农田土壤自养微生物碳同化潜力及其功能基因数量、关键酶活性分析

研究农田土壤自养微生物碳同化潜力，对全面认识农田生态系统碳吸收和碳储存有着重要意义．选取6种典型农田土壤，通过14C连续标记示踪技术结合密闭系统模拟培养，量化了土壤自养微生物碳同化潜力及其向土壤活性碳库组分转化，同时结合分子生物学技术及酶学分析方法，探讨了不同土壤自养微生物细菌固碳功能基因（cbbL）丰度及关键酶（RubisCO）活性．结果表明，土壤自养微生物具有可观的CO，同化潜力，在本实验条件下，全球每年表层（0-20cm）土壤通过自养微生物的同化作用可固定的碳为0．57-7．3Pg．供试土壤的14C土壤有机碳（14C-SOC）含量范围为10．63-153．81mg·kg^-1，而14C可溶性有机碳（14C-DOC）、14C微生物生物量碳（14C-MBC）含量范围分别为0．96-8．10mg·kg^-1．70-49．16mg·kg^-1．土壤可溶解性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）和SOC的更新率分别为5．07％-ld．3％、2．51％-13．12％和0．09％-0．64％．土壤细菌cbbL丰度范围为2．d0×10^7-1.9×10。copies·g^1，且RubisCO酶活性（CO，／soil）范围为34．06-71．86nmol-（g·min）^-1．相关分析表明，土壤14C-SOC与14C-MBC及RubisCO酶活性均呈极显著正相关关系（P〈0．01）．说明土壤对大气CO：的同化作用主要是由自养微生物参与的同化过程，且较高的RubisCO酶活性意味着较高的自养微生物CO：同化潜力．

往返式探空观测资料的质量控制及不确定性分析

为了推动新型探测资料在数值预报模式中的应用,本文进行了往返式探空资料同化应用前重要的基础性研究工作。基于国内首次往返式探空观测资料,首先建立了面向业务化应用的往返式探空资料质量控制方案,通过对比和分析质量控制前后观测样本的统计特征,论证了质量控制方案的合理性,质量控制后探测要素抽样分布更为合理,要素间一致性得到提高。进而以数值天气预报高时间分辨率的模式预报场和同站址业务常规探空观测资料为参考,分析质量控制后资料的不确定性,结果表明往返探空探测精度达到了世界气象组织WMO(World Meteorological Center)规定的突破目标,部分探测要素甚至实现了理想目标,探测资料具有可用性。最后结合数值模式背景场探讨往返探空资料的可同化性,研究表明往返探空的风场观测和夜间温度观测满足变分同化系统的高斯、无偏假定,可直接同化;气压、湿度和日间温度观测在资料同化前需要开展偏差订正工作,从而更有效的发挥资料价值。本文的研究工作为今后往返探空资料在模式中的同化应用奠定了基础。