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施氮对光合碳在水稻—土壤—微生物系统中分配的影响

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施氮对光合碳在水稻—土壤—微生物系统中分配的影响

作者：谭立敏中南林业科技大学

学位级别：硕士

土壤碳循环是陆地生态系统物质和能量流动的重要环节,其中农田土壤碳循环由于与人类活动的密切相关而备受关注。作物光合同化碳作为农田土壤有机碳的重要来源,其产生过程、向地传输以及分配稳定都需要详细的探究。氮(N)肥是影响光合碳... 详细信息

土壤碳循环是陆地生态系统物质和能量流动的重要环节,其中农田土壤碳循环由于与人类活动的密切相关而备受关注。作物光合同化碳作为农田土壤有机碳的重要来源,其产生过程、向地传输以及分配稳定都需要详细的探究。氮(N)肥是影响光合碳输入与分配过程重要的营养元素之一,对作物的生长和产量形成具有重要的意义。因此,研究氮肥对光合碳在植物-土壤-微生物系统中的传输和分配,以期为明确氮肥对光合碳传输过程的具体影响和深入了解农田土壤碳循环过程提供理论依据和数据支持。应用稳定同位素13C-C02连续标记技术,通过室内密闭培养实验研究不同施氮处理下(依次为NO、N10、N20、N40、N60,0、10、20、40、60表示施氮水平mg N·kg-1soil)水稻光合碳向土壤系统的输入及其在土壤活性碳库、土壤物理分组、土壤化学分组和土壤微生物群落中的分配特征。主要研究结果如下：(1)施氮水平显著影响水稻植株的生长和光合碳在水稻-土壤中的传输。标记培养18d后,水稻地上部和根系的干物质累积量分别为1.58～4.35g·plot-1和1.05～2.44g·plot-1,水稻植株生物量受施氮处理显著影响,且随着施氮量增加而增加。进入水稻地上部和根系的标记13C分别为44.0～157.6mg·plot-1和8.3～49.4mg·plof-1。水稻-土壤系统中总的13C量范围为63.4～233.0mg·kg-1,说明施氮能显著增加进入土壤的光合碳。13C-地上部、13C-根系、土壤中13C在水稻-土壤系统中所占比例分别为68.0-71.4%,11.8～21.4%和10-20%,其中地上部的中光合碳量的比例不受氮水平影响(2)光合碳在土壤活性碳库(DOC、MBC),土壤物理分组(2-0.25mm、0.25-0.053mm.G+>G->放线菌>AM真菌,氮水平能都促进微生物对13C的吸收,尤其是真菌、G+、G-。13C-MBC和总13C-PLFA的量随着均施氮水平的增加而增加,但两者在整个植物-土壤-微生物系统中所占的比例却是随着施氮量的增加而下降。表明MBC与PLFA对于土壤微生物活性的表达具有一致性。通过典范对应分析表明,水稻、土壤系统中13C-根系/13C-秧苗对微生物群落组成有显著的影响。综合分析光合碳在植株、土壤、微生物中分配的相关性,水稻生物量、植株13C量、13C-SOC,土壤团聚体(2-0.25mm,0.25-0.053mm,敏素的13C量均与植株、土壤、微生物系统中各部分的13C含量的相关系数小于0.5,无明显相关性,这与它的性质具有密切的关系。氮水平对光合碳在植株-土壤-微生物系统中的传输分配有着显著的影响,光合碳在植株、土壤、微生物系统中的分配因组分性质的差异表现出差异性。

关键词： 13C连续标记施氮水稻光合碳土壤碳库微生物群落分配

株洲霞湾港域乡土植物及其根际土壤重金属蓄积特性

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水土保持学报 2013年第4期27卷 161-165页

作者：谭立敏李科林李顺中南林业科技大学环境科学与工程研究中心长沙410004

通过采样调查,对株洲霞湾港域9种乡土植物及其根际土壤的重金属含量进行研究,并对比分析植物对Cu、Cd、Pb、Zn的吸收、转运和富集特征。结果表明:该港域土壤中Cd、Pb、Zn的含量均超过国家土壤环境质量三级标准,存在严重的复合污染。采集... 详细信息

通过采样调查,对株洲霞湾港域9种乡土植物及其根际土壤的重金属含量进行研究,并对比分析植物对Cu、Cd、Pb、Zn的吸收、转运和富集特征。结果表明:该港域土壤中Cd、Pb、Zn的含量均超过国家土壤环境质量三级标准,存在严重的复合污染。采集的9种植物均对污染表现出一定的耐受性,且不同植物对重金属的吸收和转运表现出较大差异性,根据其生物富集系数和转运系数,大致可分为三类。广玉兰、何首乌、珊瑚树和野芋为富集型植物,适合种植于港堤附近的农田边、厂区;小叶女贞为根部囤积型植物,黄独、蓖麻、小构树和薏米为规避型植物,适合种植于荒地等利用价值低的地区。

关键词：乡土植物根系土壤重金属富集修复

原状土与非原状土对土壤自养微生物碳同化能力的影响

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生态学杂志 2014年第6期33卷 1694-1699页

作者：吴昊简燕葛体达王久荣袁红朝谭立敏李科林吴金水中南林业科技大学林学院长沙410004 中国科学院亚热带农业生态研究所农业生态系统过程重点实验室长沙410125

自养微生物在土壤中广泛存在,但原状土与非原状土对其CO2同化能力的影响尚不明确。因此,本研究采用14C连续标记示踪技术,选取亚热带区4种典型土壤进行室内模拟培养,探讨了原状土与非原状土对农田土壤自养微生物碳同化能力及其对土壤碳... 详细信息

自养微生物在土壤中广泛存在,但原状土与非原状土对其CO2同化能力的影响尚不明确。因此,本研究采用14C连续标记示踪技术,选取亚热带区4种典型土壤进行室内模拟培养,探讨了原状土与非原状土对农田土壤自养微生物碳同化能力及其对土壤碳库活性组分的影响。结果表明：连续标记培养110 d后,原状土与非原状土样均表现出可观的CO2同化能力,根据估算,非原状土、原状土的CO2同化速率分别为0.015-0.148、0.007-0.050 g·m^-2·d^-1,说明土壤受扰动可能加剧自养微生物的活性,增强土壤自养微生物的CO2同化能力。相关分析表明,土壤自养微生物同化碳（14C-SOC）与其微生物截留碳（14CMBC）呈极显著正相关（R2=0.955）。而且,土壤可溶性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）和土壤有机碳（SOC）的更新率分别为：0.9%-4.5%、2.2%-9.7%和0.09%-0.43%（原状土）;0.26%-1.09%、3.6%-20%和2.9%-5.7%（非原状土）。土壤自养微生物同化碳的输入对土壤活性碳组分的DOC、MBC含量变化影响较大,而对SOC影响较小。本研究丰富和扩大了土壤微生物的基本功能和在土壤碳循环过程中作用的认识。

关键词：土壤自养微生物原状土非原状土 CO2同化 14^C连续标记

不同施氮量下水稻分蘖期光合碳向土壤碳库的输入及其分配的量化研究:^(13)C连续标记法

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环境科学 2014年第5期35卷 1933-1938页

作者：谭立敏吴昊李卉周萍李科林王久荣葛体达袁红朝吴金水中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态重点实验室长沙410125 中南林业科技大学林学院长沙410004 湖南农业大学生物科学技术学院长沙410128

应用稳定同位素13C-CO2连续标记技术,通过室内密闭培养试验研究不同施氮处理下(依次为N0,N10,N20,N40,N60)水稻分蘖期光合碳向土壤碳库的输入及其分配特征.结果表明,连续标记培养18 d后,水稻地上部和根系的干物质累积量分别为1.58~4.35 ... 详细信息

应用稳定同位素13C-CO2连续标记技术,通过室内密闭培养试验研究不同施氮处理下(依次为N0,N10,N20,N40,N60)水稻分蘖期光合碳向土壤碳库的输入及其分配特征.结果表明,连续标记培养18 d后,水稻地上部和根系的干物质累积量分别为1.58~4.35 g·plot-1和1.05~2.44 g·plot-1,水稻植株生物量受施氮处理显著影响,且随着施氮量增加而增加,即N60>N40>N20>N10>N0.水稻整个分蘖期内分别有44.0~157.6 g·plot-1和8.3~49.4 g·plot-1的光合碳进入水稻地上部和根系.不同施氮水平下,种植水稻的土壤有机碳(13C-SOC)、可溶性有机碳(13C-DOC)和微生物量碳(13C-MBC)的分配量均显著高于CK处理(不种植水稻且不施N).种植水稻的土壤13C-SOC含量范围为11.1~23.7 g·plot-1,占总净同化量的10.2%~18.1%.对于活性碳库,CK处理的土壤13C-DOC和13C-MBC含量分别为3.50μg·kg-1和88.9μg·kg-1,种植水稻处理的土壤13C-DOC、13C-MBC含量范围为4.82~14.51μg·kg-1、526.1~1 478.8μg·kg-1.土壤13C-SOC、13C-DOC和13C-MBC含量受施氮处理显著影响(P<0.05),且与植物生物量呈显著正相关关系.因此,水稻分蘖期光合碳的地下部输入有利于土壤有机碳的累积,施氮能够促进水稻新鲜根际碳的沉积,且高N水平下根际沉积碳量高于低N和中量N水平.

关键词： 13C标记水稻光合碳分蘖期土壤有机碳施N水平土壤微生物生物量碳土壤可溶性有机碳

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水稻光合同化碳在土壤中的矿化和转化动态

环境科学 2014年第1期35卷 233-239页

作者：谭立敏彭佩钦李科林李宝珍聂三安葛体达童成立吴金水中南林业科技大学林学院长沙410004 中国科学院亚热带农业生态研究所长沙农业环境观测研究站农业生态系统过程重点实验室长沙410125

作物光合碳是“大气-植物-土壤”碳循环的重要组成部分，是农田土壤有机碳的重要来源，然而其在土壤碳库中的矿化和转化动态尚不清楚．应用室内模拟培养实验，研究水稻收获后输入土壤的光合同化碳在土壤碳库中的矿化及其转化特征．结果... 详细信息

作物光合碳是“大气-植物-土壤”碳循环的重要组成部分，是农田土壤有机碳的重要来源，然而其在土壤碳库中的矿化和转化动态尚不清楚．应用室内模拟培养实验，研究水稻收获后输入土壤的光合同化碳在土壤碳库中的矿化及其转化特征．结果表明，100d的培养期内，原有有机碳的平均矿化速率在4．44～17．8μg·（g·d）^-1之间，而光合碳（新碳）的矿化速率则在0．15～1．51μg·（g·d）^-1之间．光合同化碳的输入对土壤活性碳库（DOC、MBC）的转化产生显著影响，在培养期内，^14C—DOC的转化量为1．89～5．32mg·kg^-1，转化速率的变化幅度为0．18～0．34mg·（kg·d）^-1，原有DOC则在61．13～90．65mg·kg^-1，减少幅度为4．10～5．48mg·（kg·d）^-1；^14C—MBC和原有MBC的转化量分别为10．92～44．11mg·kg^-1和463．31～1153．46mg·kg^-1，转化速率变化幅度分别为0．80～2．87mg·（kg·d）^-1和41．60～74．46mg·（kg·d）^-1，说明水稻光合碳的输入对MBC的周转要大于DOC的周转．而且，与原有有机碳相比，输入的“新碳”易被微生物矿化分解，100d的培养期内，有13．5％～20．2％的新碳被矿化分解，而仅2．2％-3．7％的原有有机碳被矿化分解，光合同化碳的输入对维持稻田土壤的碳汇功能具有重要作用．

关键词：光合同化碳水稻土矿化转化土壤微生物生物量碳土壤可溶性有机碳

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土壤电场和机械组成对土壤磷迁移的影响

环境工程学报 2024年第3期18卷 886-896页

作者：谢佩玲谭立李航刘新敏西南大学资源环境学院土壤多尺度界面过程与调控重庆市重点实验室重庆400716 西南大学含弘学院重庆400715

土壤磷随水迁移是土壤侵蚀和农田面源污染发生的重要因素之一。本研究通过电解质浓度和类型(Na^(+)和K^(+))调节土壤电场,通过加入直径为2~3 mm的石英砂颗粒来调节土壤的机械组成,探究土壤电场和机械组成对土壤磷迁移的影响。结果表明:1... 详细信息

土壤磷随水迁移是土壤侵蚀和农田面源污染发生的重要因素之一。本研究通过电解质浓度和类型(Na^(+)和K^(+))调节土壤电场,通过加入直径为2~3 mm的石英砂颗粒来调节土壤的机械组成,探究土壤电场和机械组成对土壤磷迁移的影响。结果表明:1)土壤磷迁移主要以颗粒态磷为主,例如,在浓度为0.01 mol·L^(-1)的Na^(+)体系中,颗粒态磷迁移量是溶解态磷迁移量的31倍;2)与Na^(+)相比,K^(+)能显著降低土壤电场,减少土壤颗粒态磷而增加溶解态磷的迁移;3)土壤颗粒态磷和溶解态磷的迁移量均随电解质浓度增加而降低,电解质浓度增加降低土壤电场强度和作用力程,土壤团聚体稳定性增强,从而有利于土壤磷的保持;4)添加石英砂后改变了土壤机械组成,能够显著改变土壤磷的迁移规律,且与离子类型有关;5)土壤电场和机械组成共同作用控制着土壤磷的迁移。本研究可为土壤磷迁移以及农田面源污染防控提供一定理论参考。

关键词：土壤颗粒相互作用土壤电场机械组成磷迁移

煤矿安全生产培训仿真系统的可视化设计与应用

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工矿自动化 2024年第S1期 191-193页

作者：谭立张琪师为战国家能源集团国源电力有限公司准东二矿

针对传统培训方式受限于场地、设备或安全因素，难以模拟出真实的煤矿环境，设计了煤矿安全生产培训仿真系统。将360°环屏沉浸式投影设备作为煤矿安全生产培训仿真系统硬件平台，为学员创造出身临其境的模拟情景，使学习过程更为轻松... 详细信息

针对传统培训方式受限于场地、设备或安全因素，难以模拟出真实的煤矿环境，设计了煤矿安全生产培训仿真系统。将360°环屏沉浸式投影设备作为煤矿安全生产培训仿真系统硬件平台，为学员创造出身临其境的模拟情景，使学习过程更为轻松、直观。通过获取煤矿巷道数据源、煤矿安全生产培训虚拟现实场景模型构建等，实现系统软件部分的煤矿虚拟生产培训与可视化展示。设计开发导线管理信息模块，以确保系统在实际应用中可实现三维场景实时性和动态性。通过实例应用结果表明：煤矿安全生产培训仿真系统所呈现的内容与实际场景的相似度极高，说明可在虚拟场景中为学员呈现一个逼真的煤矿环境，使学员仿佛置身于真实的矿井之中。这种逼真的视觉效果不仅能够增强学员的沉浸感，还能让他们更加深入地理解矿井的结构、安全操作规程及应对突发状况的策略。

关键词：煤矿培训仿真系统设计可视化安全生产

大风区高速铁路路基双侧挡风墙周围沙粒沉积数值模拟研究

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铁道学报 2024年第6期46卷 148-155页

作者：张凯赵礼明王正辉邓育辉谭立海兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000

兰新高速铁路横穿多个大风区,对其安全运营造成严重影响。为降低强风对线路的危害,在大风区修筑大量防风构筑物,其中以路基挡风墙最为常见,挡风墙降低了风害的影响,但是带来严重的线路积沙问题。通过数值模拟研究不同风速下路基双侧挡... 详细信息

兰新高速铁路横穿多个大风区,对其安全运营造成严重影响。为降低强风对线路的危害,在大风区修筑大量防风构筑物,其中以路基挡风墙最为常见,挡风墙降低了风害的影响,但是带来严重的线路积沙问题。通过数值模拟研究不同风速下路基双侧挡风墙周围的流场特征,利用风产生的壁面剪切应力与沙粒剪切应力的比值确定地表沙粒沉积与侵蚀类型。研究发现,气流在两道挡风墙之间分别形成一个顺时针涡流和一个逆时针涡流,在第二道挡风墙背风侧形成一个顺时针大涡,随着来流风速增大,漩涡尺寸和涡流强度均在增大;由于涡流的存在,部分沙粒被卷走,路堤背风坡附近以及路基面上的沙粒沉积显著减少,当来流风速为24、30 m/s时,南北侧线路道床面均出现沙粒反向侵蚀;单双侧挡风墙的积沙规律对比结果表明,设置双侧挡风墙时,线路积沙显著减少。研究揭示了大风区铁路双侧挡风墙周围路基面上的沙粒沉积规律,对未来风区铁路的防护建设具有指导意义。

关键词：大风区高速铁路路基挡风墙数值模拟沙粒沉积

基于信息融合和数据增强的篇章级事件检测方法

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计算机科学与探索 2024年

作者：谭立君胡艳丽曹健威谭真国防科技大学信息系统工程全国重点实验室

事件检测是自然语言处理领域的关键任务，旨在识别事件触发词并正确分类其事件类型。语句级事件检测方法未能有效利用文本中的句内和句间事件相关性信息，面临着一词多义、事件共现等众多难题。此外，基于神经网络的事件检测模型需要大... 详细信息

事件检测是自然语言处理领域的关键任务，旨在识别事件触发词并正确分类其事件类型。语句级事件检测方法未能有效利用文本中的句内和句间事件相关性信息，面临着一词多义、事件共现等众多难题。此外，基于神经网络的事件检测模型需要大量的文本数据作为训练支撑，但语料库的数据不足严重影响着结果的准确率及模型的稳定性。针对上述问题，本文提出了基于信息融合和数据增强的篇章级事件检测方法——LGIA。该方法采用编-解码框架，设计了基于膨胀卷积网络的句子级局部信息抽取模块和基于条件层归一化的篇章级全局信息抽取模块，以深入挖掘整个文档的上下文语义信息和事件间的相关性。同时，本文采用了同义词替换的数据增强策略，有效扩充了数据样本，从而缓解了数据不足问题带来的影响。经实验验证，本文的LGIA方法在ACE2005数据集上取得了较好的结果，并在数据增强后的TAC-KBP2017数据集上得到了显著的性能提升，F1值分别达到了77.6%和65.3%，相较于现有的基线方法展现出了更优越的性能表现。

关键词：事件检测信息融合数据增强编码-解码框架