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高温和干旱胁迫对西红柿幼苗生长、养分含量及元素利用效率的影响

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生态学报 2019年第9期39卷 3199-3209页

作者：王德福段洪浪黄国敏周际海李威黄荣珍樊后保南昌工程学院江西省退化生态系统修复与流域生态水文重点实验室

全球气候变化将增加未来高温与干旱的发生频率和强度,然而高温与干旱的交互作用对农作物生长、养分含量及其利用效率的影响还不甚清楚。因此,研究高温与干旱交互作用对农作物生理生态的影响将为准确评价农作物对未来极端气候条件的响应... 详细信息

全球气候变化将增加未来高温与干旱的发生频率和强度,然而高温与干旱的交互作用对农作物生长、养分含量及其利用效率的影响还不甚清楚。因此,研究高温与干旱交互作用对农作物生理生态的影响将为准确评价农作物对未来极端气候条件的响应提供科学依据。选取全球第四大经济作物——西红柿为研究对象,在人工智能气候箱中模拟高温和干旱环境。共设置两个水分处理(正常浇水;干旱)与两个温度处理(常温-26℃/19℃(白天/夜间);高温-42℃/35℃(白天/夜间)(7d))。主要测定指标包括生物量以及生物量分配、比叶面积、养分含量(全氮、全磷)、光合元素利用效率(光合氮素利用效率、光合磷素利用效率)。研究表明,高温、干旱单独作用以及交互作用均显著降低了根、茎、叶生物量以及总生物量,并且高温干旱交互作用使总生物量降低最多。在生物量分配方面,高温单独作用显著降低了根质量分数以及根冠比,而干旱单独作用增加了根质量分数、茎质量分数以及根冠比,但降低了叶质量分数。在养分含量方面,高温单独作用导致叶片全氮、全磷含量显著降低、茎全磷含量显著增加、根全磷含量显著降低。干旱单独作用导致叶片、茎全磷含量显著降低、根全氮含量显著升高。高温与干旱交互作用对生物量分配及养分含量的影响与干旱胁迫单独作用类似。在光合元素利用效率方面,高温、干旱单独作用均降低了幼苗光合氮素利用效率、光合磷素利用效率,并且高温加剧了干旱对光合磷素利用效率的影响。因此,在未来气候变化情况下,高温与干旱交互作用可能会对农作物产生更大威胁。

关键词：高温干旱生长养分元素利用效率

氮素对水培芹菜产量、品质及元素利用效率的影响

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灌溉排水学报 2016年第8期35卷 16-20页

作者：乔源胡笑涛王瑞张栋西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100

氮素水平的高低直接影响水培蔬菜的产量、品质及营养元素利用效率。为探求水培芹菜营养液中最佳N元素物质的量浓度,通过自然光环境条件下水培芹菜试验,对N1(4 mmol/L)、N2(6 mmol/L)、N3(8 mmol/L)、N4(10mmol/L)4个N元素物质的量浓度... 详细信息

氮素水平的高低直接影响水培蔬菜的产量、品质及营养元素利用效率。为探求水培芹菜营养液中最佳N元素物质的量浓度,通过自然光环境条件下水培芹菜试验,对N1(4 mmol/L)、N2(6 mmol/L)、N3(8 mmol/L)、N4(10mmol/L)4个N元素物质的量浓度处理下芹菜的产量、品质及主要营养元素利用效率进行了分析和评价。结果表明,N3处理的鲜质量和N、P、Ca的元素利用效率最高,VC、蛋白质、可溶性糖及硝酸盐量等品质指标和K、Mg的利用效率仅次于N4处理。N1、N2、N4处理中,N4的产量、品质及元素利用效率均高于N1、N2处理。对所测指标进行主成分分析,提取2个主成分,贡献率达到90.51%,综合得分最高的是N3处理。因此,芹菜水培山崎配方中N元素物质的量浓度为8 mmol/L时更有利于提高产量、品质和元素利用效率。

关键词：水培芹菜产量品质元素利用效率主成分分析

氮磷钾供应对水培芹菜产量、品质及元素利用效率影响的研究

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氮磷钾供应对水培芹菜产量、品质及元素利用效率影响的研究

作者：乔源西北农林科技大学

学位级别：硕士

植物工厂是以现代化农业设施和高科技栽培技术为依托的高效农业生产方式,具有土地产出率高、劳动生产率和经济效益高的优势。营养液栽培是植物工厂的主要方式,营养液配方决定蔬菜的品质与产量。目前营养液栽培方面的研究主要集中在生菜... 详细信息

植物工厂是以现代化农业设施和高科技栽培技术为依托的高效农业生产方式,具有土地产出率高、劳动生产率和经济效益高的优势。营养液栽培是植物工厂的主要方式,营养液配方决定蔬菜的品质与产量。目前营养液栽培方面的研究主要集中在生菜方面,对芹菜研究较少。本文开展了不同氮磷钾浓度对芹菜产量、品质及主要元素利用效率的影响研究,取得如下主要结果:(1)8mmol/L氮浓度处理,芹菜鲜质量和N、P、Ca的元素利用效率最高,VC、蛋白质、可溶性糖及硝酸盐量等品质指标和K、Mg的利用效率仅次于10mmol/L处理;N浓度的增加并没有显著提高氮素利用效率;高浓度N处理中P、K的利用效率明显高于低浓度处理;采用主成分分析法对芹菜产量、品质及主要元素利用效率进行综合评价,8mmol/L氮浓度是最适合芹菜水培的处理。(2)P浓度对生物量的影响呈开口向下抛物线,0.8mmol/L处理累积量达到最大;拟合分析获得P浓度为0.590 mmol/L时,单株产量最高;当磷浓度为0.646 mmol/L时,硝酸盐含量最大;当磷浓度为0.579 mmol/L时,可溶性糖含量最大;当磷浓度为0.561mmol/L时,VC含量最大;当磷浓度为0.594 mmol/L时,可溶性蛋白含量最大;氮元素利用效率:P3>P4>P1>P2>P5;钾元素利用效率P1、P2、P3处理基本一致,P4、P5明显低于前三个处理;钙元素利用效率呈现出先增大后减小的规律;P5处理的利用效率最低,P4处理最高,P5处理仅占P4处理的56.53%,P1、P2、P3两个处理相差不大;P3处理下的水分利用效率显著高于其他处理;主成分分析综合评价0.6mmol/L是适合芹菜水培的磷处理。(3)K浓度对生物量的影响呈开口向下抛物线状,5 mmol/L处理累积量达到最大,拟合分析得到K元素浓度为3.79 mmol/L时,单株产量最高;当K浓度为1.671 mmol/L时,硝酸盐含量最大;当K浓度为4.474 mmol/L时,可溶性糖含量最大;随着K供应浓度的增加,VC含量逐渐升高;当K浓度为9.308 mmol/L时,可溶性蛋白含量最大;水分利用效率随着K元素浓度的提高先增加后降低,4 mmol/L处理达到最高;所有元素的利用效率均在K浓度较低的时候较高;主成分分析综合评价6 mmol/L处理适合芹菜水培的钾处理。(4)采用山崎配方芹菜三个生长阶段四个浓度梯度的三因素四水平正交试验,分析发现三个阶段最适宜芹菜生长的营养液浓度依次为:0.25倍、0.50倍、1.00倍;不同生长阶段营养液浓度对芹菜产量影响力由大到小依次为:第三阶段、第二阶段、第一阶段。主成分分析结果显示:处理16(三阶段浓度依次为0.25、0.50、1.00)综合评价指标最好,6号处理(三阶段浓度依次为0.75、1.00、1.00)综合评价指标最最差。极差分析地上干、鲜重的优化方案为C2B4A4(三阶段浓度依次为0.25、0.50、0.75),地下干、鲜重的优化方案为B3A3C1(三阶段浓度依次为0.50、0.75、1.00)。

关键词：氮磷钾水培芹菜产量品质元素利用效率

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元素流分析在生态工业规划中的应用

过程工程学报 2008年第2期8卷 321-326页

作者：郭颖胡山鹰陈定江清华大学化学工程系生态工业研究中心北京100084

以某天然气化工工业园为例,对其生产过程中的主要元素C进行代谢分析,C元素利用效率为65.1%,元素损失主要发生在合成氨造气和甲醇造气工段.针对元素利用率较低的工艺环节,分析了资源浪费原因和节约潜力.以分析结果为依据,结合企业生态工... 详细信息

以某天然气化工工业园为例,对其生产过程中的主要元素C进行代谢分析,C元素利用效率为65.1%,元素损失主要发生在合成氨造气和甲醇造气工段.针对元素利用率较低的工艺环节,分析了资源浪费原因和节约潜力.以分析结果为依据,结合企业生态工业发展规划提出改进方案,包括:在过程间建立物质耦合关系,通过利用副产物或废弃物减少原料的使用;改进造气工艺,提高C元素的有效利用率.对改进方案的C元素流分析表明,C元素利用率提高到88.1%,同时CO2排放被有效削减。

关键词：元素流分析生态工业园规划天然气元素利用效率

秦岭不同海拔土壤团聚体稳定性及其与土壤酶活性的耦合关系

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环境科学 2021年第9期42卷 4510-4519页

作者：马寰菲胡汗李益郭垚鑫任成杰赵发珠西北大学城市与环境学院陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127 西北大学生命科学学院西安710127 西北农林科技大学农学院杨凌712100

为探究土壤团聚体稳定性在海拔上的变化规律及其影响因子,在太白山选取3个不同海拔的0~10 cm表层土壤为对象,测定并分析其土壤团聚体分布、土壤理化性质、微生物量和胞外酶等相关因子的变化特征.结果表明:(1)土壤团聚体平均重量直径(MWD... 详细信息

为探究土壤团聚体稳定性在海拔上的变化规律及其影响因子,在太白山选取3个不同海拔的0~10 cm表层土壤为对象,测定并分析其土壤团聚体分布、土壤理化性质、微生物量和胞外酶等相关因子的变化特征.结果表明:(1)土壤团聚体平均重量直径(MWD)在锐齿栎林、辽东栎林和红桦林这3个海拔梯度上的值分别为2.17 mm、1.83 mm和1.82 mm;几何平均直径(GMD)分别为1.66 mm、1.39 mm和1.32 mm,表明土壤团聚体稳定性随海拔的上升而减弱;(2)土壤团聚体稳定性在海拔上的变化主要受到了土壤胞外酶活性的影响,其中,中团聚体的乙酰氨基葡萄糖酶(NAG)和微团聚体的β-葡萄糖苷酶(BG)是主要影响因子;(3)微生物通过调节胞外酶的相对产量和改变元素利用效率使高海拔的N限制状况得以改善,也会影响土壤团聚体稳定性在海拔上的变化.本研究结果对于太白山森林生态系统的土壤质量评价和生态环境的保护具有重要意义.

关键词：海拔团聚体稳定性酶活性微生物养分限制元素利用效率

典型城市森林旱季土壤团聚体稳定性与微生物胞外酶活性耦合关系

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生态环境学报 2021年第10期30卷 1976-1989页

作者：杨洪炳肖以华李明许涵史欣郭晓敏江西农业大学林学院江西南昌330045 中国林业科学研究院热带林业研究所广东广州510520

为了探究典型城市森林土壤团聚体稳定性旱季变化特征及影响因子,以广州市不同演替阶段的针叶林(Pine forest,PF)、针阔混交林(Mixed pine and broadleaf forest,MF)、常绿阔叶林(Broad-leaved evergreen forests,BF)为研究对象,分析表层... 详细信息

为了探究典型城市森林土壤团聚体稳定性旱季变化特征及影响因子,以广州市不同演替阶段的针叶林(Pine forest,PF)、针阔混交林(Mixed pine and broadleaf forest,MF)、常绿阔叶林(Broad-leaved evergreen forests,BF)为研究对象,分析表层土(0—10 cm)和剖面土(10—30 cm)团聚体稳定性、理化性质和微生物生物量及胞外酶活性等相关因子特征,以及土壤团聚体稳定性驱动因素与影响因素的耦合关系。结果表明,(1)土壤团聚体机械稳定性的平均重量直径(D_(MW))随土壤深度增加呈减小趋势,相反,几何平均直径(D_(GM))和重量分形维数(D_(m))随土壤深度增加呈增大趋势。土壤团聚体水稳性的D_(MW)和D_(GM)呈MF>BF>PF,而D_(m)变化与之相反。(2)土壤微生物酶活性易受磷限制,其受限制程度呈MF>BF>PF,与土壤团聚体水稳性在森林类型中变化规律一致。(3)土壤理化性质、微生物生物量、酶活性等因子对土壤团聚体机械稳定性整体空间差异解释程度为13.3%,而对土壤团聚体水稳性整体空间差异解释程度为40.0%。(4)土壤微生物熵和微生物胞外酶活性是土壤团聚体稳定性的主要驱动因子,水稳性主要受微生物生物量碳和酸性磷酸酶活性影响,而其机械稳定性主要受微生物生物量氮磷影响。(5)演替后期的针阔混交林和常绿阔叶林土壤表现出较高的碳利用效率及较低的氮利用效率,微生物可通过调控微生物生物量和调节碳氮元素利用效率来改善演替后期群落受磷限制状况,进而影响土壤团聚体稳定性。研究结果可为城市森林土壤质量评价和生态环境保护提供理论依据。

关键词：城市森林土壤团聚体稳定性胞外酶活性结构方程模型元素利用效率

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光强与光周期交互作用对水培生菜生长的影响

北方园艺 2019年第5期 70-78页

作者：刘杰胡笑涛王文娥冉辉方舒玲杨鑫西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100

以香港"玻璃脆"散叶生菜为试材,在不同光强(150、200、250、300μmol·m^(-2)·s^(-1))和不同光周期(8、12、16 h·d^(-1))处理组合下,研究了光强和光周期对水培生菜生长、品质和元素利用效率的影响。结果表明:移栽后30 d内,增加光强和... 详细信息

以香港"玻璃脆"散叶生菜为试材,在不同光强(150、200、250、300μmol·m^(-2)·s^(-1))和不同光周期(8、12、16 h·d^(-1))处理组合下,研究了光强和光周期对水培生菜生长、品质和元素利用效率的影响。结果表明:移栽后30 d内,增加光强和延长光照均能促进生菜叶片生长,光照时间和光强分别为16 h·d^(-1),300μmol·m^(-2)·s^(-1)时最有利于生长,30～40 d时,16 h·d^(-1),278.67μmol·m^(-2)·s^(-1)时最有利于生长。增大光强,可溶性糖、可溶性蛋白质、类胡萝卜素含量增加,但硝酸盐和维生素C含量先减小后增大,长光照有助于可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C和类胡萝卜素的合成并降低硝酸盐含量;主成分分析表明,300μmol·m^(-2)·s^(-1)、16 h·d^(-1)处理下对品质最有利。整个生长时期内,强光和长光照均可以提高N、P元素的利用效率,但不利于K的利用;N、P在前10 d的利用效率最大,K在后10 d时最大。综合分析,在试验范围内,前30 d,适当增加光强和延长光照时间有利于生长,但在后10 d适当降低光强(278.67μmol·m^(-2)·s^(-1))有利于生长;整个生长时期,增加光强和延长光照时间可以促进N和P元素的利用效率并提高生菜品质。

关键词：水培生菜光强光周期生长品质元素利用效率

黄腐酸与化肥配施对设施辣椒根区土壤环境及氮磷钾利用效率的影响

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山东农业大学学报（自然科学版） 2021年第6期52卷 893-902页

作者：张晓宇高原刘彩娟李剑艾希珍毕焕改山东农业大学园艺科学与工程学院山东泰安271018 作物生物学国家重点实验室山东泰安271018 山东云农智德检验检测有限公司山东泰安271000

本文以‘长剑’辣椒为试材,研究黄腐酸(FA)肥料替代部分化肥对设施辣椒根区环境、氮代谢、不同器官中的氮磷钾含量及其利用效率的影响。试验包括5个处理,分别为CK:100%化肥,不加黄腐酸肥料;T1:减施45%化肥+600 kg·hm^(-2)黄腐酸肥料;T2... 详细信息

本文以‘长剑’辣椒为试材,研究黄腐酸(FA)肥料替代部分化肥对设施辣椒根区环境、氮代谢、不同器官中的氮磷钾含量及其利用效率的影响。试验包括5个处理,分别为CK:100%化肥,不加黄腐酸肥料;T1:减施45%化肥+600 kg·hm^(-2)黄腐酸肥料;T2:减施30%化肥+600 kg·hm^(-2)黄腐酸肥料;T3:减施15%化肥+600 kg·hm^(-2)黄腐酸肥料;T4:不减施化肥+600 kg·hm^(-2)黄腐酸肥料。结果表明,与CK相比,T1、T2、T3和T4处理的根区土壤酶活性和微生物数量多显著增加,但T1处理的根系活力较CK显著下降,T3处理的显著增加,T2和T4处理则与CK无差异;T3和T4辣椒叶片叶的全氮、蛋白氮和非蛋白氮含量明显高于CK,而T1、T2与CK差异不显著;T3的可溶性蛋白质含量显著高于CK,T1明显低于CK,而T2和T4与CK差异不显著。T3、T4的游离氨基酸含量分别比CK高36.4%和40.9%,T1、T2虽然低于T4,但显著高于CK。硝酸还原酶(NR)活性以T3处理最高,T1、T2和T4其次,均显著高于CK。T2、T3、T4处理的谷氨酸合成酶(GOGAT)分别比CK高33.4%、39.8%、25.6%,T1与CK差异不显著。T1、T2、T3、T4的谷氨酰胺合成酶(GS)活性依次升高,且均显著高于CK。谷氨酸脱氢酶(GDH)活性以T3处理最高,明显大于CK,T1、T2、T3均与CK无显著差异;T1、T2、T3和T4辣椒不同器官中的氮、磷、钾含量多高于CK。与CK相比,T1、T2、T3和T4处理的氮素利用效率增加37.2%~62.2%,磷素利用效率增加38.6%~69.5%,钾素利用效率增加24.7%~56.8%。在本试验条件下,黄腐酸与减施不同比例的化肥配施可改善根区土壤环境,促进氮代谢进而增加元素利用效率,且以T3处理即FA与减施15%化肥配施的效果最好。

关键词：辣椒施肥元素利用效率

水培菠菜不同配方的产量、品质主成分分析研究

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北方园艺 2016年第10期 27-31页

作者：王瑞胡笑涛王文娥苏苑君乔源张栋西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100

由于使用营养液提供完全营养,无土栽培蔬菜较传统栽培方法具有产量高、品质好等优点,而营养液配方是影响蔬菜的生长过程及最终产量及品质的重要因素之一。该试验以菠菜为试材,采用人工光环境条件下水培试验,比较了0.8倍Hogland、日本山... 详细信息

由于使用营养液提供完全营养,无土栽培蔬菜较传统栽培方法具有产量高、品质好等优点,而营养液配方是影响蔬菜的生长过程及最终产量及品质的重要因素之一。该试验以菠菜为试材,采用人工光环境条件下水培试验,比较了0.8倍Hogland、日本山崎、日本园试、华南农大叶菜A等4个叶菜类常用营养液配方对菠菜品质、生物量动态的影响。结果表明:0.8倍Hogland配方地上鲜重最大,华南农大叶菜A最小;地下鲜重日本山崎配方最大,华南农大叶菜A最小;日本园试配方菠菜的硝酸盐含量较低,可溶性糖、维生素C含量均为最高,生物量也较大;日本山崎配方的营养元素利用效率最高采用主成分分析法对多指标进行综合评判,日本园试配方得分最高,是4种配方中适宜菠菜水培的营养液配方。

关键词：水培菠菜品质产量元素利用效率