采伐方式对森林土壤氮初级转化速率和净氮转化速率的影响

[目的]为探明不同采伐方式下森林土壤氮素的释放和保存能力,揭示采伐对森林土壤氮素循环的影响。[方法]本研究通过室内培养试验,采用^(15)N同位素成对标记技术和FLUAZ数值优化模型研究了择伐和皆伐方式下寒温带阔叶混交林土壤氮初级转化速率和净氮转化速率特征。[结果]保留带处理土壤氮初级矿化速率、净氮矿化速率、氮初级固定速率、初级硝化速率和净硝化速率分别为4.16、1.86、2.32、0.368和0.343 mg∙kg^(−1)∙d^(−1)。与保留带处理相比,择伐和皆伐处理土壤氮初级矿化速率分别显著降低了32.2%和61.8%,净氮矿化速率分别显著降低了43.1%和61.5%,氮初级固定速率分别显著降低了23.3%和63.4%。择伐对土壤初级硝化速率和净硝化速率没有显著影响,但皆伐处理土壤初级硝化速率和净硝化速率分别显著降低了23.6%和33.3%。相关分析结果表明,土壤有机碳和水溶性有机碳含量的变化是影响氮初级矿化速率和初级固定速率的主要因素,pH是影响硝化速率的主要因素。[结论]皆伐后土壤铵态氮固定速率的下降程度大于初级硝化速率,导致gn/ia和NO_(3)^(−)/NH_(4)^(+)值显著提高,增加了硝态氮淋溶风险。而择伐处理的gn/ia和NO_(3)^(−)/NH_(4)^(+)值与保留带处理没有显著差异,是一种相对可取的森林采伐方式。

胶州湾秋季海水低分子量有机酸转化速率的分布特征

为考察近海海水中低分子量有机酸(Low Molecular Weight Organic Acids,LMWOAs)的分布、来源和转化,系统研究了2022年11月胶州湾海水中LMWOAs的组成,以及其浓度和转化速率的分布特征,通过相关分析探讨了不同LMWOAs组分之间的关系,以及影响LMWOAs转化速率的因素。结果表明,秋季胶州湾海水中的乳酸(Lactic Acid,LA)、乙酸(Acetic Acid,AA)和甲酸(Formic Acid,FA),以及3种酸总量(Total Low Molecular Weight Organic Acids,TOA)的浓度范围分别为0~0.55、0.94~3.39和0~3.35,以及1.24~7.19μmol·L-1,AA平均浓度占TOA的63.99%。LMWOAs浓度较高的区域集中于河口和湾口附近,且整体上表层海水LMWOAs的浓度高于底层,其主要来源是人类活动。加富培养实验结果表明:秋季胶州湾海水在整体上净消耗LMWOAs,其转化速率在不同站位、不同水层呈现复杂的变化,具有局部性、多样性的特点。3种LMWOAs的微生物转化速率与其对应的非生物转化速率出现负相关关系,不同站位海水的微生物活动能够以不同的速率产生和消耗LMWOAs,以净消耗为主,对控制胶州湾海水LMWOAs的转化速率起决定性作用;在没有光化学过程的情况下,非生物过程在不同站位的海水中也能够以不同的速率产生和消耗LMWOAs,以净产生为主,是胶州湾LMWOAs的重要来源。微生物释放的酶对控制LMWOAs转化起关键作用。秋季胶州湾海水中的AA和FA有相似的生物来源,具有相近的新陈代谢过程,其微生物转化速率受到水温、盐度和营养盐因素的显著影响。温度和盐度降低、溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)浓度降低、营养盐浓度升高,以及周边河流的输入,都有利于促进秋季胶州湾海水LMWOAs的产生。

不同浓度硫酸新霉素对生物絮团氨氮转化速率及抗生素抗性基因的影响

为探究不同浓度硫酸新霉素对于生物絮团处理氨氮及抗生素抗性基因的影响,本实验对生物絮团水质及絮团指标、水体中抗生素含量和生物絮团中6种抗生素抗性基因的含量进行了检测。结果显示:在氨氮转化的速率上,初次加药连续监测显示未添加组(A组)、0.5 mg/L硫酸新霉素组(B组)、1 mg/L硫酸新霉素组(C组)和3 mg/L硫酸新霉素组(D组)的氨氮去除速率分别为(3.88±0.02)mg TAN/(g TSS·h)、(2.22±0.03)mg TAN/(g TSS·h)、(2.17±0.04)mg TAN/(g TSS·h)和(1.72±0.02)mg TAN/(g TSS·h),氨氮去除速率A组>B组>C组>D组。而间隔一个休药期(500℃·d)的第二次加药连续监测显示4个组的氨氮去除速率分别为(2.99±0.08)mg TAN/(g TSS·h)、(2.98±0.03)mg TAN/(g TSS·h)、(2.97±0.08)mg TAN/(g TSS·h)和(5.10±0.03)mg TAN/(g TSS·h),氨氮去除速率D组>A组>B组>C组。对水体抗生素检测发现,两次检测都未能测出水体中硫酸新霉素的存在。对抗生素抗性基因检测发现硫酸新霉素对于aph(3′)-Ia、aph(3′)-Ⅱa、aac(6′)-Ⅰb、aac(3)-Ⅱ这四种基因具有较大的选择和富集的能力。但B组的各抗生素抗性基因的拷贝数均为最低。实验结束后对4个实验组的异养菌菌落数量进行检测,发现了B组的菌群群落数量相较其他3组有明显提升。比较结果表明硫酸新霉素在第一次加药时随着浓度提高,对氨氮转化速率的影响越大。但在第二次加药时,添加的硫酸新霉素浓度对氨氮转化速率无负面影响,而高浓度的硫酸新霉素可以促进生物絮团氨氮的转化,但会显著增加抗生素抗性基因的拷贝数。

石灰性农田土壤-水稻系统根际与非根际土氮转化速率差异

为探讨石灰性农田土壤-水稻系统根际与非根际土的氮素转化特征差异,本研究以石灰性紫色土发育而成的水稻土为研究对象,通过采集水稻分蘖期和成熟期的根际与非根际土壤,开展15N成对标记室内好氧培养试验,并计算土壤各初级氮转化速率。结果表明:水稻分蘖期根际土初级矿化速率(4.45 mg·kg^(-1)·d^(-1))和硝化速率(9.16 mg·kg^(-1)·d^(-1))均显著低于非根际土(P<0.05);水稻成熟期根际土初级矿化速率(6.75 mg·kg^(-1)·d^(-1))和硝化速率(16.86 mg·kg^(-1)·d^(-1))与非根际土无显著差异,但显著高于分蘖期根际土的初级矿化和硝化速率(P<0.05)。水稻分蘖期NH+4-N固定速率显著高于成熟期,其中,分蘖期根际土NH+4-N固定速率为19.75 mg·kg^(-1)·d^(-1),与成熟期根际土相比增加了42.21%;此外,两个生育期的水稻根际土NO-3-N固定速率均显著高于非根际土。水稻分蘖期根际土无机氮总固定速率显著大于有机氮矿化速率,有利于氮素的留存和周转,相应地,初级硝化速率显著降低,减少了土壤NO-3-N损失。研究表明,水稻不同生育期对石灰性水稻土主要氮转化速率的影响具有差异,且这种差异可能受水稻生育期内土壤水分、根系分泌物及无机氮含量变化的调控。

大豆叶片净光合速率、转化酶活性与籽粒产量的关系

本文研究不同大豆品系（种）鼓粒期冠层叶片的净光合速率、转化酶活性与单株籽粒产量的关系。结果表明，不同大豆品系（种）的净光合速率、转化酶活性和籽粒产量均存在明显差异。大豆籽粒产量与叶片净光合速率之间里显著正相关（ｒ＝０．５６６８＊），而与叶片转化酶活性之间表现负相关，但不显著（ｒ＝０．１７３３）。本研究筛选出两个高光效高产大豆品系 ９７０２和 ９２０８—５，它们的净光合速率比早熟１８号高光效对照品种分别提高几２９％和１９．２％，籽粒产量分别提高３３．４９％和２６．２５％。

黑水虻幼虫的发育速率及食物转化率研究

本文研究了黑水虻Hermetia illucens幼虫取食花生麸的发育速率及其食物转化率。仔细考察了黑水虻卵孵化后,其幼虫平均体重的增长情况,结果显示,黑水虻在实验条件下(T=30℃,RH=60%),幼虫发育的参考周期为20 d,其中最初5 d体重增长94.33倍,从第6 d至第10 d体重增长7倍,最后10 d体重增长0.95倍,从初孵幼虫到老熟幼虫体重增长1486.67倍,发育期内的体重增长趋势类似于逻辑斯谛曲线,而第5天(W=1.43 g/百头虫)与第10天(W=11.45g/百头虫)则为逻辑斯谛曲线的两个拐点。食物转化率测定结果表明,黑水虻幼虫取食花生麸的转化率为28.88%。

加载速率及温度对碳素钢脆性转化的影响

本文研究一种经正火处理的碳素钢在不同加载速率以及不同试验温度下的动态断裂韧性。发现材料存在一个由加载速率决定的韧脆转化。用热激活概念分析断裂过程:J_(Id)=J_a+J_t,J_a是非热激活部分,与温度和速度无关;而热激活部分J_t=(K/K_0)~nexp(Q_f/(nkT)),控制着断裂过程的温度和速度敏感性。加载速率引起的脆性转化和改变温度引起的脆性转化有相同机制,它们与原子的热运动过程有关。脆性转化的本质是J_t在降低温度以及增加形变速率的过程中不断减小,导致材料由韧向脆转变。

干旱地区棉田连作对土壤氮素含量及氮转化速率的影响

为研究干旱地区棉田不同连作年限对土壤氮素含量和氮转化速率的影响,选取新疆艾比湖流域内精河县托托乡和农五师91团0、1、5、10、20 a和30 a棉田为研究对象,以棉田连作下土壤理化性质变化为基础,结合土壤氮素含量和氮转化速率,定量研究了连作棉田土壤氮转化速率变化规律及生态驱动因素。结果表明:(1)旱区连作棉田土壤硝态氮为无机氮主要组成,不同连作年限中土壤硝化作用均能将铵态氮转化为硝态氮,年限间差异不显著且硝态氮总量普遍偏低(平均为5.56±0.28 mg·kg^(-1));土壤碱解氮含量均显著低于未开垦土壤,仅为对照样地的16.37%～28.40%(P<0.05),土壤铵态氮和亚硝态氮含量随着连作年限的增加逐渐达到动态平衡。(2)连作初期会降低土壤硝化和反硝化速率,连作10 a旱区棉田土壤硝化率和反硝化率均降到最低(分别为23.62±1.45μg·kg^(-1)·h^(-1)和5.673±4.632μg·kg^(-1)·h^(-1)),至连作后期显著增加。(3)土壤pH值对土壤硝化速率和反硝化速率的影响最大(总效应分别为0.5310和0.6516),土壤硝化率和反硝化率分别在土壤pH值达到阈值范围(8.37和8.01)时达到最大值(91.333μg·kg^(-1)·h^(-1))和最小值(19.271μg·kg^(-1)·h^(-1));土壤水分是影响反硝化作用的第二重要因子。

断层脆塑性转化带的强度与变形机制及其流体和应变速率的影响

野外、实验和地震数据表明:浅部地壳的变形以脆性破裂为主,深部地壳的变形以晶体塑性流动为主。在这种认识的基础上,提出了地壳变形的2种机制模型,即发生脆性变形的上部地壳强度基于Byerlee摩擦定律以及发生塑性变形的下部地壳强度基于幂次蠕变定律。而位于其间的脆塑性转化带的深度与浅源地震深度的下限具有很好的一致性。然而,二元结构的流变模型局限性在于其力学模型过于简单,往往过高估计了脆塑性转化带的强度。问题的根源在于对脆塑性转化带的变形机制的研究已有很多,但没有定量的力学方程来描述脆塑性转化带强度;而且以往对断层脆塑性转化带的研究主要集中在温度引起的脆塑性转化方面,对因应变速率和流体对脆塑性转化的影响方面的研究也比较薄弱。对断层带内矿物变形机制研究表明,某些断层带脆塑性转化发生在相同深度(温度和压力)内,发生脆塑性转化的原因是应变速率的变化,而这种变化被认为与地震周期的同震、震后-间震期蠕变有关,这种变化得到了主震-余震深度分布变化的证实。对断层流体特征分析表明,断层带内可能存在高压流体,这种高压流体会随断裂带的破裂及愈合而周期性变化,在地震孕育及循环中起着关键性作用。高压流体的形成(裂隙愈合)有多种机理,其中,压溶是断层带裂隙愈合的主导机制之一。研究在水作用下的压溶,可以对传统的摩擦-流变二元地壳强度结构及其断层强度进行补充与修正。通过以上分析,认为有必要通过野外变形样品和高温高压实验,深入研究应变速率及流体压力对断层脆塑性转化的影响,同时,通过实验建立压溶蠕变的方程,近似地估计脆塑性转化带的强度。

^(15)N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展

同位素稀释法是测定土壤中N素总转化速率最重要的方法之一。自从上世纪50年代Kirkham和Bartholomew提出同位素稀释法的基本原理以后,随着分析技术的长足发展,一些更精确的分析和数值优化方法被广泛使用,N转化概念模型已经日益完善,使测定N的总转化速率成为现实,对土壤N素循环机制的深入研究提供了可能性。然而,^(15)N标记方法研究土壤中N的总转化速率仍然存在较大的不确定因素。本文综述了^(15)N同位素稀释法测定土壤N素总转化速率的原理和计算方法,以期推动同位素稀释法的研究和发展。

采用^(15)N同位素稀释法研究不同层次土壤氮素总转化速率

采用15N同位素稀释方法,开展短期(7天)室内培养实验,估算了一水稻土0~20、20~60和60~90 cm土层土壤主要N素转化过程的总转化速率,结果表明,标记N溶液加入后2 h内各土层土壤的总矿化、硝化、固定速率显著高于其他时间段(p<0.01)。2 h后,矿化速率在小范围内起伏。0~20 cm土层土壤N素的硝化速率随培养时间延长而降低,另外两层土壤则基本保持稳定,硝化速率的变化与硝化作用底物NH4+-N浓度的变化呈显著正相关。值得注意的是,外源无机N溶液加入后2 h内,大量NH4+-N和NO3--N被固定,并认为N素的非生物固定起主导作用。2 h后,出现了N素在固定与再矿化间反复转换的现象。实验结果表明,与净转化速率相比总转化速率能更好地描述单个N素转化过程,但由于外源N加入对N素转化的影响、再矿化作用以及忽略了N素转化过程中的气体损失、DNRA(硝态氮异化还原为铵)过程等,本研究结果与真实值间存在一定差异。

温度对农田黑土氮初级转化速率的影响

为探讨不同温度下土壤氮素的供应、固持和消耗损失过程,从而为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据,以黑龙江省农田黑土为对象开展室内培养试验(15、25、35℃,60%WHC),采用15N同位素成对标记技术(15NH4NO3和NH415NO3,15N标记丰度为5 atom%,氮浓度为60 mg N·kg^(-1))及FLUAZ数值优化模型研究土壤氮初级矿化速率、初级固定速率和初级硝化速率对温度变化的响应。结果表明:在15~35℃范围内,土壤氮初级矿化速率随培养温度的增加显著增加,但25~35℃范围内的增幅小于15~25℃。在15~25℃范围内,土壤氮初级固定速率和初级硝化速率随培养温度的增加显著增加,而在25~35℃范围内土壤氮初级固定速率和初级硝化速率随培养温度的增加显著降低,但仍然显著高于15℃处理。15℃和25℃处理土壤氮初级矿化速率与初级固定速率比值(gm/gi)以及初级硝化速率与初级铵态氮固定速率比值(gn/ia)均稍大于1,两处理间没有显著差异,而35℃处理的gm/gi值和gn/ia值均远大于1。研究表明,温度在15~25℃范围内,土壤有机氮的矿化与固定过程耦联相对紧密,硝态氮累积及淋溶风险较小;而35℃高温条件下土壤有机氮矿化速率和硝化速率均显著大于铵态氮的生物固定速率,表明硝化作用是铵态氮的主要消耗过程,可能会增加硝态氮的累积、反硝化和淋溶风险。

株洲市工业区大气中SO_2转化速率的研究

在湖南省株洲市工业区的下风向布点，同时测定大气中ＳＯ２的浓度、ＴＳＰ和＜０．２５μｍ细粒子中ＳＯ２－４的浓度．结果表明，大气中ＳＯ２浓度随着离污染源距离的增加迅速下降，和ＳＯ２相比，颗粒物中ＳＯ２－４浓度随距离的增加而降低的程度要慢得多．同步测定的ＳＯ２浓度和细粒子ＳＯ２－４浓度有显著的相关关系．根据风向、风速和新产生的细粒子中的ＳＯ２－４浓度及大气中ＳＯ２的浓度计算了株洲教育学院处ＳＯ２的转化速率，春季湿度大，ＳＯ２转化速率也大，为４．８％／ｈ，秋季湿度小，ＳＯ２的转化速率变低，为１．５％／ｈ．春季中路铺ＳＯ２转化速率为３．１％／ｈ．

旋光度法测定蔗糖转化反应速率常数实验用旋光管的改进

用旋光度法测定蔗糖转化反应速率常数是最基本的物理化学实验之一。该实验中的旋光管操作比较麻烦,且易引入实验误差。本文对该实验使用的旋光管进行了改进。

东北人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林林下土壤氮初级转化速率特征

[目的]为了解森林土壤氮素转化特征及土壤氮供应能力,为森林生态系统合理经营管理提供科学依据。[方法]以东北寒温带人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林表层土壤为研究对象开展室内培养试验,采用^(15)N同位素成对标记技术和FLUAZ数值优化模型,研究不同深度的土壤氮初级转化速率特征。[结果]林地土壤的氮初级转化速率受林型、土壤深度及二者间交互作用的影响。人工红松针叶林土壤氮初级矿化速率和无机氮固定速率显著低于天然次生阔叶混交林土壤,而初级硝化速率显著高于天然次生阔叶混交林土壤,2个林型土壤的氮初级转化速率都随着土壤深度的增加显著降低。土壤氮初级矿化速率和固定速率与土壤pH、有机碳、水溶性有机碳与水溶性有机氮含量呈显著正相关,土壤初级硝化速率与土壤pH呈显著负相关。人工红松针叶林土壤初级硝化速率与铵态氮固定速率比值显著高于天然次生阔叶混交林土壤,而对硝态氮的固定速率显著低于天然次生阔叶混交林土壤。[结论]2种林型土壤氮素转化特征差异明显,人工红松针叶林土壤的硝态氮产生能力较强而无机氮固持能力较弱,容易发生硝态氮的淋溶风险,天然次生阔叶混交林土壤氮矿化-固定过程耦合较好且硝化作用较弱,不易引发硝态氮的积累和淋溶风险。

不同水分对砂壤土初级氮转化速率的影响

为探讨黑龙江省半干旱地区土壤初级氮转化速率对水分含量变化的响应,以深入认识不同水分条件下土壤中氮素的产生、消耗和损失过程,为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据,以该地区的农田砂壤土为对象,利用;N同位素双标记技术结合FLUAZ数值优化模型开展室内培养试验,研究60%WHC(田间最大持水量)、100%WHC和淹水条件下土壤初级氮转化速率。结果表明:60%WHC水分条件下土壤初级氮矿化速率、初级氮固定速率、初级硝化速率和初级反硝化速率分别为1.87、1.16、2.84 mg·kg^(1)·d^(1)和0.01 mg·kg^(1)·d^(1),水分含量增加至100%WHC对土壤初级氮转化速率没有显著影响。淹水后土壤初级氮矿化速率和初级氮固定速率分别增加至2.45 mg·kg^(1)·d^(1)和2.15 mg·kg^(1)·d^(1),初级硝化速率降低至1.13 mg·kg^(1)·d^(1),初级反硝化速率增加至0.65 mg·kg^(1)·d^(1),与60%WHC处理差异显著。60%WHC和100%WHC处理土壤初级硝化速率与初级铵态氮固定速率比值(gn/ia)以及初级氮矿化速率与初级氮固定速率比值(gm/gi)都大于1,而淹水处理的gn/ia值小于1(0.55),gm/gi值接近1(1.14)。非饱和水分条件下,砂壤土的氮素供应和固持能力较低,容易发生硝态氮的积累和淋溶损失。砂壤土淹水后促进了反硝化作用的发生,但氮矿化和固定过程紧密偶联,提高了土壤氮的供应和周转能力;同时硝化作用受到抑制,减少了硝态氮淋溶损失的风险。

加载速率效应对花岗岩破裂的力学性能及能量转化机制的影响

基于单轴压缩下的花岗岩破坏试验,结合岩石破坏过程中的能量转化机制,对不同加载速率下花岗岩损伤变形的力学参数、能量转化机制进行了探讨。研究表明,随加载速率的提高,花岗岩的峰值应力、起裂应力逐渐增大,峰值应变、起裂应变逐渐降低,但起裂应变与峰值应变之比却呈现先减小后增大的趋势;随着加载速率的提高,花岗岩试件的峰前总吸收能U^0、可释放应变能U^1、耗散应变能U^2均逐渐增大;当加载速率较低时,花岗岩试件沿最大主应力方向实现劈裂、张拉破坏,此时宏观破坏裂纹较少;而当加载速率较高时,岩石试件由多条裂纹贯通破坏,其破坏形式属于劈裂裂纹与剪切裂纹共同主导的混合破坏模式。

温度增量对冰水固流转化速率影响的实验研究

通过RPH-80型可程序恒温恒湿试验箱研究了温度增量对圆柱体冰块融化速率的影响。研究结果表明:试验箱的温度在0℃~50℃区间内,随着温度增量的增大,圆柱体冰块的融化速率逐渐加快。通过数据分析,得出了圆柱体冰块的温度增量与融化时间、融化速率都呈多项式函数规律变化。选取温度增量为20℃的冰块融化过程进行ANSYS数值仿真验证,得出:圆柱体冰块棱边部分最先开始融化;随着时间的增长,冰块的侧面比上表面开始融化的时间早,这亦与实际的融化状况相符。

尿素为氮源的缓释肥中氮素转化速率研究

对不同缓释肥中尿素氮转化速率的研究表明，脲酶抑制效果较好的缓释剂为氢醌和糠醛，用其制成的缓释肥在氮素转化速率、释放总量方面与产量相关性较好，可作为缓释肥的添加剂加以开发应用。

酸催化蔗糖转化反应比速率方程的确定

由实验获得CH+ →0时,蔗糖转化反应的比速率k0 为零。H+ 离子的催化比速率kH+ 和积数n分别是1.413×10- 2m in- 1和1.0。酸催化比速率方程为k/min- 1=1.413×10- 2kH+ /m ol.dm- 3,适用于CH + ≥0.9000mol.dm - 3的任意浓度。