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Denitrification Rate and Controlling Factors for Accumulated Nitrate in the Deep Subsoil of Intensive Farmlands: A Case Study in the North China Plain

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Pedosphere 2019年第4期29卷 516-526页

作者： yuan haijing QIN Shuping DONG Wenxu HU Chunsheng Kiril MANEVSKI LI Xiaoxin Key Laboratory of Agricultural Water Resources Center for Agricultural Resources Research Institute of Genetics and Developmental Biology Chinese Academy of Sciences Shijiazhuang 050021 (China) University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 (China) Department of Agroecology Aarhus University Tjele 8830 (Denmark)

Denitrification in subsoil(to a depth of 12 m) is an important mechanism to reduce nitrate(NO3^-) leaching into ***, regulating mechanisms of subsoil denitrification, especially those in the deep subsoil beneath the crop root zone, have not been well documented. In this study, soil columns of 0–12 m depth were collected from intensively farmed fields in the North China Plain. The fields had received long-term nitrogen(N) fertilizer inputs at 0(N0), 200(N200) and 600(N600) kg N ha^-1 year^-1. Main soil properties related to denitrification, i.e., soil water content, NO3^-, dissolved organic carbon(DOC), soil organic carbon(SOC),pH, denitrifying enzyme activity(DEA), and anaerobic denitrification rate(ADR), were determined. Statistical comparisons among the treatments were performed. The results showed that NO3^- was more heavily accumulated in the entire soil profile of the N600 treatment, compared to the N0 and N200 treatments. The SOC, DOC, and ADR decreased with increasing soil depth in all treatments,whereas considerable DEA was observed throughout the subsoil. The long-term fertilizer rates affected ADR only in the upper 4 m soil layers. The ADRs in the N200 and N600 treatments were significantly correlated with DOC. Multiple regression analysis indicated that DOC rather than DEA was the key factor regulating denitrification beneath the root zone. Additional research is required to determine if carbon addition into subsoil can be a promising approach to enhance NO3^- denitrification in the subsoil and consequently to mitigate groundwater NO3^- contamination in the intensive farmlands.

关键词： denitrifying enzyme activity dissolved organic carbon nitrate leaching soil organic carbon subsoil denitrification

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数据挖掘的光学断层成像重建方法

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激光杂志 2023年第4期44卷 174-179页

作者：王政远海静河北工程技术学院石家庄050091

为了有效重建光学断层成像,提升成像清晰度,研究数据挖掘的光学断层成像重建方法。依据光学断层成像原理,获取光学断层成像;利用改进模糊C均值聚类算法,划分光学断层成像图像块对类别;通过各类图像块对训练极限学习机回归器,估计高分辨... 详细信息

为了有效重建光学断层成像,提升成像清晰度,研究数据挖掘的光学断层成像重建方法。依据光学断层成像原理,获取光学断层成像;利用改进模糊C均值聚类算法,划分光学断层成像图像块对类别;通过各类图像块对训练极限学习机回归器,估计高分辨率图像块对垂直梯度、方向梯度和高频;以垂直梯度、方向梯度为约束,重建光学断层成像;以高频与重建光学断层成像为约束,再次重建光学断层成像,得到最终重建光学断层成像。实验证明:该方法可以有效重建模拟与真实的光学断层成像,提升光学断层成像清晰度;精准聚类光学断层成像图像块对;在不同图像块尺寸时,重建光学断层成像的位置误差与质心误差均较低,图像相似度较高,具有较高的重建精度。

关键词：数据挖掘光学断层成像重建方法模糊C均值极限学习机垂直梯度

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Limiting factor of denitrification for accumulated nitrate in 0-12 m soil profiles

Limiting factor of denitrification for accumulated nitrate i...

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第七次全国土壤生物与生物化学学术研讨会暨第二次全国土壤健康学术研讨会

作者： haijing yuan Shuping Qin Wenxu Dong Chunsheng Hu Kiril Manevski Xiaoxin Li University of Chinese Academy of Sciences

Subsoil denitrification is an important mechanism to reduce nitrate leaching into groundwater. However, factors limiting subsoil denitrification, especially in the soil beneath the root zone, have not been well investigated. We collected intact soil columns of 0-12 m from fields in the North China Plain with long-term nitrogen(N) fertilization input of 0(N0), 200(N200) and 600(N600) kg N ha-1 yr-1. Within the 0-12 m soil profiles we determined physical properties and chemical properties related to denitrification, i.e. soil texture, water content, nitrate, dissolved organic carbon(DOC), soil organic carbon(SOC), denitrifying enzyme activity(DEA) and actual denitrification rate(ADR). The results showed that nitrate was heavily accumulated in the entire soil profile in N600, compared to N0 and N200. The SOC, DOC, and ADR decreased with increasing soil depth in all treatments, whereas considerable DEA was observed in the entire subsoil in N600 treatment when compared with N0 and N200. Long-term fertilizer rates only affected ADR in upper 4 m soil layers. The ADR in N200 and N600 was significantly correlated with DOC but not with DEA. These results implied on DOC rather than DEA as the key factor limiting denitrification beneath the root zone. Further study should investigate if importing DOC into subsoil could be a promising approach to increase denitrification and remove accumulated nitrate in subsoil and consequently to block nitrate contamination of the groundwater in intensive farming fields such as those studied here.

关键词： Subsoil denitrification Groundwater Nitrate contamination Dissolved organic carbon Denitrifying enzyme activity Nitrate leaching

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稳健学生t回归模型变点估计的Gibbs抽样算法

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统计与决策 2017年第16期33卷 10-14页

作者：杨丰凯袁海静山东大学(威海)数学与统计学院山东威海264209

文章讨论了用学生t线性回归模型估计回归系数变点位置的稳健Gibbs抽样算法。利用学生t分布的正态尺度混合表示,得到各参数的满条件后验分布,通过对满条件分布抽取样本,得到变点位置及其他参数的贝叶斯估计。模拟显示该算法能有效地估计... 详细信息

文章讨论了用学生t线性回归模型估计回归系数变点位置的稳健Gibbs抽样算法。利用学生t分布的正态尺度混合表示,得到各参数的满条件后验分布,通过对满条件分布抽取样本,得到变点位置及其他参数的贝叶斯估计。模拟显示该算法能有效地估计变点位置,并且当数据呈现重尾现象时,该模型较正态变点模型要稳健。

关键词： t回归系数变点混合表示 Gibbs抽样

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考虑数据传输可靠性的自由空间光网络路由研究

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激光杂志 2023年第8期44卷 182-187页

作者：远海静王政白向伟河北工程技术学院石家庄050091

为提升自由空间光网络通信传输时的数据可靠性,提出了考虑数据传输可靠性的自由空间光网络路由方法。分析在大气环境的通信损耗,构建可靠性模型,通过可靠性模型对比直传链路与中继链路的可靠性,并按照距离阈值选取最佳通信链路,采用绿... 详细信息

为提升自由空间光网络通信传输时的数据可靠性,提出了考虑数据传输可靠性的自由空间光网络路由方法。分析在大气环境的通信损耗,构建可靠性模型,通过可靠性模型对比直传链路与中继链路的可靠性,并按照距离阈值选取最佳通信链路,采用绿色路由算法,以能耗作为权重,降低路由的链路选择能耗,实现光网络通信传输节能优化。经实验验证,该方法的光网络能耗小于0.16 J,最大传输数据时延小于12 s下,数据传播范围250 m,链路传输数据的可靠性高,工作节点与死亡节点分布均匀。

关键词：数据传输可靠性自由空间光网络路由直传链路中继链路

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杭州湾鹭科鸟类集群栖息区表层土壤的磷饱和度和磷流失风险

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湿地科学 2023年第1期21卷 104-112页

作者：赵亦欢邵学新余敏芬苑海静吴明中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江杭州湾湿地生态系统国家定位观测研究站浙江杭州311400 宁波市自然资源和规划局宁波市湿地研究中心浙江宁波315042

为了评估杭州湾鹭科(Ardeidae)鸟类栖息地土壤中磷元素的流失风险,在杭州湾国家湿地公园中,选择鹭科鸟类集群栖息的水杉(Metasequoia glyptostroboides)林地、女贞(Ligustrum lucidum)林地和无鹭科鸟类栖息的水杉林地、女贞林地(对照林... 详细信息

为了评估杭州湾鹭科(Ardeidae)鸟类栖息地土壤中磷元素的流失风险,在杭州湾国家湿地公园中,选择鹭科鸟类集群栖息的水杉(Metasequoia glyptostroboides)林地、女贞(Ligustrum lucidum)林地和无鹭科鸟类栖息的水杉林地、女贞林地(对照林地)布设采样地,分别于2018年11月(鹭科鸟类迁出后)、2019年5月(集群栖息且繁殖期)、2020年1月(鹭科鸟类迁入前),采集0~10 cm深度和10~20 cm深度的土壤样品,测定了土壤样品的有机碳含量、全氮含量、全磷含量、水溶性磷含量、有效磷含量、pH和电导率;采用Mehlich-3浸提法和草酸铵提取法,估算土壤磷饱和度;以土壤的磷饱和度和有效磷含量作为土壤中磷的流失风险的评估指标,评估表层土壤中磷的流失风险水平。研究结果表明,在杭州湾鹭科鸟类集群栖息的水杉林地和女贞林地,0~10 cm深度土壤的有机碳含量、全氮含量、全磷含量、水溶性磷含量、电导率都显著大于10~20 cm深度土壤,而其0~10 cm深度土壤pH却小于10~20 cm深度土壤;有鹭科鸟类集群栖息的水杉林地0~20 cm深度土壤的全磷含量和水溶性磷含量都大于无鹭科鸟类集群栖息的水杉林地,有鹭科鸟类集群栖息的女贞林地0~20 cm深度土壤的水溶性磷含量大于无鹭科鸟类集群栖息的女贞林地;有鹭科鸟类集群栖息的水杉林地0~20 cm深度土壤的磷饱和度和有效磷含量都大于无鹭科鸟类集群栖息的水杉林地,有鹭科鸟类集群栖息的女贞林地0~10 cm深度土壤的磷饱和度和有效磷含量都大于无鹭科鸟类集群栖息的女贞林地;有鹭科鸟类集群栖息的水杉林地0~20 cm深度土壤的磷饱和度和有效磷含量都明显大于有鹭科鸟类集群栖息的女贞林地;采用草酸铵提取法得到的土壤磷饱和度和土壤的有效磷含量可以作为杭州湾鹭科鸟类集群栖息地土壤中磷的流失风险评估指标;有鹭科鸟类集群栖息的水杉林地0~20 cm深度土壤中磷的流失风险大于有鹭科鸟类集群栖息的女贞林地。

关键词：土壤磷饱和度磷元素流失风险鹭科鸟类栖息地杭州湾

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生物炭的老化及其对温室气体排放影响的研究进展

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生态环境学报 2019年第9期28卷 1907-1914页

作者：袁海静邓桂森周顺桂秦树平福建农林大学资源与环境学院/福建省土壤环境健康与调控重点实验室

生物炭是生物质在无氧或限氧条件下经高温热解后产生的多孔富碳物质,其被广泛施加到土壤中改良土壤性质,调节温室气体排放。生物炭施入土壤后,长期受外界物理、化学和生物等环境作用导致生物炭性质发生缓慢改变,这个过程称为生物炭的老... 详细信息

生物炭是生物质在无氧或限氧条件下经高温热解后产生的多孔富碳物质,其被广泛施加到土壤中改良土壤性质,调节温室气体排放。生物炭施入土壤后,长期受外界物理、化学和生物等环境作用导致生物炭性质发生缓慢改变,这个过程称为生物炭的老化。文章综述了原位生物炭自然老化和实验室模拟老化的方法以及老化后生物炭理化性质的变化,从理化性质变化的角度论述了生物炭老化过程对二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)这3种温室气体排放的影响,并初步解释生物炭老化过程对增加或减少温室气体排放的可能机制。主要内容如下:生物炭老化方法可以分为自然老化和人工模拟老化,模拟老化方法包括生物、物理和化学老化。生物炭发生老化后,生物炭的比表面积(SSA)和孔容根据老化强度而有不同变化,自然或人工模拟的温和老化方法使生物炭表面上有新的纳米微孔生成,生物炭SSA增加,而使用强酸或强氧化剂的强烈老化方式可破坏生物炭孔隙结构,导致SSA和孔容下降。从化学性质方面来讲,生物炭C/N比随老化过程而降低,但是O/C比却随老化过程而升高;此外,当生物炭老化时,生物炭表面含氧官能团增加,例如羧基、羰基和酚基等,这些含氧基团可以和阳离子结合形成羧酸盐和酚盐,同时释放H^+,导致老化生物炭的pH值降低。基于有限的研究报道,老化生物炭仍然具有一定的CH4减排潜力,这得益于土壤通气状态的改善和甲烷氧化菌氧化CH4潜力提升。相反,由于生物炭极性增强和pH值降低,生物炭老化过程有促进土壤有机质矿化增加CO2和N2O排放的趋势。然而为了辅正这一论断,准确评估生物炭老化的环境效应,长期原位生物炭老化并同时设置新鲜生物炭对照的研究需要进一步开展,以探明生物炭老化过程对温室气体排放的影响机制,为生物炭生产和合理施用提供科学应用指导。

关键词：生物炭老化方式二氧化碳甲烷氧化亚氮

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土壤氮气排放研究进展

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中国生态农业学报 2018年第2期26卷 182-189页

作者：张志君秦树平袁海静张玉铭胡春胜福建省土壤环境健康与调控重点实验室/福建农林大学资源与环境学院福州350002 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄050022

自20世纪初人类发明并掌握工业合成氨的技术以来,氮肥施用量迅速增长。在一部分国家或地区,氮肥的施入量已经超过作物对氮素的需求,导致大量氮素损失到环境中,造成氨挥发、氧化亚氮排放、地下水硝酸盐污染等环境问题。土壤在微生物的作... 详细信息

自20世纪初人类发明并掌握工业合成氨的技术以来,氮肥施用量迅速增长。在一部分国家或地区,氮肥的施入量已经超过作物对氮素的需求,导致大量氮素损失到环境中,造成氨挥发、氧化亚氮排放、地下水硝酸盐污染等环境问题。土壤在微生物的作用下可以通过反硝化、厌氧氨氧化等过程将活性氮素转化为惰性氮气,达到清除过多活性氮的目的。由于大气中氮气背景浓度太高,因此很难直接准确测定土壤的氮气排放速率,导致土壤氮气排放通量、过程与调控机制研究远远落后于土壤氮循环的其他方面。本文综述了土壤氮气排放主要途径(反硝化、厌氧氨氧化与共反硝化)及其对土壤氮气排放的贡献;测定土壤氮气排放速率的方法(乙炔抑制法、氮同位素示踪法、N2/Ar比率-膜进样质谱法、氦环境法与N2O同位素自然丰度法)及其优缺点;调控土壤氮气排放通量的主要因素(氧气、可溶性有机碳、硝酸盐、微生物群落结构与功能基因表达等)及其相关作用机制。最后指出研发新的测定原位无扰动土壤氮气通量的方法是推进本领域相关研究的关键;定量典型生态系统(如旱地农田、稻田、森林、草地与湿地)土壤氮气排放通量,阐明其中的微生物学机制,模拟并预测土壤氮气排放对全球变化的响应规律是本领域的研究热点与发展方向。

关键词：土壤氮气排放反硝化厌氧氨氧化氧化亚氮排放氮损失

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基于蒲桃花蕊的褶皱生物碳催化剂制备及其性能

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福建农林大学学报（自然科学版） 2019年第4期48卷 524-531页

作者：王亚军唐家桓周顺桂袁海静福建农林大学资源与环境学院

以天然蒲桃花蕊为原料,采用ZnCl2活化与高温碳化相结合的方法制备出高比表面积、表面褶皱的多孔碳纤维催化剂.电化学测试表明:经ZnCl2活化,并在900℃碳化制备的生物碳催化剂,具有良好的氧化还原性能.在碱性电解液环境中(0.1mol·L^-1KO... 详细信息

以天然蒲桃花蕊为原料,采用ZnCl2活化与高温碳化相结合的方法制备出高比表面积、表面褶皱的多孔碳纤维催化剂.电化学测试表明:经ZnCl2活化,并在900℃碳化制备的生物碳催化剂,具有良好的氧化还原性能.在碱性电解液环境中(0.1mol·L^-1KOH),半波电位为-0.13V(***·AgCl^-1),接近商业Pt/C[-0.12V(***·AgCl^-1)]的半波电位;同时该催化剂具有较好的稳定性与抗甲醇毒性.将此催化剂用作微生物燃料电池阴极催化剂时,最大功率密度为915.2mW·m^-2,略高于Pt/C(823.2mW·m^-2).表明以天然蒲桃花蕊为原料制备的褶皱生物碳是一种理想的氧还原催化剂,为开发利用天然生物质作为高效氧还原催化剂提供了新方法.

关键词：褶皱多孔生物碳蒲桃花蕊氧还原催化剂微生物燃料电池

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中西医结合防治布鲁菌病1例临床分析

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中国热带医学 2018年第1期18卷 102-104页

作者：吴青袁海静陈鹏广州中医药大学广东广州510405 广州中医药大学第一附属医院血液科广东广州510405

布鲁菌病急性期有发热、血细胞减少、多汗、关节疼痛、神经痛和肝脾、淋巴结肿大等。慢性期有神经、精神症状,以及骨、关节系统损害症状。本文报道1例以发热伴红、粒两系细胞减少为首发症状的布鲁菌病的诊断、治疗过程。患者女性,62岁,... 详细信息

布鲁菌病急性期有发热、血细胞减少、多汗、关节疼痛、神经痛和肝脾、淋巴结肿大等。慢性期有神经、精神症状,以及骨、关节系统损害症状。本文报道1例以发热伴红、粒两系细胞减少为首发症状的布鲁菌病的诊断、治疗过程。患者女性,62岁,因反复发热1月余入院,多次血液分析提示中性粒细胞、血红蛋白减少,经系统检查后排除血液系统疾病,血液培养马尔他布鲁菌阳性。予多西环素片抗感染及中药内服,体温恢复正常后出院。因出院后未继续规范治疗,导致并发布鲁菌病脊髓炎。提示医护人员应加强对布病的认识,避免误诊、漏诊。早期积极应用中西医结合的规范治疗,疗效更为显著。

关键词：布鲁菌病误诊中西医结合规范治疗

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