基于途径分析促进α-酮戊二酸过量积累的数学模型技术

在详尽分析α-酮戊二酸(α-KG)合成途径的基础上,结合数学模型,对光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata)CCTCC M202019过量合成α-KG的合成途径及其调控因素进行全面分析与优化.全因子实验表明,硫胺素(B1)和CaCO3是影响α-KG过量积累的关键因素.在此基础上,采用最速上升实验得到α-酮戊二酸积累的最大响应区域为B10.016 mg/L、CaCO3 84 g/L附近.采用中心组合设计及响应面分析确定最优培养基组分为:硫胺素(B1)0.02 mg/L、生物素(Bio)0.05 mg/L、CaCO3 82 g/L和乙酸钠4 g/L.在最优培养基中,α-KG产量达到26.8 g/L,提高了34%.α-酮戊二酸发酵过程动力学分析表明,采用最优培养基使发酵延滞期缩短6 h,菌体比生长速率和α-KG比产物生成速率分别提高了45.4%和8.64%.图2表3参12     

覆沙改良科尔沁沙地-松辽平原交错区盐碱地与造田技术研究

为了研究盐碱地改造利用,进行了沙土和盐碱土混合,研究混合后的"沙碱土"特性,并实验了其种植作物的幼苗表现。科尔沁沙地与松嫩平原盐碱地和辽河平原盐碱地在松辽分水岭两侧交错重叠分布,面积达350×10⁴hm²,具有可改造旱田100×10⁴hm²的潜力。当盐碱土中混入40%~60%的沙丘风沙土时,电导率指示的盐分含量降低20%~50%,碱化度降低40%~60%,满足种植玉米、向日葵等旱作作物的条件。此区进行盐碱地"覆沙造旱田"在理论和实践上都具有可行性。     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2＋和Pb2＋的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350-500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2＋和Pb2＋的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明：生物质炭对Cd2＋和Pb2＋的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2＋和Pb2＋的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2＋和Pb2＋的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg（6 g.L-1）时,3种生物黑炭对溶液Cd2＋的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2＋的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

矿粮复合区土壤-作物系统重金属污染风险性评价

为分析矿区污染农田农作物生产的生态安全性,以焦作市中马村矿区的典型农田为例,对矿区农田土壤及植物中Zn、Cr、Cd、Cu和Pb等重金属的质量分数进行了测定,并对重金属污染风险进行了评价。结果表明,根据重金属的单项污染指数,在矿井水污灌农田（F1样地）土壤中Zn和Cd的质量分数达到中度污染水平,Cr的质量分数达到轻微污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在煤矸石污染农田（F2样地）土壤中Zn、Cr和Cd的质量分数达到轻度污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在矿区公路侧农田（F3样地）土壤中各元素质量分数均未达到污染水平。采用潜在生态风险指数法对土壤重金属污染的生态风险进行评价,F1和F2样地综合生态风险指数分别为239．60和178．42,达到中等水平,F3样地土壤达到轻微生态风险水平。采用单项污染指数和综合污染指数法对小麦（Triticumaestivum）籽粒中重金属风险进行评价,在F1和F2样地中,小麦籽粒中Cu质量分数均未达到污染水平,Pb、Cd和Cr质量分数均达到重度污染水平。Zn质量分数在Fl样地中达到轻度污染水平,在F2样地中达到中度污染水平。在F3样地中,小麦籽粒中Cd和Cu质量分数未达到污染水平,Zn质量分数达到轻度污染水平,Pb、Cr质量分数达到重度污染水平。从综合污染指数评价来看,F1、F2和F33个样地小麦籽粒中重金属污染综合指数均达到重度污染水平。评价结果对科学治理矿区污染土壤,确保矿区农田生态安全、粮食生产安全具有重要意义。     

规模化牛场废水灌溉对土壤水分和冬小麦产量品质的影响

通过田间小区试验,设置不同的牛场废水灌溉次数,研究了冬小麦牛场废水灌溉过程中土壤水分和冬小麦产量品质的变化特征,结果表明,灌溉牛场废水土壤水分迁移和土壤贮水量与灌溉清水无显著差别,水质对土壤水分变化影响很小;冬小麦生育期内分别灌溉牛场废水2、3和4次与正常施肥灌溉施肥相比,冬小麦产量和灌溉水生产效率提高,分别提高了4.61%、6.48%、6.63%,4次牛场废水灌溉冬小麦产量略有下降,这说明灌溉牛场废水次数过多会对冬小麦造成一定的负面影响;牛场废水灌溉次数越多冬小麦籽粒中蛋白质质量分数越高,分别提高了2.50%、5.83%、8.03%,而全磷质量分数则有降低趋势。综合考虑,冬小麦生育期内牛场废水灌溉次数不应高于3次。     

稻麦作物净初级生产力模型研究:模型检验与情景预测

利用我国若干代表性区域98组稻麦作物生产力的试验数据,对所建立的稻麦作物净初级生产力模型进行了检验.结果表明,该模型能根据常规的气象和土壤资料、化肥施用量等数据资料较好地模拟我国主要区域稻麦作物的净初级生产力.模拟值(y)与观测值(x)的线性关系为:y=1.05p-16.8(r²=0.771,p<0.001,n=98).对南京地区的情景预测结果表明:大气CO₂浓度升高促进稻麦作物的固碳能力;气温升高会降低水稻和小麦的碳固定,但对小麦的影响要小于水稻;在当前情景及未来情景(CO₂浓度为540μmol·mol^-1,温度增加1～4℃)下,氮肥施用对小麦碳固定的促进作用大于水稻,氮肥施用量高于150 kg·hm^-2时对2种作物的碳固定没有显著的促进作用,甚至降低水稻的净初级生产力.     

黄淮海地区冬小麦生产力时空变化及其驱动机制分析

黄淮海地区是我国重要的粮食生产基地,分析该区域粮食产量的时空变化特征及其变化机制,对我国粮食安全的评估有重要的现实意义。论文以AVH RR NDVI数据和逐日气象要素驱动土壤-植被-大气系统物质传输和作物生长的耦合模型,模拟分析1981-2000年黄淮海地区冬小麦产量的时空分布及其驱动机制。分析发现,从1981-1997年生物产量基本呈增加趋势,之后有所下降。但由于作物经济系数不断增加,整个时段冬小麦经济产量增加趋势明显,单位面积产量提高了一倍。化肥施用量的增加和优良品种的推广是增产的主要原因,而气候波动导致区域年际产量变化幅度为8.5%。黄淮海地区冬小麦产量的空间分布及其演变呈现显著的地域特性,与当地灌溉条件、土壤条件密切相关。     

气候变化对中国黄淮海农业区小麦生产影响模拟研究

研究首先利用1980-2000年黄淮海农业区10个站点的农业数据对CER ES-W heat动态机理作物模型进行详细的验证,然后将CERESW-heat模型与两个全球气候模式(G ISS和H adley)结合,同时考虑到CO2对小麦的直接施肥作用,模拟了黄淮海农业区10个站点在IPCC SR ES A 2和B2两个气候情景下雨养和灌溉小麦产量和水分利用的变化趋势。得到如下结论:在不考虑CO2直接肥效的情况下,黄淮海农业区雨养小麦全面减产,空间分布特点是西部减产幅度大,东部减产幅度小;在充分灌溉的情况下,灌溉小麦产量维持了现有水平,但灌溉水量增加。因此,在未来该地区水资源短缺的情况下,如何合理利用有限的水资源将成为黄淮海农业区主要面临的问题。在考虑CO2直接肥效的情况下,雨养和灌溉小麦产量都全面增产,雨养小麦的增产幅度明显偏高,灌溉小麦约增产10%～30%,但CO 2的肥效能否充分实现还需要进一步研究证明。     

中国城市生活垃圾排放现状及成分分析

城市生活垃圾在填埋处理过程中会向大气排放甲烷,增加大气中温室气体的含量,对全球气候变化产生一定的影响.采用数学统计方法,通过对中国城市生活垃圾清运量的变化趋势及影响因子分析,证实了城市生活垃圾的产生与非农业人口数量、国民经济发展水平、城市建成区面积以及城市人口数量和城市数量等因子有较好的相关关系.通过对代表城市的垃圾成分进行调查分析,结合历史资料,得出中国城市生活垃圾成分有区域和时间变化特征:南方城市和大城市的有机物与可回收物含量高于北方城市和中小城市,而无机物含量则相反;有机物含量随时间基本上呈上升趋势,无机物含量则呈下降趋势,但近些年有机物和无机物含量均逐渐趋于平稳,变化不是很大.      

根修剪对冬小麦根系效率、水分利用及产量的影响

通过盆栽试验研究了根修剪对冬小麦根系效率、水分利用及产量形成的影响.结果表明,在不同水分条件下,根修剪均减少了小麦的根量及根呼吸速率,但对根冠比没有显著影响.在湿润和中度干旱条件下,根修剪提高了小麦花期的光合速率和根系效率;在严重干旱胁迫条件下,根修剪小麦的光合速率显著下降,但根系效率与对照相比没有显著差异.在湿润条件下,小剪根处理对籽粒产量并没有显著的影响,而大剪根处理小麦的籽粒产量显著下降;在中度干旱胁迫条件下,小剪根处理小麦的产量(25.18 g pot-1)显著高于对照(22.31 g par-1),但大剪根处理小麦的产量(18.34 g pot-1)显著下降;在严重干旱条件下,两个剪根处理小麦的产量均显著下降.在湿润和中度干旱胁迫条件下,小剪根处理籽粒产量水平的水分利用效率(分别为1.57 g kg-1和1.85 g kg-1)显著大于相应的对照处理(分别为1.46 g kg-1和1.55 g kg-1),但大剪根处理水分利用效率和对照相比没有显著差异;在严重干旱条件下,各剪根处理的水分利用效率和对照相比没有显著差异.可见,在湿润和中度干旱条件下进行的适当根修剪根对作物生产是有利的.图1表3参15