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崇明东滩湿地CH与NO双消减的耦合过程研究

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农业环境科学学报 2023年

作者：陈汉饶旭东滕钊军张耀鸿贾仲君中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京信息工程大学应用气象学院/江苏省农业气象重点实验室

氧化亚氮还原驱动的甲烷厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径，而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚。本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种... 详细信息

氧化亚氮还原驱动的甲烷厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径，而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚。本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种稻19a和86a)为研究对象，设置3个试验处理(13CH4，13CH4+N2O，N2O)进行室内厌氧培养。采用稳定性同位素标记结合定量PCR等手段，分析不同湿地土壤的N2O型CH4厌氧氧化速率及其固碳潜力，研究其相关功能基因的数量特征。结果发现，围垦稻田土壤中N2O驱动的AOM速率为6.10～7.51 ng·g-1·d-1，显著高于自然滩涂湿地。所试土壤N2O驱动CH4厌氧氧化的13C-SOC固碳量为18.1～49.4 nmol·g-1，表明该过程具有较强的固碳潜力。13CH4+N2O添加条件下，所试土壤中硝酸盐型和硫酸盐型CH4厌氧氧化古菌的mcrA功能基因丰度分别为(1.08～2.29)×107copies·g-1和(2.55～14.30)×107copies·g-1，比只添加13CH4处理分别高出25.8%～64.1%和41.0%～50.1%；相反，亚硝酸盐型CH4厌氧氧化细菌的pmoA功能基因丰度则无明显变化。相关性分析发现N2O驱动的AOM速率与nosZ II基因和硝酸盐型mcrA基因均呈显著正相关，表明nosZ II型N2O还原微生物和硝酸盐型CH4厌氧氧化古菌可能共同参与了N2O驱动的CH4厌氧氧化过程，而硫酸盐型CH4厌氧氧化古菌则在自然滩涂湿地中发挥着重要作用。综上，围垦植稻在一定程度上促进了N2O驱动的CH4厌氧氧化作用，对滨海湿地CH4和N2O的双减排具有积极意义。

关键词：滨海湿地 CH 厌氧氧化 N O还原耦合反应 mcrA基因 nosZ II基因

崇明东滩湿地CH_(4)与N_(2)O双消减的耦合过程研究

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农业环境科学学报 2023年第11期42卷 2604-2613页

作者：陈汉饶旭东滕钊军张耀鸿贾仲君南京信息工程大学应用气象学院/江苏省农业气象重点实验室南京210044 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008

N_(2)O还原驱动的CH_(4)厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径,而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚。本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种稻... 详细信息

N_(2)O还原驱动的CH_(4)厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径,而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚。本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种稻19 a和86 a)为研究对象,设置3个试验处理(^(13)CH_(4),^(13)CH_(4)+N_(2)O,N_(2)O)进行室内厌氧培养。采用稳定性同位素标记结合定量PCR等手段,分析不同湿地土壤的N_(2)O型CH_(4)厌氧氧化速率及其固碳潜力,研究其相关功能基因的数量特征。结果发现,围垦稻田土壤中N_(2)O驱动的AOM速率为6.10^(7).51 ng·g^(-1)·d^(-1),显著高于自然滩涂湿地。供试土壤N_(2)O驱动CH_(4)厌氧氧化的^(13)C-SOC固碳量为18.1~49.4 nmol·g^(-1),表明该过程具有较强的固碳潜力。^(13)CH_(4)+N_(2)O添加条件下,供试土壤中硝酸盐型和硫酸盐型CH_(4)厌氧氧化古菌的mcr A功能基因丰度分别为(1.08~2.29)×10^(7) copies·g^(-1)和(2.55~14.30)×10^(7)copies·g^(-1),比只添加^(13)CH_(4)处理分别高出25.8%~64.1%和41.0%~50.1%;相反,亚硝酸盐型CH_(4)厌氧氧化细菌的pmo A功能基因丰度则无明显变化。相关性分析发现N_(2)O驱动的AOM速率与nos ZⅡ基因和硝酸盐型mcr A基因均呈显著正相关,表明nos ZⅡ型N_(2)O还原微生物和硝酸盐型CH_(4)厌氧氧化古菌可能共同参与了N_(2)O驱动的CH_(4)厌氧氧化过程,而硫酸盐型CH_(4)厌氧氧化古菌则在自然滩涂湿地中发挥着重要作用。研究表明,围垦植稻在一定程度上促进了N_(2)O驱动的CH_(4)厌氧氧化作用。

关键词：滨海湿地 CH_(4)厌氧氧化 N_(2)O还原耦合反应 mcrA基因 nosZⅡ基因

外源氮对滨海围垦稻田土壤N_(2)O还原速率的影响机制研究

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中国土壤与肥料 2022年第8期 76-83页

作者：饶旭东谢晴薛梦琪周聪张耀鸿南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044

滨海湿地位于海陆交错带,具有很高的生态价值;近百年来的人类活动深刻改变了湿地土壤的N_(2)O排放通量。为探明外源氮对滨海围垦稻田土壤N_(2)O还原潜力的影响,选取长江口崇明岛东滩芦苇湿地和围垦区不同围垦年限(19、27、51、86年)的... 详细信息

滨海湿地位于海陆交错带,具有很高的生态价值;近百年来的人类活动深刻改变了湿地土壤的N_(2)O排放通量。为探明外源氮对滨海围垦稻田土壤N_(2)O还原潜力的影响,选取长江口崇明岛东滩芦苇湿地和围垦区不同围垦年限(19、27、51、86年)的稻田土壤为研究对象,添加不同形态外源氮后研究湿地土壤N_(2)O还原速率的变化情况。结果表明,无氮添加条件下芦苇湿地土壤N_(2)O还原速率最高,为36.6μg·g^(-1)·d^(-1),相比围垦19年稻田土壤提高了103%;添加硝态氮条件下围垦86年稻田土壤N_(2)O还原速率最高,是围垦19年稻田土壤的3.9倍,添加铵态氮和硝态氮条件下稻田土壤N_(2)O还原速率年增长率分别为0.37和0.69μg·g^(-1)·d^(-1)·年^(-1),比无氮处理分别高出140%和343%。对于同一样地土壤而言,外源氮输入对其N_(2)O还原速率的影响效应各异。其中,与无氮对照相比,添加铵态氮条件下芦苇湿地土壤的N_(2)O还原速率降低了32%,而添加硝态氮条件下围垦86年稻田土壤的N_(2)O还原速率增加了91%。相关性分析发现,稻田N_(2)O还原速率与土壤有机碳、总氮呈显著正相关,而与电导率、SO_(4)^(2-)呈显著负相关。因此,在围垦区水稻生产中,不同形态氮肥施用对稻田土壤的N_(2)O还原过程产生重要的影响效应。

关键词：滨海稻田外源氮围垦 N_(2)O还原

夜间增温条件下施硅稻田N_(2)O还原对外源氮的响应

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江苏农业学报 2022年第1期38卷 87-93页

作者：谢晴饶旭东周聪薛梦琪张耀鸿南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044

选用田间开放式长期进行的夜间增温稻田(NW)、夜间常温+施加硅肥稻田(Si)、夜间增温+施硅稻田(NW+Si)以及夜间常温稻田(CK),分别采集耕层根际土和非根际土,设置4个氮添加处理,即NH^(+)_(4)-N、NO^(-)_(3)-N、酰胺态氮(尿素)和无氮,研究... 详细信息

选用田间开放式长期进行的夜间增温稻田(NW)、夜间常温+施加硅肥稻田(Si)、夜间增温+施硅稻田(NW+Si)以及夜间常温稻田(CK),分别采集耕层根际土和非根际土,设置4个氮添加处理,即NH^(+)_(4)-N、NO^(-)_(3)-N、酰胺态氮(尿素)和无氮,研究不同稻田土壤N_(2)O还原潜力对外源氮的响应特征。结果表明,4种稻田的根际土和非根际土在厌氧培养过程中N_(2)O浓度均随时间增长而下降,且变化趋势一致。在无氮添加条件下,NW处理稻田和Si处理稻田根际土的N_(2)O还原速率分别为19.2μg/(g·d)和16.6μg/(g·d),显著高于CK稻田(P0.05)。在添加NH^(+)_(4)-N或尿素条件下,Si处理稻田根际土的N_(2)O还原速率显著高于CK稻田(P0.05)。在添加NO^(-)_(3)-N条件下,Si处理稻田非根际土的N_(2)O还原速率显著高于CK稻田(P<0.05)。综合来看,在施加氮肥条件下,特别在施加尿素条件下NW+Si处理稻田的N_(2)O还原速率显著高于NW处理稻田。因此,在未来气候变暖情景下,氮肥特别是尿素与硅肥配施可能是提高稻田土壤N_(2)O还原潜力的一条有效途径。

关键词： N_(2)O还原夜间增温硅肥

不同类型稻田亚硝酸型CH_(4)厌氧氧化潜力的比较研究

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南京信息工程大学学报（自然科学版） 2022年第1期14卷 120-126页

作者：薛梦琪周聪饶旭东谢晴张耀鸿南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室南京210044

甲烷(CH_(4))厌氧氧化是稻田土壤中消减温室气体排放的重要过程.本试验选择内陆性南京稻田和滨海性上海崇明岛围垦稻田,比较研究稻田耕层(0~10 cm)和深层(50~60 cm)土壤中亚硝酸盐型CH_(4)厌氧氧化(n-DAMO)潜力的差异及其微生物驱动机制... 详细信息

甲烷(CH_(4))厌氧氧化是稻田土壤中消减温室气体排放的重要过程.本试验选择内陆性南京稻田和滨海性上海崇明岛围垦稻田,比较研究稻田耕层(0~10 cm)和深层(50~60 cm)土壤中亚硝酸盐型CH_(4)厌氧氧化(n-DAMO)潜力的差异及其微生物驱动机制.结果表明,南京稻田耕层土壤的n-DAMO速率为3.51 nmol·g^(-1)·d^(-1)(以^(13)CO_(2)计),显著高于围垦稻田耕层土壤(1.43 nmol·g^(-1)·d^(-1)).两种类型稻田耕层土壤的n-DAMO速率均显著高于深层土壤.南京稻田和围垦稻田M.oxyfera-like细菌的16S rRNA基因拷贝数分别为(2.31~4.82)×10^(7)和(0.89~2.12)×10^(7) copies·g^(-1),与亚硝酸盐型CH_(4)厌氧氧化速率显著正相关.相关性分析发现,土壤有机碳、总氮、无机态氮是稻田n-DAMO速率分异的重要原因.综上所述,内陆性稻田土壤n-DAMO氧化潜力较高,其主要由较高的土壤本底碳、氮水平和功能微生物丰度所致.

关键词：稻田甲烷厌氧氧化 M.oxyfera

围垦年限及施氮对滨海湿地CH4好氧氧化过程的影响

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土壤 2023年第1期55卷 72-78页

作者：周聪饶旭东薛梦琪张耀鸿高霄鹏贾仲君南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室南京210044 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 加拿大曼尼托巴大学土壤科学系温尼伯R3T2N2

本试验选取崇明东滩的光滩湿地和芦苇湿地为对照,比较研究不同围垦年限(19、27、51、86 a)的围垦区稻田耕层土壤CH_(4)好氧氧化的速率和固碳量以及对氮肥的响应特征。结果表明,围垦稻田土壤有机碳(SOC)含量随围垦年限增长而显著增加,而... 详细信息

本试验选取崇明东滩的光滩湿地和芦苇湿地为对照,比较研究不同围垦年限(19、27、51、86 a)的围垦区稻田耕层土壤CH_(4)好氧氧化的速率和固碳量以及对氮肥的响应特征。结果表明,围垦稻田土壤有机碳(SOC)含量随围垦年限增长而显著增加,而湿地土壤的酸碱度(pH)、硫酸根离子(SO42–)浓度和电导率(EC值)则均随围垦年限增长而呈逐渐下降趋势。围垦稻田的CH_(4)好氧氧化速率存在显著差异,其中围垦27 a稻田最高,为32μg/(g·d),但远低于芦苇湿地(82μg/(g·d))。CH_(4)好氧氧化驱动的固碳净增量(^(13)C-SOC)介于10.3~19.6μmol/g,与CH_(4)氧化速率显著正相关。围垦86 a稻田CH_(4)好氧氧化的固碳效率(^(13)C-SOC净增量/^(13)CH_(4)转化量)为61%,显著高于围垦19 a和27 a稻田。添加3种氮肥(NH_(4)^(+)-N,NO_(3)^(-)-N,Urea)均显著提高了围垦稻田土壤的CH_(4)好氧氧化速率,尤其以NH_(4)^(+)-N最为明显。相反,3种氮肥对围垦稻田土壤的^(13)C-SOC净增量没有明显影响,导致其CH_(4)氧化的固碳效率减小。综上,滨海稻田的CH_(4)好氧氧化速率与围垦年限并无显著正相关,但围垦年限长的稻田中CH_(4)氧化的固碳效率较高;施加氮肥可显著提高围垦稻田土壤的CH_(4)好氧氧化速率。

关键词：甲烷氧化围垦滨海稻田固碳量固碳效率氮响应

生物黑炭对滨海盐土区稻田温室气体(CH4、CO2、N2O)排放的影响

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应用与环境生物学报 2020年第6期26卷 1343-1349页

作者：饶旭东孙丽英江苏省农业气象重点实验室/南京信息工程大学应用气象学院南京210044

为探究生物黑炭对稻田温室气体(CH4、CO2、N2O)排放和水稻产量的影响,采用静态暗箱-气相色谱法监测滨海盐土区稻田温室气体排放,并分析施用不同比率的生物黑炭对稻田生态系统CH4、CO2和N2O排放、水稻产量、综合温室效应(GWP)以及温室气... 详细信息

为探究生物黑炭对稻田温室气体(CH4、CO2、N2O)排放和水稻产量的影响,采用静态暗箱-气相色谱法监测滨海盐土区稻田温室气体排放,并分析施用不同比率的生物黑炭对稻田生态系统CH4、CO2和N2O排放、水稻产量、综合温室效应(GWP)以及温室气体强度(GHGI)的影响.田间试验共设4个处理,分别为不施肥(N0)、氮肥(N1)、氮肥+20 t/hm^2生物黑炭(N1B1)和氮肥+40 t/hm^2生物黑炭(N1B2).结果表明:与N0处理相比,N1、N1B1和N1B2处理提高了CH4的累积排放量,涨幅为28.24%-37.81%;显著提高了CO2累计排放量(P<0.05),涨幅为45.41%-120.78%;显著提高了N2O的累积排放量,涨幅为130.60%-226.07%(P<0.05).与N1处理相比,N1B1和N1B2处理分别提高CH4累积排放量的7.46%和1.82%,显著提高了CO2累计排放量50.08%(P<0.05)和51.83%(P<0.05),提高了N2O累积排放量的9.31%和41.40%(P<0.05),显著提高了产量34.66%(P<0.05)和35.25%(P<0.05).与N1处理相比,N1B1和N1B2处理的分别提高了综合温室效应27.13%和25.54%,而降低了温室气体强度5.93%和7.89%.综合来看,在滨海盐土区稻田施用生物黑炭可以提高水稻产量并且降低温室气体强度.

关键词：氮肥生物黑炭滨海盐土水稻产量综合温室效应温室气体强度

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基于卷积神经网络的遥感图像检测技术研究

基于卷积神经网络的遥感图像检测技术研究

作者：饶旭东华中科技大学

学位级别：硕士

遥感技术是一种利用传感器远距离探测物体的技术。随着遥感技术的快速发展,我们能够获得的遥感数据也越来越丰富。遥感技术在农业、林业、生态、军事等众多领域将会有广泛的应用前景。如何高效处理遥感数据,将会成为一个重要的亟待解决... 详细信息

遥感技术是一种利用传感器远距离探测物体的技术。随着遥感技术的快速发展,我们能够获得的遥感数据也越来越丰富。遥感技术在农业、林业、生态、军事等众多领域将会有广泛的应用前景。如何高效处理遥感数据,将会成为一个重要的亟待解决的问题。遥感图像的成像方式可以分为航空摄影、微波成像等方式,其中航空图像更接近于普通图像。本文的研究对象以航空图像为主。本文主要对航空遥感图像的目标检测问题进行研究。我们引入深度学习中的卷积神经网络算法,实现遥感图像目标检测任务。航空遥感图像通常有一些特殊性:高分辨率,尺度多样性,小目标密集排列,目标方向任意性等等。为了适应遥感图像的特殊性,我们设计了随机滑动裁剪的数据增强方式,以便于神经网络的学习。我们针对遥感图像设计了两种回归方法,基于顶点的回归和基于角度的回归,并且对两种方法都做了优化,进一步提升网络的学习能力。同时,我们在检测的基础上,利用矩形框信息,引入一个分支做掩膜分割任务,并使用分割结果来优化检测结果。我们以通用的Faster R-CNN为基础算法框架进行实验,使用新设计的数据增强方式,针对两种回归方法进行改进,并基于掩膜分割方法进行优化。最终我们在DOTA遥感图像数据集上得到最优mAP为73.69%,相较于基准Faster R-CNN方法提升近10个百分点。

关键词：遥感技术航空图像物体检测卷积神经网络实例分割

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针灸治疗乳腺癌相关并发症的研究进展

针灸治疗乳腺癌相关并发症的研究进展

作者：饶旭东南昌大学

学位级别：硕士

目的探讨针灸在治疗乳腺癌相关并发症中的运用研究进展。方法通过检索Pubmed、Embase、Cochrane图书馆、中国生物医学文献数据库、中国知网、万方等数据库。搜集已发表的关于针灸对乳腺癌相关并发症疗效评价的文献,并进行归纳总结,探讨... 详细信息

目的探讨针灸在治疗乳腺癌相关并发症中的运用研究进展。方法通过检索Pubmed、Embase、Cochrane图书馆、中国生物医学文献数据库、中国知网、万方等数据库。搜集已发表的关于针灸对乳腺癌相关并发症疗效评价的文献,并进行归纳总结,探讨其有效性以期增加治疗乳腺癌相关并发症手段,改善乳腺癌患者生活质量。结果癌因性疲乏、潮热、恶心及呕吐、上肢淋巴水肿、焦虑及抑郁、睡眠障碍等乳腺癌的相关并发症严重影响患者生活质量,我们系统评价了搜集到的32篇关于针灸对治疗乳腺癌患者相关并发症的试验研究及6篇荟萃分析,其中有8篇随机对照试验(包括预试验及假对照试验)是关于针灸及乳腺癌癌因性疲乏,关于针灸(包括穴位按压、艾灸)治疗乳腺癌患者潮热有7篇,关于针灸对治疗乳腺癌化疗或手术引起的恶心呕吐有9篇,关于针灸对治疗焦虑与抑郁有5篇,关于针灸对治疗上肢淋巴水肿的临床研究有5篇,关于睡眠的有5篇。结论针灸能有效治疗乳腺癌相关并发症,对恶心呕吐、患肢淋巴水肿疗效尤为突出,对癌因性疲乏、潮热的疗效可期,但目前存在的临床证据尚不够充分。而对乳腺癌患者焦虑及抑郁的疗效尚不明确,需更严格的研究来明确其疗效。

关键词：乳腺癌相关并发症癌因性疲乏潮热恶心及呕吐上肢淋巴水肿焦虑及抑郁睡眠障针灸临床试验