水氮调控对温室番茄光合特性、茎流特征和水分利用效率的影响
这是一篇关于温室番茄,光合,茎流,水分利用效率,水分,氮的论文, 主要内容为利用作物生理节水潜力来减少用水量并保持产量,对于实现温室番茄生产的可持续发展具有重要意义。探究在不同生长阶段下,水氮调控对东北寒区温室番茄的光合特性、茎流特征和水分利用效率的影响,旨在通过研究水氮调控对作物生理机制的影响来降低作物奢侈蒸腾并提高水分利用效率。本研究于2020-2021年对温室番茄开展了水氮调控试验。采用滴灌水肥一体化模式,将土壤含水率设为水分控制指标,设置了不同的灌水上下限水平:W1(65～75%θfc)、W2(75～85%θfc)、W3(85～95%θfc),其中θfc为田间持水率;设置3个施氮水平:N1(180 kg·hm-2)、N2(240 kg·hm-2)和N3(360 kg·hm-2)。准确监测了温室气象指标、番茄光合指标、茎流指标、水分利用效率指标和产量指标,并采用方差分析,相关分析和多项式拟合等方法对监测指标进行综合分析。主要研究结果如下:(1)番茄奢侈蒸腾在8:30～10:00开始,在13:00～15:00结束,且随着生长阶段的推进,持续增大。分析表明,在W2下,N2会抑制全生育期的奢侈蒸腾,N3的抑制作用小。在W3下,N2和N3均促进奢侈蒸腾的产生。在开花坐果期,N3明显抑制W1水分条件下的净光合速率(Pn),因此不宜减少灌溉用水(W1)和施加高氮(N3)。在盛果期,W2N2下的净光合速率(Pn)和叶绿素含量(SPAD)的持续增高,没有伴随蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的过度增大,且至多可减少280.03g·m-2的奢侈蒸腾量,说明W2N2在盛果期能够抑制奢侈蒸腾,达到节水目的。在成熟期,番茄光合指标最低,奢侈蒸腾总量依旧较高,说明成熟期是抑制奢侈蒸腾的最佳生长阶段,且分析发现,在保证产量的前提下,与W3下的奢侈蒸腾量相比,W2N2下的奢侈蒸腾量至少可降低55.86%。(2)番茄茎流速率的日变化表现为单峰或者多峰曲线。不同生长阶段下净光合速率与茎流速率之间的拟合模型关系良好(R2=0.92～0.40),说明可以考虑利用其监测光合作用对茎流的有效利用率。净光合速率(Pn)和茎流速率的拟合度在开花坐果期最高,且随着生长阶段推迟而降低。但W2N2下Pn和茎流速率拟合度最低为0.74,说明N2会持续增强茎流速率对Pn的响应,更多的水分被保留,以供给番茄的光合作用。(3)叶片尺度水分利用效率(WUE)和植物尺度WUE之间的正相关度以及与各自组分产量之间的负相关度在盛果期和成熟期最小(|Pearson|=0.24～0.39),但具有最强的光合指标、最高的奢侈蒸腾量和最大的茎流速率,说明盛果期和成熟期是在保证产量的前提下适当提高WUE的最佳生长阶段。根据不同尺度WUE的差异,应按生长阶段提升不同尺度的WUE以保证高效的节水高产。综上,将灌溉量控制在85～75%θfc,施氮量控制在240 kg·hm-2时,可以在增强番茄光合速率和SPAD的同时,降低奢侈蒸腾,提高茎流有效利用率,从而提高相应尺度水分利用效率,这有利于探索精确调节田间水分状况、提高产量和WUE的方法,可为温室番茄生产过程中的节水增效提供理论参考。
秦巴山区核桃林及其林下种植模式土壤有机碳氮矿化特征
这是一篇关于核桃,土壤,碳矿化,氮矿化,温度,水分,凋落物的论文, 主要内容为土壤有机碳(SOC)矿化是陆地生态系统碳循环的重要过程之一,其对全球气候变化的响应与土壤二氧化碳排放密切相关;土壤氮素矿化作为氮素内循环的重要环节之一,也显著影响了生态系统的结构和功能。核桃(Juglans regia)是我国重要的经济林树种,具有较高的营养价值和经济价值。近年来,随着国家对秦巴山区经济发展的大力扶持,核桃种植已逐渐成为当地山区脱贫致富的重要产业,而核桃林下种植由于其更高的经济效益也得到了积极推广。目前关于核桃林下种植土壤有机碳和氮矿化特征鲜见报道。明晰核桃林下不同种植模式SOC矿化动态,了解土壤氮矿化对水热变化及凋落物添加的响应规律,对于评估土壤生态效益与供氮能力具有重要意义。基于此,本研究以秦巴山区核桃不同林下种植模式0～20 cm和20～40 cm土壤为研究对象,采用室内恒温培养的方法,研究各样地SOC矿化速率及矿化量,分析土壤SOC矿化动态;利用双因素试验设计,探究不同湿度(20%、40%、60%和80%田间持水量(FWC))和温度(5℃、15℃、25℃和35℃)对土壤氮素矿化的影响,分析湿度和温度对各土壤氮素矿化的关系;采用室内培养法,分析在25℃、60%FWC和添加不同凋落物条件下,土壤氮素矿化能力的差异。主要研究结果如下:(1)在28 d的培养中,0～20 cm土层SOC速率与SOC累积矿化量高于20～40cm土层。SOC累积矿化量在培养前期快速下降,在后期呈现逐渐平稳的趋势;通过一级动力学方程对SOC矿化过程进行独立拟合,SOC矿化能力从大到小排序依次为核桃+芍药>荒草地>核桃+马铃薯>核桃+大豆>茶树纯林>核桃纯林>核桃+益母草>核桃+番薯>核桃+黄精>核桃+白术>核桃+生姜>马尾松纯林;SOC矿化量与SOC、硝态氮含量和蔗糖酶活性呈显著相关(P<0.05)。(2)土壤净氮矿化速率受水分与温度影响显著,随着含水量和温度的升高,表现出先升高后下降的现象,在60%FWC和25℃处理下土壤净氮矿化速率表现出最大值。水分和温度对土壤的净氨化速率、净硝化速率以及净氮矿化速率影响均呈极显著(P<0.01),且两者的交互作用也对土壤的净氨化速率和净氮矿化速率的影响显著。拟合各样地土壤净氮矿化速率(y3)与土壤水分含量(x1)和温度(x2)的二元二次回归方程,可以计算出在最适水热组合下净氮矿化速率获得最大值的为核桃林,且高于马尾松林与茶树林。(3)添加凋落物能显著提高土壤净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率,添加不同类型凋落物的提升效果存在明显差异,且随添加凋落物量增大而增大。混合凋落物添加处理中添加茶树凋落物表现最优,添加马尾松凋落物表现最差。Pearson相关分析发现,土壤净氮矿化速率与添加凋落物的全N呈正相关,与纤维素、C/N、木质素/N呈显著负相关(P<0.05)。综上所述,从提高土壤肥力角度出发,与茶树纯林和马尾松纯林相比,核桃纯林具有更强的土壤氮矿化作用。在对核桃林下种植模式的选择中,核桃+生姜SOC矿化能力最低,生态效益最好。因此,合理选择核桃+生姜林下种植模式,有利于应对土壤肥力低下和森林碳排放较高等问题。
基于Python的纸张参数在线监测系统设计
这是一篇关于python,监测系统,纸张,定量,水分的论文, 主要内容为纸张是人们生活中重要的消费品和工业生产原料。大多中型造纸企业在纸机生产过程中,由于国外技术垄断,使得纸张质量参数得不到有效的在线监控,从而导致能源浪费和环境污染。因此,为了提高纸张质量和降低能源消耗,本文研究了基于python的纸张参数在线监测系统。首先对纸张参数在线监测系统的需求分析、造纸工艺流程和监测系统的总体结构展开研究,从监测系统的总体软硬件结构设计出发,分析了生产过程中影响纸张质量的关键因子——定量和水分,研究了纸张水分、填料、纤维以及定量之间的关系;确定了纸张定量、水分的通讯协议。针对纸张参数在线监测系统的需求基础上,提出了以下监测系统方案:(1)采用PyQt5架构,实现本地车间的纸张参数在线监测;(2)采用flask架构,实现纸张监测系统的浏览器本地端监测;(3)采用云端服务器架构,实现纸张参数的远程监测和移动终端监测。利用SQLAlchemy框架,建立云端数据库,实现纸张定量、水分等参数的设定和事件追忆;使用Flask-Script集成的Alembic框架,实现了数据库的迁移功能,使得历史数据库易更新与扩展。在PyQt5框架下,使用多线程编程技术和PyQtGraph插件相结合得方式,实现了监测系统的登录、定量和水分等参数的显示、报警事件记录和追忆等功能。在基于Flask框架下,使用html5、css和JavaScript技术,实现基于B/S端的纸张参数本地端监测系统的登录注册、地图导航、实时监测及历史数据查询和数据交互功能。另外,设计了纸张定量、水分数据异常事件的通知。在基于云端架构下,应用uWSGI和nginx服务器相互合作,使本地服务器端的系统监测程序部署进云端,实现远程和移动终端纸张参数在线监测的功能。最后,通过测试实验,验证了系统的功能。
长白山垂直样带森林土壤碳矿化及其温度敏感性研究
这是一篇关于长白山,森林,土壤有机质,分解,温度敏感性,水分,海拔,土壤团聚体的论文, 主要内容为全球变化的日益加剧已逐渐成为一个不争的事实,其中陆地生态系统碳收支的变化扮演着重要角色。土壤碳库是生态系统碳库的主要组成部分,准确评估不同区域生态系统土壤的碳固持效应及其稳定性是准确评估未来气候变化情景下陆地生态系统正负反馈的重要依据。高山垂直带是(水平)纬度带的缩影,不同高度生态系统土壤有机质分解对温度的响应可一定程度度表示不同纬度带生态系统土壤的响应。因此,本文选取了长白山北坡沿海拔高度(500-2100)不同植被类型为对象,具体包括针阔混交林、云冷杉林、岳桦林、岳桦-苔原过渡带和高山苔原带,旨在通过研究不同植被类型的土壤有机质(Soil organic matter, SOM)的分解速率及其温度敏感性,揭示未来气候变化对陆地生态系统土壤有机质分解及其碳贮量的影响。通过对土壤和土壤团聚体的室内培养实验及后期的数据分析,得到如下结论： 1.土壤碳矿化作为土壤和大气之问C02交换的主要途径,近年来受到了人们的广泛关注,本研究以长白山森林为研究对象,实验设置5个培养温度(5、10、15、20、25and30℃)和3个培养水分(30%,60%,90%SSM,saturated soil moisture),研究在其土壤碳矿化速率,研究结果表明：海拔高度,温度和水分对土壤碳矿化有着显著影响,并且它们之间存在着显著的相关性(P<0.001)。温度越高,土壤碳矿化速率越大;水分与土壤碳矿化速率成正比,90%SSM(saturated soil moisture, SSM)土壤碳矿化速率最高；温度和水分共同影响土壤碳矿化的80%～93%,海拔对土壤碳矿化速率有着显著影响,但土壤碳矿化速率并没有随着海拔变化有着显著的变化趋势,研究表明土壤碳矿化速率与土壤微生物关系显著(P<0.0084)；土壤水分含量是影响土壤碳矿化温度敏感性的最主要的因素,海拔变化也会对土壤碳矿化温度敏感性产生影响。但是土壤碳矿化温度敏感性Q1o随海拔的变化趋势并不明显,Q1o主要受土壤水分的影响,可见,未来全球变暖的情况下,我们应该更注重水分对土壤碳库和碳循环的影响。 2.土壤团聚体的保护机制是维持土壤结构重要机制,受其影响不同土壤团聚体对温度变化的响应可能存在较大的差异,因此弄清不同土壤团聚体的分解过程及其温度敏感性对揭示未来气候变化对土壤有机质分解以及土壤碳贮量变化的影响至关重要。本文以长白山垂直样带为研究对象(5个垂直高度的样点),通过对其土壤和土壤团聚体(大团聚休(Macro aggregates)、微团聚体(Micro aggregates)和粉-粘粒(Silt-clay)开展室内培养实验(60%SSM,5、10、15、20、25℃),探讨土壤和不同团聚体的碳矿化特征及其温度敏感性。实验结果表明：温度、团聚体大小和海拔高度的变化都会对土壤碳矿化速率产生影响,且它们之间存在着显著的交互效应(P<0.001)；随着温度的升高,土壤和土壤粉-粘粒的分解速率增大。而大团聚体和微团聚体的变化比较复杂,土壤团聚体大小并不与土壤碳矿化速率成正比,碳氮比最高的土壤颗粒并不一定拥有最高的碳矿化速率。此外,海拔显著影响土壤碳矿化温度敏感性,微团聚体和土壤的Q10随海拔的变化趋势大体一致,而粉-粘粒的Q10值随海拔的变化与大团聚体的变化成大体相反趋势。不同样地土壤和团聚体的碳矿化情况存在很大差异,土壤不同团聚体分解速率对温度响应存在非常大的差异,其内部机理非常复杂,在未来的研究工作中或模型模拟中应对其加以重视。
基质、容器和水分对紫叶紫薇容器苗生长开花及生理的影响研究
这是一篇关于‘丹红紫叶’紫薇,基质,容器,水分,生长,开花,生理的论文, 主要内容为‘丹红紫叶’紫薇(Lagerstroemia indica‘purplish foliage’)是湖南省林科院近几年培育出来的一类紫薇新品种群,具有醒目的紫色叶和红色花朵,集观花、观叶于一体,观赏价值高,市场前景好。然而,目前关于‘丹红紫叶’紫薇容器育苗的基质、容器及水分的研究报道尚未出现,缺乏科学的容器育苗技术体系,难以满足其大规模生产应用需求。因此,本研究以‘丹红紫叶’紫薇为试验材料,采用单因素随机区组试验方法,设计了 17种基质处理、3种容器类型处理、3种容器规格处理、5个水分处理,并研究不同处理对容器苗生长、开花及生理指标的影响,筛选出适宜紫叶紫薇容器苗培育的基质配方、容器和水分条件,以期为高质量紫叶紫薇容器苗的培育提供指导。主要研究结果如下:(1)基质对紫叶紫薇容器苗生长、开花及生理的影响苗高生长量最大的是T11处理;地径生长量、地上干重最大的是T2处理;冠幅生长量、总根长和根尖数表现最佳的是T13处理;叶面积、总根表面积和总根体积最大的均为T5处理,其叶面积与对照(CK)没有显著差异;地下干重和全株干重最大的均为T6处理,与对照(CK)的差异显著。T5处理具有最大的花径,其次是T11处理,两种处理之间差异不显著,但均显著高于对照(CK);在花序长度、花序宽度和花期长度方面,T11处理下表现最好,是唯一与对照(CK)存在显著差异的处理。综合分析表明,T11处理对增加花径大小、花序长宽以及花期长度的效果最佳。T13处理的可溶性蛋白含量最高,与对照(CK)的差异显著;T11处理的可溶性糖含量达到最大值,与对照(CK)间存在显著性差异。T11处理的净光合速率和水分利用效率达到最大值,其胞间CO2浓度最低,对CO2的吸收能力强;同时,其叶绿素相对含量、气孔导度和蒸腾速率均显著高于CK,且高于大部分处理。综合分析认为T11处理的生理指标表现最佳。使用隶属函数法评价‘丹红紫叶’紫薇容器苗综合表现,排序为:T11>T13>T5>T12>T2>T15>T6>T1>T7>T9>T14>T16>T8>T10>T3>T4>CK。因此,圃地土30%+泥炭50%+蛭石10%+珍珠岩10%(T11)是培育紫薇容器苗的理想基质配方。(2)容器对紫叶紫薇容器苗生长、开花及生理的影响C3D3处理在地径生长量、总根长、总根表面积、总根体积、根尖数、地上部干重、地下部干重和总干重等方面表现最好;C1D3处理在苗高生长量、冠幅生长量和叶面积三个指标的表现最佳。综合各指标得出C3D3处理最适合栽植‘丹红紫叶’紫薇容器苗,其次是C1D3处理。C3D3处理的花径最大、花期最长;花序最长、最宽的处理为C1D3,这说明C1D3和C3D3处理在开花指标方面的表现最佳。就生理指标而言,可溶性蛋白含量、可溶性糖含量最高的处理均为C1D3;净光合速率处于最高水平的处理有C1D3、C2D3、C3D3;气孔导度最大的处理为C1D3,与C2D2、C2D3和C3D3处理间不存在显著性差异,蒸腾速率均处于最高水平;各处理胞间CO2浓度、水分利用效率均不存在显著性差异。可知C1D3、C3D3的生理指标表现均较好。通过隶属函数综合评价得出‘丹红紫叶’紫薇容器苗质量综合排序为:C3D3>C1D3>C2D3>C3D2>C1D2>C2D2>C3D1>C2D1>C1D1。因此,φ25cm*H25 cm的黑色控根容器(C3D3)最适合培育2年生‘丹红紫叶’紫薇容器育苗。(3)水分对紫叶紫薇容器苗生长及生理的影响水淹21天以上导致紫叶紫薇叶片萎蔫、发黄,叶片相对含水量与对照(CK)相比开始显著下降。随着水淹胁迫程度的加深,紫叶紫薇容器苗丙二醛含量显著升高,各水淹处理与对照(CK)差异显著;过氧化氢酶活性先上升后下降,过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性显著下降;渗透调节物质可溶性糖含量整体表现为先上升后下降的趋势,可溶性蛋白含量显著降低,游离脯氨酸含量显著提高;紫叶紫薇叶绿素相对含量降低,净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均下降。干旱胁迫对紫叶紫薇容器苗的生长抑制作用明显,叶片相对含水量在干旱条件下持续下降,土壤相对含水量为22.64%时,叶片严重萎蔫,土壤相对含水量为14.18%时,叶片完全萎蔫、大量掉落。随着干旱程度的加深,丙二醛含量持续显著上升;过氧化氢酶活性呈先上升后下降的趋势,过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性显著下降;渗透调节物质可溶性糖含量、脯氨酸含量显著增加,可溶性蛋白含量下降;净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率显著降低,而胞间CO2浓度先上升后下降,光合作用降低的原因由前期的气孔限制转变为非气孔限制。因此,为保持紫叶紫薇容器苗的生长及生理健康,需要注意水分的供应和控制,避免干旱和水淹,将土壤相对含水量控制在75%～50%内,避免不良水分条件对紫薇造成的不良影响。
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