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近30 a陕西土壤有机碳的时空变化特征及影响因素

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环境科学 2024年第10期45卷 5994-6001页

作者：冯晓琳闫雨阳张欣然张楚天耿增超胡斐南许晨阳西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 西北农林科技大学农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

土壤有机碳(SOC)动态变化对土壤质量演变和全球碳循环具有极其重要的指示意义,因此有必要对区域SOC库的时空分布变化和影响因素进行研究.分别收集陕西省1985~2015年近30 a共540个土壤剖面信息及其环境变量数据,使用单因素方差分析和路... 详细信息

土壤有机碳(SOC)动态变化对土壤质量演变和全球碳循环具有极其重要的指示意义,因此有必要对区域SOC库的时空分布变化和影响因素进行研究.分别收集陕西省1985~2015年近30 a共540个土壤剖面信息及其环境变量数据,使用单因素方差分析和路径分析法探究陕西省SOC含量的时间和空间分布特征以及SOC含量变化的影响因素.结果表明,1985年和2015年陕西省SOC含量在空间分布上表现为:关中最高,陕南次之,且都显著高于陕北.自1985~2015年,陕南SOC含量上升幅度最大,为21.28%,关中上升了15.33%,而陕北SOC含量小幅度下降,降幅为10.23%,主要发生在60~80 cm和80~100 cm的深层土壤.与1985年相比,2015年陕西省0~100 cm各土层SOC含量增幅的变化范围为3.21%~29.39%.1985年和2015年各土壤类型中SOC含量最高的土壤类型分别为暗棕壤和棕壤.与1985年相比,2015年SOC含量增幅最大的土壤类型为粗骨土,其次为新积土.相关分析及路径分析结果表明,SOC含量与海拔显著正相关,与年平均降水量、归一化植被指数和全氮含量极显著正相关;与曲率、容重和pH极显著负相关.全氮含量是影响SOC含量的主控因素.研究结果可为区域内未来的碳管理措施提供参考.

关键词：陕西省土壤有机碳(SOC) 时空分布路径分析影响因素

基于Fosmid文库筛选山羊瘤胃微生物源蛋白酶基因及其表达验证

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 28-38页

作者：杨凯尧刘功炜李林芳王智伟崔雯元杨雨鑫西北农林科技大学动物科技学院陕西杨凌712100

【目的】利用Fosmid文库功能筛选法,获得山羊瘤胃微生物源蛋白酶基因并进行原核表达。【方法】利用功能底物筛选法从山羊瘤胃微生物源Fosmid文库中筛选具有蛋白酶活性的克隆子,对其进行Illumina二代测序,对预测到的基因进行功能注释,根... 详细信息

【目的】利用Fosmid文库功能筛选法,获得山羊瘤胃微生物源蛋白酶基因并进行原核表达。【方法】利用功能底物筛选法从山羊瘤胃微生物源Fosmid文库中筛选具有蛋白酶活性的克隆子,对其进行Illumina二代测序,对预测到的基因进行功能注释,根据基因丰度结果确定后续研究的功能基因。利用大肠杆菌BL21(DE3)对功能基因进行诱导表达,对表达产物进行酶活性测定。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术,将密码子优化后的功能基因分别敲入枯草芽孢杆菌C6基因组ctc位点并进行表达验证。【结果】从Fosmid文库1700个克隆子中筛选到1个具有蛋白酶活性的阳性克隆Pro4-C5。通过二代测序技术,鉴定出3个潜在的蛋白酶基因gene0833(内肽酶,EC编号:EC3.***.21.53)、gene0196(金属内肽酶,EC编号:EC3.4.24)和gene0585(羧肽酶,EC编号:EC3.***.17.14)以及1个L-天冬酰胺酶基因(gene0683,EC编号:EC3.***.1.1)。以pET-28a(+)为表达载体,通过大肠杆菌BL21(DE3)原核诱导表达发现,gene0585和gene0196未表达;gene0833表达的蛋白分子质量为87 ku,蛋白酶活性为10.45 U/mL;gene0683表达的蛋白分子质量为37 ku,L-天冬酰胺酶活性为88.52 U/mL,同时发现该蛋白也具有蛋白酶活性,酶活性为5.25 U/mL。将密码子优化后的gene0683和gene0833定点敲入枯草芽孢杆菌C6基因组中表达发现,gene0833未表达,gene0683表达的蛋白酶活性为109.72 U/mL,相比原始菌株(100.97 U/mL)显著提高了8.67%(P<0.01);L-天冬酰胺酶活性为31.63 U/mL,相比原始菌株(22.79 U/mL)显著提高了30.06%(P<0.01)。【结论】从山羊瘤胃微生物源Fosmid文库中筛选和鉴定出了2个具有蛋白酶活性的功能基因(gene0833和gene0683),均来源于微小杆菌属(Exiguobacterium),其中gene0683在大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中的表达产物具有较高的蛋白酶和L-天冬酰胺酶酶活性。

关键词： Fosmid文库蛋白酶 L-天冬酰胺酶原核表达基因筛选菌株生产

2000—2020年中国城乡食物消费碳-水足迹及其驱动因素分析

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农业工程学报 2024年第5期40卷 287-296页

作者：陈萱李绍亭任彦军西北农林科技大学经济管理学院杨凌712100 中德农业与食物经济研究中心杨凌712100

随着经济发展与城镇化快速推进,中国居民膳食模式发生显著转变,并产生了严重的资源环境后果。为识别城乡居民食物消费碳-水足迹的关键驱动因素,缓解水资源消耗,助力双碳目标实现,该研究测算并对比分析了中国31(30)省市2000—2020年城乡... 详细信息

随着经济发展与城镇化快速推进,中国居民膳食模式发生显著转变,并产生了严重的资源环境后果。为识别城乡居民食物消费碳-水足迹的关键驱动因素,缓解水资源消耗,助力双碳目标实现,该研究测算并对比分析了中国31(30)省市2000—2020年城乡居民人均食物消费碳-水足迹,通过对数平均迪式指数算法(logarithmic mean index method,LMDI)对碳-水足迹进行了驱动因素分解。结果显示:2000—2020年中国城镇人均食物消费碳足迹(水足迹)增加了29.63%(32.94%),农村碳足迹(水足迹)增加了4.59%(7.91%)。从空间演变来看,城镇人均食物消费碳-水足迹较高的地区由沿海省份逐渐扩散至内陆,而农村呈南北高-中间低的分布格局。从驱动因素来看,经济水平是城乡居民食物消费碳-水足迹增加的主要动因,且消费水平表现为抑制作用;人口城镇化驱动城镇居民食物消费碳-水足迹增加,而在农村起到抑制作用。该研究从促进食物消费结构转型,多渠道拓宽食物来源等方面提出建议,旨在促进中国城乡居民食物可持续消费。

关键词：食物消费碳足迹水足迹 LMDI分解 2000—2020年中国

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汉江流域夏季降水演变的水汽输送驱动机制

水利学报 2024年第5期55卷 586-596,606页

作者：陈镜元章数语张更喜赵勇赵西宁高学睿西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 南方科技大学环境科学与工程学院广东深圳518055 扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

为应对气候变化下愈加频繁和剧烈的干旱事件,保障跨流域调水工程水源及当地用水安全,亟需对汉江流域这一国家重要战略水源地的降水过程变化进行研究。汉江流域夏季降水占全年降水的40%~50%。本研究利用拉格朗日混合单粒子轨道模型对汉... 详细信息

为应对气候变化下愈加频繁和剧烈的干旱事件,保障跨流域调水工程水源及当地用水安全,亟需对汉江流域这一国家重要战略水源地的降水过程变化进行研究。汉江流域夏季降水占全年降水的40%~50%。本研究利用拉格朗日混合单粒子轨道模型对汉江流域1959—2022年夏季降水的水汽输送过程及其大气环流背景进行分析,以揭示汉江流域夏季降水变化的原因。研究发现,历时72 h以上降水占夏季总雨量的44.6%,在过去半个多世纪中其频次和雨量均呈现显著下降趋势,是汉江流域降水减少的主要原因。对水汽输送过程的模拟分析表明,中国南海、西太平洋、中国东部是流域夏季降水的水汽来源,贡献率分别为:34.7%、28.7%、27.2%。对比不同历时降水的水汽输送过程,发现降水历时越长,来自中国南海和西太平洋的水汽贡献率越高。尽管来自西太平洋的水汽呈现显著增加,但来自中国南海的水汽显著下降,使得72 h以上降水仍然呈现下降趋势。分析大尺度气候指数与各水汽输送路径贡献率的相关性,发现中国南海水汽贡献减小与西太平洋副热带高压面积、强度增加呈显著负相关。这证实了近年来西太副高的增强和扩张对汉江流域夏季降水减少起到促进作用。

关键词：汉江流域降水变化 HYSPLIT 水汽输送大尺度气候模式

黄土高原次生林演替对团聚体有机碳含量及化学稳定性的影响

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生态学报 2024年第5期44卷 1940-1950页

作者：刘颖异刘涵宇张琦李向阳刘剑剑刘伟超王兴任成杰杨改河韩新辉西北农林科技大学农学院杨凌712100 陕西省循环农业工程技术研究中心杨凌712100

次生林演替过程中土壤团聚体有机碳的积累机制和化学稳定性研究较少。为探明次生林演替对土壤团聚体有机碳含量及其化学组成稳定性的影响,选取黄土高原次生白桦林(演替初期),山杨辽东栎混交林(演替中期)和辽东栎林(演替后期)为研究对象... 详细信息

次生林演替过程中土壤团聚体有机碳的积累机制和化学稳定性研究较少。为探明次生林演替对土壤团聚体有机碳含量及其化学组成稳定性的影响,选取黄土高原次生白桦林(演替初期),山杨辽东栎混交林(演替中期)和辽东栎林(演替后期)为研究对象,分析演替过程中不同粒径土壤团聚体有机碳含量变化特征。采用傅里叶红外光谱技术(FTRI)测定活性(AC)和非活性(IC)有机碳化学组成,以(IC/AC)作为有机碳化学组成稳定性指标,并分析其影响因素。结果表明:次生林演替过程中土壤团聚体有机碳含量表现出逐渐增加的趋势且各群落间差异显著(P<0.05),以演替后期的中等粒径团聚体为最高(37.63 g/kg)。土壤团聚体AC中多糖体有机碳含量最高(55.87%),而IC中芳香族有机碳含量最高(94.45%),演替过程中IC与AC总体变化趋势均呈现先降后增。IC/AC随着演替的进行呈先降低后升高的趋势,其中演替后期微团聚体有机碳化学组成稳定性最强达到了3.95。微团聚体含量(WM)与土壤全氮、全磷、全钾一起,显著促进了团聚体有机碳化学组成稳定性(P<0.05)。综上,次生林演替有利于促进土壤团聚体有机碳的积累以及有机碳化学稳定,其中微团聚体起到了关键性作用。

关键词：土壤团聚体有机碳化学组成次生林演替傅里叶红外光谱技术(FTRI) 黄土高原

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微生物菌剂对绞股蓝药效成分及根际细菌群落的影响

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微生物学报 2024年第7期64卷 2323-2336页

作者：曹麟王宇龙卜俊文宋天骄刘玉涛韦小敏林雁冰西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100 陕西博秦生物工程有限公司陕西咸阳713800 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

【目的】为缓解中药绞股蓝种植区由于连作导致的土壤微生态失衡,提高绞股蓝品质及产量,使用本课题组的娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei)D74菌剂及新构建的复合菌剂T3,研究微生物菌剂的施加对绞股蓝产量、品质以及根际细菌群落组成的影... 详细信息

【目的】为缓解中药绞股蓝种植区由于连作导致的土壤微生态失衡,提高绞股蓝品质及产量,使用本课题组的娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei)D74菌剂及新构建的复合菌剂T3,研究微生物菌剂的施加对绞股蓝产量、品质以及根际细菌群落组成的影响,明确绞股蓝在连作和正茬不同种植条件下的适用菌剂。【方法】采用五点取样法,测定大田种植试验中各处理组绞股蓝单位面积的产量。采用紫外-可见分光光度法及高效液相色谱法测定黄酮、多糖、皂苷等绞股蓝主要药效成分含量。利用16S r RNA基因高通量测序技术分析添加菌剂对绞股蓝根际细菌群落结构的影响。【结果】在正茬型Z区地块,T3菌剂处理组绞股蓝干重较对照组增加了63.44%,总黄酮含量提高12.50%,总多糖含量提高32.95%,增产提质效果均优于D74菌剂;而在连作型P区地块,D74菌剂处理组绞股蓝干重较对照组增加了77.41%,总黄酮含量提高112.50%,总多糖含量提高23.10%,效果优于T3菌剂。通过分析微生物群落组间差异发现,与对照组相比富集在T3菌剂组中的差异微生物为新鞘氨醇菌属(Novosphingobium)、罗河杆菌属(Rhodanobacter)等有益微生物,富集在D74菌剂组中的差异微生物为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、硝化螺菌属(Nitrospira)等有益微生物。【结论】研究表明T3复合菌剂及D74菌剂均能够通过招募土壤中有益微生物类群,优化根际土壤中微生物群落结构,改善绞股蓝根际微生态环境,显著提高绞股蓝药效成分含量及产量。D74菌剂在连作型地块施用效果更佳,T3菌剂对正茬型地块施用效果更佳。

关键词：复合菌剂根际促生细菌根际微生物群落绞股蓝

脉冲强光技术对食品加工品质的影响及安全控制技术研究进展

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现代食品科技 2024年第5期40卷 325-338页

作者：符传涵杨海花李瑜董冠男王周利西北农林科技大学食品科学与工程学院陕西杨凌712100

脉冲强光是一类新兴的非热处理技术,该装置以稀有气体被电离后释放高能量的脉冲光来降低固体表面或液态食品中的微生物负载量,从而延长食品的货架寿命,且对多种营养成分造成不明显的破坏,还可以改良部分食品的理化性质和感官品质,这弥... 详细信息

脉冲强光是一类新兴的非热处理技术,该装置以稀有气体被电离后释放高能量的脉冲光来降低固体表面或液态食品中的微生物负载量,从而延长食品的货架寿命,且对多种营养成分造成不明显的破坏,还可以改良部分食品的理化性质和感官品质,这弥补了传统热力杀菌方法与化学杀菌方法的缺陷。脉冲强光中的光化学效应、光热效应被认为是降低食品中微生物负载量的主要机制。综合多方面的研究,脉冲强光技术在食品加工和安全控制中均取得了较好的处理效果。该研究主要综述了脉冲强光技术在食品加工和安全控制方面的应用进展,评价了不同脉冲强光处理对食品品质中部分理化指标的变化情况,最后展望了脉冲强光技术的前景与该技术的部分不足之处,为脉冲强光技术在食品工业领域广泛应用提供参考。

关键词：脉冲强光食品加工安全控制品质分析

基于产量和N_(2)O排放的温室番茄灌溉模式

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农业环境科学学报 2024年第1期43卷 202-213页

作者：段琳博蔡焕杰孙亚楠马静杨楠西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 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

为了揭示设施菜地N_(2)O排放的变化规律,了解水肥气耦合对设施菜地土壤N_(2)O的影响,对不同水肥气处理进行综合评价,提出合理的减排措施。试验以番茄为供试作物,设置了灌水水平(I)、施肥水平(F)和加气水平(A)3个因素,以不加气(CK)充分... 详细信息

为了揭示设施菜地N_(2)O排放的变化规律,了解水肥气耦合对设施菜地土壤N_(2)O的影响,对不同水肥气处理进行综合评价,提出合理的减排措施。试验以番茄为供试作物,设置了灌水水平(I)、施肥水平(F)和加气水平(A)3个因素,以不加气(CK)充分灌溉条件下2个施肥水平为对照,设置I1和I2(分别为亏缺灌溉和充分灌溉,对应作物-皿系数(K_(cp))分别为0.8和1.0)2个灌水水平,F1和F2(分别为低肥和高肥,对应施氮量为180 kg·hm^(-2)和240 kg·hm^(-2))2个施肥水平,A1和A2(分别为1倍气和2倍气)2个加气水平,共10个处理。采用静态暗箱-气相色谱法对番茄全生育期N_(2)O排放进行监测分析,系统研究水肥气耦合对温室番茄土壤N_(2)O排放的影响及其影响因素。结果表明:灌水量和施肥量的增加均会增加土壤N_(2)O排放通量,I2处理的N_(2)O排放通量比I1处理平均增加14.79%(P>0.05),F2处理比F1处理平均增加34.90%(P0.05)和62.92%(P<0.05)。土壤N_(2)O排放通量与土壤充水孔隙度呈指数正相关关系,与NO_(3)^(-)-N含量呈指数正相关关系,当土壤温度小于等于26℃时,N_(2)O排放通量与土壤湿度呈指数正相关关系,土壤温度大于26℃时,呈线性负相关关系。综合考虑番茄产量、N_(2)O累积排放量、灌溉水分利用效率、氮肥偏生产力和单产N_(2)O累积排放量,推荐施肥量为180 kg·hm^(-2)的1倍气充分灌溉(K_(cp)=1.0)为温室番茄增产、节水、减排的较佳灌溉模式。

关键词： N_(2)O排放水肥气耦合温室番茄土壤灌水量施肥量

利用土壤化学计量学和酶计量学揭示刺槐林土壤微生物的养分限制状况

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应用生态学报 2024年第7期35卷 1799-1806页

作者：张康李佳佳魏振浩樊妙春上官周平西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学草业与草原学院陕西杨凌712100

探索森林土壤中的养分限制对森林抚育和管理具有重要意义,然而目前关于黄土高原刺槐人工林植被恢复过程中微生物受到的养分限制的研究并不充分。本研究为探究黄土高原刺槐林土壤中微生物养分的限制情况,在陕西省永寿县选择不同造林时间... 详细信息

探索森林土壤中的养分限制对森林抚育和管理具有重要意义,然而目前关于黄土高原刺槐人工林植被恢复过程中微生物受到的养分限制的研究并不充分。本研究为探究黄土高原刺槐林土壤中微生物养分的限制情况,在陕西省永寿县选择不同造林时间(15、25、35、45年)的刺槐人工林以及林地旁边的摞荒坡耕地(对照)为研究对象,分析了不同林龄下土壤有机质、全氮、全磷含量,以及与土壤碳、氮、磷循环相关的β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和磷酸酶(AP)活性的变化特征,通过化学计量和酶计量解析土壤养分限制状况。结果表明:土壤pH随植被恢复由碱性变为酸性;全磷在刺槐植被恢复的0~25年间逐渐降低;土壤有机碳、全氮和酶活性在0~25年间呈上升趋势。土壤全磷、有机碳、全氮、AP和LAP在25~45年间逐渐降低;NAG、BG、CBH在25~45年间先增加再降低。植被恢复过程中刺槐林的(BG+CBH)/(LAP+NAG)、(BG+CBH)/AP、(LAP+NAG)/AP均高于全球尺度的平均值。本研究区刺槐恢复过程中矢量长度小于1且逐渐增大,表明微生物碳限制逐渐增强;矢量角度大于45°且整体上降低,表明土壤微生物受磷限制且磷限制逐渐减缓,未出现微生物氮限制。刺槐人工林植被恢复过程中土壤理化性质变化明显,造林时间序列影响了土壤微生物的养分限制状况。

关键词：刺槐化学计量酶计量学土壤微生物黄土高原