KOH和NH3·H2O联合固态预处理对青稞秸秆厌氧发酵特性的影响

为提高青稞秸秆的综合利用率,选用KOH和NH₃·H₂O作为青稞秸秆固态预处理试剂进行中温批式厌氧发酵产甲烷试验研究,并通过Box-Behnken响应面法来考察不同含量的KOH、NH₃·H₂O及预处理时间对青稞秸秆累积甲烷产量的交互影响. 结果表明:各因素对青稞秸秆累积甲烷产量的影响程度表现为NH₃·H₂O含量>KOH含量>预处理时间;通过响应面模型验证试验得到最优预处理条件为KOH含量5.13%、NH₃·H₂O含量3.35%、预处理时间13.87 h,该条件下累积甲烷产量实测值为282.34 mL/g(以VS计),与预测值(286.4 mL/g)非常接近,相对误差小于5%,证明验证模型有效. KOH和NH₃·H₂O联合预处理能够显著提高青稞秸秆厌氧发酵产甲烷能力(P<0.05),累积甲烷产量较7% KOH和5% NH₃·H₂O单一预处理及未处理分别提高了7.59%、20.82%和70.78%;二者联合预处理还能够有效降解木质素(降解率为29.21%),提高发酵液营养价值;同时,可减少回收预处理试剂的成本,降低对环境的污染. 研究显示,Box-Behnken响应面法能较好地优化青稞秸秆厌氧发酵的预处理条件,KOH和NH₃·H₂O联合预处理是高效生产生物甲烷和环境友好的木质纤维素类废弃物的处理方法.      

蔬菜秸秆与牲畜粪便共消化特性及关键微生物分析

采用批式发酵方式,考察了黄瓜秸秆、番茄秸秆、茄子秸秆和辣椒秸秆分别与猪粪、牛粪和羊粪共消化产甲烷特性及关键微生物变化情况.结果表明:蔬菜秸秆与牲畜粪便共消化均发生了协同促进作用,且4种蔬菜秸秆与猪粪混合的产甲烷效果最好,其次为与牛粪混合,最后则是与羊粪混合.其中,黄瓜秸秆和茄子秸秆与猪粪配比为1:2时累积甲烷产量最大,分别为338.28和283.00mL/g VS,较各自秸秆单消化分别提高了65.15%和67.36%;番茄秸秆和辣椒秸秆与猪粪配比为1:4时最大,分别为317.90和251.17mL/gVS,较各自秸秆单消化分别提高了69.07%和92.93%.微生物分析结果显示,Syner-01在添加猪粪的样品和所有共消化样品中相对丰度较高;添加猪粪的共消化样品中产甲烷菌类群更丰富,甲烷囊菌属(Methanoculleus)和甲烷盘菌属(Methanoplanus)相对丰度更高,而添加牛粪后甲烷粒菌属(Methanocorpusculum)丰度更高,说明在蔬菜秸秆中添加不同粪便进行共消化时会引起氢营养型产甲烷菌的富集.     

含固率和接种比对菜籽饼中温厌氧消化特性的影响

为充分利用菜籽饼资源,采用全自动甲烷潜力测试系统,开展了不同含固率(2%、4%、6%、8%)和接种比(RIS=1.5、2.0、3.0)的中温批式菜籽饼厌氧发酵试验,分析了不同含固率和接种比对菜籽饼厌氧消化产甲烷特性的联合影响.结果表明:不同含固率和接种比均对发酵启动时间和累积甲烷产量产生影响,且接种比对厌氧消化产气特性的影响大于含固率.在试验研究参数范围内,接种比越大,发酵启动越快;接种比一定时,累积甲烷产量随含固率的增加呈先升高后降低的趋势;在高含固率条件下,累积甲烷产量随接种比的增加而增加.在接种比为3.0、含固率为6%时,获得最大累积甲烷产量,为507.31 mL/g (以VS计).动力学模型分析显示,各处理组均能较好地反映菜籽饼厌氧发酵的产甲烷规律;含固率一定时,接种比越大,产气滞留时间(λ)越短.同时,相比于其他发酵原料,菜籽饼作为厌氧消化原料的潜力较为明显.研究显示,不同含固率和接种比条件下菜籽饼的产甲烷性能差异较大,可为菜籽饼厌氧消化工艺的优化提供理论依据,从而提高菜籽饼资源的综合利用率.     

Evolution of soil fertility and nitrogen/phosphorus leaching risk in protected agriculture of the eastern Qinghai-Tibet Plateau北大核心CSCD

Understanding changes in soil fertility and soil environmental risks in protected agriculture with high irrigation and fertilizer inputs are of great significance for ecological protection. In this study, soil samples in the plow layer were collected from greenhouses >100 acres in the eastern Qinghai-Tibet Plateau after different durations of planting time (either ≤ 3, 3-5, 5-10, or 10-20 years) to assess the changing pattern of soil fertility indicators and the potential leaching risk of nitrogen and phosphorus. The results showed that soil organic matter (OM) and total nitrogen (TN) contents in protected agriculture were 17.1 and 1.3 g/kg, respectively, which suggests moderate content levels. Meanwhile, soil alkali-hydrolyzed nitrogen (AN), available phosphorus (Olsen-P), and available potassium (AK) contents were 160.9, 72.0, and 191.2 mg/kg, respectively, which suggests abundant content levels. As the number of planting years increased, the contents of soil OM, TN, AN, and Olsen-P increased significantly, especially after 10 years, with 41.6%, 44.2%, 26.5%, and 67.4% increases, respectively, compared to ≤ 3 years. As seen, Olsen-P had the most marked increase. In contrast, soil AK and pH decreased with planting years, and soil AK after 5 years decreased by 32% compared to ≤ 3 years. Moreover, the soil pH value in 3-5 years decreased by 2.3% compared to that of ≤ 3 years. The leaching risk of soil nitrogen and phosphorus was intensified after 10-20 years, and the probability of leaching was 0.74 and 0.84, respectively. This study indicated that, in protected agriculture, soil OM, AN, and Olsen-P contents improved, accompanied by a high risk of N and P loss, and AK and soil pH values decreased. It is recommended that the input of nitrogen and phosphorus fertilizers should be controlled, and the input of potassium fertilizer should be increased for more than 10 years of facility cultivation. This study provides a scientific basis for the rational fertilization of agricultural facilities. The findings indicate that after facility planting for 10-20 years, soil organic matter, nitrogen, and phosphorus significantly increased, yet the leaching risk of nitrogen and phosphorus increased as well, suggesting that the input of nitrogen and phosphorus fertilizer should be controlled. After 3-5 years of planting, soil AK and pH values decreased significantly, implicating that potassium and organic fertilizer should be supplemented in a timely manner. © 2022 Science Press. All rights reserved.     

藜麦Hsf家族的进化与多胁迫条件下的转录应答

Hsf转录因子参与调控植物在生物和非生物胁迫下的防御应答机制.基于系统的生物信息学分析方法,对藜麦Hsf家族成员进行序列特征、进化和多种生物和非生物逆境胁迫下的基因表达水平分析.在藜麦基因组中共鉴定得到31个Hsf转录因子,主要分布在7号染色体.系统进化树将藜麦31个Hsf成员划分到A1-A9、B1-B5和C组中;但藜麦Hsf成员在A6、A8、B5亚组中出现了缺失.藜麦Hsf成员的HR-A/B区域蛋白序列比对结果进一步支持了进化树中藜麦Hsf成员的聚类结果.藜麦Hsf成员蛋白序列中保守区域的分布呈现出组别特异性.A组Hsf成员的蛋白序列包括HSF domain、HR-A/B、NLS、NES和CTAD在内的保守区域;B组和C组的Hsf成员则缺失了CTAD.在干旱、高温、盐、低磷胁迫和GCFSV病毒侵染下,31个藜麦Hsf基因的表达模式被阐明;其中大量Hsf基因的表达水平被显著地诱导表达,推测其参与了藜麦在生物和非生物胁迫下的防御应答反应.本研究结果可为藜麦抗逆品种的遗传育种提供大量优良候选Hsf基因.(图6表1参28)     

放牧对祁连山高寒金露梅灌丛草甸土壤微生物的影响

以祁连山北支冷龙岭东段南麓的甘柴滩夏季牧场集体长期混合(藏系绵羊、牦牛)放牧的高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草地为对象,采用平板涂抹分离法和氯仿熏蒸法对不同放牧压力梯度下土壤微生物(细菌、真菌和放线菌)和土壤微生物碳、微生物氮量进行研究,结果表明:不同放牧压力梯度下,金露梅灌丛和丛间草地土壤微生物以细菌占绝对优势,放线菌和真菌较少,垂直分布明显;随着放牧压力梯度的增加,金露梅灌丛和丛间草地,0～25 cm土层中的细菌、放线菌、真菌及微生物碳和微生物氮数量呈降低趋势,其降低程度与放牧压力梯度呈直线正相关.与无放牧金露梅灌丛相比0～25 cm土层的细菌、真菌、放线菌最大降幅分别为49.64%、37.76%和46.64%;金露梅灌丛土壤微生物碳量占土壤有机碳的比例变化为0.85%～0.43%,微生物氮占土壤全氮的0.90%～1.11%,微生物量对土壤营养库的贡献率较低;土壤微生物量和土壤有机质呈显著线形正相关;土壤细菌数量和土壤水分呈显著线形正相关.     

含固率和接种比对菜籽饼中温厌氧消化特性的影响

为充分利用菜籽饼资源,采用全自动甲烷潜力测试系统,开展了不同含固率(2%、4%、6%、8%)和接种比(RIS=1.5、2.0、3.0)的中温批式菜籽饼厌氧发酵试验,分析了不同含固率和接种比对菜籽饼厌氧消化产甲烷特性的联合影响.结果表明:不同含固率和接种比均对发酵启动时间和累积甲烷产量产生影响,且接种比对厌氧消化产气特性的影响大于含固率.在试验研究参数范围内,接种比越大,发酵启动越快;接种比一定时,累积甲烷产量随含固率的增加呈先升高后降低的趋势;在高含固率条件下,累积甲烷产量随接种比的增加而增加.在接种比为3.0、含固率为6%时,获得最大累积甲烷产量,为507.31 mL/g (以VS计).动力学模型分析显示,各处理组均能较好地反映菜籽饼厌氧发酵的产甲烷规律;含固率一定时,接种比越大,产气滞留时间(λ)越短.同时,相比于其他发酵原料,菜籽饼作为厌氧消化原料的潜力较为明显.研究显示,不同含固率和接种比条件下菜籽饼的产甲烷性能差异较大,可为菜籽饼厌氧消化工艺的优化提供理论依据,从而提高菜籽饼资源的综合利用率.     

种植绿肥对作物产量和细菌群落稳定性的影响

为深入研究青海高原地区长期种植绿肥,减施化肥条件下小麦/油菜产量及土壤理化性状及微生物群落的变化,通过2011年建立的定位试验,设GF0（毛苕子作为绿肥,不施用化肥）、GF60（毛叶苕子配施60%化肥）、GF70（毛叶苕子配施70%化肥）、GF80（毛叶苕子配施80%化肥）、GF90（毛叶苕子配施90%化肥）、GF100（毛叶苕子配施100%化肥）、F0（休耕并且不施化肥）、F100（休耕并且施用100%化肥）共8个处理,利用高通量测序等技术,研究了种植利用绿肥减施化肥条件下小麦和油菜的产量、土壤性质和微生物群落结构的变化特征.结果表明,在保证小麦、油菜不减产的基础上,种植绿肥后茬作物减施化肥达到30%左右.绿肥配施减量化肥对土壤肥力有显著的提升作用,特别是土壤有机碳和全氮含量有明显的提高,分别提高1.34%~7.46%、2.16%~7.48%.化肥与绿肥配施增强了土壤微生物群落多样性,其中酸杆菌门和变形菌门是本研究土壤中的优势菌群.共生网络分析表明,绿肥处理提高了细菌群落的稳定性和抗干扰能力,同时绿肥应用增加了细菌群落中的关键物种.本研究表明,不同土壤微生物丰度受种植模式、施肥量影响很大,长期种植绿肥、减施化肥提高了土壤微生物丰度和多样性,增强微生物群落的稳定性.种植绿肥条件下化肥减肥量30%左右保证作物稳产可为当地的施肥管理提供参考.     

发酵温度对青海农用沼气池微生物群落的影响

为了研究发酵温度对青海农用沼气池微生物群落结构的影响,以沼气池全年6个温度时期的24个泥样为研究对象,采用变性梯度凝胶电泳分析样品中细菌与古菌的群落结构及其变化差异.结果显示：发酵温度的波动变化对微生物群落结构、多样性及沼气池产气量影响显著.细菌在温度最高（九月中旬）和最低（三月中旬）的2个采样时期多样性最高,古菌仅在温度最高时期多样性最高.在细菌类群中,厚壁菌门Firmicutes、拟杆菌门Bacteroidetes和变形菌门Proteobacteria是所有样品中丰度最高的类群（三者总和>72.43%）,是发酵系统中重要的功能细菌类群.细菌属分类水平上,理研菌科佩特里单胞菌属Petrimonas、梭菌属Clostridium、泰氏菌属Tissierella和假单胞菌属Pseudomona是所有样品的优势类群,总丰度比例较为恒定（约32.40%）.在古菌类群中,甲烷微菌目是最优势类群,丰度为40.62%~64.74%.产甲烷菌属Methanogenium是所有样品中主要的产气功能种群,丰度波动范围为32.62%~55.74%,随全年温度的变化而波动,此与沼气的产气规律相一致.     

通天河流域农业土地资源评价

对长江源头区的通天河流域农业土地资源作了分析，就农业土地资源特点及开发利用中的限制因素，适宜因素进行评价，提出该流域开发利用农业土地资源的对策与建议。