一、农业生态系统中同位素示踪技术及发展趋势（论文文献综述）
陈耀轩[1]（2021）在《河水入渗过程中氮的生物地球化学作用与模拟研究 ——以第二松花江卡拉店傍河水源地为例》文中研究表明傍河地下水开采是一种重要的水资源开发利用方式,在激发河水补给以增大地下水补给资源量的同时,通过岸滤作用可有效去除源于河水中有毒有害物质,提升地下水水质。但由于河水和地下水存在明显的物理和化学梯度,河水入渗过程中往往伴随着复杂的生物地球化学过程。随着河水中富营养化及氮污染日趋严重,傍河水源地地下水也面临着潜在的氮污染风险。目前对于开采驱动下河水入渗补给地下水过程中的水动力、氧化还原和物质通量等条件如何控制和影响氮生物地球化学作用的机制尚不完全清楚。基于此,论文依托国家自然科学基金项目,以东北第二松花江卡拉店傍河水源地为典型研究区,应用原位监测、环境同位素示踪、分子生物学、室内实验模拟和数值模拟等手段,在调查分析江水入渗过程中水动力条件和氧化还原分带规律的基础上,识别控制江水入渗过程中氮的生物地球化学作用及其微生物响应规律。该项研究对于科学解释傍河水源地地下水中NH4+富集成因、优化设计水源地的开采方案与应对突发河水氮污染事件下水源地水质的应急保护具有重要的科学意义和实际意义。通过本次研究,得到以下主要结论和认识:1、基于长序列的水位、氢氧稳定同位素和水化学的动态观测资料发现,受河床沉积物和含水介质渗透性的各向异性所制约,江水入渗补给地下水过程中存在浅层入渗水流路径和深层入渗水流路径两条典型地下水流路径。根据水动力条件,江水入渗水流路径可划分为江水强烈影响带、江水中等影响带与地下水开采影响带。距离江岸200m范围内,沿着江水入渗水流路径形成了明显的氧化还原分带序列,依次为有氧呼吸/反硝化作用带、Mn（IV）还原带、Fe（III）还原带与SO42-还原带。受控于水动力条件的季节性变化特征,上述氧化还原分带也具有明显的动态变化规律。2、通过水化学和氮、碳同位素特征分析发现,除受到江水和区域地下水补给的混合作用影响外,控制江水入渗过程中氮迁移和转化的主要生物地球化学作用为吸附作用、反硝化作用、硝酸盐异化还原为铵（DNRA）作用与有机氮的矿化作用。首次发现了丰水期江水入渗的近岸1.5～6m范围为DNRA作用的活跃带,DNRA作用是引起近岸江水强烈影响带内地下水中NH4+富集的重要原因。NO3-反硝化作用主要位于近岸10～20m范围内,是近岸江水强烈影响带内地下水中NO3-衰减的最主要原因。分子生物学研究表明,硝化、反硝化、DNRA与有机氮的矿化的氮功能菌的群落结构和多样性对上述氮的生物地球化学反应具有明显的响应,各氮反应功能菌与江水及地下水水化学呈现出较强的协同演化性。3、室内实验结果表明,含水介质对NH4+的吸附表现为Langmuir吸附模型,NO3-反硝化作用符合一级反应动力学过程,DNRA作用和有机氮的矿化作用符合零级反应动力学过程。NO3-反硝化作用的环境适应性强于DNRA作用,在温度和碳负荷高的环境下DNRA作用对NO3-的竞争性更强。江水入渗过程中,微生物活性、水力梯度、有机碳和营养盐含量显着改变各异养型还原作用的作用速率,这些因素一方面可通过改变氧化还原分带性的时空分布,影响了抑制项对NO3-还原的抑制性,另一方面可通过改变碳负荷改变反硝化作用与DNRA作用程度。4、典型入渗水流路径上氮的反应性迁移数值模拟结果表明,江水入渗过程中丰水期和枯水期内DNRA作用对地下水中NO3-还原作用的贡献率分别可达25%～30%和5%～10%,对近岸江水强烈影响带地下水中NH4+富集的贡献率分别可达40%和15%以上。含水介质中有机氮的矿化作用丰水期和枯水期内对NH4+富集的贡献率可达75%和85%。
高星[2]（2021）在《香草硫缩病醚在厌氧土壤中的降解研究》文中研究指明香草硫缩病醚是一种新型的具有潜在植物保护作用的低风险、高效植物诱抗剂,具有国际原创性。为使香草硫缩病醚尽快推广应用于田间实验,研究并阐明香草硫缩病醚在土壤生态环境中的赋存形态及降解转化规律尤为重要。本研究以两种不同位置标记的14C-香草硫缩病醚（A、B）为示踪剂,综合运用同位素示踪技术和现代仪器分析技术,从质量平衡和示踪动力学角度,研究厌氧条件下香草硫缩病醚在四种典型土壤（黄松土 S1、红砂土 S2、潮土 S3、黑钙土 S4）中的不同赋存形态（可提态残留（Extractableresidue,ER）、结合残留（Boundresidue,BR）、矿化）变化及相互转化规律,甄别和鉴定厌氧降解产物组成与结构,并推断其降解途径,旨在为实现香草硫缩病醚的正式登记提供基础数据和技术支撑。主要结果如下:（1）质量平衡与赋存形态转化:从0到100d培养末期,14C-香草硫缩病醚及其降解产物在四种土壤中的质量平衡分别为 95.8-106.3%（S1）、92.9-106.7%（S2,A）、92.8-104.7%（S2,B）、94.3-103.6%（S3）、95.6-105.8%（S4）,符合较好的物料守恒原则。不同标记位置的香草硫缩病醚在红砂土中的上层水相、可提态残留、结合残留、矿化均存在差异,矿化量具有显着性差异。1)在整个培养期内（除0d外）,各厌氧土壤中上层水相含量变化范围为:17.6-21.1%（S1）、9.1-10.6%（S2,A）、7.7-12.0%（S2,B）、9.5-19.1%（S3）、3.1-5.8%（S4）,表现为黄松土>潮土>红砂土>黑钙土;除黑钙土外,水相中14C-香草硫缩病醚及其降解产物含量均大于初始引入量的10%;2)四种供试土壤中可提取残留量变化范围为:81.7-36.6%（S1）、92.6-48.8%（S2,A）、92.7-41.2%（S2,B）、86.1-43.0%（S3）、57.9-43.5%（S4）,占初始引入量的比例较培养初期均呈现下降的趋势;除黑钙土外,其它三种土壤下降趋势较明显;3)各厌氧土壤中结合残留含量变化范围为:15.9-41.7%（S1）、6.5-44.3%（S2,A）、7.4-48.1%（S2,B）、11.8-30.2%（S3）、32.8-52.6%（S4）;在100d培养末期,四种土壤的结合残留占初始引入量的比例分别为35.0%（S1）、44.3%（S2,A）、48.0%（S2,B）、28.0%（S3）、52.2%（S4）,符合欧盟委员会建议的最大残留水平（<70%）,表现为黑钙土>红砂土>黄松土>潮土,表明在有机质含量和粘粒较多的土壤中更容易形成结合残留;4)在培养初期（20d）,香草硫缩病醚在四种土壤中的矿化量均低于初始引入量的2%;100d培养末期,四种土壤的矿化量均未超过初始引入量的1 0%,分别为6.8%（S1）、0.7%（S2,A）、3.1%（S2,B）、7.2%（S3）、4.0%（S4）,表现为潮土>黄松土>黑钙土>红砂土,表明在碱性土壤中香草硫缩病醚及其降解产物更容易被微生物所利用。（2）母体动态变化规律及降解产物组成:香草硫缩病醚母体在四种土壤中的半减期分别为 17.2 d（S1）、25.3 d（S2）、25.4 d（S3）、95.0 d（S4）,除黑钙土外,香草硫缩病醚在其它三种土壤中均属于一级易降解类型。培养时间100 d内,除母体外,在四种土壤中共发现8种降解产物,黄松土有5种产物（M1、M3、M4、M6、M8）,红砂土有 6 种产物（M2、M3、M5、M6、M7、M8）,潮土有 5 种产物（M1、M3、M4、M6、M8）,黑钙土有 4 种产物（M2、M3、M6、M8）。对比A、B标记的香草硫缩病醚在S2中产生的降解产物,发现与两种标记位置相关的降解产物类型相同。（3）产物鉴定与降解途径推断:根据一级质谱得到的分子离子质荷比（m/z）及二级质谱获得的离子碎片,结合放射性特征、质谱裂解规律、氯同位素峰特征,8个产物均已得到初步鉴定。产物名称分别为:M1:2,2’-(（（（4-（（4-氯苄基氧基）氧基）-3-羟基苯基）亚甲基）双（丁二硫基））二乙酸,M2:4-（（4-氯苄基）氧基）-3-羟基苯甲酸,M3:2,2’-（（（4-（（4-氯苄基）氧基）-3-甲氧基苯基）亚甲基）双（丁二硫基））二乙酸,M4:4-（（4-氯苄基）氧基）-3-甲氧基苯甲酸,M5:4-（（4-氯苄基）氧基）-3-甲氧基苯并二硫代-2-羟乙基酯,M6:4-（（4-氯苄基）氧基）-3-甲氧基苯甲醛,M7:4-（（4-氯苄基）氧基）-3-甲氧基苯甲酸甲酯,M8:2-（4-（（4-氯苄基）氧基）-3-甲氧基苯基）-1,3-氧杂硫杂环戊烷。香草硫缩病醚在厌氧土壤中发生了甲酯化、去甲基化、氧化、水解、碳硫键开裂、开环、成环等多个降解过程,其中红砂土中途径最为复杂。
李渊[3]（2021）在《喀斯特高原峡谷典型小流域石漠化水文过程与碳氮流失机制》文中研究说明中国南方喀斯特石漠化是喀斯特水文过程造成土壤侵蚀与生态退化的极端现象,石漠化环境的高度异质性与复杂的二元水文结构,限制了对地表与地下水文过程与产流机制的理解,导致对该区水土-养分流失发生机理认知不足。研究石漠化地区水文过程与养分流失机制是水土保持综合治理措施的科学依据,对区域社会经济可持续发展具有重要意义。根据喀斯特地貌发育、水文结构、水文循环、氢氧稳定同位素理论,针对喀斯特石漠化二元结构水文过程与养分流失机制等科学问题,在代表中国南方喀斯特石漠化环境总体结构的贵州贞丰-关岭喀斯特高原峡谷区选择顶坛小流域为研究区,在流域地貌水文结构基础上,2019-2020年通过对流域内气象水文、径流小区水文、裂隙水文、流域水文进行定位观测,结合稳定同位素技术,运用小波相干分析、二端元混合模型等数据分析方法,研究坡面壤中流水文过程、裂隙渗透流水文过程和小流域水文过程与碳氮流失特征,重点揭示石漠化水文过程与碳氮流失机制,为喀斯特石漠化水土资源优化调控与生态恢复提供科学依据。（1）发现坡面土壤水时空动态规律、不同植被类型对坡面壤中流水文过程及其产流产沙的影响、坡面壤中流水文过程对碳氮迁移与流失的影响。坡面径流小区土壤水整体表现出随坡顶至坡底逐渐增加的分布规律,不同坡位与不同植被类型小区坡面的土壤水分均存在时间稳定性。由于植被类型与覆盖度差异,在旱季会造成短期的土壤水时间不稳定性。大部分降雨在坡地上通过渗漏方式而损失,深层渗漏和壤中流是坡地的主要产流与流失路径。降水通过坡面径流方式流失的比例较低（<10%）,主要通过地下渗漏而损失（>40%）。径流小区坡面产流主要来源于壤中流,但不同深度与坡位对不同类型径流小区坡面产流的贡献差异明显。植被覆盖率与降雨量是坡面产流产沙的控制因素,降雨侵蚀造成的坡面流失土壤大部分源自坡面表层土壤。坡面产流过程对碳氮流失具有一定影响,碳氮流失量随降雨量大小而变化。研究表明,撂荒通过蒸发与渗漏方式造成降雨水分损失相对较多,且易造成坡面土壤有机碳的流失;种植花生可以有效减缓水土与有机碳流失。（2）发现裂隙土壤水动态规律及其影响因素、渗透流水文过程及其影响机理。土壤物理性质对裂隙渗透流水文过程具有显着影响。裂隙上层土壤水力性质与连通性明显优于中下层,影响了不同深度土壤水分的降雨响应速率与滞留时间。裂隙上层土壤水随季节性变化表现出干湿交替明显,而中下层土壤水的季节变化特征相对稳定。随着剖面深度的增加,土壤含水量在降雨事件中出现峰值的滞后性增强,短期的连续降雨事件会导致剖面土壤水的降雨响应更为敏感,增加了裂隙渗透流运移速率;而长期的干旱间隔事件将导致降雨响应的滞后。表层岩溶带结构对次降雨产生了调蓄能力,降雨事件下裂隙渗透流存在新旧水混合。裂隙中下层渗透流相对上层的滞留时间明显较长。裂隙上层渗透流的新水占据比例相对较高（>30%）;而100 cm以下深度旧水占据比例相对较高（>85%）。裂隙上层渗透流入渗方式属于快速补给优先流,而下层属于慢速补给基质流。（3）阐明流域产流的降雨响应过程及其对碳氮流失的影响机理。流域坡面产流的降雨响应速率极快（<460 min）,其降雨响应的敏感性归因于流域地貌特性、石漠化环境与地下渗透系统发育的综合效应。流域地貌特征产生的不同调蓄作用影响了径流与汇流的产流过程差异,地势分布特征与地貌类型控制了流域径流与总出口汇流的降雨响应过程与动态变化。流域中上游石漠化坡地因大面积裸露岩石与裂隙发育加速了表层岩溶带的降水入渗速率,而下游洼地土壤延长了表层岩溶带水的滞留时间。流域碳氮流失主要是通过产流携带的溶解性养分发生的迁移过程,水文过程对碳氮浓度变化有较强的影响。由于前期水文条件差异,DOC与TSN浓度受到初始冲刷效应与稀释效应的影响。坡面径流与暗河流的δD、δ18O值和DOC、TSN浓度在流域分布与降雨事件中的变化具有相似性。DOC与TSN浓度在降雨产流过程中受到稀释作用的影响,且汇流更为明显。（4）揭示流域汇流来源及其产流机制、流域地貌特征与石漠化环境对水文过程的影响机制。降雨期间,表层岩溶带结构与蓄水能力控制了流域产流补给过程,且产流补给存在多种补给路径。表层岩溶带的裂隙渗透流（23.5～42.4%）与地下暗河流（50.3～61.0%）是流域汇流的主要来源。由于流域中上游的石漠化坡地渗透性较强,雨水直接形成坡面径流的比例较少,而主要通过裂隙渗透流进入地下暗河系统;当降雨量超过一定阈值,在流域地貌特征与地势差异的影响下,这部分由渗透流形成地下暗河的水从下游岩缝、节理、泉点中溢出,从而形成流域汇流。不同降雨事件中流域的产流机制有所差异,流域水文过程的超渗产流与蓄满产流表现为间歇性的,主要以蓄满产流机制为主。研究表明,在典型喀斯特高原峡谷石漠化区,土壤侵蚀严重、岩石裸露率高、裂隙垂向发育明显,降水在表层岩溶带的渗流速度极快且渗流量巨大,导致流域产流与产沙量极低;在地势差异影响下,流域产流主要以裂隙渗透流形成的暗河流作为主要补给,这对理解石漠化水土流失过程具有一定的参考价值。因此,在这种特殊的地貌结构条件下,地表与地下水的转换过程机制是一个亟需解答的科学问题。
向伟[4]（2021）在《基于稳定同位素的黄土高原区域尺度土壤蒸发和地下水补给研究》文中进行了进一步梳理黄土高原属于典型的干旱和半干旱气候,水资源相对匮乏,加之退耕还林还草工程等生态建设工程进一步加剧区域水资源危机,亟需深入认识黄土高原的水循环过程以实现水资源的可持续利用与管理。黄土高原水循环过程具有独特的空间分布格局,对水循环过程的研究多关注降水、径流、土壤水分等环节或变量;然而,对土壤蒸发、地下水补给和植物蒸腾等环节的研究相对不足,特别是缺乏区域尺度宏观规律的认识。因此,本文以黄土高原水循环过程为切入点,采用区域和点位尺度相结合的研究思路,对降水、深剖面土壤水和浅层地下水进行系统、高空间分辨率的取样,借助氢氧稳定同位素示踪技术的优势,重点探究了土壤蒸发和地下水补给两个水文过程。在区域尺度上,分析了黄土高原降水、深层（2～10m）土壤水和浅层地下水氢氧稳定同位素的空间分布特征及其影响因素;揭示了土壤蒸发的空间分布格局,并提出lc-excess方法对土壤蒸发损失率进行了定量评估;探究了浅层地下水的补给来源,并提出lc-excess平衡方程对活塞流和优势流的相对贡献比例进行了划分。在点位尺度上（长武塬区）,利用多种示踪技术(δ18O、δ2H、3H、Cl-和NO3-)结合水量平衡、端元分析、贝叶斯模型、配对实验等方法定量探究了水循环过程以及农地转换为苹果园后土壤蒸发和地下水补给的响应规律。主要取得了如下结论:1.黄土高原降水δ18O值变化范围较小（-9.8‰～-5.8‰）,东南部和西北部同位素值相对富集而中部偏贫化,但此空间分布格局与空间和气象等环境变量相关性较差。在现有的降水同位素数据产品中,仅降水同位素在线计算器（OIPC）能够模拟该区域降水δ18O值的空间分布,且模拟精度有待提高。黄土高原深层土壤水δ18O值变化较小（-10.1‰～-6.7‰）,南部相对贫化而北部和西北部偏富集,此空间分布格局主要受年均降水量的影响。黄土高原浅层地下水δ18O值（-11.4‰～-5.9‰）无一致性的空间分布格局,与空间和气象等环境变量相关性较差,但不同流域之间浅层地下水δ18O值变化明显,受年均降水量的影响。2.黄土高原33个采样点深层土壤水lc-excess值均偏负（土壤深度和空间位置）,表明深层土壤水同位素保留有因地表蒸发引起的同位素分馏信号。深层土壤水lc-excess值表明土壤蒸发从南到北、东南到西北均呈增大趋势,与纬度、年均降水量、年均潜在蒸散量和干旱指数相关关系明显,其中干旱指数能够解释64%的变异。以瑞利分馏模型为基础推导了计算土壤蒸发损失率的新方法—lc-excess方法,计算出所有样点的土壤蒸发损失率为11.3～23.9%,与全球其它相似气候区的结果相近,但其代表的时间尺度更长,反映了过去数十年地表蒸发的平均状况。3.黄土高原绝大部分地区浅层地下水δ18O值较降水量加权平均值贫化,且贫化程度在不同流域存在明显差异,并与年均降水量呈显着相关,表明浅层地下水补给的季节性效应及其空间分布格局受年均降水量影响。浅层地下水与降水的同位素关系表明浅层地下水接受当地降水补给但在补给过程中经历了不同程度的蒸发作用。浅层地下水与深层土壤水的lc-excess关系表明活塞流不是浅层地下水补给的唯一形式,可能存在降水以优势流方式的快速补给。以同位素质量平衡为基础推导了lc-excess平衡方程,成功对黄土高原区域尺度地下水补给中活塞流和优势流的相对贡献比例进行了划分。结果显示黄土高原大部分地区浅层地下水以活塞流补给为主,优势流补给仅在渭河和汾河流域部分地区较为明显。影响活塞流和优势流相对贡献比例的空间分布因素需要进一步分析。4.长武黄土塬区日尺度大气降水同位素值变化较大,同位素值贫化的降水通常发生在雨季（7～9月）,且多为大降水事件（≥30 mm/day）。2～6 m土层土壤水示踪剂可以用于研究农地转化为苹果园后对土壤水分平衡组分的影响,深层（≥6 m）土壤水示踪剂反映了历史时期农地条件下的降水和蒸散发平衡关系,可以用于分析地下水补给机制。降水、深层土壤水和浅层地下水中的稳定和放射性同位素、氯离子和硝酸根共同表明地下水补给中活塞流和优势流方式并存,且活塞流和优势流补给量分别占总补给量的45～62%和38～55%。农地转变为苹果园后,土壤蒸发变化不显着,但深层土壤储水量明显降低、植被蒸腾增加、活塞流补给量明显减少,且当树龄超过15 yr时活塞流补给量基本为零。本文为后续利用水同位素技术解决黄土高原区域尺度水循环问题提供基础数据,有助于将来刻画水量平衡方程在区域尺度上的定量分布模式,可服务于黄土高原地下水资源数量和水质的评估与可持续管理,并为眀析黄土高原植被变化背景下水循环过程的演变规律提供借鉴。
代海涛[5]（2021）在《南极苔原氮转化关键过程及其微生物驱动机制》文中进行了进一步梳理氮是生命体最基本的组成元素之一,也是生态系统主要限制性营养元素。氮素生物地球化学循环在微生物的驱动下,形成复杂的氮循环网络。通常氮转化过程包括固氮、硝化、反硝化、厌氧氨氧化、有机氮转化以及硝酸盐异化还原成铵过程。随着分子生物学技术的发展,近十多年来基因组数据揭示了参与氮转化的微生物存在着复杂多样性的新陈代谢功能:光养亚硝酸盐氧化、完全氨氧化等新的代谢能力,以及氨氧化古菌和反硝化真核有孔虫等新的氮转化微生物的发现,更新了人们对微生物驱动的氮转化过程的认知。因此,研究生态系统氮转化过程及其微生物驱动机制已成为地球科学研究的热点。目前国内外关于陆地和水域生态系统氮转过程及其功能微生物作用机制开展了大量研究。但是,远离人为干扰的南极生态系统氮转化过程及其功能微生物群落多样性的研究仍十分缺乏。在南极大陆沿岸以及亚南极岛屿的无冰区栖息着大量的企鹅和海豹等海洋动物。海洋动物作为连接海洋和陆地的生物泵,将大量的氮磷等养分从海洋转移到陆地。海洋动物排泄物输入的氮通过多种形式或途径在土壤、植被、水体以及周围大气中发生迁移转化,控制和影响着苔原生态系统氮素生物地球化学循环过程。因此,研究南极环境氮转化过程及其功能微生物群落多样性对海洋动物活动的响应具有重要意义。基于此,本文以西南极法尔兹半岛地区作为研究区域,采集了不同生态区苔原土壤（包括企鹅与海豹活动区苔原土壤、邻近企鹅与海豹活动区苔原土壤以及背景高地苔原土壤）和湖泊沉积物等。采用15N同位素示踪技术以及荧光定量PCR、高通量测序、宏基因组等分子生物学方法,系统研究了南极苔原土壤和湖泊沉积物的硝化、反硝化、硝酸盐异化还原成铵（DNRA）和厌氧氨氧化（anammox）速率及其影响因素;分析了南极苔原土壤固氮、反硝化与DNRA过程的微生物丰度、多样性和群落结构变化规律及其影响因素;探讨了南极苔原土壤微生物群落组成和多样性以及主要氮转化过程功能基因相对丰度,构建了南极苔原土壤氮转化代谢网络。主要研究内容和结果如下:1.南极苔原土壤固氮微生物群落结构特征通过高通量测序和定量PCR分析了南极苔原土壤nifH型固氮微生物丰度、群落组成和多样性变化特征。结果表明:海豹活动区土壤和企鹅活动区周围土壤的nifH基因丰度范围为1.0 × 105-3.9× 105 copies g-1,显着高于企鹅活动区土壤（950-1297 copies g-1）,三者nifH基因丰度都显着高于背景高地苔原土壤（13-582 copies g-1）,说明海洋动物活动提高了nifH基因丰度,而企鹅活动持续输入的大量有机质却降低了 nifH基因丰度。海豹活动显着降低了 nifH基因多样性,而企鹅活动对nijH基因多样性无显着影响。物种分类结果表明,海豹活动区土壤和背景土壤固氮微生物群落组成相似,优势菌属为甲烷丝菌属Methanothrix、甲基杆菌属Methylobacter和Desulfocapsa;而企鹅活动区及其周围的苔原土壤优势菌属为慢生根瘤菌Bradyrhizobium。聚类分析和CCA结果显示,相比于背景土壤,企鹅活动增加土壤总碳和有机质含量,为固氮微生物提供更多碳源,增加土壤含水率和氨氮含量影响固氮微生物活性,从而改变苔原土壤固氮微生物群落结构。总体上,南极苔原土壤nifH固氮微生物丰度、多样性和群落组成与海洋动物活动密切相关。2.南极苔原土壤反硝化过程及其微生物群落多样性特征采用15N同位素示踪技术以及分子生物学手段,室内分析研究了苔原土壤反硝化速率,以及nirS型和nirK型反硝化微生物丰度、群落组成多样性及其影响因素。结果表明:背景苔原土壤反硝化速率极低（0.01 μmol N kg-1 h-1）,且无法扩增nirS和nirK基因。动物活动区及其周围土壤均可成功扩增nirS和nirK基因,其nirS基因丰度范围为5.9 × 103-2.5 × 107 copies g-1,显着高于nirK基因丰度（7.4 × 102-6.2 × 105 copies g-1）。南极苔原土壤的反硝化速率范围为0.04-59.49μmol N kg-1 h-1。相比于动物活动区周围土壤,海洋动物活动显着提高了 nirS和nirK基因丰度以及反硝化速率（p<0.05）。苔原土壤反硝化速率与nirS基因丰度显着相关（p=0.02）,而与nirK基因丰度无显着相关性,表明南极苔原土壤反硝化过程中nirS基因起主导作用。动物活动区土壤nirS基因多样性高于动物活动区周围苔原土壤,而nirK基因多样性低于动物活动区周围苔原土壤。CCA结果表明,nirS型和nirK型反硝化微生物群落结构与动物活动降低的C:N比值（p<0.05）以及企鹅粪或海豹粪输入的氨氮（p<0.05）和硝氮（p<0.05）密切相关。企鹅或海豹通过粪便的输入,提高区域氨氮含量,氨氮经硝化作用生成硝氮为反硝化提供反应底物,动物活动区较低的C:N 比值有利于反硝化过程的发生,因此海洋动物活动通过改变土壤理化性质显着提高了南极苔原土壤反硝化微生物活性和丰度,改变了其群落组成。3.南极苔原土壤硝酸盐异化还原过程及其微生物群落多样性特征采用15N同位素示踪技术以及分子生物学方法对苔原土壤进行DNRA速率,以及DNRA细菌丰度、群落组成多样性及其影响因素分析。结果表明:海豹活动区周围土壤和背景高地苔原土壤的DNRA速率为0-0.09 μmol N kg-1 h-1,均无法扩增nrfA基因。海豹和企鹅活动区土壤及企鹅活动区周围土壤的nrfA基因丰度范围为 4.6×103-6.1×104 copies g-1,其 DNRA 速率范围为 0.35-3.79 μmol N kg-1 h-1,且苔原土壤的DNRA速率与nrfA基因丰度显着正相关。其中企鹅活动区土壤的nrfA基因丰度和DNRA速率最高,高于海豹活动区土壤,二者都高于企鹅活动区周围土壤,表明海洋动物活动促进了 DNRA过程。海豹和企鹅活动区土壤的nrfA基因多样性低于企鹅活动区周围土壤,且nrfA基因的Chao 1指数与C:N呈显着负相关。CCA结果表明,苔原土壤DNRA细菌群落组成主要受氨氮和硝氮的影响。土壤C:N比和氨氮、硝氮与动物活动密切相关,因此,海洋动物活动是影响DNRA细菌群落多样性和组成的关键因素。4.南极苔原土壤微生物群落组成及氮转化过程功能基因特征对南极苔原土壤进行了宏基因组学研究,分析了苔原土壤微生物群落组成多样性,氮转化关键过程相关功能基因丰度及物种组成。结果表明,企鹅或海豹活动显着降低了苔原土壤细菌和古菌的α多样性,同时改变了细菌和古菌的群落组成,提高了 Proteobacteria、Bacteroidetes 和 Euryarchaeota 的相对丰度。此外,苔原土壤微生物群落组成受pH、C:N以及氨氮的影响。功能基因相对丰度分析结果表明,海洋动物活动显着增加了硝化、反硝化、DNRA以及固氮过程相关功能基因的丰度,而对硝酸盐同化还原和有机氮过程相关功能基因无显着影响。基于功能基因的物种注释结果,南极苔原土壤氮代谢过程由一系列高度多样性的微生物所驱动,其中 Actinobacteria、Betaproteobacteria 和 Gammaproteobacteria 在南极苔原土壤氮代谢过程中起到重要作用。5.南极苔原土壤和湖泊沉积物氮转化速率特征南极苔原土壤硝化速率为0.06-9.91μmol N kg-1 h-1,反硝化速率为0.01-59.49μmol N kg-1 h-1,DNRA 速率为 0-3.79 μmol N kg-1 h-1,anammox 速率为 0-2.55μmolN kg-1 h-1;各氮转化速率均表现为动物活动区高于背景苔原土壤,统计分析表明,氨氮是控制苔原土壤氮转化速率的关键影响因子（p<0.05）。湖泊沉积物硝化速率为0.15-0.62μmolN kg-1 h-1,反硝化速率0.01-3.11 μmolN kg-1 h-1,DNRA速率为 0.31-0.83 μmol N kg-1 h-1,anammox 速率为 0.05-0.25 μmol N kg-1 h-1;其中G湖沉积物的硝化、反硝化和DNRA速率均为最高,Y2湖沉积物的硝化、反硝化和anammox速率均为最低,统计分析表明氨氮是影响湖泊沉积物anammox和硝化速率的关键影响因子（p<0.05）,DNRA速率则主要受总磷含量影响（p<0.05）。在南极苔原动物活动区土壤中,反硝化过程对硝酸盐还原的贡献率为49.3%-96.4%;而在C:N较高的非动物活动区,DNRA过程贡献了硝酸盐还原的8.1%-92.5%。在南极湖泊沉积物中anammox过程对硝酸盐减少的贡献率为5.9%-35.5%,小于反硝化和DNRA过程的贡献率,在G湖和月牙湖中硝酸盐还原过程以反硝化过程为主,在Y2湖和Y4湖,则以DNRA过程为主。
徐英德[6]（2020）在《玉米残体碳向土壤有机碳转化的微生物介导过程解析》文中指出加强土壤碳动态变化过程及其调控机制的研究,对于深入理解陆地生态系统碳循环过程和准确估算全球碳平衡意义重大。由于长久不合理耕种而造成的土壤肥力与碳储量的下降,已成为世界范围内亟待解决的问题。作物残体还田是土壤有机碳补充的有效方式,土壤微生物是将植物源有机碳转化为土壤稳定碳库的核心作用力,支配着土壤中有机物质的分解与多种元素的循环。同时,土壤微生物与土壤碳水平、团聚体组成以及外源有机物料输入之间存在复杂的交互作用,而微生物群落对这些外界环境的快速响应势必会对植物残体在土壤中的腐解过程产生“级联反应”。至今,土壤微生物介导下的植物残体碳转化过程和土壤有机碳形成过程仍无定论。鉴于此,本研究以棕壤长期（29年）定位施肥试验形成的高、低两种肥力水平土壤为研究对象,采用碳稳定同位素(13C)标记的玉米植株为试验试材,分别向两种肥力土壤中加入玉米根茬和茎叶,并在田间自然条件下进行为期500天的原位培养。通过碳同位素示踪和微生物标识物分析技术的结合,定量分析玉米残体碳在土壤及团聚体中的分配,探明不同类群微生物对玉米残体碳的同化状况,明晰微生物死亡残体在玉米残体腐解过程中的累积动态。此外,结合团聚体分级技术探讨团聚体组成对微生物介导下的玉米残体碳的转化过程的影响,同时厘清不同微生物死亡残体（真菌残体/细菌残体）受团聚体物理保护作用的强弱。本研究得出的主要结果如下:（1）不同类群微生物同化玉米残体碳的能力有所差异。添加玉米残体增加了土壤真菌磷脂脂肪酸的相对比例。同时,在各微生物类群中,玉米残体碳对真菌磷脂脂肪酸碳库的贡献最大（平均为23.4%）,说明真菌对植物残体输入的响应更敏感,并且相对于其他群落更偏好同化玉米残体碳。但由于在整个微生物群落中,革兰氏阳性菌磷脂脂肪酸和革兰氏阴性菌磷脂脂肪酸的相对比例（分别为30.0%和22.5%）占据主导地位,所以有大约50%被同化的玉米残体碳分配到了革兰氏阳性菌和阴性菌中。（2）玉米残体品质影响外源碳的微生物利用过程。玉米根茬碳对微生物磷脂脂肪酸的贡献及被微生物同化的量均明显高于茎叶碳;同时,添加玉米根茬较茎叶更有效的促进了土壤中微生物残体的形成和累积,且更大程度的增加了微生物残体对土壤碳库的贡献。因此,植物根茬还田在提升微生物源有机碳的累积方面比植物地上部分发挥更显着的作用。然而,在试验结束时,所有添加玉米残体处理的总残体碳矿化率相似（～78%）,且微生物群落组成及微生物残体组成并不受玉米残体品质的影响。（3）添加玉米残体增加了微生物残体对土壤有机碳的贡献并改变了微生物残体组成。在试验结束时,添加玉米残体处理中微生物残体对土壤有机碳的贡献均有所增加,表明微生物合成代谢能够对玉米残体输入产生积极的正反馈。此外,微生物残体组成（通过氨基葡萄糖/胞壁酸比例表征）对玉米残体输入的响应因不同肥力土壤而异:在低肥力土壤中进行玉米残体还田更有助于增加真菌残体的累积,在高肥力土壤中进行玉米残体还田则更有利于促进细菌残体的累积。（4）初始肥力水平较低的土壤在玉米残体还田后更有利于微生物残体的累积。低肥力土壤中的微生物更偏好利用新输入的玉米残体碳进行合成代谢。此外,低肥力土壤中微生物残体对土壤有机碳的贡献更高,平均比高肥力土壤高28.4%。同时,在玉米残体还田后,低肥力土壤中微生物残体对土壤有机碳贡献的增加量（21.7%）显着高于高肥力土壤（13.8%）,表明植物残体还田是提升低肥力土壤固碳潜力及有机碳稳定性的有效措施。（5）较小粒级团聚体是微生物同化固定残体碳的主要场所。田间原位培养150天后,与较大粒级团聚体（>2mm和1～2 mm）相比,较小粒级团聚体（0.25～1 mm和<0.25mm）含有更高的玉米残体碳含量、磷脂脂肪酸含量、磷脂脂肪酸中来自玉米残体碳的比例和残体碳同化量,表明较小级别团聚体已经成为微生物同化固定残体碳的主要场所,这对较小粒级团聚体中稳定有机碳的累积意义重大。（6）添加玉米残体改变了微生物残体在不同团聚体中的分布。添加玉米根茬更有利于真菌残体在大团聚体中累积,而添加茎叶更有利于真菌残体在微团聚体中富集,表明有机物输入的类型在很大程度上影响了微生物在调节团聚体中有机碳分配的作用。从氨基葡萄糖/胞壁酸比例的结果可以看出,无论是添加玉米根茬还是茎叶,均促进了细菌残体在微团聚体中的富集,说明细菌残体的保留更依赖于与黏粉粒的结合。综上,本研究为深入理解微生物繁殖-生长-代谢-死亡这一迭代过程调控下的土壤有机碳形成过程提供新的证据,为完善植物残体品质和土壤肥力水平对植物残体腐解过程的作用机理补充新的理论依据,并有助于揭示团聚体尺度内的微生物—有机碳互作机理。
葛体达,王东东,祝贞科,魏亮,魏晓梦,吴金水[7]（2020）在《碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望》文中研究表明碳同位素示踪技术具有高度的专一性和灵敏度,经过几十年的发展,形成了一系列成熟的标记方法,在陆地生态系统碳循环过程的研究中已得到广泛应用。目前,自然丰度法、与13C贫化示踪技术结合的自由空气中气体浓度增加（FACE）实验、脉冲与连续标记法以及碳同位素高丰度底物富集标记法是研究陆地生态系统碳循环过程常用的碳同位素示踪方法;通过将长期定位实验和室内模拟实验结合,量化光合碳在植物-土壤系统的传输与分配特征,明确植物光合碳对土壤有机质的来源、稳定化过程的影响及其微生物驱动机制;阐明土壤碳动态变化（迁移与转化）和新碳与老碳对土壤碳库储量的相对贡献,评估有机碳输入、转化与稳定的生物与非生物微观界面过程机制。然而,生态系统碳循环受气候、植被、人为活动等多因素影响,碳同位素技术需要结合质谱、光谱技术实现原位示踪,结合分子生物学技术阐明其微生物驱动机制,从而构建灵敏、准确、多尺度、多方位的同位素示踪技术体系。因此,该文以稳定碳同位素为主,综述了碳同位素示踪技术的原理、分析方法和在陆地生态系统碳循环过程中的应用进展,归纳总结了碳同位素示踪技术结合原位检测技术和分子生物学技术的研究进展和应用前景,并对碳同位素示踪技术存在的问题进行了分析和展望。
王静[8]（2020）在《巢湖流域农业面源污染氮源解析及农艺控制技术研究》文中认为农业面源污染是引起受纳水体水质恶化的重要原因之一,威胁着人类的生产生活安全。但因其排放时间及频率的不确定性、排放区域的广泛性、发生机理的复杂性以及模拟与控制的困难性等特征,而难以得到有效的治理。如何科学地认识并有效地控制农业面源污染已成为当前亟待解决的重大科学与应用问题。巢湖是我国富营养化程度最为严重的淡水湖泊之一,农业面源污染是引起其水质恶化的重要污染源之一,已严重制约了该区域经济、社会的可持续发展。为了有效控制巢湖流域的农业面源污染,开展农业面源污染源解析技术研究并筛选出适域性的控制技术,是当前最现实和最迫切的任务。本研究以巢湖流域为研究单元,通过综合运用野外区域调研、氮氧同位素示踪技术(δ15N和δ18O)、室内化验分析和模型计算等多种研究方法,分析了巢湖典型支流店埠河水系中各形态氮浓度及硝酸盐氮氧同位素特征值的时空变化特征,引入稳定同位素源解析模型（SIAR）识别并定量评价了各污染源对硝酸盐的贡献率,在此基础上,研究了各污染源在源头-沟渠-河道迁移过程中的变化特征。同时,依托农业面源污染长期定位观测基地,系统研究了巢湖流域典型种植模式下农田（坡耕地及水旱轮作田）的水土及不同形态的氮磷迁移特征,明确了其迁移转化规律,深入探讨了不同农艺措施（植物篱、秸秆还田、等高垄作和优化施肥等）对农田氮磷流失的控制效应,并评价了其对作物产量的影响。本文取得的主要研究结果如下:（1）稳定氮氧同位素(δ15N和δ18O)的定性识别结合同位素源解析模型（SIAR）的定量计算表明,巢湖典型支流店埠河水体硝酸盐主要来源于粪肥污水、化肥以及土壤有机氮的矿化。不同水期河流氮的主要来源具有差异性。丰水期时,上游水体硝酸盐主要来源于化肥的施用（贡献率30%）和粪肥污水的排放（贡献率28%）,而中下游则主要来源于粪肥污水的排放（36%）和土壤有机氮的矿化（27%）;枯水期时,粪肥污水的排放是整个店埠河硝酸盐的主要污染源（上游贡献率38%,中下游则为48%）。综合而言,4类污染源贡献率分别为:大气沉降源7%～18%,土壤源24%～29%,化肥源18%～30%,粪肥污水源28%～48%。（2）巢湖典型支流店埠河水体各形态氮浓度及硝酸盐氮氧同位素特征值具有明显的时空变异性。上游区域水体总氮（TN）、硝态氮（NO3--N）在丰水期的平均浓度（4.87 mg/L和2.73 mg/L）显着高于枯水期（3.09 mg/L和1.17 mg/L）,铵态氮（NH4+-N）平均浓度则是枯水期（1.10 mg/L）较丰水期高（0.52 mg/L）;中下游区域水体TN、NO3--N和NH4+-N在丰水期的平均浓度（6.62 mg/L、3.23 mg/L和1.57 mg/L）显着低于枯水期（10.52 mg/L、4.26 mg/L和3.66 mg/L）。水体无机氮主要以NO3--N形态存在,而污水则以NH4+-N为主。δ15N-NO3-值丰水期（平均值5.02‰）较枯水期（平均值6.38‰）低,而δ18O-NO3-值则是丰水期（平均值9.17‰）高于枯水期（平均值4.50‰）。（3）植物篱（PH）、植物篱+秸秆覆盖（PHS）和等高垄作（CR）3种水土保持措施可以有效地减少巢湖流域坡耕地地表径流量和土壤流失量。在当地常规顺坡耕作条件下（CK）,年地表径流量及土壤侵蚀量分别为76.55 mm/a和767.10kg/（hm2.a）。与CK相比,PH、PHS和CR可分别减少24.5%、36.5%和19.7%的径流流失和31.0%、45.6%和25.4%的土壤流失,表现出显着的水土保持作用,且减沙效果大于减流效果。PH、PHS和CR3种水土保持措施能够有效减少坡耕地TN、PN（颗粒态氮）和NH4+-N的径流损失。CK条件下,径流TN浓度范围是0.73～22.82 mg/L,其中PN和溶解态总氮（DTN）所占TN的比例基本相当,在DTN中,以NO3--N为主,约占DTN的54.0%～63.7%,DON约占DTN的22.6%～31.3%,NH4+-N仅占12.2%～18.7%。PH、PHS和CR3种水土保持措施可以显着地降低径流PN的浓度,但却提高了DTN、NO3--N、DON（可溶态有机氮）的浓度,而对TN、NH4+-N的浓度无显着影响。CK条件下,氮素地表径流流失负荷为9.35 kg/（hm2.a）,占当年作物施氮量的2.83%,其中PN、DTN、NO3--N、NH4+-N和DON的流失负荷分别占TN的50.3%、49.7%、28.6%、8.6%和12.5%。与CK相比,PH、PHS和CR的TN径流损失量分别降低了28.3%、40.7%和21.2%（P<0.05）,PN的降低幅度则分别为58.4%、71.1%和44.5%（P<0.05）,NH4+-N的降低幅度则分别为32.8%、48.6%和28.3%（P<0.05）。3种水土保持措施对氮素输出的控制效应主要通过减少径流量和降低颗粒态氮的浓度来实现的。PH、PHS和CR3种水土保持措施也显着减少了坡耕地TP（总磷）和PP（颗粒态磷）的径流损失。CK条件下,径流TP的浓度范围是0.61～1.22 mg/L,其中PP约占TP的71.5%～81.7%,PP是磷地表径流迁移的主要形态。在DTP（溶解态总磷）中,D-Ortho-P（溶解态正磷酸盐）所占比例较大,为87.4%～90.7%,DOP所占比例较小,仅占9.3%～12.6%。与CK相比,PHS、PH、CR3种农艺措施显着降低了径流PP和TP的浓度（P<0.05）,但与此同时却不同程度的提高了DTP和D-Ortho-P的浓度,而对DOP（溶解态有机磷）的浓度无显着影响（P>0.05）。CK条件下,磷素地表径流流失负荷为706.29 g/（hm2.a）,占当年作物施磷量的0.98%。PP、DTP、D-Ortho-P和DOP的流失负荷分别占TP的75.0%、25.0%、22.3%和2.8%。与CK相比,PH、PHS和CR3种水土保持措施TP的径流流失负荷分别降低了38.4%、53.8%和33.4%（P<0.05）,PP的降低幅度则分别为49.0%、67.6%和41.0%（P<0.05）,同时也不同程度降低了DTP、D-Ortho-P和DOP的径流损失量。与氮相似,3种水土保持措施对磷素输出的控制效应主要通过减少径流量和降低颗粒态磷的浓度来实现的。（4）肥料施用后8-10 d内是控制巢湖流域水旱轮作田水稻季氮磷流失的关键时期。连续两年的秸秆还田条件下稻田田面水氮磷动态变化试验研究表明,稻田施肥后（尿素、过磷酸钙和氯化钾）第2天或第4天田面水的TN、DTN、NH4+-N和TP的浓度达到峰值,然后随着时间的推移而迅速下降,至8～10 d后趋于稳定,其中TN、DTN和TP浓度随时间下降的最优拟合回归方程为:Y=C0×e-kt。翻耕条件下秸秆还田能有效降低这一时期田面水较高的TN、DTN、NH4+-N和TP的浓度,有利于消减整个生育期的氮磷损失,从而能够降低氮磷流失的风险。（5）巢湖流域水旱轮作田氮磷径流损失在水稻季和旱作季呈现出不同的特点。连续7季（3季水稻,2季小麦和2季油菜）的农田氮磷流失监测试验表明,水稻季氮磷径流损失风险远高于旱作季。当地常规耕作条件下（CK）,水稻季径流TN和TP的浓度范围分别为0.73～15.33 mg/L和0.07～0.50 mg/L,旱作季则分别为2.12～4.01 mg/L和0.11～0.30 mg/L,几次高浓度的氮磷损失均发生在水稻季。氮主要以DTN的形式进行迁移,PP却是磷迁移的主要方式。NH4+-N和NO3--N所占DTN比例在水稻季的差异比较大,主要与径流-施肥时间间隔以及水稻的生育期有关,而在旱作季DTN则以NO3--N为主,NH4+-N所占比例则较小。巢湖流域水旱轮作田TN和TP径流损失量分别为3.07～7.29 kg/hm2和238.08～376.48 g/hm2,分别占施氮量的0.9%～2.2%和施磷量的0.36%～0.57%,氮磷的径流损失主要发生在水稻季。由于降雨事件的偶然性以及追肥采用表施的方式,优化施肥对氮素径流损失的影响具有很大的不确定性,径流流失风险难以控制,但在一定程度上可以减少磷的损失。秸秆还田在翻耕和免耕条件下均可有效降低氮素流失负荷,使得氮素流失潜能大大减小。免耕条件下秸秆还田尽管可以减少旱作季磷的流失,但却显着增加了稻季磷的流失风险。因此,从控制水旱轮作田氮磷养分流失的角度来看,在巢湖流域,秸秆还田与翻耕相结合更能有效地降低氮磷养分的损失风险。整体而言,本研究利用稳定氮氧同位素的定性识别结合SIAR模型的定量计算,较为精确地解析了河道氮素的来源。农田氮素面源污染是河流氮素的主要污染源,从源头上采取不同的农艺措施控制污染物的产生是巢湖流域农业面源污染控制的关键和最有效的策略。巢湖流域的坡耕地采取植物篱结合秸秆还田,水旱轮作田采取翻耕结合秸秆还田的农艺措施对农田面源污染物具有显着地控制效应,可在研究区域及类似流域进行推广利用。
陆彦玮[9]（2020）在《黄土高原包气带典型水文特征与潜在地下水补给的时空演变研究》文中提出水资源是人类赖以生存和发展的基础,理解区域水资源现状、演变机理是实现水资源有效调控、保障地区可持续发展的前提。我国黄土高原水资源有限,生态环境脆弱,对气候环境变化极为敏感。近年来,随着退耕还林还草工程的深入实施和区域经济社会的快速发展,黄土高原生态环境建设虽然改了原有土地利用和植被覆盖,遏制了土壤侵蚀,降低了水土流失,但也面临着区域水资源和生态环境建设供需是否平衡,是否可持续的“新问题”。因此,充分认识和理解自然状态下黄土包气带水资源补给及演化过程,分析潜在地下水补给的时空响应规律,对准确评价区域陆地水资源补给潜力,进而更好地指导区域水资源系统规划和生态环境可持续开发,实现新时代下黄土高原高质量发展具有十分重要的科学和现实意义。鉴于传统水文研究方法无法完全解答新时代下黄土高原新问题的不足,本研究尝试从深厚黄土包气带—陆地系统各水体间“转化纽带”和各圈层间“反应场所、信息载体”的角度出发,基于黄土高原地区气候和土壤明显的地带性特征,对黄土高原典型地区包气带土壤性质、水文信息以及大气输入进行大量调查与采样,利用多种时空数据分析手段和多元水文示踪技术,对黄土高原典型包气带土壤容重、包气带水文循环过程、包气带大气氯输入进行了深入探究。在充分明确包气带“物质量化、水文循环过程和氯信号输入”三方面内容的基础上,发展氯示踪技术对黄土高原不同气候区包气带中滞留的水文气候信息进行解析与重建,以弥补黄土高原近千年、高分辨率水文气候历史记录缺乏。同时,在时间维度上探讨黄土高原潜在地下水补给演变过程及其对气候变化的响应,在空间维度上分析黄土高原潜在地下水补给的分布特征及其主控因子。主要结论如下:1.黄土高原典型包气带土壤容重分布及其模拟预测:黄土包气带土壤容重分布在区域水平方向上相似,基本不受土地利用类型和景观位置的影响;但在垂直方向上变异较大,并随深度变化呈现出在大尺度上（>30m）的对数增加和中尺度上（3–13 m）的震荡变化。其中,土层深度是包气带土壤容重在大尺度上变化的主导因素,而磁化率相比于土壤质地和有机碳参数能更好地解释中等尺度容重的空间变异。包气带浅、深层土壤容重的分布特征及其主要影响因素截然不同。包气带土壤容重的垂向分布特征主要由压实作用贡献的“大尺度对数增长”和土壤质地性孔隙控制的“中尺度振荡”两方面耦合而成,且压实和质地性孔隙的最优解释变量分别为土体深度和磁化率与粘粒含量,据此提出一种多尺度容重概念模型,从机理上描述了包气带容重的分布特征,解释了黄土包气带土壤容重约82%的变异,大幅提高包气带土壤容重预测的精度和准确性,对包气带水分、溶质、碳等物质储量及通量的准确估算,推动土壤水文、地球关键带等相关研究及应用的发展具有重要的参考价值。2.黄土高原典型包气带水文循环过程:土壤水分的动力学分馏和非均匀流（优先流或大孔隙快速流）入渗只能影响黄土包气带的浅层（0–2 m）土壤,而深层（>2 m）土壤水分运动以活塞流入渗为主且不受动力学分馏影响,具有一定的时空稳定性。雨、旱两季降水都能对浅层（0–2 m）土壤水进行补给,而深层（>2 m）土壤水分补给主要来源于雨季大降水。深厚黄土包气带水分运移机制以活塞流为主导,加之黄土包气带成层分布、水平均质,这使得黄土包气带土壤水文信息在垂直和水平方向上分别具有空间时序性和空间一致性。因此,黄土包气带中的水文信息具有重建当地长时间尺度潜在地下水补给（水文气候）历史的巨大潜力。3.黄土高原大气氯输入通量估算及其空间分布特征:为丰富大气氯输入评估方法,缓解黄土高原大气氯输入数据的不足,提出基于包气带氚、氯剖面耦合的反向氯质量平衡法（ICMB）和氯累积年龄法（ICCA）间接估算方法。通过与实际监测数据相比较,发现反向氯累积年龄法具有较高的可靠性和准确性,而对于反向氯质量平衡法更适用于农田或污染地区的大气氯输入反向估算。以上间接评估方法为今后全球范围内大气氯输入通量的评估与研究提供新手段。黄土高原大气氯输入空间分布上整体呈现出“东南、西北两头高,中间低”的变化趋势。其中,东南大部受东亚季风主导,大气氯输入通量以海陆距离为主要控制因素,而西北内陆氯输入来源复杂,海陆距离效应并不明显,氯浓度与降水量显着负相关,表现出较强的淋洗效应。4.基于氯示踪技术重建潜在地下水补给历史:从不同角度分析了包气带氯示踪技术重建黄土高原潜在地下水补给历史的可行性。一方面,不同气候区（渭南、长武、海原和景泰）包气带重建的潜在地下水补给序列随时间的变化趋势相似,表明了黄土高原不同地区的潜在地下水补给在时间变化上具有一致性。具体表现为,在AD 1350–1400、1500–1600、1750–1800和1950–1995年间黄土高原表现出潜在地下水补给量较高的相对湿润期,AD 1400–1500、1620左右、1740左右、1800–1950年间黄土高原相对干旱,潜在地下水补给量较低;另一方面,与附近的树木年轮和溶洞气候记录对比,气候要素变化趋势基本一致,进一步验证了利用黄土包气带氯示踪剂重建区域水文气候历史的可靠性。对于包气带氯示踪技术重建潜在地下水补给历史的性能。相比干旱荒漠地区,较高的水分补给通量和大气氯输入量使得包气带对短时间尺度的干、湿水文气候交替更为敏感且记录能力更强。一方面,干旱地区（巴丹吉林沙漠和景泰）包气带浅层（0–2 m）分别累计了50年和43年的氯信号,而半湿润区（渭南和长武）仅累计了12年和14年的氯信号,这说明了具有较大补给通量的半湿润地区包气带有助于短期湿润气候信号快速地进入深层渗漏区,更有利于高时间分辨率水文气候演变信息的记录与重建。另一方面,通过Cook模型模拟可知,包气带对于水文气候事件的保存能力取决于土壤含水量和补给率两方面因素。较高的补给通量有助于“气候事件”更好地分离,使得相邻气候事件信号很难被弥散和扩散作用而混合和平滑,从而可以保留较长时间。5.黄土高原潜在地下水补给的时空演变分析:在时间维度上,黄土高原近1000年的潜在地下水补给历史与表征季风气候变化的太阳辐射（活动）和北半球温度异常指标显着正相关,随全球变化（亚洲季风）表现出:暖湿气候-高潜在地下水补给量、干冷气候-低潜在地下水补给量的对应关系和相互交替的波动变化,表明了东亚季风强度变化是黄土高原地区潜在地下水补给时间变化的主要驱动力。在空间维度上,沿黄土高原东南至西北内陆方向,不同气候区（中温带干旱区-景泰、中温带半干旱区-海原、中温带半湿润区-长武和暖温带半湿润区-渭南）近200年潜在地下水补给通量分布为3.9±2.6 mm yr-1、15.1±9.5 mm yr-1、25.5±15.6 mm yr-1和72.0±29.1 mm yr-1,呈明显的地带性特征。其中,强降雨水量（>20 mm）和高强降雨水量（>30 mm）分别可以解释黄土高原潜在地下水补给量82%和91%的空间变异,是黄土高原潜在地下水补给最主要控制因素,而浅层土壤质地（粘粒含量）则控制着<20 mm的降水事件对黄土高原潜在地下水补给的贡献量。本研究不仅提高了我们对于黄土高原深厚包气带土壤、水文基本特征的认识,明确了水文过程驱动下氯循环信息,发展了氯示踪技术在黄土高原地区长时间尺度、高分辨率潜在地下水补给过程中的应用潜力。从而推动了黄土高原地区水资源补给的时空演变分析,加深了对于全球变化背景下黄土高原陆地水资源补给演变规律的系统理解,为未来陆地水资源预测和可持续开发利用提供重要的技术支撑、数据参考和科学指导。本研究成果对黄土高原生态文明建设、黄河流域生态保护和高质量发展具有重要的现实意义。对推动地球关键带、全球变化水文学等相关学科领域的发展与进步,实现联合国2030年全世界可持续发展战略目标也作出了相应的努力。
房蕊[10]（2020）在《大气CO2浓度和温度升高对玉米光合碳分配及根际细菌群落的影响》文中研究说明大气CO2浓度和温度升高会通过影响作物的光合作用,从而影响光合碳向土壤中的输送及土壤有机碳转化,这势必会对土壤碳库的稳定性产生影响,但这种影响可能与土壤类型密切相关。然而,大气CO2浓度和温度升高对我国玉米种植区的土壤质量及生产力将产生怎样的交互影响尚未确定,这需要将调控作物生理功能的转录组表达与气候变化下的作物生长建立联系,并从光合碳向土壤有机碳库分配和不同土壤中微生物群落结构变化方面进行解析,这方面的研究将为预测全球气候变化对玉米农田生态系统碳循环的影响提供机理上的证据,对未来玉米产区土壤有机碳库的管理和生产力的维持有重要意义。研究重点解析大气CO2浓度和温度升高对不同土壤碳库的影响及相关微生物学机制。植物转录组对大气CO2浓度和温度升高的响应是了解植物对气候变化的适应和反馈的重要途径,利用Illumina高通量测序技术对大气CO2浓度和温度升高条件下玉米叶片的转录组进行了表征,从而解析气候变化对调控生理功能基因表达的影响。采集我国主要4个玉米种植区0～10 cm的耕层土壤,分别为黑土（Phaeozem）,褐土（Fluvisol）,栗钙土（Kastanozem）以及红壤（Acrisol）。针对不同的土壤类型,利用13C稳定同位素示踪技术,对玉米生育期内光合碳积累和转运开展研究。解析大气CO2浓度和温度升高对玉米碳转运和土壤碳库的交互影响,揭示不同有机碳组分含量的变化,探讨不同土壤碳库对大气CO2浓度和温度升高响应的差别。同时利用Illumina高通量测序技术解析不同土壤细菌群落结构对大气CO2浓度和温度升高的响应机制,得到了以下结果:1.与对照相比,温度升高、大气CO2浓度升高以及二者同时升高条件下,玉米叶片中分别有2732、1966和271个差异表达基因（DEGs）。大气CO2浓度升高显着抑制了参与光合作用和碳水化合物合成代谢通路的基因表达。温度升高不仅抑制这些基因的表达,还会影响参与氮代谢等次生代谢途径基因的表达。说明温度升高和大气CO2浓度升高对玉米的一些生理生化功能起着负调节作用,因此应提高植物的遗传适应性以应对未来气候变化。2.通过13C稳定同位素示踪技术解析光合碳在玉米吐丝期不同土壤中的分配情况及其对大气CO2浓度和温度升高的响应。与对照相比,黑土中光合碳的分配比例在温度升高、大气CO2浓度升高及两者同时升高处理下分别显着增加了44.6%、96.1%和41.9%,而对于褐土、栗钙土及红壤来说,无论是大气CO2浓度升高、温度升高还是两者共同升高对分配到土壤中的光合碳比例均呈下降趋势。3.生育期内光合碳在玉米茎叶和籽粒中的分配比例最高,分别为17.3%～23.3%和21.7%～25.8%,其次为分配到根系中的光合碳比例为3.15%～4.81%,分配到土壤中的光合碳比例最低为1.20%～1.61%,光合碳在玉米生育期内损失量为50%左右。大气CO2浓度升高增加了茎叶、籽粒、根及土壤中光合碳的分配比例。除根系中的光合碳比例在温度升高时显着下降外,温度升高对玉米植株其他部分光合碳的分配比例均未产生显着影响。大气CO2浓度和温度同时升高显着增加了光合碳在茎叶和籽粒中的分配比例,而对根系及土壤中的光合碳分配比例未产生影响。4.大气CO2浓度升高显着增加了细颗粒有机碳中的碳含量,增幅达60%,大气CO2浓度和温度同时升高显着增加了粗颗粒有机碳中碳含量,颗粒有机碳中增加的碳含量主要来自于光合碳。大气CO2浓度升高虽然增加了矿质结合态有机碳（MOC）中的光合碳含量,但是并未影响土壤中的MOC组分中的碳含量。5.Actinobacteria,Proteobacteria,Chloroflexi和Acidobacteria是玉米根际微生物的优势菌门。不同土壤类型对微生物群落结构有显着影响。温度升高对黑土中的优势菌属OTU数量具有显着的影响,增加了Streptomyces中OTU的数量,减少了Sphingomonas中OUT的数量。褐土中Ilumatobacter和Gaiella的OTU数量受大气CO2浓度升高影响显着降低,栗钙土中Pseudarthrobacter、Gaiella和Shinella的OTU数量均受大气CO2浓度的影响,但表现趋势不一致。红壤中的Gaiellales＿norank、Pseudonocardia、Acidothermus及Xanthobacteraceae＿norank中的OTU数量显着受大气CO2浓度的影响。大气CO2浓度和温度同时升高显着影响褐土中Rhodospirillaceae＿norank、栗钙土中Shinella和红壤中Gaiellales＿norank、Streptomyces及Acidothermus的OTU数量。
二、农业生态系统中同位素示踪技术及发展趋势（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、农业生态系统中同位素示踪技术及发展趋势（论文提纲范文）
（1）河水入渗过程中氮的生物地球化学作用与模拟研究 ——以第二松花江卡拉店傍河水源地为例（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题依据 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 河水入渗过程的生物地球化学作用 |
| 1.2.2 地下水环境中氮的迁移转化过程 |
| 1.2.3 河水入渗过程中氮生物地球化学作用 |
| 1.2.4 河水入渗过程中氮生物地球化学作用的主要研究方法 |
| 1.3 研究目标和研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 1.5 创新点 |
| 第2章 研究区概况 |
| 2.1 自然地理概况 |
| 2.1.1 地理位置 |
| 2.1.2 地形地貌 |
| 2.1.3 气象条件 |
| 2.1.4 水文条件 |
| 2.2 地质与水文地质概况 |
| 2.2.1 地质条件 |
| 2.2.2 水文地质条件 |
| 2.3 地下水开发利用现状 |
| 2.4 江水和地下水的水化学特征 |
| 第3章 样品采集与测试 |
| 3.1 江水-地下水样品采集与测试 |
| 3.1.1 监测点的布置 |
| 3.1.2 监测项目与监测频率 |
| 3.1.3 样品采集与保存 |
| 3.1.4 样品测试 |
| 3.2 河床沉积物、包气带和含水介质样品采集与测试 |
| 3.2.1 取样点的布置 |
| 3.2.2 样品的采集与保存 |
| 3.2.3 样品测试 |
| 第4章 江水入渗过程中水动力条件和氧化还原分带规律 |
| 4.1 江水入渗过程中的水动力特征 |
| 4.1.1 江水与地下水水位动态变化 |
| 4.1.2 基于氢氧稳定同位素的江水-地下水交换与补给特征的识别 |
| 4.2 江水入渗补给地下水环境性状时空分布规律 |
| 4.2.1 江水中环境性状的动态变化特征 |
| 4.2.2 地下水中环境性状的时空变化特征 |
| 4.3 江水入渗补给地下水过程中氧化还原敏感组分时空分布规律 |
| 4.3.1 江水中氧化还原敏感组分的时空分布特征 |
| 4.3.2 江水入渗过程中地下水氧化还原敏感组分含量的时空分布特征 |
| 4.4 江水入渗补给地下水过程中氧化还原分带规律 |
| 4.4.1 氧化还原分带指标体系 |
| 4.4.2 江水入渗过程中地下水氧化还原分带 |
| 4.4.3 江水入渗过程中地下水氧化还原分带的季节性变化特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 江水入渗过程中氮的生物地球化学作用识别与微生物响应 |
| 5.1 基于水化学的江水入渗过程中氮的生物地球化学作用识别 |
| 5.1.1 江水入渗水流路径地下水不同形态氮的时空分布特征 |
| 5.1.2 江水入渗过程中氮的生物地球化学作用 |
| 5.2 江水入渗中氮生物地球化学作用的同位素识别 |
| 5.2.1 江水入渗过程中地下水~(15)N_(NO3-)和~(18)O_(NO3-)分布特征 |
| 5.2.2 江水入渗过程中地下水~(13)C_(DIC)分布特征 |
| 5.2.3 基于稳定同位素的氮生物地球化学作用识别 |
| 5.3 江水入渗过程中氮生物地球化学作用的微生物响应 |
| 5.3.1 氮主要生物地球化学作用的微生物响应标志 |
| 5.3.2 江水入渗过程中氮主要生物地球化学作用的微生物响应 |
| 5.3.3 江水入渗过程中微生物与地下水水化学的协同演化特征 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 江水入渗过程中氮生物地球化学过程实验模拟 |
| 6.1 静态实验 |
| 6.1.1 吸附作用 |
| 6.1.2 NO_3~-还原作用 |
| 6.1.3 含水介质中有机氮的矿化作用 |
| 6.2 动态实验 |
| 6.2.1 实验目的与实验过程 |
| 6.2.2 江水入渗过程动态模拟示踪实验结果 |
| 6.2.3 江水入渗过程氮迁移与转化动态实验结果 |
| 6.2.4 江水入渗过程氮迁移与转化的影响因素分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 江水入渗过程中氮生物地球化学过程数值模拟 |
| 7.1 水文地质概念模型 |
| 7.1.1 模拟范围 |
| 7.1.2 含水层概化 |
| 7.1.3 地下水氮的迁移与转化概念模型 |
| 7.1.4 边界条件的概化 |
| 7.2 江水入渗过程地下水流数值模拟 |
| 7.2.1 数学模型的建立 |
| 7.2.2 地下水流模型参数的选取 |
| 7.2.3 地下水流模型的识别与验证 |
| 7.3 江水入渗过程中氮反应性迁移转化模拟 |
| 7.3.1 数学模型的建立 |
| 7.3.2 反应性迁移转化模拟参数的选取 |
| 7.3.3 氮反应性迁移转化模型的识别与验证 |
| 7.4 江水入渗过程中氮的主要生物地球作用贡献比 |
| 7.4.1 江水入渗过程中氮的生物地球化学作用与抑制项的关系 |
| 7.4.2 反硝化作用与DNRA作用对地下水NO_3~-还原作用的贡献率 |
| 7.4.3 DNRA作用与有机氮的矿化作用对地下水NH_4~+富集的贡献率 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）香草硫缩病醚在厌氧土壤中的降解研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要术语与缩略语表 |
| 第一章 引言 |
| 1 新农药创制研究背景 |
| 1.1 新农药创制流程 |
| 1.2 新农药创制特点 |
| 1.3 我国农药创制新品种 |
| 2 农药在土壤环境中的行为 |
| 2.1 农药在土壤中结合残留的形成 |
| 2.2 农药在土壤中的降解 |
| 3 香草硫缩病醚概述 |
| 3.1 香草硫缩病醚合成背景 |
| 3.2 香草硫缩病醚简介 |
| 4 同位素示踪技术 |
| 4.1 同位素示踪技术的应用和优势 |
| 4.2 多位置同位素标记技术 |
| 5 选题依据与研究意义 |
| 第二章 香草硫缩病醚在厌氧土壤中的归趋研究 |
| 1 材料和仪器 |
| 1.1 标记化合物 |
| 1.2 试剂 |
| 1.3 主要仪器设备 |
| 1.4 供试土壤 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 溶液配制 |
| 2.2 施药 |
| 2.3 土壤培养 |
| 2.4 取样 |
| 2.5 上层水相分析 |
| 2.6 ER提取 |
| 2.7 BR分析 |
| 2.8 矿化分析 |
| 2.9 数据处理 |
| 3 结果分析 |
| 3.1 质量平衡 |
| 3.2 上层水相含量变化动态 |
| 3.3 可提态残留含量变化动态 |
| 3.4 结合残留含量变化动态 |
| 3.5 矿化量变化动态 |
| 4 本章小结 |
| 第三章 香草硫缩病醚在厌氧土壤中的降解规律 |
| 1 材料和仪器 |
| 1.1 标记化合物 |
| 1.2 试剂 |
| 1.3 主要仪器设备 |
| 1.4 供试土壤 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 溶液配制 |
| 2.2 施药 |
| 2.3 土壤培养 |
| 2.4 取样 |
| 2.5 HPLC样品的制备 |
| 2.6 浓缩液的液相检测 |
| 2.7 数据处理 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 香草硫缩病醚母体降解动态规律 |
| 3.2 香草硫缩病醚各放射性组分分析 |
| 4 本章小结 |
| 第四章 香草硫缩病醚在厌氧土壤中的产物结构鉴定和降解途径 |
| 1 材料和仪器 |
| 1.1 标记化合物 |
| 1.2 试剂 |
| 1.3 主要仪器设备 |
| 1.4 供试土壤 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 溶液配制 |
| 2.2 施药 |
| 2.3 土壤培养 |
| 2.4 取样 |
| 2.5 HPLC样品的制备 |
| 2.6 浓缩液的质谱检测 |
| 2.7 数据处理 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 香草硫缩病醚在厌氧土壤中的产物结构鉴定 |
| 3.2 香草硫缩病醚的产物鉴定分析过程 |
| 3.3 香草硫缩病醚在厌氧土壤中的降解途径推断 |
| 4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 1 主要结论 |
| 2 本研究创新点 |
| 3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士期间的主要成果 |
（3）喀斯特高原峡谷典型小流域石漠化水文过程与碳氮流失机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 前言 |
| 第一章 研究现状 |
| 第一节 水文过程与养分流失 |
| 第二节 石漠化水文过程与养分流失 |
| 第三节 喀斯特水文过程与水土养分流失研究进展与展望 |
| 一 文献获取与论证 |
| 二 研究阶段划分 |
| 三 国内外主要进展与标志性成果 |
| 四 国内外拟解决的关键科学问题与展望 |
| 第二章 研究设计 |
| 第一节 研究目标与内容 |
| 一 研究目标 |
| 二 研究内容 |
| 三 研究特点与难点及拟创新点 |
| 第二节 技术路线与方法 |
| 一 技术路线 |
| 二 研究方法 |
| 第三节 研究区选择与代表性 |
| 一 研究区选择的依据和原则 |
| 二 研究区基本特征与代表性论证 |
| 第四节 实验数据和资料及可信度 |
| 一 实验分析数据 |
| 二 野外调查数据 |
| 三 其他资料数据 |
| 第三章 流域地貌水文结构与产流特征 |
| 第一节 流域地貌水文结构特征 |
| 一 流域水文结构特征 |
| 二 流域地貌特征 |
| 第二节 流域气象水文特征 |
| 一 气象水文特征 |
| 二 大气降水线 |
| 第三节 流域产流特征 |
| 第四章 坡面壤中流水文过程与碳氮流失 |
| 第一节 坡面土壤水分分布与时空动态特征 |
| 一 坡面径流小区土壤水时空动态 |
| 二 小波相干分析 |
| 第二节 基于稳定同位素技术的坡面壤中流水文过程 |
| 一 坡面径流小区壤中流δD、δ~(18)O分布特征 |
| 二 基于Iso Source模型的坡面径流水来源分析 |
| 第三节 降雨对坡面产流产沙的影响 |
| 一 径流小区降水分配比例 |
| 二 降雨期间径流小区产流产沙量特征 |
| 第四节 降雨事件对坡面碳氮迁移与流失的影响 |
| 一 坡面SOC、TN、DOC、TSN分布特征 |
| 二 降雨期间径流DOC、TSN变化特征 |
| 三 降雨事件对坡面碳氮流失的影响 |
| 第五节 坡面壤中流水文过程与碳氮流失机制 |
| 一 坡面土壤水时空动态及其影响因素 |
| 二 不同植被类型对坡面壤中流水文过程与产流产沙量的影响 |
| 三 坡面壤中流水文过程对碳氮迁移与流失的影响 |
| 第五章 裂隙渗透流水文过程与碳氮分布 |
| 第一节 裂隙剖面土壤物理性质特征 |
| 一 裂隙剖面土壤物理性质垂直分布特征 |
| 二 裂隙剖面不同深度土壤物理性质差异特征 |
| 第二节 裂隙渗透流土壤水分动态特征 |
| 一 裂隙剖面渗透流土壤水动态变化 |
| 二 小波相干分析 |
| 第三节 基于稳定同位素技术的裂隙渗透流水文过程研究 |
| 一 裂隙不同深度渗透流的δD、δ~(18)O分布特征 |
| 二 基于二端元混合模型的裂隙渗透流新旧水比例划分 |
| 第四节 裂隙剖面土壤碳氮分布特征 |
| 一 裂隙剖面土壤碳氮垂直分布特征 |
| 二 裂隙土壤理化性质相关性分析 |
| 第五节 裂隙渗透流水文过程与碳氮分布机制 |
| 一 裂隙土壤水动态及其影响因素 |
| 二 裂隙渗透流水文过程 |
| 三 裂隙土壤碳氮分布及其影响因素 |
| 第六章 流域水文过程与碳氮流失 |
| 第一节 流域侵蚀泥沙来源分析 |
| 一 流域主要土地类型土壤碳氮分布特征 |
| 二 基于Iso Source模型的流域流失土壤来源分析 |
| 第二节 降雨期间流域产流动态特征 |
| 一 降雨期间流域产流特征 |
| 二 降雨事件下流域产流动态 |
| 第三节 降雨期间流域碳氮流失特征 |
| 一 降雨、径流、汇流、暗河流的DOC与 TSN浓度特征 |
| 二 降雨事件下径流、汇流、暗河流的DOC与 TSN浓度变化 |
| 三 降雨事件下流域碳氮流失特征 |
| 第四节 流域壤中流、径流、汇流与暗河流氢氧稳定同位素特征 |
| 一 流域主要土地类型壤中流的δD、δ~(18)O分布特征 |
| 二 流域径流、汇流、暗河流的δD、δ~(18)O分布特征 |
| 三 降雨事件下流域径流、汇流、暗河流的δD、δ~(18)O变化特征 |
| 四 不同水文结构的氢氧稳定同位素关系 |
| 第五节 基于氢氧稳定同位素示踪技术的流域产流来源辨析 |
| 一 基于二端元混合模型的流域径流新旧水比例划分 |
| 二 基于Iso Source模型的流域汇流来源分析 |
| 第六节 流域水文过程与碳氮流失的影响机制 |
| 一 流域产流的降雨响应特征及其影响因素 |
| 二 流域地貌特征对水文过程的影响 |
| 三 流域产流机制 |
| 四 流域水文过程对养分变化与流失的影响 |
| 第七章 结论与讨论 |
| 一 主要结论 |
| 二 主要创新点 |
| 三 讨论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研成果 |
| 致谢 |
（4）基于稳定同位素的黄土高原区域尺度土壤蒸发和地下水补给研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 氢氧稳定同位素技术及优势 |
| 1.2.2 氢氧稳定同位素在土壤蒸发研究中的应用 |
| 1.2.3 氢氧稳定同位素在地下水补给研究中的应用 |
| 1.2.4 同位素景观图谱法 |
| 1.2.5 黄土高原同位素水文学研究进展 |
| 1.2.6 黄土高原地下水补给研究进展 |
| 1.3 研究中存在的不足与科学问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 研究区域概况与研究方法 |
| 2.1 研究区域概况 |
| 2.1.1 黄土高原 |
| 2.1.2 黄土塬区 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 气象数据处理 |
| 2.2.2 样品采集与处理 |
| 2.2.3 氢氧稳定同位素测定 |
| 2.2.4 放射性氚同位素测定 |
| 2.2.5 水化学特征测定 |
| 2.2.6 数据处理与统计分析 |
| 第三章 黄土高原不同水体氢氧稳定同位素的空间分布特征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 采样点布设 |
| 3.2.1 大气降水 |
| 3.2.2 土壤水 |
| 3.2.3 浅层地下水 |
| 3.3 数据分析 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 降水氢氧稳定同位素空间分布特征 |
| 3.4.2 土壤水氢氧稳定同位素空间分布特征 |
| 3.4.3 浅层地下水氢氧稳定同位素空间分布特征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 黄土高原区域尺度土壤蒸发的空间格局及定量评估 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 采样点布设 |
| 4.3 土壤蒸发损失率评估方法 |
| 4.3.1 lc-excess法 |
| 4.3.2 Craig-Gordon模型 |
| 4.3.3 平衡分馏和瑞利分馏参数 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 土壤水lc-excess剖面分布及水分运移机制 |
| 4.4.2 黄土高原土壤蒸发的空间分布特征及其影响因素 |
| 4.4.3 黄土高原土壤蒸发损失率的评估及不确定性 |
| 4.4.4 土壤水lc-excess剖面的时间尺度及潜在应用 |
| 4.4.5 lc-excess法的优势和局限性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 黄土高原区域尺度浅层地下水补给特征分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 采样点布设 |
| 5.3 数据分析 |
| 5.3.1 降水与地下水同位素的比较 |
| 5.3.2 lc-excess平衡方程 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 黄土高原浅层地下水的基本理化性质 |
| 5.4.2 黄土高原浅层地下水的补给来源及季节性效应 |
| 5.4.3 黄土高原浅层地下水的补给方式及相对贡献率 |
| 5.4.4 对地下水资源管理的启示 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 长武塬区水循环过程及其对土地利用变化的响应 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 研究区域概况 |
| 6.3 采样点布设 |
| 6.4 数据分析 |
| 6.4.1 补给方式定性分析 |
| 6.4.2 氯离子质量平衡法 |
| 6.4.3 贝叶斯同位素混合模型 |
| 6.4.4 深根植被下地下水补给量 |
| 6.5 结果与讨论 |
| 6.5.1 大气降水氢氧稳定同位素特征 |
| 6.5.2 土壤示踪剂剖面分布及土层划分 |
| 6.5.3 农田和苹果园土壤水稳定同位素组成的比较 |
| 6.5.4 地下水补给方式的多种示踪剂证据 |
| 6.5.5 地下水补给量及补给方式的相对贡献 |
| 6.5.6 土地利用方式对土壤水分及潜在地下水补给的影响 |
| 6.5.7 长武塬区水循环过程及其对土地利用变化的响应 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 主要结论、创新点及有待进一步研究的问题 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 有待进一步研究的问题 |
| 附录 |
| 附录一 |
| 附录二 |
| 附录三 |
| 附录四 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）南极苔原氮转化关键过程及其微生物驱动机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 氮循环过程 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 固氮过程研究 |
| 1.2.2 反硝化过程研究 |
| 1.2.3 硝酸盐异化还原成铵过程研究 |
| 1.3 极地氮循环研究进展 |
| 1.4 微生物生态学研究方法 |
| 1.4.1 高通量测序 |
| 1.4.2 宏基因组学 |
| 第2章 研究意义和研究内容 |
| 2.1 研究背景与意义 |
| 2.2 研究目标 |
| 2.3 研究内容 |
| 2.4 技术路线 |
| 第3章 研究区域和方法 |
| 3.1 研究区域概况 |
| 3.2 野外样品采集 |
| 3.2.1 反硝化和DNRA过程分析苔原土壤野外采样设计 |
| 3.2.2 固氮过程和宏基因组分析苔原土壤野外采样设计 |
| 3.2.3 氮转化速率分析苔原土壤和湖泊沉积物野外采样设计 |
| 3.2.4 土壤样品采集与保存 |
| 3.3 南极苔原土壤理化性质及氮转化速率分析 |
| 3.3.1 样品理化性质测定 |
| 3.3.2 硝化速率测定 |
| 3.3.3 反硝化和厌氧氨氧化速率测定 |
| 3.3.4 硝酸盐异化还原成铵(DNRA)速率测定 |
| 3.4 南极苔原土壤微生物群落多样性研究方法 |
| 3.4.1 DNA提取 |
| 3.4.2 荧光定量PCR |
| 3.4.3 高通量测序及数据处理 |
| 3.4.4 宏基因组测序及数据处理 |
| 3.5 数据统计分析 |
| 第4章 南极苔原土壤固氮微生物群落结构特征 |
| 4.1 苔原土壤理化性质分析 |
| 4.2 南极苔原土壤固氮nifH基因丰度 |
| 4.2.1 苔原土壤固氮nifH基因丰度分布特征 |
| 4.2.2 海洋动物活动对苔原土壤中nifH基因丰度的影响 |
| 4.3 固氮微生物群落多样性分析 |
| 4.3.1 苔原土壤固氮nifH基因群落多样性 |
| 4.3.2 苔原土壤固氮nifH群落组成 |
| 4.3.3 影响固氮nifH群落组成的主要因素 |
| 4.3.4 固氮nifH基因多样性对环境因子的响应 |
| 4.3.5 动物活动对固氮微生物群落结构的影响 |
| 第5章 南极苔原土壤反硝化过程研究 |
| 5.1 南极苔原土壤理化性质 |
| 5.2 南极苔原土壤反硝化nirS、nirK基因丰度 |
| 5.2.1 nirS、nirK基因扩增 |
| 5.2.2 南极苔原土壤基因丰度的分布规律 |
| 5.2.3 海洋动物活动对反硝化功能基因丰度的影响 |
| 5.3 南极苔原土壤反硝化速率变化规律 |
| 5.3.1 苔原土壤反硝化速率分布规律 |
| 5.3.2 海洋动物活动对苔原土壤反硝化速率的影响 |
| 5.4 南极苔原土壤反硝化微生物群落多样性特征 |
| 5.4.1 nirS型和nirK型反硝化微生物多样性 |
| 5.4.2 南极苔原反硝化微生物群落组成 |
| 5.4.3 南极苔原土壤反硝化微生物群落结构对环境因子的响应 |
| 5.4.4 海洋动物活动对苔原土壤反硝化微生物多样性的影响 |
| 5.4.5 海洋动物活动对苔原土壤反硝化微生物群落组成的影响 |
| 第6章 南极苔原土壤硝酸盐异化还原过程 |
| 6.1 南极苔原土壤硝酸盐异化还原功能基因nrfA丰度及速率 |
| 6.1.1 nrfA基因扩增 |
| 6.1.2 苔原土壤nrfA基因丰度 |
| 6.1.3 苔原土壤DNRA速率 |
| 6.1.4 DNRA功能基因丰度及速率对环境因子的响应 |
| 6.2 南极苔原土壤硝酸盐异化还原细菌群落多样性 |
| 6.2.1 苔原土壤nrfA基因多样性 |
| 6.2.2 南极苔原土壤DNRA细菌的群落组成 |
| 6.2.3 南极苔原土壤DNRA群落组成对环境因子的响应 |
| 6.2.4 南极苔原DNRA细菌的群落组成对动物活动的响应 |
| 第7章 南极苔原氮转化过程宏基因组学研究 |
| 7.1 苔原土壤细菌和古菌群落多样性分析 |
| 7.1.1 细菌和古菌多样性分析 |
| 7.1.2 细菌和古菌群落组成及影响因素 |
| 7.1.3 苔原土壤细菌和古菌群落多样性对海洋动物活动的响应 |
| 7.2 苔原氮转化过程功能基因分析 |
| 7.2.1 海洋动物活动影响下苔原土壤氮转化路径 |
| 7.2.2 苔原土壤硝化和反硝化过程 |
| 7.2.3 苔原土壤硝酸盐同化和异化还原成铵 |
| 7.2.4 苔原土壤固氮和有机氮过程 |
| 7.3 苔原土壤氮转化微生物分类特征 |
| 7.4 苔原土壤氮转化功能基因对海洋动物活动的响应 |
| 第8章 南极苔原及湖泊氮转化速率研究 |
| 8.1 苔原土壤及湖泊沉积物物理化性质分析 |
| 8.2 南极苔原土壤及湖泊沉积物氮转化速率变化规律 |
| 8.2.1 苔原土壤氮转化速率分布规律 |
| 8.2.2 湖泊沉积物氮转化速率空间分布 |
| 8.2.3 氮转化速率之间的相关关系 |
| 8.2.4 氮转化速率与环境因子相关性 |
| 8.3 氮转化速率对环境因子的响应 |
| 第9章 主要结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）玉米残体碳向土壤有机碳转化的微生物介导过程解析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 土壤有机质形成理论 |
| 1.2.2 植物残体化学组成对残体腐解及其累积的影响 |
| 1.2.3 微生物介导土壤有机碳固定与转化 |
| 1.2.4 土壤团聚体对碳固定和周转的影响 |
| 1.2.5 微生物标识物研究方法 |
| 1.3 研究问题的提出 |
| 1.4 研究的目的与意义 |
| 1.5 研究内容 |
| 1.6 技术路线 |
| 第二章 材料与方法 |
| 2.1 试验地概况 |
| 2.2 供试材料 |
| 2.2.1 供试土壤 |
| 2.2.2 供试有机物料 |
| 2.3 研究方法 |
| 2.3.1 试验设计 |
| 2.3.2 样品采集与前处理 |
| 2.4 测定方法 |
| 2.4.1 土壤团聚体分级 |
| 2.4.2 土壤总有机碳、全氮及 δ~(13)C值测定 |
| 2.4.3 磷脂脂肪酸分析 |
| 2.4.4 氨基糖分析 |
| 2.5 计算方法 |
| 2.5.1 植物残体碳动态及磷脂脂肪酸分析的相关计算 |
| 2.5.2 团聚体稳定性的计算 |
| 2.5.3 氨基糖分析的相关计算 |
| 2.6 数据处理与结果分析 |
| 第三章 玉米残体碳在土壤及团聚体中的赋存与分配 |
| 3.1 玉米残体碳在土壤中的赋存与矿化 |
| 3.2 添加玉米残体对土壤团聚体组成及稳定性的影响 |
| 3.3 玉米残体碳在团聚体中的赋存和分配 |
| 3.4 讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 不同群落微生物对玉米残体碳的利用 |
| 4.1 土壤中不同群落微生物对玉米残体碳的利用 |
| 4.1.1 添加玉米残体对土壤微生物群落磷脂脂肪酸含量的影响 |
| 4.1.2 添加玉米残体对土壤微生物群落结构的影响 |
| 4.1.3 不同群落微生物对玉米残体碳的同化 |
| 4.2 各团聚体中不同群落微生物对玉米残体碳的利用 |
| 4.2.1 添加玉米残体对团聚体中磷脂脂肪酸含量及微生物群落结构的影响 |
| 4.2.2 不同群落微生物对玉米残体碳的同化 |
| 4.3 讨论 |
| 4.3.1 土壤中微生物对玉米残体碳的同化 |
| 4.3.2 团聚体介导下微生物对玉米残体碳的同化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 土壤微生物残体对添加玉米残体的响应 |
| 5.1 土壤中微生物残体对玉米残体碳的响应 |
| 5.1.1 添加玉米残体对土壤活体微生物组成的影响 |
| 5.1.2 添加玉米残体对土壤氨基糖含量的影响 |
| 5.1.3 添加玉米残体对土壤氨基糖/磷脂脂肪酸比例(AS/PF)的影响 |
| 5.1.4 添加玉米残体对土壤微生物残体的影响 |
| 5.2 团聚体中微生物残体对玉米残体碳的响应 |
| 5.2.1 添加玉米残体对团聚体中氨基糖含量的影响 |
| 5.2.2 添加玉米残体对团聚体中氨基葡萄糖/胞壁酸比例(Glu N/Mur A)的影响 |
| 5.2.3 添加玉米残体对团聚体中氨基糖/磷脂脂肪酸比例(AS/PF)的影响 |
| 5.2.4 添加玉米残体对团聚体中微生物残体的影响 |
| 5.3 讨论 |
| 5.3.1 土壤中微生物残体对玉米残体碳的响应 |
| 5.3.2 团聚体中微生物残体对玉米残体碳的响应 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 主要研究结论 |
| 6.2 研究特点与创新点 |
| 附表(图) |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表文章 |
（7）碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望（论文提纲范文）
| 1碳同位素示踪技术的原理与分析方法 |
| 1.1碳同位素示踪技术的基本原理——同位素分馏过程 |
| 1.2稳定碳同位素的测定方法 |
| 1.3稳定碳同位素示踪技术与其他技术的耦合 |
| 1.3.1稳定碳同位素示踪技术与原位检测技术的耦合 |
| 1.3.2稳定碳同位素示踪技术与分子生物学技术的耦合 |
| 2稳定碳同位素示踪技术在“大气-植物-土壤”系统碳循环过程中的应用 |
| 2.1稳定碳同位素自然丰度示踪技术原理、技术与应用进展 |
| 2.2稳定碳同位素人工标记技术 |
| 2.2.1 13C贫化示踪技术结合的FACE标记技术原理、技术与应用进展 |
| 2.2.2 13CO2脉冲和连续标记技术原理、技术与应用进展 |
| 2.2.3 13C富集底物标记技术研究土壤SOC周转过程的原理、技术与应用 |
| 3问题和展望 |
（8）巢湖流域农业面源污染氮源解析及农艺控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略语表 |
| 1 前言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 农业面源污染概况 |
| 1.2.2 农业面源污染氮源解析研究 |
| 1.2.3 农业面源污染物迁移转化机理研究进展 |
| 1.2.4 农业面源污染防控技术与策略研究进展 |
| 1.3 巢湖水环境研究现状 |
| 1.3.1 巢湖流域概况 |
| 1.3.2 巢湖水环境现状 |
| 1.3.3 巢湖流域农业面源污染研究进展 |
| 1.4 问题的提出 |
| 2 研究目标、研究内容和技术路线 |
| 2.1 研究目标 |
| 2.2 研究内容 |
| 2.3 技术路线 |
| 3 基于稳定氮氧同位素示踪技术的农业面源污染氮源解析 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 研究区概况 |
| 3.2.2 试验设计 |
| 3.2.3 样品采集 |
| 3.2.4 样品分析 |
| 3.2.5 同位素源解析模型(SIAR) |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 流域农业面源污染现状调查 |
| 3.3.2 店埠河潜在硝酸盐污染源氮氧同位素特征值 |
| 3.3.3 店埠河水体的水化学特征 |
| 3.3.4 店埠河硝酸盐来源的定性解析 |
| 3.3.5 店埠河水体硝酸盐来源的定量解析 |
| 3.3.6 不同污染源不同形态氮及氮氧同位素特征值沿沟渠的迁移转化特征 |
| 3.4 讨论 |
| 3.4.1 店埠河水体氮素的时空特征 |
| 3.4.2 利用SIAR模型定量解析面源氮素各污染源贡献率 |
| 3.5 小结 |
| 4 不同水土保持措施对巢湖流域坡耕地水土及氮磷流失的调控效应 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 研究区概况 |
| 4.2.2 试验设计 |
| 4.2.3 样品的采集 |
| 4.2.4 测定项目及测定方法 |
| 4.2.5 数据计算与统计分析方法 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 不同水土保持措施对坡耕地径流的防控效果 |
| 4.3.2 不同水土保持措施对坡耕地土壤流失的防控效果 |
| 4.3.3 不同水土保持措施对径流各形态氮浓度的影响 |
| 4.3.4 不同水土保持措施对径流各形态磷浓度的影响 |
| 4.3.5 不同水土保持措施对氮磷流失的防控效果 |
| 4.3.6 不同水土保持措施下的作物产量分析 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 巢湖流域坡耕地氮磷径流流失现状 |
| 4.4.2 不同水土保持措施对坡耕地水土流失的控制作用 |
| 4.4.3 不同水土保持措施对坡耕地氮磷径流损失的调控作用 |
| 4.5 小结 |
| 5 保护性耕作和优化施肥对巢湖流域水旱轮作田氮磷流失的调控效应 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 研究区概况 |
| 5.2.2 试验设计 |
| 5.2.3 试验方法 |
| 5.2.4 样品采集 |
| 5.2.5 测定项目及测定方法 |
| 5.2.6 数据计算与统计分析方法 |
| 5.3 结果与分析 |
| 5.3.1 监测期间的降雨产流情况 |
| 5.3.2 秸秆还田条件下稻田田面水氮磷动态变化特征 |
| 5.3.3 保护性耕作与优化施肥条件下径流氮素浓度及形态分析 |
| 5.3.4 保护性耕作与优化施肥条件下径流磷素浓度及形态分析 |
| 5.3.5 保护性耕作与优化施肥条件下氮素径流损失负荷 |
| 5.3.6 保护性耕作与优化施肥条件下磷径流损失负荷 |
| 5.3.7 保护性耕作与优化施肥对作物产量的影响 |
| 5.4 讨论 |
| 5.4.1 稻田田面水氮、磷动态变化规律与控制关键期 |
| 5.4.2 保护性耕作对水旱轮作田氮磷流失的影响 |
| 5.4.3 优化施肥对水旱轮作田氮磷径流流失的影响 |
| 5.5 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.1.1 基于稳定氮氧同位素示踪技术的农业面源污染氮源解析研究 |
| 6.1.2 不同水土保持措施对坡耕地水土及养分流失的调控效应 |
| 6.1.3 保护性耕作和优化施肥对巢湖流域水旱轮作田养分流失的调控效应 |
| 6.2 特色与创新 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科学研究情况 |
| 致谢 |
（9）黄土高原包气带典型水文特征与潜在地下水补给的时空演变研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 包气带土壤容重 |
| 1.2.2 包气带水文循环过程 |
| 1.2.3 潜在地下水补给通量评估方法 |
| 1.2.4 潜在地下水补给(水文气候)历史 |
| 1.3 存在问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.4.1 黄土高原典型包气带容重分布特征、影响因素及其模拟与预测 |
| 1.4.2 黄土高原典型包气带水文循环研究 |
| 1.4.3 黄土高原大气氯输入通量估算及其空间分布特征 |
| 1.4.4 黄土高原潜在地下水补给的时空演变分析 |
| 1.5 技术路线 |
| 第二章 研究区域概况与方法 |
| 2.1 研究区域概况 |
| 2.1.1 地理位置与海拔 |
| 2.1.2 气候与水文 |
| 2.1.3 黄土与地层 |
| 2.2 样本采集与测定内容 |
| 2.2.1 野外采样 |
| 2.2.2 土壤基本性质测定 |
| 2.2.3 水文理化信息测定 |
| 2.3 数据分析方法与技术 |
| 2.3.1 包气带水文示踪技术 |
| 2.3.2 时空序列数据分析方法 |
| 第三章 黄土高原典型包气带容重分布特征、影响因素及其模拟与预测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 试验设计与数据采集 |
| 3.2.2 数据分析方法 |
| 3.2.3 模型构建方法 |
| 3.2.4 模型性能评价 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 包气带容重空间分布特征 |
| 3.3.2 包气带容重影响因素识别与解析 |
| 3.3.3 包气带剖面容重分布特征的启示 |
| 3.3.4 包气带容重模型的构建 |
| 3.3.5 容重空间分布特征的变异机制 |
| 3.3.6 多尺度概念模型的优势与挑战 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 黄土高原典型包气带水文循环研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 试验设计与数据采集 |
| 4.2.2 数据分析方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 黄土包气带土壤水文过程—以长武塬区为例 |
| 4.3.2 黄土包气带水分运移机制 |
| 4.3.3 黄土高原典型包气带水文循环过程 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 黄土高原大气氯输入通量估算及其空间分布特征 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 试验设计与数据采集 |
| 5.2.2 大气氯输入间接估算方法 |
| 5.2.3 数据分析方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 黄土高原大气氯沉降监测 |
| 5.3.2 基于包气带水文信息的大气氯输入估算 |
| 5.3.3 氯质量平衡法与氯累积年龄法反向估算大气氯输入的比较性分析 |
| 5.3.4 基于包气带水文信息间接估计大气氯输入的意义 |
| 5.3.5 黄土高原大气氯输入空间分布初探 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 黄土高原潜在地下水补给的时空演变分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料与方法 |
| 6.2.1 研究区采样点概况 |
| 6.2.2 样品采集与测定 |
| 6.2.3 氯示踪技术重建潜在地下水补给历史 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 包气带氯循环输入及输出信号 |
| 6.3.2 不同气候区潜在地下水补给历史的重建 |
| 6.3.3 不同气候区氯示踪技术重建潜在地下水补给记录的比较 |
| 6.3.4 半湿润区包气带能否重建长时间、高分辨率的水文气候历史? |
| 6.3.5 黄土高原潜在地下水补给的历史演变过程及其对气候变化的响应 |
| 6.3.6 黄土高原潜在地下水补给的空间分布特征及其主控因子 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论、创新与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）大气CO2浓度和温度升高对玉米光合碳分配及根际细菌群落的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 大气CO_2浓度和温度升高对玉米产量的影响 |
| 1.2.2 大气CO_2浓度和温度升高对玉米光合生理代谢的影响 |
| 1.2.3 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳积累的影响 |
| 1.2.4 大气CO_2浓度和温度升高对光合碳在植物-土壤中分配的影响 |
| 1.2.5 大气CO_2浓度和温度升高对土壤不同碳库的影响 |
| 1.2.6 大气CO_2浓度和温度升高对土壤微生物群落结构的影响 |
| 1.2.7 稳定性碳同位素示踪技术在植物-土壤系统碳循环中的应用 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.3.1 大气CO_2浓度和温度升高对玉米叶片转录组的影响 |
| 1.3.2 大气CO_2浓度和温度升高对光合碳向不同土壤中分配的影响 |
| 1.3.3 大气CO_2浓度和温度升高对光合碳在植物-土壤中的分配影响.. |
| 1.3.4 大气CO_2浓度和温度升高对根际细菌群落结构的影响 |
| 1.4 技术路线 |
| 1.5 论文创新点 |
| 第2章 大气CO_2浓度和温度升高对吐丝期玉米(Zea mays L.)叶片转录组的影响 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.1.1 试验设计 |
| 2.1.2 供试土壤 |
| 2.1.3 玉米生长管理 |
| 2.1.4 玉米植株样品及土壤样品采集 |
| 2.1.5 RNA提取、cDNA文库构建和测序 |
| 2.1.6 差异基因注释及富集分析 |
| 2.1.7 实时荧光定量PCR分析 |
| 2.1.8 数据分析 |
| 2.2 结果与分析 |
| 2.2.1 大气CO_2浓度和温度升高对玉米植株含氮量及叶绿素含量的影响 |
| 2.2.2 转录组测序技术及转录模式 |
| 2.2.3 DEGs和 GO数据库注释分析 |
| 2.2.4 KEGG富集分析 |
| 2.2.5 实时荧光定量PCR验证高通量转录组测序数据 |
| 2.3 讨论 |
| 2.4 结论 |
| 第3章 大气CO_2浓度和温度升高对光合碳向不同土壤中分配的影响 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.1.1 试验设计 |
| 3.1.2 供试土壤 |
| 3.1.3 供试玉米 |
| 3.1.4 ~(13)CO_2脉冲标记 |
| 3.1.5 土壤和植物样品采集 |
| 3.1.6 土壤、植物生物化学分析 |
| 3.1.7 DNA提取及qPCR |
| 3.1.8 植物-土壤系统中光合碳分配的计算 |
| 3.1.9 数据分析 |
| 3.2 结果与分析 |
| 3.2.1 地上部生物量、根生物量及根冠比 |
| 3.2.2 根长 |
| 3.2.3 光合碳在土壤中的分配 |
| 3.2.4 可溶性有机碳,土壤呼吸和细菌16SrRNA基因拷贝数 |
| 3.2.5 土壤农化指标、微生物指标及植物生长性状的相关关系 |
| 3.3 讨论 |
| 3.4 结论 |
| 第4章 大气CO_2浓度和温度升高对光合碳在玉米植株-土壤中分配的影响 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.1.1 试验设计 |
| 4.1.2 供试土壤 |
| 4.1.3 玉米生长管理 |
| 4.1.4 ~(13)CO_2脉冲标记 |
| 4.1.5 土壤和植物样品采集及测定 |
| 4.1.6 土壤颗粒有机碳分组 |
| 4.1.7 植物-土壤系统中光合碳分配的计算 |
| 4.1.8 数据分析 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 地上部生物量、根生物量及根冠比 |
| 4.2.2 光合碳分配比例及损失率 |
| 4.2.3 大气CO_2浓度和温度升高对有机碳各组分碳含量的影响 |
| 4.2.4 光合碳在有机碳各组分中的分配 |
| 4.2.5 大气CO_2浓度和温度升高对玉米产量及其相关构成因素的影响 |
| 4.3 讨论 |
| 4.4 结论 |
| 第5章 大气CO_2浓度和温度升高对玉米根际细菌群落结构的影响 |
| 5.1 材料与方法 |
| 5.1.1 试验设计与样品采集 |
| 5.1.2 土壤化学性质的测定 |
| 5.1.3 土壤DNA提取 |
| 5.1.4 细菌16SrRNA基因的高通量测序 |
| 5.1.5 测序数据分析 |
| 5.1.6 统计分析 |
| 5.2 结果与分析 |
| 5.2.1 大气CO_2浓度和温度升高对土壤化学性质的影响 |
| 5.2.2 大气CO_2浓度和温度升高对细菌群落多样性的影响 |
| 5.2.3 大气CO_2浓度和温度升高对土壤细菌群落分布的影响 |
| 5.2.4 大气CO_2浓度和温度升高对土壤细菌群落结构的影响 |
| 5.3 讨论 |
| 5.4 结论 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 本研究的不足之处 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、农业生态系统中同位素示踪技术及发展趋势（论文参考文献）
- [1]河水入渗过程中氮的生物地球化学作用与模拟研究 ——以第二松花江卡拉店傍河水源地为例[D]. 陈耀轩. 吉林大学, 2021(01)
- [2]香草硫缩病醚在厌氧土壤中的降解研究[D]. 高星. 浙江大学, 2021(01)
- [3]喀斯特高原峡谷典型小流域石漠化水文过程与碳氮流失机制[D]. 李渊. 贵州师范大学, 2021
- [4]基于稳定同位素的黄土高原区域尺度土壤蒸发和地下水补给研究[D]. 向伟. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [5]南极苔原氮转化关键过程及其微生物驱动机制[D]. 代海涛. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]玉米残体碳向土壤有机碳转化的微生物介导过程解析[D]. 徐英德. 沈阳农业大学, 2020(05)
- [7]碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望[J]. 葛体达,王东东,祝贞科,魏亮,魏晓梦,吴金水. 植物生态学报, 2020(04)
- [8]巢湖流域农业面源污染氮源解析及农艺控制技术研究[D]. 王静. 华中农业大学, 2020
- [9]黄土高原包气带典型水文特征与潜在地下水补给的时空演变研究[D]. 陆彦玮. 西北农林科技大学, 2020
- [10]大气CO2浓度和温度升高对玉米光合碳分配及根际细菌群落的影响[D]. 房蕊. 中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所), 2020(04)