華北平原農(nóng)田土壤反硝化和硝化的產(chǎn)物比與調(diào)控機制

在我國糧食和設施蔬菜主產(chǎn)區(qū)華北平原，選擇主要糧食作物種植體系和高投入的設施菜田土壤為研究對象,以多點長期定位試驗為基礎，利用引進的專用設備(土壤連續(xù)培養(yǎng)自動監(jiān)測系統(tǒng))，研究了管理措施對硝化和反硝化過程產(chǎn)物比發(fā)生規(guī)律的影響；利用分子生物學技術(shù)，揭示不同管理方式對土壤中硝化、反硝化菌組成結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢種群與基因表達的影響規(guī)律；探索利用反硝化過程產(chǎn)物比進行氮損失定量的可能性；提出利用田間管理技術(shù)，實現(xiàn)本地區(qū)典型農(nóng)田土壤N2O減排途徑。主要結(jié)果如下： 1）設施菜田土壤中N2O產(chǎn)生的主導過程是反硝化過程。在大田條件下，主要來自于硝化過程和與硝化過程相耦合的反硝化過程。硝化和反硝化過程均導致NO2-過渡性積累，與N2O的產(chǎn)生有顯著相關。以NO2-為底物的化學反硝化也對N2O產(chǎn)生有一定作用，特別是在酸性土壤上。 2）分析了硝化基因（amoA）與反硝化基因（narG, nirS, nirK, nosZ）的表達。高通量測序的結(jié)果表明，在設施菜田土壤長期施用有機肥導致厚壁菌門，特別是芽孢桿菌是導致N2O排放的主要功能類群。 3）土壤反硝化產(chǎn)物比受氧濃度、水分含量、碳源的有效性和氮形態(tài)等因素的影響，一般在0.14~0.71之間。利用產(chǎn)物比并結(jié)合田間N2O的通量觀測數(shù)據(jù)，可以大致估計土壤反硝化過程氮的氣態(tài)損失量。 4）提出了華北大田土壤的減排措施：避免施肥造成的局部高銨濃度；在保證作物產(chǎn)量的前提下，用硝態(tài)氮肥代替銨態(tài)氮肥；用銨態(tài)氮肥的同時施用硝化抑制劑。 5）建立全球農(nóng)田土壤N2O排放的全新數(shù)據(jù)庫，明確了pH是全球N2O排放的主要控制因子之一，發(fā)展了農(nóng)田N2O排放的估算方法。 本項目為提出適合該地區(qū)N2O 減排和控制氮素損失的水肥管理措施提供了科學依據(jù)。

控制硝化和反硝化過程的產(chǎn)物比是實現(xiàn)N2O減排的重要途徑之一。在我國糧食和設施蔬菜主產(chǎn)區(qū)華北平原，選擇主要糧食作物種植體系和高投入的設施菜田土壤為研究對象,以多點長期定位試驗為基礎，利用引進的專用設備(土壤自動培養(yǎng)測定系統(tǒng))，研究典型管理措施條件下硝化和反硝化過程產(chǎn)物比發(fā)生規(guī)律及影響因子；利用分子生物學技術(shù)，揭示不同管理方式對土壤中硝化、反硝化菌組成結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢種群、基因類型與基因表達的影響規(guī)律；探索利用硝化、反硝化過程的產(chǎn)物比，并結(jié)合田間N2O通量觀測，進行氮損失定量的途徑；闡明利用田間管理技術(shù)，通過降低硝化、反硝化產(chǎn)物比，實現(xiàn)本地區(qū)典型農(nóng)田土壤N2O減排的調(diào)控機理。本研究將田間溫室氣體排放、土壤過程和相關微生物優(yōu)勢功能種群及基因表達有機聯(lián)結(jié)起來，從理論上深入認識該區(qū)典型農(nóng)田土壤N2O 的產(chǎn)生與調(diào)控機制；在實踐上為提出適合該地區(qū)N2O 減排和控制氮素損失的水肥管理措施提供科學依據(jù)。

原子核裂變產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物核素的質(zhì)量數(shù)與其在裂變中生成幾率的關系，又稱裂變產(chǎn)物按質(zhì)量分布的產(chǎn)額。通常用鏈產(chǎn)額()與質(zhì)量數(shù)()的關系來繪制質(zhì)量分布曲線(見裂變產(chǎn)額)。

結(jié)構(gòu)介紹

附圖是熱中子引起鈾235裂變的質(zhì)量分布曲線,具有雙峰的結(jié)構(gòu)。

裂變產(chǎn)物的質(zhì)量分布與裂變核的種類、激發(fā)能和入射粒子的能量有關。原子序數(shù)≤80的核素的產(chǎn)物質(zhì)量呈對稱分布，稱對稱裂變；≥100的核素也主要發(fā)生對稱裂變;對于90≤≤98核素的自發(fā)裂變或低激發(fā)能的誘發(fā)裂變，產(chǎn)物質(zhì)量呈非對稱性分布，稱非對稱裂變。隨著入射粒子的能量或裂變核素激發(fā)能的增高，對稱裂變的幾率增大,在質(zhì)量分布上表現(xiàn)為兩峰間的谷深變淺,甚至有三峰結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。2100433B

酚類物質(zhì)是木材快速熱裂解液化生物油中極具應用價值的一類產(chǎn)物。然而，到目前為止，木材快速熱裂解液化酚類物質(zhì)的形成機制還不夠清晰，對其產(chǎn)率的調(diào)控缺乏理論依據(jù)，制約了木材快速熱裂解液化獲取酚類產(chǎn)物技術(shù)的發(fā)展。本項目擬采用木材主要組分模型物和生物油中標準酚類物質(zhì)作為比照對象的對比研究及產(chǎn)物在線檢測分析的綜合研究方法，探索木材快速熱裂解過程中氣態(tài)酚類物質(zhì)及熱裂解氣冷凝過程中液態(tài)酚類物質(zhì)的形成機制，研究木材的組分及微觀構(gòu)造與熱裂解液態(tài)產(chǎn)物中酚類物質(zhì)形成之間的關系，闡明木材顆粒特性、熱裂解反應條件及冷凝條件對快速熱裂解液化酚類物質(zhì)形成的影響規(guī)律，分析各影響因素的耦合作用機制，確定木材快速熱裂解液化過程中酚類物質(zhì)產(chǎn)率的調(diào)控方案。本項目的研究成果將為合理制定木材快速熱裂解酚類物質(zhì)產(chǎn)率的最大化工藝提供科學指導，為從低品位的林木剩余物中高效獲取可再生的高品質(zhì)酚類物質(zhì)奠定基礎。