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炭载固碳功能菌的土壤有机碳转化效应及其作用机制研究

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炭载固碳功能菌的土壤有机碳转化效应及其作用机制研究

作者：谢柠枍四川农业大学

学位级别：硕士

土壤作为陆地生态系统最大的碳库,其有机碳组成、结构和含量等变化均会反映到全球碳循环进程中,而土壤微生物尤其是具有固碳功能的微生物是影响土壤碳转化的重要因素。基于其多孔、高稳定性等特点,生物炭不仅被广泛运用于土壤有机碳固... 详细信息

土壤作为陆地生态系统最大的碳库,其有机碳组成、结构和含量等变化均会反映到全球碳循环进程中,而土壤微生物尤其是具有固碳功能的微生物是影响土壤碳转化的重要因素。基于其多孔、高稳定性等特点,生物炭不仅被广泛运用于土壤有机碳固存和理化性质改良,其作为微生物载体的适用性也被广泛评估。为明确负载微生物与生物炭的相互作用关系,明晰载菌生物炭对土壤有机碳的影响,本研究以负载固碳菌的生物炭为对象,通过对固碳菌活性、生物炭理化性质、土壤有机碳组分变化分析,探究生物炭对负载固碳菌活性的影响、固碳菌生长对生物炭活性有机碳组分及结构的影响,探索负载固碳菌生物炭对土壤有机碳组分的影响,为炭载固碳功能菌应用到农田土壤碳管理和可持续农业发展提供科学依据。主要结果如下:(1)负载固碳菌的活性及功能在不同烧制温度生物炭中差异显著,其生长对生物炭理化性质有显著影响。在84d培养期内,固碳菌活菌数为2.42×10-2.43×10CFU/g,随烧制温度上升,活菌数及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶酶活(RuBisCO)逐渐降低;Ⅱ型RuBisCO编码基因(cbbM)表现出更强的负载环境适应性。固碳菌负载减小了生物炭的比表面积及孔容,降幅分别为34.02%-95.66%,21.54%-86.48%,增大了其平均孔径,增幅为8.25%-127.74%;固碳菌生长主要消耗生物炭上低聚糖挥发分,增加了碳固定量,增幅为11.02%-53.26%。(2)生物炭理化性质显著影响固碳菌活性及功能,且固碳菌生长对生物炭活性有机碳组分及结构影响显著。生物炭介孔孔容是造成固碳菌活性及功能差异的关键因子,总活菌数和CO排放速率还受到碳化程度(总C含量、固定碳)的负影响,孔隙情况(平均孔径、介孔孔容、总孔容、微孔孔容)和比表面积是影响RuBisCO酶活的主控因素。固碳菌主要在生长前中期(0-49d)消耗生物炭上的活性有机碳组分,在适应生物炭环境后,固碳菌及其生物膜的生长也促进了生物炭上活性有机碳组分的增加。受固碳菌生长影响,可溶性有机碳(DOC)、氧化有机碳(EOC)、微生物量碳(MBC)的结构差异显著,其中DOC与EOC均以-OH(r=0.989,P谢物,与生物炭吸附力的综合作用下促进了矿物结合态有机碳(MAOC)的形成(增幅为4.64%-24.12%),这有助于增强土壤碳库稳定性,总体上以500℃的载菌生物炭效果最佳。(4)负载与未负载固碳菌生物炭施用对土壤酶活、固碳功能基因及细菌群落结构有显著影响。负载固碳菌会弱化生物炭对酶活性的降低效果,增幅为3.83%-97.68%。负载与未负载固碳菌生物炭主要增加了cbbM基因拷贝数,增幅为9.18%-12.87%,对cbbL基因拷贝数无明显增强作用。未负载生物炭能促进细菌群落的丰度和多样性上升,但负载固碳菌会降低土壤微生物的丰度和多样性,Shannon指数降幅为0.19%-6.65%;载菌与未载菌生物炭主要增加了变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度,增幅分别为4.91%-29.27%,1.40%-24.08%,并降低了放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度,降幅为3.57%-44.16%,其中芽孢杆菌属(Bacillus)是最重要的组间差异标志性物种,次重要的标志物种是芽单胞菌属(Gemmatimonas)和赖氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus)。综上,生物炭介孔孔容是影响固碳菌负载及其活性的关键因子,固碳菌生长显著影响活性有机碳组分和结构,其中RuBisCO酶活是影响DOC、EOC含量和结构的首要因子,CO排放速率是影响MBC含量和结构的关键因素;负载固碳菌生物炭能显著提高土壤有机碳含量,并增强微生物的碳利用效率,负载固碳菌能弱化生物炭对土壤酶活的削弱效果,有助于增强土壤碳库稳定性,其中以500℃载菌生物炭效果最佳。

关键词：生物炭固碳功能菌有机碳紫色土

长期秸秆还田对水稻土团聚体有机碳及胞外酶的影响

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土壤学报 2023年

作者：李新悦李冰王昌全黄容谢柠枍莫太相王楠析张清伟四川农业大学资源学院四川省中江县农业农村局

土壤团聚体有机碳和胞外酶对于改善土壤结构和提高土壤碳固存能力至关重要，且易受农艺生产措施的影响。为探讨秸秆还田下土壤有机碳组分及胞外酶活性变化，开展了35年水稻-小麦轮作试验。本试验设置了无肥区(CK)、化肥区(NPK)和秸秆还... 详细信息

土壤团聚体有机碳和胞外酶对于改善土壤结构和提高土壤碳固存能力至关重要，且易受农艺生产措施的影响。为探讨秸秆还田下土壤有机碳组分及胞外酶活性变化，开展了35年水稻-小麦轮作试验。本试验设置了无肥区(CK)、化肥区(NPK)和秸秆还田+化肥区(NPKS)，研究了不同农艺措施对土壤团聚体有机碳(SOC)及其活性组分（可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)）含量与碳循环相关胞外酶（β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-木糖苷酶(BX)、β-D-纤维二糖水解酶(CBH)）活性的影响。结果发现，大于0.25mm团聚体中SOC、DOC和MBC含量显著高于小于0.25 mm粒级，且均以NPKS处理的效果最优，促进了土壤大团聚体有机碳组分更新。各粒级团聚体中MBC/SOC和DOC/SOC比值相对稳定，这表明MBC和DOC与SOC的动态变化趋势较为一致，可作为评价土壤有机碳的敏感指标。2～0.25 mm粒级是团聚体胞外酶主要载体，均以NPKS处理活性最高；但大于2 mm团聚体酶活性在不同农艺措施之间差异不显著。土壤团聚体中有机碳组分与胞外酶表现为互相促进的关系，其中SOC、DOC和MBC分配差异的主要影响因子为CBH，次要影响因子是BG；而EOC仅受到CBH的正向影响。CBH和BG可促进土壤有机碳周转，且在2～0.25mm大团聚体中互促作用更剧烈。综上，长期秸秆还田配施化肥不仅有利于提升大团聚体碳的更新和周转速率，还提高了SOC含量，是稻田土壤可持续固碳的重要农艺途径。

关键词：农艺措施团聚体碳固存胞外酶活性

土壤改良剂对攀枝花植烟土壤酸度和烤烟产质量的影响

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江苏农业科学 2021年第14期49卷 74-79页

作者：曾庆宾谢柠枍余伟康博李冰王昌全四川省烟草公司攀枝花公司四川攀枝花617000 四川农业大学资源学院四川成都611130

四川省攀枝花市是我国西南地区典型烤烟生产区,该区植烟红壤酸性强,对烤烟生产不利,通过不同土壤改良剂及配合施用田间试验,探索不同酸性改良剂对土壤酸碱度平衡与烤烟产质量提高的效果,以期为攀枝花烟区植烟红壤区域烤烟优质高效生产... 详细信息

四川省攀枝花市是我国西南地区典型烤烟生产区,该区植烟红壤酸性强,对烤烟生产不利,通过不同土壤改良剂及配合施用田间试验,探索不同酸性改良剂对土壤酸碱度平衡与烤烟产质量提高的效果,以期为攀枝花烟区植烟红壤区域烤烟优质高效生产提供科学依据。选取攀枝花市米易县烟区典型红壤为研究对象,分别以不同无机改良剂(石灰、白云石、钙镁磷肥)和有机改良剂(海藻有机肥、氨基酸有机肥)配施,设置9种土壤酸化改良方案,通过土壤pH值和烤烟产量、质量变化的分析,综合评估并提出适用于攀枝花烟区植烟红壤的土壤酸化阻控方案。施用改良剂后,土壤pH值上升0.02~0.75,伸根期的烟株增高0.1~4.3 cm,最大叶面积增大5.1~102.6 cm^(2);但在团棵期,单施无机改良剂下,株高降低0.1~1.1 cm,最大叶面积减小94.6~342.7 cm^(2),同时石灰配合海藻有机肥施用下最大叶面积减小84.7 cm,其他处理株高上升0.3~15.0 cm,最大叶面积增大18.0~376.0 cm^(2);烤烟生长中后期烟株增高0.7~26.7 cm,茎围增大0.3~1.85 cm,叶面积指数增大0.59~1.47,而节间距在旺长期增长了0.65~1.00 cm,在成熟期仅石灰、钙镁磷肥配施氨基酸有机肥、石灰配施海藻有机肥有所增长;产量变化范围为2283.75~3183.75 kg/hm^(2),产值变化范围45813.75~57095.25元/hm^(2),但对烤烟化学品质的改善效应变异较大。石灰和氨基酸有机肥配施下,对土壤的pH值、烤烟农艺性状、经济性状和化学品质的综合改良效果较好。

关键词：土壤酸度改良剂烤烟质量烤烟产量

坡度和坡位对植烟坡地紫色土有机碳氮变化的影响

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长江流域资源与环境 2021年第9期30卷 2245-2252页

作者：谢柠枍王棋李冰王昌全朱华清王君立谢云波陈玉蓝四川农业大学资源学院四川成都611130 中国烟草总公司四川省公司四川成都610041 四川省烟草公司凉山州公司四川西昌615000

为研究坡度、坡位等地形因素对土壤碳氮变化的影响,以川西南植烟紫色土为对象,探究了坡度、坡位及其交互作用下不同层次(0~20、20~40 cm)土壤有机碳、全氮含量及碳氮比的变化特征。结果表明:(1)土壤有机碳、全氮含量总体偏低,变异系数均... 详细信息

为研究坡度、坡位等地形因素对土壤碳氮变化的影响,以川西南植烟紫色土为对象,探究了坡度、坡位及其交互作用下不同层次(0~20、20~40 cm)土壤有机碳、全氮含量及碳氮比的变化特征。结果表明:(1)土壤有机碳、全氮含量总体偏低,变异系数均为0~20 cm>20~40 cm,而碳氮比的变异系数则表现为20~40 cm>0~20 cm;(2)随坡度增加,土壤有机碳、全氮含量及碳氮比逐渐降低,其中有机碳和全氮在0°~5°与5°~20°间差异显著;相比于0°~5°,其他坡度土壤有机碳降幅为10.07%~28.69%,全氮降幅为3.72%~23.74%;(3)随坡位下降,土壤有机碳和全氮含量增加,以全氮增幅较大,相对于上坡位,中、下坡位土壤有机碳增幅为6.48%~15.98%,全氮增幅为13.43%~30.34%。碳氮比随坡位下降而降低,但差异不显著;(4)坡度主要影响有机碳含量变化,坡位则对全氮及碳氮比变化影响明显,坡度坡位交互效应尤其显著。总体来看,随坡度增大,土壤有机碳显著下降,坡位越高,土壤全氮下降越显著,土壤碳氮比上升越显著,尤以20~40 cm土层中上、中坡位碳氮变化协调性差,碳氮比随坡位增高显著上升。

关键词：坡度坡位植烟土壤碳氮变化

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有机无机肥配施对烤烟生长及产质量的影响

贵州农业科学 2021年第3期49卷 12-18页

作者：曾庆宾谢柠枍余伟李冰王昌全四川省烟草公司攀枝花公司四川攀枝花617000 四川农业大学资源学院四川成都611130

【目的】探明适于攀枝花烟区优质烟叶生产的有机无机肥配合施用措施,为其优质烟叶生产提供科学依据。【方法】采用田间试验方法,研究不施肥、常规化肥、无机肥配施生物有机肥、无机肥配施腐殖酸有机肥、无机肥配施抗重茬生物菌肥和无机... 详细信息

【目的】探明适于攀枝花烟区优质烟叶生产的有机无机肥配合施用措施,为其优质烟叶生产提供科学依据。【方法】采用田间试验方法,研究不施肥、常规化肥、无机肥配施生物有机肥、无机肥配施腐殖酸有机肥、无机肥配施抗重茬生物菌肥和无机肥配施蚯蚓肥对烤烟生长及产质量的影响。【结果】有机无机肥配施较不施肥或单施无机肥更有利于烤烟各时期烟株及烟叶的生长发育;无机肥配施生物有机肥,伸根期和团棵期的株高较不施肥分别提高119.05%和21.67%,最大叶面积分别增大47.81%和21.06%,旺长期和成熟期节距较不施肥分别增加27.50%和12.90%,茎围分别增长4.00%和3.06%,叶面积系数分别增大32.26%和19.35%;无机肥配施生物有机肥或蚯蚓肥可使烟叶化学成分含量处于适宜范围,有效提高烟叶总氮、烟碱、钾氯比、钾、总糖、还原糖和糖碱比;无机肥配施生物有机肥的产量和产值较不施肥分别提高50.09%和51.29%。【结论】无机肥配施生物有机肥对提高烤烟农艺性状、经济性状和烟叶内在品质的综合效果最好。

关键词：有机肥无机肥配施养分调控烤烟质量产量

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攀枝花市烤烟土壤湿度空间分布反演研究

安徽农业科学 2021年第16期49卷 67-69,74页

作者：杨宇余伟冯文龙谢柠枍闫芳芳张宗锦李冰四川省烟草公司攀枝花市公司四川攀枝花617099 四川农业大学资源学院四川成都611130

[目的]为摸清攀枝花烟区土壤水分情况,以便为该区烤烟生产提供水分调控参考。[方法]结合2005-2010年该区气象观测点数据及2010年4-5月遥感监测数据,运用ArcGIS对攀枝花烟区的土壤湿度进行空间分布分析,并利用温度植被干旱指数(TVDI)反... 详细信息

[目的]为摸清攀枝花烟区土壤水分情况,以便为该区烤烟生产提供水分调控参考。[方法]结合2005-2010年该区气象观测点数据及2010年4-5月遥感监测数据,运用ArcGIS对攀枝花烟区的土壤湿度进行空间分布分析,并利用温度植被干旱指数(TVDI)反演该区土壤湿度时空分布。[结果]从时间上看,2010年2月19-28日研究区土壤温湿情况呈现较为干旱;从空间上看,仁和区总体上较盐边县、米易县干旱,盐边县和米易县个别乡镇具有地域差异性,红宝乡、格萨拉乡、白坡乡、麻陇乡大部分烟季土壤呈现较为湿润。[结论]总体上,用TVDI反演的土壤湿度时空分布特征与实际值较一致,从土壤水分角度考虑,攀枝花烟区在3月移栽烤烟较适宜,对于仁和区等相对干旱地区,建议推后移栽期,同时加大田间管理力度。

关键词：植烟土壤土壤湿度空间分布反演温度植被干旱指数(TVDI) 攀枝花市

不同作物茬口对泸州烟区土壤各形态氮素含量的影响

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贵州农业科学 2020年第12期48卷 52-56页

作者：谢云波谢柠枍王棋陈韵松王昌全顾勇徐传涛李冰中国烟草总公司四川省公司四川成都610041 四川农业大学资源学院四川成都611130 四川省烟草公司泸州市公司四川泸州646000

为泸州及类似烟区优质烤烟的合理施肥提供科学依据,以泸州烟区土壤为研究对象,研究夏茬作物(烤烟、玉米)和冬茬作物(冬闲、油菜)下土壤(黄壤、紫色土)各形态氮素含量的变化。结果表明:夏茬玉米土壤的全氮含量较烤烟土壤降低3.08%,碱解... 详细信息

为泸州及类似烟区优质烤烟的合理施肥提供科学依据,以泸州烟区土壤为研究对象,研究夏茬作物(烤烟、玉米)和冬茬作物(冬闲、油菜)下土壤(黄壤、紫色土)各形态氮素含量的变化。结果表明:夏茬玉米土壤的全氮含量较烤烟土壤降低3.08%,碱解氮、可溶性总氮、铵态氮、硝态氮、无机氮和可溶性有机氮含量夏茬玉米土壤较烤烟土壤分别提高4.52%、19.61%、25.04%、20.19%、22.58%和13.69%;全氮、铵态氮和可溶性有机氮含量冬闲土壤均低于冬茬油菜土壤,分别降低10.17%、12.15%和13.51%,碱解氮、可溶性总氮、硝态氮和无机氮含量冬闲土壤均高于冬茬油菜土壤,分别提高2.86%、51.82%、212.08%和100.28%;碱解氮、可溶性总氮、硝态氮和无机氮含量冬闲黄壤较冬茬油菜土壤分别提高10.09%、75.52%、307.15%和135.70%,全氮、铵态氮和可溶性有机氮的含量较冬茬油菜土壤分别下降12.58%、6.98%和2.57%,可溶性总氮、硝态氮和无机氮含量冬闲紫色土较冬茬油菜土壤分别提高29.86%、140.66%和68.46%,全氮、碱解氮、铵态氮和可溶性有机氮含量较冬茬油菜土壤分别下降7.00%、4.95%、17.63%和24.09%;夏茬玉米黄壤全氮和可溶性有机氮含量较烤烟分别降低13.39%和7.32%,碱解氮、可溶性总氮、铵态氮、硝态氮和无机氮含量夏茬玉米土壤较烤烟土壤分别提高5.02%、13.28%、36.48%、15.79%和25.50%,可溶性有机氮、可溶性总氮和碱解氮含量夏茬玉米紫色土较烤烟土壤分别提高73.71%、31.21%和7.60%。

关键词：植烟土壤氮素形态氮素含量作物茬口

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“智能风光互补节水灌溉技术”试题设计

中学地理教学参考 2024年第7期 75-76页

作者：谢柠羲武汉市第十四中学湖北武汉

一、试题设计阅读图文材料,回答下列问题。在卡塔尔世界杯的绿茵场上,由宁夏大学科研团队自主研发的“智能风光互补节水灌溉”技术,解决了沙漠地区的草坪灌溉难题。“智能风光互补节水灌溉”技术利用风能、太阳能等绿色能源和智能控制系... 详细信息

一、试题设计阅读图文材料,回答下列问题。在卡塔尔世界杯的绿茵场上,由宁夏大学科研团队自主研发的“智能风光互补节水灌溉”技术,解决了沙漠地区的草坪灌溉难题。“智能风光互补节水灌溉”技术利用风能、太阳能等绿色能源和智能控制系统,将水、肥输送到作物根系进行精准灌溉,形成绿色智能提水、节水、控制技术体系,以解决干旱半干旱地区田间补灌劳动强度大的难题,实现旱作农业高效、节水、环保的目标。

关键词：试题设计风光互补世界杯旱作农业绿色能源节水灌溉技术作物根系卡塔尔

共建“一带一路”倡议的价值意蕴、建设成果与实践深化路径

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学术前沿 2024年第9期 106-111页

作者：欧阳纬柠马德里康普顿斯大学语言与文学学院

共建“一带一路”是我国在新的历史条件下实行高水平对外开放的重大举措。共建“一带一路”倡议的提出具有深刻的价值意蕴:反对逆全球化,加强各国经贸合作以及促进世界经济企稳回升;推动建立更加公正合理的全球治理体系;反对以资本为中... 详细信息

共建“一带一路”是我国在新的历史条件下实行高水平对外开放的重大举措。共建“一带一路”倡议的提出具有深刻的价值意蕴:反对逆全球化,加强各国经贸合作以及促进世界经济企稳回升;推动建立更加公正合理的全球治理体系;反对以资本为中心的现代化,推进以人民为中心的现代化;打破文明优劣论,促进文明平等交流互鉴。共建“一带一路”倡议提出以来,互联互通成效显著、贸易投资不断扩大、民生领域成果丰硕、全球治理持续改善。面向未来,共建“一带一路”倡议要持续打造亮点品牌、完善机制平台、统筹国内国际、加强话语建设。

关键词：共建“一带一路”倡议人类命运共同体全球治理经济全球化