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模拟根系分泌物对土壤N2O排放的影响

模拟根系分泌物对土壤N2O排放的影响

作者：庄姗中国农业科学院

学位级别：硕士

NO是重要的温室气体,能够破坏平流层中的臭氧层且参与大气中的光化学反应,从而进一步加剧温室效应。土壤排放的NO,约占全球NO排放总量的65%。菜地具有高水高肥的特点,对我国NO排放贡献较大。根系分泌物是土壤的重要碳源,影响其根际周围... 详细信息

NO是重要的温室气体,能够破坏平流层中的臭氧层且参与大气中的光化学反应,从而进一步加剧温室效应。土壤排放的NO,约占全球NO排放总量的65%。菜地具有高水高肥的特点,对我国NO排放贡献较大。根系分泌物是土壤的重要碳源,影响其根际周围微生物活动和养分利用。本文开展了外源添加草酸、丝氨酸、葡萄糖的土壤室内培养实验,应用稳定同位素技术研究了这些代表性根系分泌物对土壤NO排放及其微生物产生途径的影响,以期为菜地NO减排、环境污染控制提供理论支撑和基础数据。论文主要研究内容包括:不同根系分泌物对土壤NO排放影响的日变化研究。分别在土壤中添加2种浓度的草酸、丝氨酸、葡萄糖,以添加蒸馏水为对照组进行为期4天的室内培养。按照不同时间段采集了培养第4天的气体,分析了NO排放速率、日累积排放量和同位素特征值(δ15N、δO和SP(site preference,SP=δ15N-δ15N))等指标。分析结果表明:(1)添加3种根系分泌物组土壤NO排放速率均逐渐升高,均高于对照。(2)添加根系分泌物的不同处理间土壤NO-δO值无明显差异,均显著高于对照;土壤NO-δ15N值与添加根系分泌物的种类有关。(3)根系分泌物浓度越高,SP值越低,反硝化作用对NO的贡献越大。(3)综合分析不同指标不同时刻的检测值与日均值的校正系数,确定添加根系分泌物后第16 h为最佳取样时间。不同根系分泌物对土壤NO排放的短期影响研究。分别设置添加3个浓度水平的草酸、丝氨酸、葡萄糖溶液添加到的土壤中,进行室内通气、厌氧、厌氧+乙炔培养32天。采集了不同培养时间段的NO气体和土壤,分析了NO排放速率和同位素特征值(δ15N、δO和SP),以及土壤底物NH、NO浓度及NO的δ15N、δO同位素丰度。结果如下:(1)培养前11天,添加根系分泌物后土壤NO排放速率先增加后降低,并且保持一定的排放潜力。(2)在培养11-30天中,根系分泌物处理NO排放速率较低,对照处理持续升高;再次添加N源后,NO迅速排放。各处理的NO排放高峰期也不同。(3)同一根系分泌物的浓度越高,NH向NO的转化速率越快。(4)NO-δ15N、δO和同位素图谱(SP-δO和SP-δ15N)分析显示,培养前12天各处理土壤NO主要来自反硝化作用和硝化反硝化作用,且均存在不同程度的NO还原,对照处理硝化占比高于根系分泌物处理组。综上所述,本论文研究结果表明:添加根系分泌物,可以增加土壤NO反硝化和硝化细菌反硝化途径的贡献,不同类型根系分泌物对反硝化作用的贡献程度不同;该研究结果对于我国制定合理措施促进农田土壤温室气体NO的减排具有重要的参考价值和指导意义。

关键词：根系分泌物 N2O 微生物过程稳定同位素

基于双同位素图谱评估肥料类型对滴灌白菜地N_(2)O来源的影响

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农业工程学报 2020年第23期36卷 109-116页

作者：林伟李昱佳王宇郑欠庄姗丁军军李玉中中国农业科学院都市农业研究所成都610213 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室北京100081 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所环境稳定同位素实验室北京100081

N_(2)O是一种重要的温室气体,菜地高水高肥导致其排放量大。该研究通过解析滴灌条件下不同肥料处理对白菜地N_(2)O排放的影响,以阐明滴灌下不同肥料处理的N_(2)O来源,为菜地土壤N_(2)O减排提供理论依据。设置无机复合肥(NPK)、有机肥(M... 详细信息

N_(2)O是一种重要的温室气体,菜地高水高肥导致其排放量大。该研究通过解析滴灌条件下不同肥料处理对白菜地N_(2)O排放的影响,以阐明滴灌下不同肥料处理的N_(2)O来源,为菜地土壤N_(2)O减排提供理论依据。设置无机复合肥(NPK)、有机肥(M)、无机水溶肥(WS)和无肥(NF)4种常见肥料处理,采用滴灌方式灌溉,收集菜地土壤排放的N_(2)O,并利用稳定同位素技术分析N_(2)O的同位素特征值,通过15N在N_(2)O分子中的位置偏好值、N_(2)O和H2O之间的净同位素效应值搭建双同位素图谱,分析N_(2)O产生途径及其贡献。结果表明,对于NPK、M、WS和NF处理,N_(2)O排放通量分别为1074、146.5、116.2和112.9μg/(m^(2)·h);NPK、M、WS处理的氮肥利用效率分别为45.1%、22%、45.2%;NPK、M、WS和NF处理下N_(2)O主排期的硝化作用贡献分别约为38%、46%、54%和49%,N_(2)O主排期的N_(2)O还原程度分别约为14%、71%、46%和70%。可见,无机水溶肥处理显示了最高的氮素利用效率和较低的N_(2)O排放量,且其与无机复合肥处理的N_(2)O还原程度都相对较低不利于反硝化过程中的N_(2)O减排;有机肥处理则有最高的N_(2)O还原程度,是减少反硝化作用N_(2)O产生的主要途径。综合考虑,该研究推荐菜地施肥时采用有机肥作为底肥,管理过程中配合水肥一体化技术,达到促进N_(2)O还原以减少N_(2)O排放和提高肥料氮素利用效率的效果。

关键词：同位素肥料 N_(2)O 减排滴灌有机肥

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阴香扦插繁殖试验

安徽农业科学 2009年第18期37卷 8639-8640页

作者：庄姗胡松竹王光云洪勇江西农业大学园林与艺术学院江西南昌330045 江西省玉山县林业局江西玉山334700 江西丰林投资开发有限公司江西南昌330000

[目的]探讨基质和生根剂对阴香扦插生根的影响。[方法]采用田间扦插试验研究不同基质、不同种类和不同浓度的生根促进剂对阴香扦插生根的影响。[结果]阴香扦插的基质以黄心土和珍珠岩为好。200 mg/L ABT+黄心土+15 m in和100 mg/L ABT+... 详细信息

[目的]探讨基质和生根剂对阴香扦插生根的影响。[方法]采用田间扦插试验研究不同基质、不同种类和不同浓度的生根促进剂对阴香扦插生根的影响。[结果]阴香扦插的基质以黄心土和珍珠岩为好。200 mg/L ABT+黄心土+15 m in和100 mg/L ABT+黄心土+30 m in组合的生根率最高。基质对生根率影响较大,基质间不同浓度的生根剂对生根率影响显著,而生根剂对生根率的影响不显著,生根剂之间不存在差异。生根进程中POD和CAT活性随插条生根的进程逐渐增加,有利于难生根的植物插条的扦插生根。[结论]采用当年生半木质化或1年生木质化程度不高的插条,以黄心土或珍珠岩为基质,选用ABT为生根剂可提高阴香生根率。

关键词：阴香扦插生根率

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青岛市农区地下水硝态氮污染来源解析

环境科学 2021年第7期42卷 3232-3241页

作者：寇馨月丁军军李玉中毛丽丽李巧珍徐春英郑欠庄姗中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业部旱作节水重点实验室北京100081 中国农业科学院环境稳定同位素实验室北京100081

为了提高作物产量,肥料大量投入在农业种植区日益普遍,导致了农区地下水硝态氮(NO^(-)_(3)-N)污染.农业面源污染是地下水硝态氮污染的主要原因.为了保障饮用水安全,明确农区硝态氮污染的来源是十分必要的.本研究分别于2009年和2019年在... 详细信息

为了提高作物产量,肥料大量投入在农业种植区日益普遍,导致了农区地下水硝态氮(NO^(-)_(3)-N)污染.农业面源污染是地下水硝态氮污染的主要原因.为了保障饮用水安全,明确农区硝态氮污染的来源是十分必要的.本研究分别于2009年和2019年在青岛农区随机选取35个采样点,借助反距离加权法(IDW)对硝态氮含量进行空间分布分析,通过测定氮、氧同位素进行溯源,运用SIAR模型量化污染源的贡献率.结果表明,青岛市地下水硝态氮含量(平均值)由2009年的38.49 mg·L^(-1)降低为2019年的22.37 mg·L^(-1),但仍高于世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中硝态氮的最大允许含量.2009年和2019年硝态氮含量都呈现由南向北逐渐增加的趋势,南部污染轻,北部污染重.δ^(15)N-NO^(-)_(3)和δ^(18)O-NO^(-)_(3)的交叉图显示青岛市地下水硝态氮主要来源是化肥、土壤氮、粪肥和污水.水同位素表明降水是青岛市地下水的主要来源.贝叶斯混合模型(SIAR模型)表明污染源贡献率为:粪肥和污水(47.42%)>土壤氮(27.80%)>化肥(14.35%)>大气氮沉降(10.43%).从2009~2019年青岛市地下水质量得到了改善,但硝态氮污染状况仍不容忽视,应根据硝态氮污染来源,有针对性地防治以确保农区饮用水安全和农业的可持续发展.

关键词：氮同位素氧同位素硝态氮来源 SIAR模型青岛农区

钼靶、断层摄影、超声和磁共振在乳腺癌诊断中的对比

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中国临床研究 2020年第12期33卷 1694-1697页

作者：庄姗王梦茹赵玉年陈骏南京医科大学附属肿瘤医院影像中心江苏南京210009 南京医科大学上海第十人民医院介入与血管外科上海200072

目的比较数字化乳腺X射线摄影(钼靶,DM)、断层摄影(DBT)、超声检查(US)和磁共振成像(MRI)在乳腺癌中的诊断价值。方法回顾性分析2018年1月至12月于南京医科大学附属肿瘤医院行乳腺手术的123例患者共128个病灶,术前均行DM、DBT、US和MR... 详细信息

目的比较数字化乳腺X射线摄影(钼靶,DM)、断层摄影(DBT)、超声检查(US)和磁共振成像(MRI)在乳腺癌中的诊断价值。方法回顾性分析2018年1月至12月于南京医科大学附属肿瘤医院行乳腺手术的123例患者共128个病灶,术前均行DM、DBT、US和MRI检查,分析其影像学特征,与病理结果对比,比较四种检查方法对乳腺癌的敏感性、特异性和诊断准确率,并对各方法进行Kappa一致性检验。结果 DM、DBT、US和MRI对乳腺癌的敏感性、特异性及准确性分别为63.1%、59.6%和61.7%,88.1%、75.0%和82.8%,86.8%、76.9%和82.8%,93.4%、80.8%和88.3%,DBT、US和MRI对乳腺癌的敏感性和准确率高于DM,差异均有统计学意义(P0.05)。MRI的特异性高于DM,差异有统计学意义(P0.05)。DM、DBT、US和MRI的 Kappa值分别为0.639、0.694、0.682、0.828。致密乳腺中65个非钙化性病变中,DM的诊断效能降低,敏感性和准确率分别是42.4%和50.8%。结论 DBT、US和MRI对乳腺癌的诊断效能高于DM,DBT和MRI具有更高的优势。

关键词：乳腺癌乳腺X射线摄影钼靶三维断层摄影超声磁共振

三维数字断层引导下立体定位活检技术对隐匿性乳腺病变的应用价值

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临床放射学杂志 2020年第10期39卷 1946-1951页

作者：唐晓雯赵玉年王海彦庄姗高扬丁德芹江苏省肿瘤医院&江苏省肿瘤防治研究所&南京医科大学附属肿瘤医院放射科南京210009

目的探讨三维数字断层X线断层摄影(DBT)引导下对临床不能触及的乳腺隐匿性病变进行穿刺定位活检诊断的准确性及其临床应用价值,以确定恶性肿瘤的阳性预测值。方法连续性搜集190例隐匿性乳腺病灶患者,观察病变乳腺X线摄影表现及位置,经DB... 详细信息

目的探讨三维数字断层X线断层摄影(DBT)引导下对临床不能触及的乳腺隐匿性病变进行穿刺定位活检诊断的准确性及其临床应用价值,以确定恶性肿瘤的阳性预测值。方法连续性搜集190例隐匿性乳腺病灶患者,观察病变乳腺X线摄影表现及位置,经DBT引导下进行立体定位活检,定位后4小时接受手术。根据病理结果,统计活检取得的阳性率,并对活检病理结果与最终手术病理结果符合程度进行统计学分析。结果190例患者乳腺经乳腺X线摄影检查共发现246个病灶,术后病理结果其中有113个为恶性病灶,恶性病灶检出率为45.9%(113/246)。X线诊断准确性、敏感性及特异性分别为84.5%、81.6%及86.9%;246个病灶定位成功率96.7%(238/246),穿刺活检结果与术后切除活检病理诊断符合率为100%。结论三维DBT引导下定位活检技术对隐匿性乳腺病变定位准确,活检阳性率高,安全易行,在临床表现不明确的早期乳腺癌的术前诊断中起着重要的作用。

关键词：不可触及乳腺疾病三维数字断层X线摄影三维立体定位活检

不同根系分泌物对土壤N2O排放及同位素特征值的影响

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中国农业科学 2020年第9期53卷 1860-1873页

作者：庄姗林伟丁军军郑欠寇馨月李巧珍李玉中中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部旱地节水农业重点实验室中国农业科学院环境稳定同位素实验室

【目的】探究植物根系分泌的主要组分(有机酸、氨基酸、糖类)对土壤N2O排放及其微生物过程的影响,为选择适宜的植物进而控制土壤N2O排放提供支撑。【方法】通过室内试验分别添加草酸、丝氨酸、葡萄糖于土壤中模拟根系的3种主要分泌物,... 详细信息

【目的】探究植物根系分泌的主要组分(有机酸、氨基酸、糖类)对土壤N2O排放及其微生物过程的影响,为选择适宜的植物进而控制土壤N2O排放提供支撑。【方法】通过室内试验分别添加草酸、丝氨酸、葡萄糖于土壤中模拟根系的3种主要分泌物,每种分泌物设置两个浓度水平:低浓度(150μg C·d-1)和高浓度(300μg C·d-1),另设置添加蒸馏水的对照组,共7个处理。将土壤置于120 mL玻璃瓶中进行培养,24 h内采集气体样品7次,每次培养2 h,获取N2O排放速率、日累积排放量和同位素特征值(δ15Nbulk、δ18O和SP(site preference,SP=δ15Nα-δ15Nβ))。【结果】添加3种根系分泌物组分后,土壤N2O排放速率均逐渐升高,且均高于对照。高浓度处理组N2O累积排放量为:葡萄糖((3.2±1.3)mg·kg-1·d-1)处理>丝氨酸((2.6±0.5)mg·kg-1·d-1)处理>草酸((1.4±0.2)mg·kg-1·d-1)处理,低浓度处理组为:草酸((2.7±1.3)mg·kg-1·d-1)处理>丝氨酸((1.8±0.4)mg·kg-1·d-1)处理>葡萄糖((1.6±0.8)mg·kg-1·d-1)处理;添加根系分泌物的不同处理间土壤N2O的δ18O值无明显差异,并稳定在24.1‰—25.6‰,且均显著高于对照((20.1±1.5)‰);土壤N2O的δ15Nbulk值与添加根系分泌物的种类有关,其中草酸处理组为(-20.06±2.22)‰、丝氨酸处理组为(-22.33±1.10)‰、葡萄糖处理组为(-13.86±1.11)‰、对照组为(-23.14±3.72)‰。各处理土壤N2O的SP值的变化范围为13.13‰—15.03‰,根系分泌物浓度越高,SP值越低。综合分析不同处理4个指标(N2O排放速率、N2O的δ15Nbulk、δ18O和SP值)的不同时刻的检测值与日均值的校正系数,添加根系分泌物后第16小时各处理4个指标的校正系数最接近于1。【结论】在NH+4-300 mg N·kg-1的土壤环境下根系分泌物促进N2O的排放,且在培养期间(24 h)土壤N2O排放速率逐渐升高。高浓度处理组葡萄糖对土壤N2O排放速率促进效果最强,低浓度处理组草酸对土壤N2O排放速率促进效果最强。与对照组相比,根系分泌物的添加使N2O的δ18O值显著升高;与对照组相比,葡萄糖的添加使δ15Nbulk值显著升高。根系分泌物浓度越高,反硝化作用对N2O的贡献越大。

关键词：根系分泌物硝化作用反硝化作用 N2O 同位素特征值

有机肥和无机肥对菜地土壤N_2O排放及其来源的影响

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应用生态学报 2018年第5期29卷 1470-1478页

作者：林伟丁军军李玉中徐春英李巧珍郑欠庄姗中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部旱地节水农业重点实验室北京100081 中国农业科学院环境稳定同位素实验室北京100081

以北京地区白菜地为研究对象进行肥料试验,结合乙炔抑制试验设置有机肥乙炔组、有机肥无乙炔组、无机肥(尿素)乙炔组、无机肥无乙炔组4个处理,利用N_2O稳定同位素自然丰度技术,研究菜地土壤N_2O排放通量和同位素特征值的变化规律,旨在... 详细信息

以北京地区白菜地为研究对象进行肥料试验,结合乙炔抑制试验设置有机肥乙炔组、有机肥无乙炔组、无机肥(尿素)乙炔组、无机肥无乙炔组4个处理,利用N_2O稳定同位素自然丰度技术,研究菜地土壤N_2O排放通量和同位素特征值的变化规律,旨在明确在不同肥料作用下N_2O产生和消耗的微生物途径,为减少菜地N_2O排放和科学施肥提供理论依据.结果表明:在白菜生长期内有机肥乙炔组、有机肥无乙炔组、无机肥乙炔组、无机肥无乙炔组的N_2O总排放量分别为(374±37)、(283±34)、(458±36)、(355±41)g·m^(-2),有机肥处理的N_2O通量显著低于无机肥处理,乙炔组的N_2O通量显著高于无乙炔组;两种肥料处理的N_2O还原程度基本相同,而无机肥处理的硝化作用更高;乙炔仅抑制部分硝化作用,在N_2O排放高峰期也仅抑制部分N_2O还原,当排放降低时才能完全抑制N_2O还原.可见,无机肥尿素能够促进硝化作用进而增加N_2O排放,高浓度的N_2O对乙炔抑制N_2O还原起拮抗作用.因此,在北京地区菜地使用有机肥替代部分无机肥可以有效减少硝化作用触发的土壤N_2O排放,同时在使用乙炔抑制方法研究N_2O来源时应考虑合理的N_2O浓度阈值.

关键词：有机肥硝化作用 N2O还原同位素特征值乙炔抑制

X线摄影、三维断层摄影和磁共振对乳腺导管原位癌的诊断价值比较

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中国肿瘤外科杂志 2019年第5期11卷 354-357页

作者：庄姗赵玉年陈骏唐晓雯南京医科大学附属肿瘤医院(江苏省肿瘤防治研究所江苏省肿瘤医院)放射科江苏南京210009 上海市第十人民医院介入科上海200072

目的评估全数字化乳腺X线摄影(FFDM)、三维断层摄影(DBT)和磁共振成像(MRI)对乳腺导管原位癌(DCIS)的诊断价值.方法选取2017年1月至2018年12月江苏省肿瘤医院行乳腺手术的DCIS患者42例,共43个病灶,术前均行FFDM、DBT和MRI检查,分析其影... 详细信息

目的评估全数字化乳腺X线摄影(FFDM)、三维断层摄影(DBT)和磁共振成像(MRI)对乳腺导管原位癌(DCIS)的诊断价值.方法选取2017年1月至2018年12月江苏省肿瘤医院行乳腺手术的DCIS患者42例,共43个病灶,术前均行FFDM、DBT和MRI检查,分析其影像学特征,比较这三种方法诊断DCIS的敏感度、特异度和准确度.结果 MRI对DCIS的诊断敏感度为90.7%(39/43),主要表现为非肿块样强化;FFDM和DBT对DCIS的敏感度分别是81.4%(34/43)和60.5%(26/43),主要表现为钙化,伴或不伴肿块.MRI、DBT、FFDM诊断DCIS的特异度分别为92.0%、85.4%、77.4%;准确度分别为91.8%、84.7%、75.5%.MRI诊断DCIS的敏感度较FFDM更高(χ^2=10.65,P<0.05),MRI和DBT的诊断准确度均较FFDM更高(χ^2=7.18、9.28,P<0.05).结论 MRI、DBT和FFDM均能诊断DCIS,但MRI能更好地诊断DCIS.

关键词：导管原位癌断层乳腺磁共振成像钼靶检查