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配施硝化抑制剂对增氧灌溉稻田土壤氮素变化动态及微生物群落结构的影响

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环境科学 2024年

作者：陈书融朱练峰秦碧蓉王婕田文昊朱春权曹小闯孔亚丽张均华金千瑜中国水稻研究所稻作技术研究与发展中心贵州大学农学院

为探讨配施硝化抑制剂对增氧灌溉稻田土壤的氮素变化动态和生物群落的影响，以中浙优8号为材料，设常规淹水灌溉(CF)、微纳米气泡水增氧灌溉(MB)和微纳米气泡水增氧灌溉下配施硝化抑制剂(MBNI)这3个处理. 研究配施硝化抑制剂对增氧灌溉... 详细信息

为探讨配施硝化抑制剂对增氧灌溉稻田土壤的氮素变化动态和生物群落的影响，以中浙优8号为材料，设常规淹水灌溉(CF)、微纳米气泡水增氧灌溉(MB)和微纳米气泡水增氧灌溉下配施硝化抑制剂(MBNI)这3个处理. 研究配施硝化抑制剂对增氧灌溉稻田土壤NH4+-N、NO3--N含量、表观硝化率的影响以及细菌群落多样性特征及其与土壤化学性质的相关性. 结果表明，增氧灌溉处理(MB和MBNI)较淹水灌溉处理(CF)增加了灌溉水溶解氧浓度、提高了土壤pH和氧化还原电位(Eh)，显著提高土壤NH4+-N含量. MBNI处理与MB处理相比，土壤pH升高，且在施入氮源后短时间内降低NH4+-N含量，增加土壤后期NO3--N含量；增氧灌溉处理(MB和MBNI)较淹水灌溉处理(CF)能够提高土壤细菌多样性和丰富度，显著增加了Proteobacteria(变形菌门)、Nitrospirota(硝化螺旋菌门)的相对丰度、降低了Bacteroidota(拟杆菌门)的相对丰度，而MBNI处理较MB处理降低其多样性和丰富度，显著抑制了Nitrospirota的相对丰度. 相关性分析表明，土壤化学性质与细菌群落结构显著相关. 综上，增氧灌溉下配施硝化抑制剂能能够提高土壤供氮能力，提高土壤无机氮含量，改善土壤化学性质，影响微生物群落多样性和丰富度从而优化微生物群落结构.

关键词：水稻增氧灌溉硝化抑制剂无机氮动态变化微生物多样性和群落结构

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稻田配施氮肥增效剂的应用研究进展

中国稻米 2024年 2-7页

作者：陈书融何禹畅秦碧蓉王婕田文昊朱春权孔亚丽曹小闯张均华金千瑜朱练峰中国水稻研究所/水稻生物育种全国重点实验室贵州大学农学院

综述了氮肥增效剂的种类、作用机制及对水稻生长、产量以及氮肥利用率的影响。稻田配施硝化抑制剂对土壤氨氧化古菌和细菌有显著的抑制作用,添加脲酶抑制剂显著抑制了土壤脲酶活性,两种抑制剂(即氮肥增效剂)配施均能减缓氮肥分解速度,... 详细信息

综述了氮肥增效剂的种类、作用机制及对水稻生长、产量以及氮肥利用率的影响。稻田配施硝化抑制剂对土壤氨氧化古菌和细菌有显著的抑制作用,添加脲酶抑制剂显著抑制了土壤脲酶活性,两种抑制剂(即氮肥增效剂)配施均能减缓氮肥分解速度,从而提高水稻对氮素的吸收利用,促进水稻生长,提高水稻产量及氮肥利用率;此外还能减少氮相关的温室气体排放。最后展望了氮肥增效剂未来的发展方向。

关键词：水稻硝化抑制剂脲酶抑制剂氮肥利用率

解磷细菌解磷机制研究进展及其在水稻上的应用

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中国稻米 2024年第3期30卷 1-9页

作者：潘林弥春霞徐青山魏倩倩孔亚丽朱练峰田文昊朱春权张均华中国水稻研究所/水稻生物育种全国重点实验室杭州310006 牡丹江师范学院黑龙江牡丹江157011 安徽大学合肥230601

磷是植物生长不可缺少的元素。土壤中总磷含量丰富,但可被植物直接吸收利用的有效磷含量却很低。传统上主要通过施用磷肥提高缺磷地区的作物产量。然而,施入土壤中的磷不仅易被固定,还会转化成难以被植物直接吸收利用的有机磷,从而降低... 详细信息

磷是植物生长不可缺少的元素。土壤中总磷含量丰富,但可被植物直接吸收利用的有效磷含量却很低。传统上主要通过施用磷肥提高缺磷地区的作物产量。然而,施入土壤中的磷不仅易被固定,还会转化成难以被植物直接吸收利用的有机磷,从而降低植物对磷的吸收利用率,造成环境污染。解磷细菌具有将土壤中难溶态磷转化为可被植物直接吸收利用的有效磷的功能,提高植物对磷的吸收利用率。解磷细菌种类繁多,作用机制复杂且影响因素众多。本文综述了解磷细菌解磷机制的研究进展,总结了解磷细菌在水稻生产上的应用情况,以为提高稻田土壤难溶态磷的利用效率提供理论依据。

关键词：水稻磷解磷细菌解磷机制

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土壤培肥技术对土壤健康的影响途径与作用机制

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中国土壤与肥料 2024年第2期 220-227页

作者：虞轶俊徐青山张均华朱春权朱练峰田文昊刘晓霞秦华孔亚丽浙江省耕地质量与肥料管理总站浙江杭州310020 水稻生物育种全国重点实验室中国水稻研究所浙江杭州310006 浙江农林大学浙江杭州311300

土壤健康与农产品优质安全、农业绿色可持续发展密切相关。不同培肥技术对土壤物理功能、化学功能与生物学功能产生较大影响,进而影响土壤健康水平。论文明确了土壤健康的内涵与发展历程,阐述了长期大量施用化肥和不同耕作措施对土壤健... 详细信息

土壤健康与农产品优质安全、农业绿色可持续发展密切相关。不同培肥技术对土壤物理功能、化学功能与生物学功能产生较大影响,进而影响土壤健康水平。论文明确了土壤健康的内涵与发展历程,阐述了长期大量施用化肥和不同耕作措施对土壤健康的影响途径,从物理、化学和生物学3个方面总结了有机培肥技术对提高土壤健康的作用机制,并对我国未来土壤健康研究方向提出了展望,以期为培育健康土壤和实现我国农业高质量发展提供理论支撑与技术指导。

关键词：土壤健康土壤培肥措施耕作措施

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信号分子硫化氢参与硫肥缓解铝对水稻生长抑制作用的机制

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中国水稻科学 2024年第3期38卷 290-302页

作者：魏倩倩汪玉磊孔海民徐青山颜玉莲潘林迟春欣孔亚丽田文昊朱练峰曹小闯张均华朱春权中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室杭州310006 浙江省耕地质量与肥料管理总站杭州310020

【目的】探究基于施硫肥提高水稻体内硫化氢(H_(2)S)生成缓解水稻在酸性土壤中铝(Al)毒害的栽培方式及其内在机制。【方法】以Al敏感品种Kasalath为试验材料,设置CK,CK+S(硫肥),CK+NaHS(H_(2)S供体),Al,Al+S,Al+NaHS六个盆栽处理,通过... 详细信息

【目的】探究基于施硫肥提高水稻体内硫化氢(H_(2)S)生成缓解水稻在酸性土壤中铝(Al)毒害的栽培方式及其内在机制。【方法】以Al敏感品种Kasalath为试验材料,设置CK,CK+S(硫肥),CK+NaHS(H_(2)S供体),Al,Al+S,Al+NaHS六个盆栽处理,通过测定不同时期水稻体内H_(2)S含量、Al含量、抗氧化系统酶活性,分蘖期根系和光合作用相关指标,明确外源施加硫肥通过调控水稻体内H_(2)S生成缓解Al毒的机制。【结果】与Al处理相比,Al+S处理显著提高水稻体内H_(2)S含量,叶片中的H_(2)S含量在分蘖期和齐穗期分别增加了19.27%和34.99%;根部H_(2)S含量在分蘖期、齐穗期和成熟期分别增加了39.72%、21.08%和30.73%。相比Al处理,Al+S处理显著促进了分蘖期水稻根系的生长,提高了水稻的光合作用能力,同时降低了不同时期水稻根茎叶中的Al含量,在分蘖期分别下降了40.98%、28.47%和24.18%;齐穗期下降了14.58%、50.30%和13.17%;成熟期下降了14.44%、29.78%和8.70%。进一步研究发现,Al+S处理显著增强了水稻体内抗氧化酶(SOD、CAT、APX、POD)的活性,降低了水稻体内过氧化氢(H_(2)O2)、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O_(2)^(-)·)含量,增加了与细胞质Al在液泡中进行分室相关的基因OsALS1以及与修复被Al破坏的细胞壁相关基因OsSTAR1和OsSTAR2的相对表达量。同时,外源施加硫肥还通过调控土壤pH值降低水稻根际土中交换态Al、无机吸附态Al和水溶态Al的含量,增加Al的水合物和氢氧化物的含量。Al+NaHS处理具有同样的效果。【结论】外源增施硫肥能够通过提高水稻体内的H_(2)S含量缓解Al对水稻根系生长和光合作用的抑制,提高抗氧化系统酶活性降低Al对水稻的过氧化损伤,同时促进液泡对水稻细胞质Al的区室化作用,降低细胞壁对Al的吸附或改变土壤中Al的形态,最终降低水稻根系内的Al含量来缓解Al对水稻生长的抑制作用。

关键词：铝胁迫硫酸钾硫化氢抗氧化酶系统水稻

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氮调控植物对不同养分吸收利用的生理和分子机制

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植物生理学报 2024年第6期60卷 919-927页

作者：颜玉莲李建强徐青山魏倩倩刘晓霞迟春欣孔亚丽朱练峰田文昊张均华朱春权中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室杭州310006 平湖市植保土肥技术推广中心浙江平湖314200 浙江省耕地质量与肥料管理总站杭州310020

氮肥施加量和氮源形态显著影响植物对营养元素的吸收和利用。本文总结了近年来关于氮素调控植物养分吸收利用的生理生化机制研究,包括不同氮源形态和不同氮施加量调控植物对氮、磷、钾、钙、铁等大量和微量元素的吸收和利用。比如氮通... 详细信息

氮肥施加量和氮源形态显著影响植物对营养元素的吸收和利用。本文总结了近年来关于氮素调控植物养分吸收利用的生理生化机制研究,包括不同氮源形态和不同氮施加量调控植物对氮、磷、钾、钙、铁等大量和微量元素的吸收和利用。比如氮通过调控植物根系形态结构、根系细胞壁组分、根际微生物代谢和群落结构、体内信号分子传导及通路等过程,直接或者间接的影响植物对土壤中元素的吸收利用。氮对不同植物养分吸收利用的调控作用存在差异,在农业生产上可通过针对性的施加氮肥提高作物对营养元素的吸收利用效率,从而达到减肥增效的目的。

关键词：氮肥营养元素生理机制分子机制根际微生物

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不同施氮水平对双季稻产量、氮素利用率及稻田氮素平衡的影响

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作物杂志 2024年第2期 89-96页

作者：秦碧蓉尤赛雅陈书融朱练峰孔亚丽朱春权田文昊张均华金千瑜曹小闯刘丽贵州大学农学院贵州贵阳550025 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室浙江杭州310006

以“中早39”和“天优华占”为供试材料,通过大田试验研究不同施氮水平对早、晚稻产量形成、氮素利用率和水稻―土壤氮素平衡的影响。结果表明,施氮显著增加了双季稻在0~40 cm土层土壤残留无机氮,且氮形态以NH_(4)^(+)-N为主;当施氮量... 详细信息

以“中早39”和“天优华占”为供试材料,通过大田试验研究不同施氮水平对早、晚稻产量形成、氮素利用率和水稻―土壤氮素平衡的影响。结果表明,施氮显著增加了双季稻在0~40 cm土层土壤残留无机氮,且氮形态以NH_(4)^(+)-N为主;当施氮量分别超过180 kg/hm^(2)(早稻)、200 kg/hm^(2)(晚稻)时,土壤残留无机氮含量不再显著增加;水稻―土壤氮素平衡表明,除氮肥外,其他氮输入占氮素总输入的48.7%~78.4%,氮的输出主要受水稻吸氮量、土壤氮残留量和氮损失量影响,在一定施氮范围内,随着施氮量的增加均显著增加。随着施氮水平的提高,早、晚稻产量呈先增加后降低的趋势,其主要通过增加有效穗数和穗粒数增加水稻产量;氮偏生产力、氮农学利用率与氮素依存率随施氮量增加显著降低,但氮吸收利用率、氮表观残留率和氮肥贡献率呈相反变化趋势。水稻产量和施氮量二次回归模型表明,早稻、晚稻最佳施氮量分别为163.4和209.2 kg/hm^(2)。因此,浙江杭州区域双季稻推荐施氮量分别为早稻163.4 kg/hm^(2)、晚稻209.2 kg/hm^(2),能够达到水稻高产、氮肥高效。

关键词：氮肥用量产量氮素利用率氮素平衡双季稻

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基于石墨烯量子点的光纤法布里珀罗腔湿度传感器的研究

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基于石墨烯量子点的光纤法布里珀罗腔湿度传感器的研究

作者：田文昊中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

湿度从一个人的衣食住行到国家的工农业生产都扮演着重要的角色。人们很早就意识到了湿度的重要性。随着社会经济的不断发展,农、工、生物等领域对湿度传感器的各方面的性能要求不断变高,这对湿度传感器设计人员来说,既是挑战又是机遇... 详细信息

湿度从一个人的衣食住行到国家的工农业生产都扮演着重要的角色。人们很早就意识到了湿度的重要性。随着社会经济的不断发展,农、工、生物等领域对湿度传感器的各方面的性能要求不断变高,这对湿度传感器设计人员来说,既是挑战又是机遇。随后,各种高性能、小型化的湿度检测器相继出现,成为了湿度检测装置的研究趋势。近年来。光纤传感技术作为新型的传感检测技术,因其灵敏度高、响应速度快、抗干扰性强等优点,已经成为了传感器领域的关键技术之一。与此同时,随着材料学科的普及和发展,石墨烯及其衍生物也已经成为了生物学科和传感领域备受关注的新型敏感材料。本论文结合光纤传感器的优势,设计并制作了一种成本低廉、制作简单、高灵敏度的法布里-珀罗干涉仪结构的光纤湿度传感器。本文介绍了光纤法布里-珀罗干涉仪的传感原理,分析了石墨烯量子点的湿敏特性。设计了石墨烯量子点光纤法布里-珀罗腔结构,成功制备了石墨烯量子点光纤法布里-珀罗传感器,搭建了传感器湿度测量系统。利用波长漂移法对传感器进行了湿度测量实验。实验结果证明此光纤传感器可以对外界湿度变化进行高灵敏度的响应,并且稳定性和重复性良好。通过对传感器动态响应的实验研究,得到了传感器湿度响应时间和恢复时间。详细分析了温度响应特性,探讨了干涉仪的腔长和石墨烯量子点材料浓度对干涉光谱的影响,有利于提高传感器的灵敏度参数。基于湿度和温度响应相关实验数据,证明该传感器的湿度响应灵敏度远远大于其温度响应灵敏度,有利于温度和湿度交叉响应的分离。

关键词：光纤传感湿度检测石墨烯量子点法布里-珀罗干涉仪

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内置声阻尼的蜂窝夹层复合结构吸声性能分析

内置声阻尼的蜂窝夹层复合结构吸声性能分析

作者：田文昊南昌航空大学

学位级别：硕士

蜂窝夹层结构因具有质轻、比强度和比刚度大的独特优点,同时还具有抗失稳、耐疲劳老化、隔热、隔声、减振等特点而被广泛应用于航空领域,传统蜂窝夹层结构以六边形蜂窝为主,现用圆形蜂窝替代六边形蜂窝从而构成圆形蜂窝夹层结构,以其为... 详细信息

蜂窝夹层结构因具有质轻、比强度和比刚度大的独特优点,同时还具有抗失稳、耐疲劳老化、隔热、隔声、减振等特点而被广泛应用于航空领域,传统蜂窝夹层结构以六边形蜂窝为主,现用圆形蜂窝替代六边形蜂窝从而构成圆形蜂窝夹层结构,以其为研究对象,由于圆形蜂窝夹层结构的冲压实验研究较为广泛,而面内力学性能的研究相对较少,故本文首先以此为出发点,对比分析了六边形及圆形蜂窝结构的面内力学参数,然后进一步对圆形及六边形蜂窝夹层结构的吸声性能展开了深入研究。首先,对圆形及六边形蜂窝结构的面内力学参数进行了对比分析。本文采用等效原理对蜂窝结构进行等效分析,对面内等效弹性模量、等效抗压强度和等效屈服强度这三个主要参数进行对比,得出当蜂窝壁厚增加时六边形蜂窝结构的弹性模量和强度均小于密排圆形蜂窝结构,从而说明密排圆形蜂窝结构具有面内力学性能优势。其次,对圆形及六边形蜂窝夹层结构的吸声性能进行了分析。本文采用声波传递法求解了声波经过蜂窝夹层结构之后的入射波和透射波,进而求出入射声功率和透射声功率,最后得出吸声系数理论计算公式,分析得出蜂窝夹层结构的吸声效果不理想,从而反映了传统蜂窝夹层结构具有良好隔声性能,但吸声性能较差。为了提高蜂窝夹层结构的吸声性能,故将蜂窝夹层结构的上表面进行微穿孔以增大吸声效果,以及将声阻尼即微穿孔板内置于蜂窝芯中,运用声电类比法得出内置微穿孔板蜂窝夹层结构的吸声系数理论计算公式,并用comsol的仿真计算结果验证了理论计算的正确性。最后,对内置声阻尼的蜂窝夹层结构进行了分析验证。基于已经得到验证的内置微穿孔板蜂窝夹层结构吸声系数计算公式,进而分析结构参数对吸声系数的影响,结果表明,内置微穿孔板的穿孔直径较小时对吸声效果有明显提升。然后将另一种声阻尼即薄板内置于蜂窝芯中且使其形成一定的高度比时,蜂窝夹层结构的吸声频带得到拓宽,吸声系数有所增大,从而说明内置薄板也可提升蜂窝夹层结构的吸声效果,然后分析内置双层微穿孔板时,改变结构参数时对吸声系数的影响,最后对声阻尼类型进行对比分析,得出吸声效果较优的内置声阻尼蜂窝夹层复合结构。

关键词：圆形蜂窝夹层结构面内力学参数声阻尼结构参数吸声性能