基于BP神经网络模型的全球森林土壤异养硝化过程N2O排放通量估算

N₂O作为重要的温室气体之一,对地球和人类都有很大的影响。为了深入探究对有机氮异养硝化作用及其产生N₂O过程的影响机制,完善全球N₂O通量估算模型,本研究采用Pearson相关性分析与广义可加模型(GAM)对全球135个样点有机氮异养硝化速率及其产生N₂O速率的影响因子进行分析,然后将主要影响因子作为BP神经网络的输入层来模拟全球森林土壤有机氮异养硝化速率及其产生N₂O速率的空间分布。结果显示,土壤pH和土壤C/N是影响有机氮异养硝化速率的主要因素,土壤C/N、土壤孔隙含水量(WFPS)以及土壤温度是影响有机氮异养硝化产生N₂O速率的主要因素。全球森林土壤异养硝化速率平均为0.4241(0.0014～0.689)μg N·g^-1·d^-1,异养硝化产生N₂O速率平均为0.2936(0.21～1.103)μg N₂O·kg^-1·d^-1     

microRNA-151-5p在肾血管性高血压大鼠血管内皮细胞中的表达及意义

目的:研究microRNA-151-5p(miR-151-5p)在两肾一夹(2K1C)肾血管性高血压大鼠中的表达,并为miR-151-5p参与调节血管内皮细胞功能提供理论依据。方法:建立2K1C大鼠模型,获得胸主动脉血管内皮,采用荧光定量PCR技术检测血管内皮细胞中miR-151-5p的表达,通过数据库及生物信息学软件预测miR-151-5p的靶基因,并对靶基因进行GO富集和KEGG pathway分析。结果:与假手术组大鼠相比较,实验组大鼠胸主动脉血管内皮细胞miR-151-5p的表达量显著升高(P0.05)。GO分析显示miR-151-5p的靶基因参与蛋白加工水解、Notch受体加工等多种生物学功能(P0.01);KEGG pathway分析显示miR-151-5p的靶基因参与Notch信号通路、血管平滑肌收缩、代谢途径、细菌感染和RNA转运等信号通路。结论:2K1C大鼠血管内皮细胞中miR-151-5p表达升高,可能通过对其靶基因APH1A的调控参与血管内皮细胞功能调节。     

阔叶红松林土壤木质素稳定性对氮添加和降水减少的响应

氮沉降和降水变化可通过影响凋落物和细根的生物量和基质质量、化学元素组成等间接影响植物残体在土壤中的分解。本研究测定了施氮(NA)、减水(RP)和减水施氮(RP-NA) 3种处理和对照(CK)下长白山阔叶红松林凋落物、细根和土壤中有机碳含量、碳氮比和木质素酚类单体等指标。结果表明:3种处理下细根生物量均显著低于对照样地;细根、凋落物和全土的有机碳含量和碳氮比无显著变化;凋落物、细根和土壤中木质素单体均以香草基(V型)为主,相对于细根和全土,凋落物中明显含有较高比例的丁香基(S型)单体和较少的肉桂基(C型)单体;施氮、减水和减水施氮处理显著影响细根、凋落物和全土木质素含量,减水处理显著提高了凋落物的木质素总量,施氮处理显著降低了土壤中木质素总量; 3种处理下凋落物、细根和土壤木质素V型和S型酸醛比((Ad/Al)V和(Ad/Al)S)的值亦呈现了不同程度的变化,且全土与细根木质素的阿魏酸与对香豆酸单体比值(F/Ci)接近;施氮促进了细根木质素氧化而减水抑制了其降解,减水和减水施氮抑制了凋落物分解,而减水施氮处理下全土中木质素较稳定;全土木质素单体组成与细根相似。由此推测,环境变化对细根化学组成的改变可间接影响输入到土壤中的有机质化学组成,进一步影响有机质在土壤中的稳定固存。     

林龄对红松和落叶松人工林土壤温室气体通量的影响

探讨人工林发育过程中土壤温室气体排放及其机制,可为森林温室气体通量估算提供理论依据。采用室内培养方法研究了黑龙江省帽儿山地区不同林龄(15、30和50年生)红松(Pinus koraiensis)和落叶松(Larix gmelinii)人工林土壤温室气体排放/吸收速率及其调控因素。结果表明:30年生红松和落叶松人工林土壤CO₂排放速率(红松:(1724.18±98.57)μg C·kg^-1·h^-1;落叶松:(1306.37±142.27)μg C·kg^-1·h^-1)和CH₄吸收速率(红松:(5.12±0.68)μg C·kg^-1·h^-1;落叶松:(1.91±0.85)μg C·kg^-1·h^-1)显著高于15和50年生(P<0.05)。30年生红松人工林土壤N₂O排放速率显著高于15和50年生(P<0.05),而落叶松人工林土壤N₂O排放速率随林龄增加变化不显著。红松和落叶松人工林土壤N₂O排放速率最大值分别为(0.139±0.016)和(0.137±0.056)μg N·kg^-1·h^-1。红松人工林土壤CO₂排放速率均高于同龄落叶松人工林,15和30年生达到显著水平(P<0.05)。红松人工林土壤CH₄吸收速率均显著高于同龄落叶松人工林(P<0.05)。红松人工林土壤N₂O排放速率与同龄落叶松人工林土壤均无显著差异。混合线性模型分析显示,影响红松和落叶松人工林发育过程中土壤CO₂排放速率的主要因素是土壤全碳含量和微生物生物量氮,其中微生物生物量氮受树种和林龄的影响。CH₄吸收速率受到微生物生物量碳、溶解性有机碳和溶解性有机氮含量影响,其中微生物生物量碳受树种和林龄调控。N₂O排放速率受溶解性有机氮、铵态氮和硝态氮影响,其中溶解性有机氮受林龄影响。综上所述,树种和林龄差异造成的土壤理化性质和微生物生物量碳氮的异质性可在一定程度上解释土壤温室气体排放/吸收速率的差异。     

模拟氮沉降增加对中国陆地生态系统土壤呼吸Q_(10)的影响

研究模拟氮沉降增加对土壤呼吸温度敏感性的影响可以降低全球变化条件下土壤碳收支评估的不确定性。本研究用meta分析方法探讨了模拟氮沉降增加对中国陆地生态系统土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))的影响。结果发现:模拟氮沉降增加整体上对Q_(10)影响不显著(0.49%),但显著降低了高原气候带生态系统Q_(10)(16.32%),显著增加了沼泽Q_(10)(38.19%)。效应大小与试验模拟的氮沉降量有一定关系,模拟氮沉降量小于50 kg·hm~(-2)·a~(-1)时Q_(10)增加2.59%,模拟氮沉降量为50～150和大于150 kg·hm~(-2)·a~(-1)时Q_(10)分别降低4.33%和1.61%。使用只含硝态氮的氮肥显著增加了Q_(10)(34.33%),而施加尿素的生态系统Q_(10)则显著降低(8.11%)。模拟氮沉降的时间超过15个月显著降低Q_(10)(19.24%)。模拟氮沉降影响土壤呼吸温度敏感性可能是由于氮通过影响土壤养分而影响了根系和土壤微生物的新陈代谢,进而影响土壤呼吸,使土壤呼吸对温度的敏感性不同。     

不同产纤维素酶菌种特定底物培养产酶活力比较

纤维素酶是由几种不同酶组成的复合酶系,由于酶催化反应底物的复杂性,从不同霉菌和不同底物发酵分离得到的纤维素酶组分和酶活力有着很大差别.本论文的主要目的主要是针对不同底物和不同霉菌进行产纤维素酶活力比较评价.实验选用CGMCC3.3002 和CICC13048 两种菌,使用液体发酵法在微晶纤维素和糠醛渣两种底物上进行产酶培养,在特定的时间测定其产的纤维素酶的纤维二糖酶活力、内切葡聚糖酶活力、外切葡聚糖酶活力以及滤纸酶活.产滤纸酶活比较高的菌株CGMCC3.3002,以糠醛渣为特定底物的滤纸酶活要高于微晶纤维素特定底物,且CGMCC3.3002 在微晶纤维素和糠醛渣底物的酶活力差异较大,该菌株可通过紫外诱变使其酶活力更高,有望用于糠醛渣生产燃料乙醇的过程中.     

施磷和间作对麦田土壤真菌群落结构的影响

本研究解析麦田土壤真菌群落组成以及对磷肥水平和种植模式的响应。设置90kg/hm²(P1)、135 kg/hm² (P2)和180 kg/hm² (P3) 3个施磷(P)量,以及单作(WS)和间作(WI)两种种植方式,应用Illumina高通量测序研究不同磷肥水平和间作对冬小麦土壤氮磷含量和真菌群落结构及其多样性的影响。结果表明：不同施磷水平对间作和单作两种种植模式麦田土壤磷含量影响显著,间作有利于提高低磷水平土壤有效磷含量。高通量测序共获得1 157 759条有效序列和847个OTUs。所有处理OTUs隶属于8门、26纲、54目、82科、108属。6个处理共有OTUs196个;间作和单作模式特有OTUs分别为147和102个;P1、P2和P3水平特有OTUs各自为113、70和66个。施磷和间作对小麦根系土壤真菌α多样性的影响不大。PCoA分析结果表明,施磷水平和间作及其二者的互作对真菌群落结构存在一定程度上的影响。冗余分析结果显示,土壤有效磷含量对真菌群落结构的影响较大,子囊菌门、担子菌门、被孢霉门和球囊菌门与有效磷...     

多年冻土退化地区湿地土壤温室气体排放及其影响因子

采用野外原位实验静态箱-气相色谱法,研究了兴安岭多年冻土不同程度退化地区生长季湿地土壤温室气体CH4、CO2和N2O的排放通量特征,同时分析了环境因子对土壤温室气体排放的影响。结果表明:1)3种类型冻土区(季节性冻土区、岛状多年冻土区、连续多年冻土区,分别用D1、D2、D3表示)土壤在生长季时期表现为CO2和N2O的源;D1和D3为CH4的源,D2为CH4的汇。D1、D2、D3土壤在生长季中平均CH4排放通量分别为(0.127±0.021)、(-0.020±0.006)、(0.082±0.019)mg·m^-2·h^-1;CO2排放通量分别为(371.50±66.73)、(318.43±55.67)、(213.19±37.05)mg·m^-2·h^-1;N2O排放通量分别为(24.05±2.62)、(8.07±2.42)、(2.17±0.25)μg·m-2·h-1。土壤CO2和N2O排放通量随多年冻土退化程度的加剧呈现出升高的趋势。2)细根生物量、凋落物生物量、全碳、全氮、可溶性有机碳、总可溶性氮、土壤容重、土壤温度、土壤含水量等均影响温室气体排放,3种不同类型冻土区土壤CH4、CO2和N2O的排放差异是诸多影响因子综合作用的结果。