mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
2019年7月3日辽宁开原EF4级强龙卷形成条件、演变特征和机理

综合应用高时空分辨率多源观测资料,分析了2019年7月3日下午辽宁开原EF4级强龙卷的天气形势、环境条件、对流触发、对流风暴演变特征和龙卷的形成与消亡机制。开原龙卷发生在东北冷涡西南侧500 hPa西北气流、850 hPa切变线、地面强西南暖湿气流中;除了对流层中下层相对湿度低、抬升凝结高度较高是开原龙卷的不利环境条件外,其他有利于强中气旋龙卷的环境条件都具备。但风廓线雷达观测和天气雷达观测的径向速度场显示0~1 km垂直风切变的增强具有中尺度特征,表明边界层强风与中层急流相耦合形成了非常有利于龙卷的垂直风切变条件。形成开原龙卷的直接系统是一孤立超级单体,具有典型的超级单体雷达回波特征、强中气旋和龙卷涡旋特征等;其由地面干线辐合线与东侧的阵风锋辐合线共同作用触发。该对流风暴前部产生的降水先使得开原及周边地区大气快速饱和、显著改善了大气低层湿度条件,当对流风暴后部钩状回波部分移动到该区域时,有利于其不太强的下沉气流产生强度适宜的冷池,加之边界层强暖湿气流入流、强低层和中层垂直风切变与强烈上升气流的共同作用,从而产生了该次开原龙卷。地面自动站观测温度分布表明,开原龙卷超级单体的冷池与环境大气温度差异在2~4℃时有利于龙卷形成,而当对流风暴的强下沉气流使冷池温差加大到7℃时,不利于近地面垂直涡度维持,导致龙卷消亡。
2019年7月3日辽宁开原龙卷灾害现场调查及其所揭示的龙卷演变过程

2019年7月3日,辽宁省铁岭开原市发生了一次具有详细视频记录的强龙卷灾害。基于详细的现场调查和视频资料,得出了该次龙卷的生命史、发生时间、路径、灾害宽度和强度分布,发现龙卷强度的减弱或加强变化与密集高楼和空旷田野区等下垫面状况明显相关联。综合评估本次龙卷最大强度为中国龙卷强度等级的四级(相当于美国的EF4级),但四级灾害点分布范围非常小,灾害分布宽度和EF4级灾害点范围都显著小于2016年江苏阜宁EF4级龙卷。钢筋混凝土框架结构的居民小区楼房在至少EF3级强度的龙卷风袭击后保持主体结构完好,而大型钢架厂房对龙卷灾害的防御能力远差于居民小区。强龙卷所经地区多为旷野和厂房,受影响人员较少,且龙卷发生时视野极佳,这是该次龙卷没有造成更大灾情的重要原因。由于下垫面状况和致灾机制的复杂性,风灾强度估计必然存在一定的不确定性。
2016年7月18-20日湖北省特大暴雨过程的中尺度特征分析

利用多种常规和非常规观测资料诊断分析了湖北2016年7月18-20日特大暴雨过程的降水特点以及中尺度对流系统(MCS)的发生发展特征和环境场条件,结果表明:此次特大暴雨过程具有很强的极端性,分为梅雨锋南侧暖区降水和梅雨锋面降水两个阶段,都具有较为极端的水汽条件。第一阶段在地面风场辐合的作用下触发了初生对流单体,西南低空急流出现脉动,湿层的增厚促进了强雷暴的发展。新生单体在雷暴上游生成,迅速并入强雷暴,后向传播是其稳定少动的重要原因之一。强盛阶段,强雷暴具有暖云低质心的特征,低层垂直风切变与雷暴偏北风出流的方向配置、中气旋的出现都促进了上升运动,促使强雷暴长时间维持,造成了马良站连续数小时出现高强度降水。第二阶段,环境风平行分量远大于垂直分量,促进了东北-西南向平行层状MCS(PS型MCS)的形成。具有多单体依次排列的特征,新生单体在系统西南侧地面辐合线的作用下不断生成发展,使得PS型MCS增强维持,移动缓慢。马良站受到PS型MCS对流线和西北侧层状回波的影响,小时强降水明显较第一阶段偏弱。
交叉科学成果影响力研究:使用数据与引用数据视角

随着交叉科学研究在促进社会发展重大综合性问题解决方面的优势逐渐凸显,越来越多的国家对交叉科学研究给予高度的重视与支持,如何对交叉科学的研究成果进行有效的鉴定与评估也成为科技管理部门亟待解决的重要问题。本文在传统引文指标的基础上,引入PLoS官方平台的使用数据(html浏览、xml下载及pdf下载)作为补充,综合评价交叉科学研究成果的影响力情况。以2009—2013年发表在开源期刊PLoS Computational Biology的研究论文为例,研究结果表明:①学科交叉水平与论文影响力之间存在一定的正向关系,学科交叉水平高的论文,对应的使用数据与引用数据要明显高于学科交叉水平较低的论文;②论文的使用数据与引用数据相互促进,在引用数据达到峰值时,对应的使用数据也会随之出现一定的回升;③学科交叉程度对使用数据与引用数据之间的相关关系也有较为显著的影响。本文从使用数据和引用数据两个维度探索交叉科学研究成果的影响力,为当前交叉科学研究成果影响力的评价提供了新的借鉴与参考。
基于土壤有机质含量推荐的旱地冬小麦施氮量研究

【目的】当前国内已有的小麦氮肥用量推荐方法,尤其是基于测土进行的推荐施肥方法,都存在取样量大、测试工作量大和成本较高的问题,难以被农技推广工作者和小农户接纳与应用推广。为此,本文就一种至少2-3年有效的氮肥用量推荐方法进行研究。【方法】以低有机质含量土壤维持或提高土壤肥力、高有机质土壤降低环境风险为目的,建立基于土壤有机质含量的旱地小麦施氮量推荐方法,施氮量(kg N·hm~(-2))=目标产量需氮量(kg N·hm~(-2)) ×施氮系数(Nf)。施氮系数(Nf)由表层土壤有机质含量高低确定。应用这一方法在渭北旱塬冬小麦种植区6县进行了3年田间试验。【结果】基于有机质推荐氮肥施用量平均为161 kg N·hm~(-2),比农户习惯施肥(平均为190 kg N·hm~(-2))减少了15.3%;而相应的冬小麦平均籽粒产量为5 817 kg·hm~(-2),比农户习惯施肥显著提高了9.0%。此外,与农户习惯施肥相比,基于有机质含量推荐施肥的经济效益增加了1 451元/hm2,提高19.3%,小麦收获期1 m土层的硝态氮残留降低了39 kg·hm~(-2),显著降低28.3%。【结论】基于土壤有机质含量推荐施肥降低了氮肥施用量并提高了冬小麦籽粒产量,增加了经济效益,降低了土壤硝态氮残留量和施肥的环境风险,可在旱地小麦区推广应用。
黑土旱地改稻田土壤水稳性团聚体有机碳和全氮的变化特征

【目的】分析东北黑土旱地改稻田后土壤团聚体组成及其稳定性、各粒级团聚体有机碳、全氮含量及其13C、15N自然丰度值的动态变化,探讨旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的赋存能力及稳定性,揭示旱地改稻田后土壤团聚体及其有机碳、全氮的演变规律。【方法】选择东北典型黑土旱地土壤(种植大豆年限大于60年,作为对照)和改种不同年限的稻田土壤(3、5、10、17、20和25年,改稻田前种植作物均为大豆),利用土壤团聚体湿筛分离技术和稳定同位素分析技术,研究旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的动态变化特征。【结果】在0—60 cm土层,与对照土壤相比,改种水稻各年限土壤中2—0.25 mm团聚体组成有所减少,0.25—0.053 mm和<0.053 mm团聚体组成有所增加,>2 mm团聚体组成的变化无明显规律,但旱地改稻田不同年限均以2—0.053 mm团聚体为主;团聚体平均重量直径(MWD)与>2 mm团聚体组成之间呈显著线性正相关关系(P<0.01),与0.25—0.053 mm、< 0.053 mm团聚体组成之间均呈显著线性负相关关系(P<0.01或P<0.05);水稳性团聚体组成变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,而MWD的变化则受土层深度的显著影响。与对照土壤相比,在0—40 cm土层,2—0.25 mm、 0.25—0.053 mm团聚体有机碳和全氮含量在改种水稻3年时均有所下降,在改种水稻3—25年间均随水稻种植年限延长大体上呈增加趋势。总体上,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体是赋存有机碳和全氮的主要粒级;在0—60 cm土层,>2 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间呈显著正相关关系(P<0.01或P<0.05),在0—20 cm土层,2—0.25 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间也呈显著正相关关系(P<0.01或P<0.05);<2 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化受水稻种植年限影响显著,而>0.25 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化则受土层深度影响显著。与对照土壤相比,各粒级团聚体中δ~(13)C在改种水稻3年时均明显增加,在改种水稻5年时均明显下降,在改种水稻5—25年间变化不明显,各粒级团聚体中δ~(15)N在改种水稻25年间均略有下降。总体上,在改稻田3—25年间,团聚体中δ~(13)C、δ~(15)N的变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,其数值均随粒级的减少而增加,相同年限各粒级团聚体δ~(13)C随着土层的加深而增大,δ~(15)N无明显变化规律。【结论】东北典型黑土旱地改稻田25年间,土壤中非水稳性大团聚体遭受破坏形成了粒径较小的团聚体,2—0.053 mm水稳性团聚体是有机碳、全氮固存的主要载体,较小粒级团聚体赋存的有机碳较为稳定,其稳定性随水稻种植年限延长、土层加深而增强。
滴灌下限对日光温室葡萄生长、产量及根系分布的影响

【目的】探究自动控制灌溉条件下灌水水平对葡萄生长发育与水分消耗的影响,为温室自动灌溉条件下葡萄水分管理提供决策依据。【方法】以3年生‘玫瑰香'为研究对象,利用CR1000数据采集器、土壤水分传感器和电磁阀联合自动控制灌水,设置8个不同的灌水下限(分别为田间持水率的50%、55%、60%、65%、70%、 75%、80%和85%),灌水上限均为田间持水率的90%,研究不同灌水下限对温室葡萄地上部和地下部生物量、产量、水分利用等的影响。【结果】当灌水下限低于田间持水率的75%时,随着灌水下限的提高,新梢长度、新梢茎粗以及叶面积指数均显著增加,当灌水下限超过田间持水率的75%时,新梢的生长受到不同程度地抑制;葡萄根系在0 —60 cm土层中均有分布,但主要分布在0—30 cm土层中,该层的根体积以及根系表面积分别占总根系的75%— 89%、77%—83%。在葡萄根系分布最为集中的0—10 cm和10—20 cm土层中,各根系指标均随着灌水下限的提高呈先增加后减少的趋势,其中当灌水下限为田间持水率的75%时,各根系指标均最大。当灌水量低于6 000 m~3·hm~(-2)时,各根系指标均随着灌水量的增加而增大,当灌水量达到7 000 m~3·hm~(-2)时,各根系指标均出现下降或增长缓慢的趋势;当灌水下限是田间持水率的75%时,葡萄的产量和水分利用效率均为最高,分别达到32 270.31 kg·hm~(-2)、 4.85 kg·m~(-3)。【结论】综合考虑葡萄新梢生长、根系分布、产量和水分利用等因素,滴灌条件下葡萄水分管理的最佳土壤水分区间为田间持水率的75%—90%,可以作为该种植模式下适宜的灌溉控制指标的推荐值。
整合分析中国农田腐秆剂施用对秸秆腐解和作物产量的影响

【目的】农田中施用腐秆剂能否有效地促进秸秆腐解和养分释放,进而提高作物产量一直存在争议。在全国尺度上,整合分析腐秆剂田间施用的秸秆促腐和作物增产效果,探明不同气候和土壤状况、秸秆特征以及还田条件下腐秆剂施用对还田秸秆降解和作物产量的影响,为科学合理地使用腐秆剂提供指导。【方法】本研究利用整合分析的方法(meta-analysis),系统分析了2001—2019年公开发表的腐秆剂田间应用相关研究论文(共89篇,含腐秆剂促腐秸秆数据63条、腐秆剂提高作物产量数据207条),探讨了气候类型、还田条件、秸秆种类、还田初始碳氮比(C/N)、土壤pH和土壤有机质(SOM)含量等6方面因素对腐秆剂促腐和增产作用的影响。【结果】研究发现,与不施腐秆剂相比,施用腐秆剂总体上可有效促进还田秸秆的降解,但在温带大陆性气候地区,秸秆还田初始C/N≤15以及土壤为中性时,腐秆剂的促腐效应却不显著,效应值的范围分别为-0.010—0.716、-0.302 —0.568和-1.01—0.475;还田条件、秸秆种类和SOM含量会显著影响腐秆剂的促腐作用强度。类似地,腐秆剂的田间施用对作物产量的作用总体也表现为显著提升,但在土壤为中性时腐秆剂的增产作用并不稳定,其效应值范围为-0.284—0.751;除了还田环境、SOM含量外,其余4方面因素均会显著改变腐秆剂的增产幅度。此外,线性拟合结果显示秸秆促腐率与作物增产率之间呈现显著正相关关系(R~2=0.307,P<0.0001)。【结论】施用腐秆剂可有效促进秸秆腐解和增加作物产量,且在温带季风性气候条件下,将玉米秸秆于旱地条件下还田,在还田初始C/N大于30以及土壤呈酸或碱性时配施腐秆剂效果最佳。
长期施用磷肥水稻土微生物量磷的季节变化特征与差异

【目的】研究长期不同施肥处理下,水稻不同生育时期土壤微生物量磷的动态变化与差异,揭示其变化特征与土壤磷素供应的关系。【方法】以长期试验小区为平台,设置对照(CK)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)等4个不同施肥处理,在水稻的分蘖期、孕穗期、灌浆期、完熟期分别采集0—20 cm土层土壤,测定土壤全磷、有效磷、微生物量磷和酸性磷酸酶活性。【结果】与不施磷肥处理(CK、NK)相比,施磷肥处理(NP、 NPK)显著提高了土壤全磷和有效磷含量,增幅分别达88%—118%和337%—903%。不同施肥处理对微生物量磷具有显著影响,除分蘖期外,施磷肥处理(NP、NPK)微生物量磷含量显著高于不施磷肥处理(CK、NK),提高了103% —250%;微生物量磷的季节变化呈先上升后下降的趋势,在灌浆期达到最高。酸性磷酸酶活性以NK处理灌浆期最高,比CK高38%;同时,该处理微生物量磷的周转率最大,每个生育期内可循环1.31次。相关性分析表明,土壤微生物量磷与土壤全磷和有效磷显著正相关。【结论】微生物量磷随不同施肥处理和水稻生育时期变化规律明显,与土壤磷有效性密切相关。
花后增温对双季晚粳稻产量和稻米品质的影响

【目的】明确花后增温对双季晚粳稻产量和稻米品质的影响,以期为未来气候变暖条件下双季晚粳稻安全生产和优质栽培提供理论依据。【方法】本研究于2017—2018年在江西农业大学上高科技驿站试验基地进行,该地区位于江西双季稻主产区。以籼粳杂交稻甬优1538为试验材料,设置花后增温(post-anthesis warming treatment,PAW;从抽穗期到成熟期昼夜不间断增温)和不增温对照(ambient temperature treatment,CK;安装与增温处理相同的装置,但不供电)2个处理,随机区组设计,3次重复。采用稻田开放式远红外主动增温(free-air temperature increase,FATI)系统对水稻冠层进行增温,对比分析了不增温和花后增温条件下,晚粳稻产量、产量构成、加工品质、外观品质、RVA谱特征值、直链淀粉含量、蛋白质含量和氨基酸含量的变化。【结果】花后增温导致晚粳稻甬优1538的产量和稻米品质发生明显变化,且2年变化趋势基本一致。与不增温对照相比,花后增温2.2℃显著降低了晚粳稻产量,平均降幅为4.4%。花后增温条件下,2年晚粳稻的糙米率、精米率和整精米率均无显著变化,但2年的垩白粒率和垩白度分别平均显著提高了27.4%和24.4%。花后增温提高了米粉RVA谱特征值的峰值黏度、热浆黏度和糊化温度,降低了其消减值,而对崩解值和最终黏度无显著影响。花后增温条件下,直链淀粉含量呈下降趋势,2年平均降幅为6.4%;但精米中蛋白质相对含量和绝对含量均呈增加趋势, 2年平均增幅分别为8.7%和6.6%。另外,花后增温均提高了精米中非必需氨基酸和必需氨基酸的含量,并且非必需氨基酸对增温的响应比必需氨基酸敏感,其中非必需氨基酸的总量显著提高了5.7%。从氨基酸的相对比例可以发现,花后增温对绝大多数氨基酸的相对比例无显著影响,而酪氨酸和甲硫氨酸的相对比例显著提高。【结论】花后增温降低了晚粳稻产量,对稻米加工品质无显著影响,使稻米外观品质品和蒸煮品质变差,而有利于改善其营养品质和食味品质。
长期施肥对红壤性水稻土不同土层活性有机质及碳库管理指数的影响

【目的】研究基于长期定位试验,探索长期不同施肥下红壤性水稻土不同土层活性有机质(labile organic matter (LOM))和碳库管理指数(carbon pool management index,CPMI)变化特征,为红壤性水稻土碳库的合理管理提供依据。【方法】选取进贤红壤长期定位试验站4个典型施肥处理:(1)不施肥(CK);(2)单施化肥(NPK);(3)在NPK的基础上早稻施绿肥,晚稻施猪粪和稻草冬季还田(NPKSM);(4)在NPK的基础上早稻施绿肥,稻草冬季还田(NPKS),测定并分析0-10、10-20、20-40及40-60 cm土层土壤高活性有机质(HLOM)、中活性有机质(MLOM)、低活性有机质(LLOM)、非活性有机质(NLOM)含量以及CPMI变化特征。【结果】不同处理土壤有机质(SOM)含量均随土层加深而降低,施肥处理相对CK均明显提高了不同土层的SOM;在0-20 cm土层,SOM含量表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK,且均以NPKSM处理最高,达到43.47 g·kg~(-1)(10-20 cm)和45.09 g·kg~(-1)(0-10 cm);在20-60 cm土层,NPKSM和NPKS处理相较于CK显著提高了土壤有机质含量,但两者之间差异不显著。除NPK处理外,各处理土壤可溶性有机碳(DOC)含量随土层的加深显著降低。NPKSM和NPKS处理相较于NPK和CK,显著提高了耕层(0-20 cm)土壤DOC的含量,其中NPKSM处理最高,为35.93 mg·kg~(-1)。施肥处理比CK处理提高了土壤HLOM、MLOM、LLOM含量,相同处理相同土层表现为LLOM>MLOM>HLOM,其中NPKSM和NPKS显著提高了各LOM组分含量,且随土层的加深无明显犁底层效应,这可能与活性有机质随水分下渗相关。其中,各施肥处理土壤HLOM、MLOM均随土层加深呈先升高后下降趋势,NPKSM和NPKS处理HLOM含量在20-40 cm土层中达到最高,分别为5.31和5.49 g·kg~(-1);各处理MLOM均在10-20 cm土层中达到最高,以NPKSM处理含量最高,为10.62 g·kg~(-1);而土壤LLOM含量随土层的加深而逐渐降低,在0-20 cm土层中以NPKSM处理含量最高,达到18.52 g·kg~(-1)(0-10 cm)和15.93 g·kg~(-1)(10-20 cm)。不同长期施肥处理提高了土壤各LOM组分的比例及碳库管理指数,在0-10 cm表层土中,NPKS和NPKSM处理相较于CK,总活性有机质比例分别提高了27.9%和29.48%,MLOM占比分别提高了7.21%和7.72%,HLOM占比分别提高了5.10%和4.96%。以不施肥处理为参照,各施肥处理碳库管理指数均大于100,且以NPKSM和NPKS处理提高效果最好,有助于提高红壤性水稻土肥力。相较于CK,单施化肥一定程度上提高了表层土壤有机质、活性有机质、可溶性有机碳及碳库管理指数。耕层(0-20 cm)土壤中3种活性有机质两两之间呈极显著正相关关系(P≤0.01),且与总有机质、全氮、可溶性有机碳及水稻产量均呈现显著正相关(P≤0.05)。【结论】不同施肥处理土壤有机质和低活性有机质均随土层加深而降低。NPKSM处理提高土壤有机质及活性有机质含量的效果最佳,并能显著提高0-20 cm土层土壤高活性有机质和碳库管理指数,NPKS次之;而在20-60 cm土层中,NPKS处理对提高中活性有机质和碳库管理指数效果最明显。
长期施肥对黑土水稳性团聚体稳定性及有机碳分布的影响

【目的】基于黑土长期定位试验平台,研究不同施肥方式下土壤水稳性团聚体和有机碳分布特征,以期揭示化肥和有机肥长期施用对土壤肥力的影响,为实现黑土合理培肥提供理论指导。【方法】依托37年黑土长期定位试验,采集CK(不施肥)、NPK(化肥)、M2(常量有机肥)、M2NPK(常量有机肥配施化肥)、M4(高量有机肥)、M4NPK(高量有机肥配施化肥)处理0-20 cm土层的土壤样品,利用湿筛法分析水稳性团聚体稳定性及有机碳在不同粒级团聚体中的分配特征。【结果】长期有机无机配施以及施高量有机肥显著降低大团聚体比例,提高微团聚体比例。长期施用化肥及常量有机肥并未明显改变团聚体的分布。M2NPK、M4NPK、M4处理的大团聚体比例较CK处理分别降低32.7%、45.8%和55.4%,而微团聚体的比例较CK处理分别提高73.2%、102.5%和123.9%。长期有机无机配施及高量有机肥的施用显著降低表层土壤水稳性团聚体的稳定性。长期施肥显著增加土壤有机碳含量,增加量为CK的1.12-2.06倍,施用有机肥及有机无机配施处理有机碳含量增加更为显著。长期施用有机肥可以增加各粒级水稳性团聚体中有机碳的含量,且随着粒径的变小,各处理有机碳含量的增加幅度逐渐减小。各处理水稳性大团聚体中有机碳含量显著高于微团聚体,这表明有机碳主要分布在大团聚体中。长期施高量有机肥及配施化肥显著降低了大团聚体对有机碳的贡献率,增大了微团聚体的贡献率,即微团聚体有机碳贡献率高于大团聚体,而其他处理大团聚体有机碳贡献率高于微团聚体。【结论】黑土长期施用化肥对团聚体的分布及团聚体有机碳含量没有显著影响。高量有机肥以及有机无机配施显著降低了大团聚体的比例,进而降低土壤团聚体的稳定性。长期施用有机肥显著增加土壤及各粒级团聚体中有机碳含量。高量有机肥及配施化肥显著降低了大团聚体有机碳贡献率,有机碳贡献率的优势粒级为微团聚体。
小麦根系分泌物对西瓜连作土壤真菌群落结构的影响

【目的】研究小麦根系分泌物对西瓜连作土壤中特异性菌群、真菌群落结构和多样性的影响,明确根系分泌物对改善连作土壤微生物环境的作用,为西瓜枯萎病的生态防治和菜田土壤的健康保持提供参考。【方法】本试验以连作3年的西瓜土壤为研究对象,利用土培盆栽试验研究小麦根系分泌物对西瓜连作土壤中真菌群落结构和多样性的影响。【结果】荧光定量结果表明外源添加小麦根系分泌物降低了土壤中总真菌、尖孢镰刀菌和西瓜专化型尖孢镰刀菌的菌群丰度,增加了木霉菌的菌群丰度,且有西瓜苗并添加小麦根系分泌物处理的木霉菌丰度最高,尖孢镰刀菌的丰度最低。无西瓜苗并添加去离子水溶液处理的木霉菌丰度最低,尖孢镰刀菌的丰度最高。在门水平,增加了西瓜连作土壤中壶菌门(Chytridiomycota)的相对丰度,降低了接合菌门(Zygomycota)和担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度;在属水平,增加了对病原菌有拮抗作用的毛壳菌属(Chaetomium spp.)和顶孢霉属(Acremonium spp.)的相对丰度,同时降低了有致病潜力的尖孢镰刀菌属(Fusarium spp.)和腐生菌(Humicola spp.)物种的相对丰度。【结论】小麦根系分泌物引起的西瓜连作土壤中真菌群落的变化是小麦间作西瓜减缓西瓜病害的原因之一。
光照强度对樱桃谷肉鸭c-fos、生物钟基因表达及褪黑激素的影响

【目的】研究持续黑暗下给予樱桃谷肉鸭不同强度的瞬时光照,对下丘脑、间脑、垂体和中脑中c-fos基因及相关生物钟基因的表达及血浆和肝脏中褪黑激素含量的影响。【方法】选用144只健康且体重接近的1日龄樱桃谷肉鸭饲养至21日龄,22日龄时随机分为2组,每组6个重复,持续黑暗7 d,期间自由采食和饮水,分别采用10 Lx和80 Lx的LED白光刺激1.5 h,暗适应1.5 h后立即从每个重复选取1只接近平均体重的肉鸭,检测下丘脑、间脑、垂体和中脑c-fos和生物钟基因的表达量,检测血浆和肝脏褪黑激素含量。【结果】10 Lx组的下丘脑和中脑c-fos表达量显著高于80 Lx光照组(P<0.05),间脑中c-fos的表达量显著低于80 Lx光照组(P<0.05),两组垂体组织中c-fos表达无显著影响(P>0.05)。与80 Lx组相比,10 Lx组下丘脑生物钟基因Bmal1、Bmal2、Clock和Per2表达量均显著提高(P<0.05),Cry1表达量也有提高的趋势。10 Lx组间脑Bmal1的表达量显著提高(P<0.05),Bmal2、Clock、Per2和Cry1的表达量无显著差异(P>0.05)。10 Lx组中脑Clock和Per2的表达量显著高于80 Lx组(P<0.05),两组Bmal1、Bmal2和Cry1表达无显著影响(P>0.05)。不同强度的瞬时光照对垂体中生物钟基因的表达无显著影响(P>0.05)。与80 Lx组相比,10 Lx组肉鸭血浆中褪黑激素含量显著降低(P<0.05),肝脏中褪黑激素含量显著升高(P<0.05)。【结论】持续黑暗下,短暂高光强刺激可抑制下丘脑和中脑c-fos的表达,而提高间脑c-fos基因的表达,同时减弱了肉鸭下丘脑和间脑生物钟基因表达的振幅。
白菜型冬油菜萌动种子低温春化的生理生化特征

【目的】探讨白菜型冬油菜萌动种子低温春化的可能性,以及萌动种子春化过程其生理生化状态和植株结实性等表型变化特征,为白菜型冬油菜人工加代繁育和加速育种进程提供理论基础。【方法】以3个不同感温性的白菜型冬油菜品种为材料,于4℃对油菜萌动种子进行春化处理,春化处理过程中(0、20、30、40、50和60 d)测定萌动种子的硝酸还原酶、抗氧化物酶活性、渗透调节物、丙二醛含量等生理生化指标;同时播种各春化处理萌动种子,观察记录种子形成植株的生育期进程、测定植株结实性能等。【结果】随着春化处理时间的增加,白菜型冬油菜萌发种子形成的植株春化率、初花期株高、成熟期株高、一次分枝数、单株角果数、角果长、角粒数、单株产量等总体呈逐渐升高趋势;春化处理前期(0-40 d),植株结实性能在不同品种间表现较明显差异,春化时间增加后(50-60 d),不同品种结实能力虽略有差异,但均无显著差异水平。回归分析结果显示,在4℃条件下,强冬性冬油菜陇油7号萌动种子完全春化(春化率>95%)需处理76.9 d,陇油9号和天油4号分别为54.0和39.4 d。相关分析结果表明,春化率与株高、结实性能等各表型性状均呈极显著正相关,其中与初花期株高、成熟期株高相关系数最大为0.947和0.985,表明白菜型冬油菜春化程度显著影响着植株株高、结实性能等。随低温春化时间增加,白菜型冬油菜萌动种子硝酸还原酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖呈先升高后降低的趋势,过氧化氢酶活性呈不断降低趋势。与对照(未低温处理的萌动种子)相比,低温春化处理的陇油7号、陇油9号萌动种子GA3含量均明显降低,春化30 d的天油4号萌动种子GA3含量明显比对照增加。与对照相比,春化处理的冬油菜萌动种子IAA含量均明显增加(陇油9号春化40 d处理除外),其中,春化50 d的天油4号萌动种子IAA含量比对照增加197.0%。陇油7号春化处理的萌动种子ABA含量比对照明显增加。【结论】白菜型冬油菜萌动种子可以感受低温使其完成春化作用,品种春化所需低温时间取决于品种冬性强弱;低温春化过程中,白菜型冬油菜萌动种子生理生化状态发生了一些变化,并最终影响植株的生长发育及其结实性能。
不同品种谷子愈伤组织对拿捕净胁迫的生理响应

【目的】研究除草剂拿捕净胁迫对不同抗性谷子品种愈伤组织生理特性的影响,分析不同品种谷子对拿扑净胁迫的生理响应差异,从细胞水平探讨谷子抗除草剂的生理机理,为深入了解谷子除草剂抗性机制和品种改良提供理论参考。【方法】采用植物组织培养法,以敏感品种晋谷21和抗拿捕净品种豫谷35、冀谷42愈伤组织为试验材料,以不同浓度拿捕净附加入培养基中进行胁迫处理后,分别测定3种谷子愈伤组织丙二醛(malondialdehyde,MDA)、膜透性(membrane permeability,MP)、超氧阴离子(superoxide anion,O2-)、脯氨酸(proline,Pro)、可溶性蛋白(soluble protein,SP)、可溶性糖(soluble sugar,SS)含量,超氧化歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性,分析比较拿捕净胁迫下3个谷子品种间生理响应机理的差异。【结果】提高拿捕净胁迫浓度对3个品种谷子愈伤组织的生长影响不同,且对晋谷21的影响要明显大于豫谷35和冀谷42。不同浓度拿捕净胁迫对3个品种谷子愈伤组织各项生理生化指标均有显著影响,但影响趋势和程度也不同。随拿捕净处理浓度提高,尤其在较高浓度时,豫谷35和冀谷42愈伤组织MDA含量、细胞膜相对透性和O2-含量显著低于晋谷21号,而SOD、POD活性则显著高于晋谷21。SP、SS、Pro含量则在不断变化。相关分析结果显示,不同品种拿捕净抗性与膜脂过氧化伤害物质(MDA和O2-)含量呈负相关,与部分渗透调节物质和保护酶活性呈正相关。【结论】在拿捕净胁迫下,3个品种谷子愈伤组织所测定的相关生理生化指标变化趋势不尽相同,响应差异较大。细胞保护酶系及渗透调节物质参与了除草剂抗性的调节,且其变化趋势在2个抗性品种之间也不完全相同,因此,谷子除草剂抗性是多方面综合防御的结果。
秸秆还田配施氮肥对稻田土壤活性碳氮动态变化的影响

【目的】土壤微生物量碳氮和水溶性有机碳氮是土壤中最活跃的碳氮组分,是衡量土壤碳氮周转与养分有效性的重要指标。探讨秸秆配施氮肥、氮肥用量及基追比例对稻田土壤微生物量碳氮、水溶性有机碳氮、易氧化有机碳和速效氮的影响,明确秸秆还田条件下水稻生长季不同氮肥用量与基追比的土壤活性碳氮变化特征,为稻麦轮作区秸秆还田的氮肥管理提供理论依据。【方法】2012-2015年在湖北省荆门市田间试验中设置施氮量、秸秆配施氮肥和施氮时期3个大田试验。施氮量:不施氮(N0),推荐施氮(165 kg·hm~(-2),N165),习惯施氮(195 kg·hm~(-2),N195);秸秆配施氮肥:秸秆移除(CK),秸秆还田(移栽前将上季小麦秸秆全部还田,S),秸秆还田+习惯施氮量(SN),秸秆还田+推荐施氮量(SF),秸秆还田+推荐施氮量+腐解菌剂(SM);施氮时期:基施﹕拔节期﹕抽穗期氮肥施用比例为7﹕3﹕0(R1),5﹕3﹕2(R2),10﹕0﹕0(R3)。【结果】秸秆还田+习惯施氮量(SN)显著提高了水稻拔节期土壤微生物量碳(SMBC)含量,但是其成熟期水溶性有机碳含量(DOC)显著降低。秸秆还田+推荐施氮量(SF)显著提高了水稻拔节期土壤水溶性有机氮含量(DON)。腐解菌剂的施用显著降低了水稻成熟期DON含量,拔节期易氧化有机碳含量(ROC)也显著降低。秸秆还田下增加氮肥用量显著提高了水稻抽穗期和灌浆期土壤速效氮含量(AN);推荐施氮处理(165 kg N·hm~(-2))的DON和AN含量显著升高;农民习惯施氮处理(195 kg N·hm~(-2))降低了DON和AN含量;增加追施氮肥比例对土壤SMBC和DOC含量无明显影响,但提高了水稻拔节期SMBN和ROC含量。【结论】施氮量及其基追比是影响秸秆还田下稻田土壤活性碳氮含量的主要因素,合理配施氮肥能提高土壤微生物量碳、速效氮及水溶性有机氮等活性碳氮组分含量,增加追肥比例也能提高水稻生育期内土壤活性碳氮含量。
集成土壤-环境关系与机器学习的干旱区土壤属性数字制图

【目的】土壤属性的空间分布是影响农业生产力、土地管理和生态安全的重要因素。通过土壤环境耦合关系,在机器学习算法框架下,定量预测出干旱区土壤酸碱度(pH)、土壤盐分含量(Soil Salt Content,SSC)与土壤有机质(Soil Organic Matter, SOM)3种土壤属性的空间分布,为干旱区农业生产和生态安全提供科学依据。【方法】在渭干河-库车河绿洲干旱区于2017年7月设计采集典型表层(0-20 cm)土壤样品82个,依据土壤-环境之间的关系,集成DEM数据和Landsat 8数据提取出32种环境协变量,利用栅格重采样将提取出的32种变量重采样为90 m空间分辨率并转换为Grid格式参与建模。借助梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)模型依次对3类土壤属性的32种环境协变量进行重要性排序,并通过均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)界定出协变量重要性阈值点,从而筛选出参与3类土壤属性制图的环境协变量。进而运用随机森林(Random Forest, RF)、Bagging和Cubist 3种非线性模型建模,并引入多元线性回归模型(Multiple Linear Regression,MLR)进行对比分析,选出最优模型并绘制出90 m分辨率新疆渭干河-库车河绿洲干旱区pH、SSC与SOM 3种土壤属性图。【结果】梯度提升决策树能有效筛选出重要协变量,高程(Elevation)、剖面曲率(Profile Curvature)、差值植被指数(Difference Vegetation Index)、扩展增强型植被指数(Extended Normalized Difference Vegetation Index)、调整土壤亮度植被指数(Modified Soil Adjusted Vegetation Index)、盐分指数S1(Salinity Index S1)以及盐分指数S6 (Salinity Index S6) 7类环境变量均参与3类土壤属性建模,其中SSC遴选出参与建模协变量15种,pH和SOM则均为17种,且遥感指标在预测土壤属性图中起到强大的作用。机器学习3种算法的结果均优于MLR。通过3种非线性模型对比发现,随机森林在3种土壤属性中均表现最佳。在随机森林预测的3种土壤属性中,土壤pH验证集效果R2=0.6779,RMSE =0.2182,ρc=0.6084;在SSC预测中,验证集R2=0.7945,RMSE =3.1803,ρc=0.8377;在SOM预测中,验证集R2=0.7472,RMSE =3.5456,ρc=0.7009。【结论】GBDT所筛选出的重要性因子借助机器学习算法可以用于干旱区土壤属性制图,且随机森林模型均对3类土壤属性表现出最佳预测能力。依据所绘制的土壤属性图并结合土壤分类图厘清了3种制图属性的空间分布。
柑橘不同类型砧木的种子和苗期性状

【目的】优良的砧木能促进果树生长、提高果实产量和品质、增强植株的抗逆性和适应性。目前我国柑橘生产上使用的砧木品系混杂,生长参差不齐,抗逆性差异明显,严重影响了苗木质量。通过对各种种质类型柑橘砧木的连续多年评价,分析不同遗传种质砧木的种子和苗期特征,鉴定影响砧木苗木质量的关键性状,建立规范柑橘砧木的评价标准,为筛选优良砧木单系提供指导。【方法】以104份柑橘砧木种质为材料,连续5年评价单果种子数、种子饱满度、千粒重和胚型等种子性状及播种后的出苗率、黄化率、立枯率、株高和茎粗等苗期性状,并对这些指标进行相关性、主成分分析以及不同年份间的变异系数分析。利用保守的直系同源序列(conserved ortholog sequences,COS)分子标记技术评价部分不同胚型砧木种质幼苗遗传背景的一致性,分析部分种质中微型反向重复转座元件(miniature inverted-repeat transposable element,MITE)片段插入与胚型的关联性。【结果】(1)枳、枳杂种和香橙的果实为多核和较多核,种子为混胚和多胚,种子饱满,大部分材料的种子千粒重为200 g以上;而宽皮柑橘为少核、较多核和多核,多胚,种子中等饱满,约一半种质的种子千粒重为100 g以下。(2)在苗期特性方面,香橙出苗率最高,黄化率较低,其幼苗对立枯病比较敏感;枳及其杂种的出苗率较高,黄化率也较高,但耐立枯病;宽皮柑橘的出苗率则较低,幼苗发生黄化和立枯的比例也比较低。比较播种后10个月内的幼苗生长势,枳的生长势最强,其次是枳杂种和香橙,而宽皮柑橘的生长势最弱。(3)对种子和苗期性状指标的相互关系及主成分分析结果表明,除黄化率和立枯率外,单果种子数、千粒重、饱满度、单胚比例、多胚比例、胚型、出苗率、幼苗株高和茎粗等指标之间具有极显著(P<0.01)或显著(P<0.05)的相关性,且不同指标对主成分的方差贡献率有明显差异。通过主成分分析能够清楚地区分枳、枳杂种、香橙、宽皮柑橘及其他砧木的种质类型。除黄化率外,种子性状和苗期表现的指标在不同年份间的变异系数相对较低,说明这些性状较为稳定。(4)COS分子标记结果显示,单胚宽皮柑橘幼苗的变异程度比单胚枳及其他多胚或混胚类型种质的变异程度高;在单胚的柚和宽皮柑橘等种质中没有MITE片段的插入,而在多胚的香橙、宽皮柑橘、枳杂种等种质中有插入,但是在枳种质中无论是单胚还是多胚均没有检测到MITE片段的插入。【结论】柑橘砧木种子性状和幼苗性状指标之间高度相关,通常种子性状优异的砧木种质,其幼苗质量也较好。枳的种子和幼苗(播种后10个月)综合性状最好,其次是枳杂种和香橙,宽皮柑橘的种子和苗期综合性状最差。
番茄斑驳花叶病毒在我国茄科作物上的发生及生物学特性

【目的】鉴定烟草花叶病毒属(Tobamovirus)新种番茄斑驳花叶病毒(Tomato mottle mosaic virus,ToMMV)当前在我国茄科作物上的发生危害情况、主要分布地区和自然寄主,明确其主要寄主范围、传播途径和致病性等生物学特性。【方法】利用RT-PCR方法对2013-2017年采自我国云南、贵州、四川、海南、湖南、河南、陕西、山东、湖北、浙江、辽宁、西藏和内蒙古13个省(自治区),表现为花叶、皱缩、畸形、黄化、坏死等疑似病毒病症状的茄科作物辣椒、番茄、茄子、马铃薯和烟草等样品进行ToMMV的检测。分别将ToMMV进行摩擦接种和注射接种,对感染ToMMV的珊西烟获得的种子及由种子萌发的幼苗进行ToMMV检测,对由健康种子萌发且在含有ToMMV毒源土壤中生长的6-8叶龄辣椒和番茄幼苗进行ToMMV检测,以此开展ToMMV传播方式的测试。在茄科、葫芦科、豆科和十字花科等6科30种植株上开展ToMMV的寄主范围鉴定和不同辣椒、番茄材料对ToMMV的抗性鉴定。【结果】我国13个省(区)共采集茄科作物疑似病毒病样品1 622份,ToMMV的平均检出率为2.59%,目前ToMMV已在我国云南、湖南、海南、辽宁、陕西、西藏和内蒙古7个省(区)发生。其中云南、湖南、海南、陕西和西藏的辣椒上有ToMMV的发生,而云南、海南、辽宁及内蒙古的番茄上有ToMMV的发生,平均检出率分别为2.51%和3.46%,尚未在茄子、马铃薯和烟草样品中检测到ToMMV的侵染。ToMMV可通过摩擦、注射、种子带毒及土壤带毒进行传播,且种子带毒率越高,对种苗生长的影响越大;寄主范围测试发现,ToMMV可侵染几乎所有供试的茄科和十字花科植物,及部分豆科和葫芦科植物。筛选出对ToMMV免疫的辣椒材料1份、高抗的辣椒材料2份以及对ToMMV高抗的番茄材料2份。【结论】ToMMV目前已在我国辣椒、番茄上发生,人工条件下ToMMV的寄主范围较广,致病力强,在我国有逐渐扩散和流行的趋势,很可能会成为未来蔬菜作物尤其是茄科作物上危害严重的主要病毒之一。
土壤有机碳作用及转化机制研究进展

对土壤有机碳作用的综述研究显示:直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示:土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20-30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会导致入多出多,达到新的平衡点后,每年会有高量土壤有机物质的矿化,从而引起农田土壤中矿质养分,特别是矿质氮的流失,进入水体及大气环境中。为实现土壤培肥和环境保护双重目标,农田土壤营养性有机碳的投入量应以有机碳的矿化流失不致产生环境风险为宜。新的研究还证实:营养性有机碳进入农田后,在土壤生物作用下分解为一系列短链化合物,再通过生物构建作用与土壤矿物颗粒形成土壤团聚体,并以此对多项土壤肥力性状发挥积极作用。受土壤中腐殖化、有机碳分解等不同过程影响,土壤团聚体持续发生着聚合和崩解,只有持续而丰富的营养性有机碳输入,才能维持土壤中总有机-无机团聚体的稳定度。多点长期定位试验结果揭示:土壤有机碳含量主要取决于气候条件、土壤质地与土地利用类型。在人为因素中,土地利用方式的变化对土壤有机碳含量的影响最大,而施肥、秸秆还田、耕作等农作措施对土壤有机碳含量的影响比较小。耕地土壤上,作物类型不同,其典型的耕作和收获方式不同,收获后存留地表和土壤中的根系残留物数量和质量不同,有机质生成能力不同。在种植有机质消耗性作物时,需要注意在轮作制度中引入有机质增加型作物或施用有机肥料,以保持土壤肥力。
紫花苜蓿MsSQE1的克隆及对皂甙合成的功能分析

【目的】鲨烯环氧酶(squalene epoxidases,SQE)是苜蓿皂甙合成途径中的一种限速酶,与苜蓿皂甙的合成密切相关。通过对苜蓿鲨烯环氧酶(MsSQE1)基因的克隆及在苜蓿中过表达,探究鲨烯环氧酶对皂甙合成的作用机制。【方法】以模式植物蒺藜苜蓿鲨烯环氧酶基因序列设计引物,同源克隆苜蓿MsSQE1。对MsSQE1进行生物信息学分析;通过基因枪轰击技术,使MsSQE1在
玉米病害和病原名称整理及其汉译名称规范化探讨

对已报道的玉米病害进行整理,提出规范玉米病害和病原汉译名称的建议。经过对"Compendium of Corn Diseases"(第4版,2016)、"Maize Diseases"(1988)、"Field Crop Diseases"(1999)、"中国玉米病虫草害图鉴"(2018)等书籍、美国植物病理学会网站信息(APSnet 2019)及近年发表的玉米病害研究文章的整理,获得由真菌、卵菌、细菌、病毒和线虫引致的玉米病害185种,致病生物380种/次。许多玉米病害的英文名称与其致病病原的物种名称相关,而随着科学认识和鉴定技术的进步,研究报道已有62个玉米致病生物物种的分类地位发生了改变,其中许多归入与旧有名称不同的属中,因而导致一些玉米病害英文名称已无法对应其致病物种新种名,极易引起认知上的混乱和应用中的不便。因此,为促进未来玉米病害国际信息交流的通用性、科学性和规范性,本文作者对27种玉米病害的英文名称提出了修改建议。经重新整理后,确定玉米侵染性病害185种,包括真菌/卵菌病害123种、细菌病害20种、病毒病害26种、线虫病害16种。185种病害涉及致病生物286个种/亚种/变种/致病型,其中真菌147种、卵菌34种、细菌20种及螺原体/植原体3种、病毒38种、线虫44种。关于玉米病害名称的汉译,以尊重历史名称和重要玉米病害著作中的名称为基础,兼顾应用中形成并广泛采用的名称,并以病原及症状特征为重要依据确定新名称,形成较为科学与合理的185种玉米病害的汉译名称,包括新确定汉译名称的96种病害。对于玉米致病生物的汉译名称,则以真菌、细菌、病毒、线虫的病原学专著、《中国真菌志》及重要文章中的名称为主,对无汉译名称的病原采用以病原属名及种加词的拉丁词源(病毒为英文)本意作为基础形成新汉译名称。规范玉米病害的英文名称和确认病原目前的分类地位,有利于在国际上进行玉米病害研究的科学交流,促进玉米病害的深入研究;而玉米病害及病原中文名称的确定,既可以规范国内对玉米病害和病原的称谓,防止对玉米病害英文名称的随意汉译,也可为玉米病害研究与教学提供一个参照目录,避免在科学研究交流及生产应用中对玉米病害和病原中文名称出现多种歧义以及出现病害与病原对应错误的状况。
新型冠状病毒肺炎诊治研究进展

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)于2019年12月开始在我国湖北省武汉市暴发流行,部分重症患者因多脏器衰竭而死亡。新型冠状病毒(SARS-CoV-2)以呼吸道飞沫传播和密切接触传播为主,传染性强,在全球多个国家和地区出现感染和死亡病例。截至目前,尚无专门针对该病毒的疫苗及特效药物。该文对COVID-19的病原学特点、临床症状、感染机制、流行病学、相关药物研究进展及临床效果等进行综述,为临床防治提供参考。
热打击诱导血管内皮细胞释放的外泌体特征及其功能分析

目的分析热打击诱导人脐静脉内皮细胞(HUVECs)释放的外泌体特征及其功能。方法培养HUVECs并分为对照组与热打击组。热打击组细胞给予41 ℃热刺激培养2 h,建立热打击细胞模型;对照组细胞于37 ℃孵育培养2 h。采用纳米颗粒追踪法分析两组细胞释放的外泌体特征;Western blotting检测外泌体标志蛋白CD63和TSG101的表达;荧光标识观察外泌体进入正常细胞的过程。检测、提取外泌体,对细胞进行干预实验,将培养的细胞分为空白对照组(37 ℃培养HUVECs细胞)、37 ℃外泌体处理组(加入对照组细胞释放的外泌体)和41 ℃外泌体处理组(加入热打击组细胞释放的外泌体),采用流式细胞仪检测细胞周期和细胞凋亡情况;MTS法检测细胞增殖情况;ELISA法检测凝血功能指标水平;高通量测序法分析外泌体中的微小RNA(miRNA)。结果与对照组不同,41 ℃热打击组细胞可释放异常外泌体,并导致正常HUVECs出现行为、功能异常,组织因子、血管性血友病因子、纤溶酶原激活物抑制因子1表达明显增加(P<0.05),组织型纤维蛋白溶酶原激活剂表达降低(P<0.05)。与37 ℃孵育HUVECs比较,41 ℃热打击HUVECs释放的外泌体共出现2590条miRNA调节变化,对细胞凋亡等途径具有较明显影响。结论41 ℃热打击可使HUVECs分泌异常外泌体,后者可导致正常细胞出现行为及凝血功能等的异常。
生物质炭与秸秆施用对红壤有机碳组分和微生物活性的影响

采用玉米秸秆、玉米秸秆生物质炭及其两者配合施用于红壤旱地的田间试验,通过有机碳分组、微孔板荧光法及底物诱导呼吸手段,研究不施肥条件下土壤有机碳组分、土壤酶活性及微生物底物利用速率的变化。结果表明:施用9个月后,与对照(不施任何物料)相比,单施秸秆提高土壤易矿化碳含量,对pH、总有机碳含量、惰性碳含量影响较小,而生物质炭及其与秸秆配施显著提高土壤总有机碳和惰性有机碳含量。单施秸秆提高土壤β-葡萄糖苷酶活性,而生物质炭及其与秸秆配施对土壤酶活性无影响。单施秸秆提高土壤微生物对葡萄糖、天冬氨酸和丁香酸的利用速率,提高土壤基础呼吸速率,而生物质炭及其与秸秆配施对土壤呼吸和微生物底物利用速率无影响。生物质炭与秸秆配施对土壤易矿化碳组分和基础呼吸呈显著互作效应。土壤基础呼吸与易矿化碳含量、β-葡萄糖苷酶活性及葡萄糖利用速率呈显著正相关。因此,秸秆炭化相比秸秆直接施用更有利于提高土壤稳定性碳库,降低土壤碳排放。
咸水/微咸水入渗对土壤渗透性和盐分阳离子运移的影响

在淡水资源短缺的干旱、半干旱及滨海地区,地下微咸水/咸水资源较为丰富。为保障粮食安全和农业可持续发展,需利用微咸水/咸水进行合理灌溉,以缓解淡水资源短缺状况。与此同时,微咸水/咸水灌溉入渗,会引起土壤物理、化学及生物等性质的变化。通过室内土柱出流试验,探讨了灌溉水盐分种类和浓度对土壤渗透性能及盐分阳离子运移的影响。选用灌溉水盐分种类为NaCl、 MgCl_2、 CaCl_2,浓度为3 g·L~(–1)、5 g·L~(–1)(代表微咸水)、10 g·L~(–1)(代表咸水)。结果表明:土壤对微咸水与咸水的响应机理基本一致,Na+在土壤中的迁移会导致土壤渗透性的降低;Ca~(2+)、Mg~(2+)在土壤中的迁移会提高土壤的渗透性;且三种离子对表层土壤的影响均大于下层土壤。土壤相对渗透系数K/K0(K为各时刻计算所得的渗透系数, K0为初始渗透系数)减小程度与Na+浓度成正比;Ca~(2+)、Mg~(2+)对土壤渗透性能的影响相似,土壤相对渗透系数增加的程度与Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度成反比,其中Ca~(2+)对提升土壤渗透性的能力强于Mg~(2+);不同条件下土柱整体相对渗透系数与时间及离子浓度均成二次方相关关系;在NaCl溶液入渗过程中,土壤中被置换出来的Ca~(2+)、Mg~(2+)含量随着NaCl溶液浓度的升高而增加,而且随着入渗深度的增加而增大;土壤含盐量取决于入渗水的种类和浓度,在灌溉过程中容易发生土壤积盐的情况,入渗溶液浓度越高,积盐越严重。研究结果对合理开发利用咸水/微咸水灌溉具有一定指导意义。
长期施肥对红壤旱地团聚体磷素储存容量的影响

土壤磷素储存容量(SPSC)是基于磷饱和度(DPS)概念提出与发展的指标,可以有效地评估及监测土壤磷素的存储状态及释放潜能。以红壤旱地长期肥料定位试验地(1988—)为依托,以无机肥区的NK、NPK、NP、PK、NPKCa、 NPKCaS及有机无机配施的1/2NPK(CK)、1/2NPK+花生秸秆还田(PS)、1/2NPK+稻秆(RS)、1/2NPK+鲜萝卜菜(FR)、 1/2NPK+猪厩肥(PM)共11小区的土壤为对象,采用湿筛法获得各粒级团聚体样本,分析红壤旱地及各粒级团聚体SPSC的变化特征,探讨土壤供磷水平对SPSC的影响,评估红壤旱地磷素的流失风险,预测红壤旱地可继续容纳外源磷的“安全寿命”。结果表明:在无机肥区,长期未施磷肥的NK处理土壤SPSC高达265 mg·kg~(–1),分别为NPK、NP、PK、NPKCa与NPKCaS处理的1.9倍、1.6倍、1.9倍、2.0倍和2.4倍;各粒级团聚体对土壤SPSC的贡献率由高到低依次为1~0.25 mm、 0.053~0.25 mm、> 2 mm、 1~2 mm;按现有施磷量,红壤旱地仍可以继续安全施用磷肥30年。在有机无机肥配施区,与CK处理相比,配施猪厩肥(PM)处理的SPSC呈现出负值且高达-333 mg·kg~(–1),应立即停止施肥或调整施肥量;而配施花生秸秆(PS)、稻秆(RS)及鲜萝卜菜(FR)处理的SPSC仍为正值且处理间差异不显著,各粒级团聚体对土壤SPSC的贡献率由高到低依次为1~0.25 mm、> 2 mm、 0.053~0.25 mm、 1~2 mm;按现有施磷量,可继续安全施磷41年、30年、 14年,CK处理则可安全施磷51年。由SPSC与TP、Bray-P的相关关系可以发现,当SPSC > 10 mg·kg~(–1)时,红壤旱地磷是绝对“安全”的;当–10 mg·kg~(–1) ≤ SPSC ≤ 10 mg·kg~(–1)时,红壤旱地磷处于极度不稳定状态,极易或已经开始向周围环境或水体释放,需随时监测或停止施磷;当SPSC < –10 mg·kg~(–1)时,红壤旱地磷已经向周围环境或水体释放,应立刻停止施磷,并调整施肥方案,降低土壤磷素的环境风险。
不同耕作措施对红壤坡耕地耕层质量的影响

为探明不同耕作措施对云南红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能和生产性能的影响,以常规耕作为对照,设置免耕、翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松30 cm四种耕作措施,采用土壤质量指数法对不同耕作措施下耕层质量变化特征进行分析评价。结果表明:(1)不同耕作措施对红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能影响显著。翻耕20 cm+深松30 cm处理下土壤饱和导水率最大(1.19 mm·min~(–1));与常规耕作相比,翻耕20 cm+深松30 cm处理下水稳性团聚体平均质量直径增加28.13%;免耕处理下土壤抗剪强度最高(12.12 kg·cm~(–2)),耕层土壤饱和导水率最大(1.27 mm·min~(–1));翻耕20 cm处理下大于0.25 mm水稳性团聚体含量、水稳性团聚体平均质量直径、几何平均直径均显著高于其他措施,分别为69.64 g·kg~(–1)、1.74 mm、0.77 mm。(2)不同耕作措施对红壤坡耕地耕层生产性能影响具有差异性表现,免耕处理下土壤容重显著增大,土壤有机质、有效磷在表层富集;翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm处理下,耕层增厚效果显著,土壤有机质、有效磷含量显著增加。(3)红壤坡耕地耕层土壤质量及诊断指标的适宜性对耕作措施响应有差异,翻耕20 cm+深松30 cm处理耕层土壤质量指数最大(0.58);翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm处理的耕层厚度、容重及有效磷指标均在适宜性阈值范围。上述研究结论可为红壤坡耕地适宜耕作措施选择以及坡耕地合理耕层的构建与评价提供参考。
大空间尺度土壤质量评价研究进展与启示

土壤质量评价的空间尺度决定了评价结果的适用范围与功能,然而一直以来大空间尺度相关研究相对缺乏。为了分析其核心内容、方法论特征和发展趋势,构建了土壤质量评价相关概念认知框架,综述了当前大空间尺度理论研究和多国实践。分析结果表明:(1)全球—地区尺度土壤质量评价研究基本遵循了“制定评价目标—明确评价对象和涉及的土壤功能—选取评价指标与评价模型—输出评价结果”的技术路线,在评价目标、对象和指标选取等方面侧重反映土壤的自然资源属性与固有质量,常见综合评价模型应用;(2)土壤功能分解与表达逐渐成为土壤质量评价的核心,驱动了相关研究的多维度、多尺度发展。目前亟待开展:对应复合管理目标的广域空间土壤质量统一评价,根据土壤功能分布、土壤类型特征及土地利用方式,明确国家土壤资源分区利用与保护策略;通过多源地学数据集成与基于土壤功能的评价模型研发,发现大空间尺度土壤质量演变规律,协同大、中、小空间尺度研究以探明土壤质量评价的尺度效应。
基于优先保护鱼类识别的澜沧江中下游生态流量

河道内维持合理的生态流量,以满足水生生物生境需求,是其生态系统健康的重要保障。选取澜沧江中下游为研究区,构建了基于风险系数、干扰系数和价值系数3个维度的河道优先保护鱼类评估方法,识别了该地区优先保护鱼类;基于河道内流量增量法,选取水力生境适宜性指数及高/中/低适宜生境面积比例作为生境适宜度评估指标,建立其与流量的关系曲线,研究了该地区优先保护鱼类产卵期和成年期的适宜生态流量,结果表明: 1)澜沧江中下游优先保护等级最高的鱼类为中国结鱼; 2)中国结鱼产卵期和成年期最适生态流量分别为$2100\;{{\rm{m}}^3}/{\rm{s}}$和$1200\;{{\rm{m}}^3}/{\rm{s}}$,适宜生态流量范围分别为$1700 \sim 3300\;{{\rm{m}}^3}/{\rm{s}}$和$800 \sim 1500\;{{\rm{m}}^3}/{\rm{s}}$,计算结果介于Tennant法很好-最大等级之间。
节水减氮对土壤硝态氮分布和冬小麦水氮利用效率的影响

针对当前关中平原冬小麦生产中氮肥投入过量、灌溉水资源不足的问题,研究节水减氮栽培模式下冬小麦籽粒产量、水氮利用及硝态氮淋失情况,能为确定冬小麦节水减肥环保增效的生产模式提供理论依据。于2017-2019年在陕西杨凌开展冬小麦节水减氮田间栽培试验,采用二因素裂区设计,施氮量为主处理,灌水量为副处理,设施氮量处理N300(300 kg hm~(-2))、N225(225 kg hm~(-2))、N150(150 kg hm~(-2))、N75(75 kg hm~(-2))、N0(不施氮)和灌水量处理W2(1200 m~3 hm~(-2))、W1(600 m~3 hm~(-2))、W0(0),分析小麦产量、水氮利用效率及土壤硝态氮淋失情况。结果表明,2017-2018年和2018-2019年小麦季灌水处理较不灌水处理分别增产14.88%~15.01%和4.11~4.16倍,但处理间差异不显著,而越冬期灌水600 m~3 hm~(-2)土壤硝态氮淋失风险显著降低。在越冬期灌水600 m~3 hm~(-2)处理下,2017-2018年施氮量150 kg hm~(-2)处理产量最高,2018-2019年则是施氮量225 kg hm~(-2)处理产量最高,但2018-2019年施氮量150 kg hm~(-2)处理在较高产量基础上获得较高的氮肥利用效率,土壤硝态氮淋失量也较施氮量225 kg hm~(-2)处理2个年度分别降低了15.87%和10.20%。因此,施氮量150 kg hm~(-2)配合越冬期灌水600 m~3 hm~(-2),能够在保障产量的基础上,提高水氮利用效率,降低硝态氮淋失风险,实现关中平原冬小麦生产节水减肥环保增效的目标。
波浪作用下直立结构物附近强湍动掺气流体运动的数值模拟

波浪破碎卷入气体易对建筑物受力产生压力振荡,了解波浪作用下建筑物附近掺气水流的运动特性是精确计算建筑物受力的前提.基于OpenFOAM开源程序包和修正速度入口造波方法建立三维数值波浪水槽,模型采用S-A IDDES湍流模型进行湍流封闭,并采用修正的VOF方法捕捉自由液面,数值模拟了规则波在1:10的光滑斜坡上与直立结构物的相互作用过程,重点分析了结构物附近的水动力和掺气水流运动特性.结果表明,建立的数值模型能精确地捕捉波浪作用下直立结构物附近的自由液面的变化以及气泡输运过程,较好地描述气体卷入所形成的气腔形态以及多气腔之间的融合、分裂等过程;波浪与直立结构物相互作用产生强湍动掺气水流,其运动过程十分复杂;掺气流体输运过程中水气界面周围一直伴随着涡的存在,其中,气泡的分裂与周围正负涡量剪切作用密切相关,且其输运轨迹主要受周围流场的影响;研究揭示了结构物附近湍动能与掺气特性的关系,发现波浪作用下直立结构物附近湍动能的分布与掺气水流特征参数(气泡数量、空隙率)整体呈现一定的线性关系.