硒有效性的真实影响因素和定量规律。在区域大气-土壤-水-植物系统的硒平衡方面,针对大气沉降、硒甲基化（挥发）、硒的淋失等途径的定量规律和影响因素,应开展大尺度范围的监测和分析。利用硒同位素技术（自然丰度和加富标记）,更加准确地追踪硒在土壤、植物等子系统的转化规律,从而为提高硒的利用效率提供科学依据。     

DNA-SIP鉴定甘蔗//大豆间作土壤15N-DNA富集位置的氮循环功能基因qPCR方法

为筛选有效鉴定甘蔗//大豆间作系统的稳定性同位素核酸探针技术(DNA-SIP)中超高速离心后15N-DNA富集位置的指示功能基因,利用实时荧光定量PCR技术(qPCR),检测6个氮素循环功能基因在不同浮力密度离心液DNA中的相对丰度分布,通过对氮素循环功能基因相对丰度作图分析,nifH和amoA基因在甘蔗//大豆间作和大豆单作种植模式中15N标记组与对照组基因丰度峰发生偏移,chiA基因丰度峰仅在大豆单作种植模式下存在偏移,而nirS、nirK、nosZ等3个基因的丰度峰值在两种种植模式下均不发生偏移。结果表明nifH和amoA基因可作为指示基因,能够有效鉴定甘蔗//大豆间作系统中DNA-SIP技术15N-DNA位置。