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- 6 篇 教育学
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19 篇 浙江农林大学
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13 篇 云南农业大学
13 篇 中南林业科技大学
12 篇 江西农业大学
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11 篇 云南省森林植物培...
10 篇 西北农林科技大学
10 篇 四川农业大学
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作者

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实验室培养条件下森林暗棕壤的氮矿化特征

实验室培养条件下森林暗棕壤的氮矿化特征

引用

作者：刘宝东东北林业大学

学位级别：硕士

氮是植物生长和发育所需的大量营养元素之一。在森林生念系统中,氮往往成为限制植物生长最重要的因素之一,对森林群落的演替有重要的影响。氮在顶级群落稳定性的维护、保持一定树种比例组成都存在非常重要的作用。氮矿化是指有机质中... 详细信息

氮是植物生长和发育所需的大量营养元素之一。在森林生念系统中,氮往往成为限制植物生长最重要的因素之一,对森林群落的演替有重要的影响。氮在顶级群落稳定性的维护、保持一定树种比例组成都存在非常重要的作用。氮矿化是指有机质中的氮素在生物的作用下,由难被植物吸收利用的有机态转化为可以被植物直接吸收利用的无机态的过程。氮净矿化速率是描述氮矿化的重要指标,决定了土壤中用于植物生长的氮素的可利用性,是生态系统氮素循环的最重要过程之一。氮矿化对揭示生态系统功能,氮素循环过程有重要意义。本论文针对我国温带森林林下的暗棕壤和表层的凋落物为研究对象,采用室内通气培养,按时间序列测定其中的N03-和NH4+的方法,来研究暗棕壤中氮矿化与培养时间、与林型、与季节、与有机碳、全氮、C/N、pH值等的关系,主要结果如下: （1）凋落物中氮矿化以氨化作用占优势,土壤中氮矿化以硝化作用占优势。凋落物中氮的矿化与固化都很强,培养初期表现为矿化大于固化,后期表现为固化大于矿化。土壤中氮矿化随培养时间延长显著加强,表现为矿化大于固化。但培养初期有明显的矿化滞后期。（2）氮的净矿化速率与林型关系很大。无论是凋落物中还是土壤中,红松林的净矿化速率明显小于阔叶林。各林型凋落物的净矿化氮含量都存在一个明显的“矿化-固化”的平衡期,一般在15d-30d,红松林中凋落物氮矿化达到“矿化-固化”平衡期与林分的成熟程度有关,原始林最先达到（14.18d）,然后是50a林（15.54d）,25a林最晚（16.64d）。云杉林的表现与阔叶林类似。土壤中的净矿化氮含量与培养时间的变化趋势与林型关系不大,都表现出较强的矿化滞后期,较低的初始矿化速率和较高的净矿化速率。（3）相同培养条件下,各林型不同季节的凋落物和土壤的净矿化氮含量随培养时间的变化趋势没有显著区别。但凋落物和土壤中氮净矿化速率存在明显的季节变化。红松林表现为在夏季最快,阔叶林表现为秋季最快。春季则都表现为不同程度的矿化受抑制。而土壤中则表现为春季大于夏季,夏季大于秋季的趋势。（4）土壤和凋落物的氮净矿化速率与有机碳、全氮都密切相关,但与其中易矿化氮的相关性更好。当C/N在25以下时,净矿化速率与C/N显著正相关,C/N在25以上时,净矿化速率与C/N显著负相关（5）培养过程中土壤的pH值略有升高,凋落物的pH值无显著变化。pH升高加快了土壤的硝化作用。在前人研究的基础之上,本文有以下的创新和新见解: （1）对于森林土壤,将土壤和凋落物分离进行好气培养来研究森林土壤的氮矿化特点,切断了凋落物与土壤的联系。结果更能真实揭示土壤的氮矿化特

关键词：通气培养暗棕壤氮矿化

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保护区植物群落降噪效果及活动空间规划布局 ——以长白山北坡为例

保护区植物群落降噪效果及活动空间规划布局 ——以长白山北坡为例

引用

作者：孙义男东北林业大学

学位级别：硕士

随着保护区生态旅游的快速发展,旅游活动在满足人们休闲娱乐活动的同时也对保护区内的生态环境产生了一定的负面影响,其中旅游路线周边的噪声污染逐渐引起相关人士的注意,植物形成的林带对噪声能起到良好的衰减作用。但不同类型的林带... 详细信息

随着保护区生态旅游的快速发展,旅游活动在满足人们休闲娱乐活动的同时也对保护区内的生态环境产生了一定的负面影响,其中旅游路线周边的噪声污染逐渐引起相关人士的注意,植物形成的林带对噪声能起到良好的衰减作用。但不同类型的林带对噪声起到的衰减效果不同。因此,通过研究不同类型林带在不同季节条件下对噪声的衰减效果,可以为东北地区森林生态类型保护区实验区未来的规划建设,尤其是对活动空间的规划布局与植物的关系起到指导性的作用。本文通过对环境噪声实测,再根据实测噪声制作白噪声和不同频率噪声在不同季节中对长白山国家级自然保护区中不同海拔高度的3类不同林型7条林带分别进行林带的降噪效果实验,并通过室内数据的整理分析,得出如下结论： (1)林带的有效降噪宽度为30m,林带的降噪值随林带宽度的增加而增加,反映林带宽度与降噪值关系的回归方程为y=0.5614x+16.095,相关性系数为0.9962。林带0-10m宽度内的产生的降噪效果远远好于林带10-20m、20-30m宽度内的降噪效果,且林带距离声源越远同等宽度的林带降噪值越低。 (2)林带的降噪值随林带水平能见度的增加而减小,反映林带水平能见度与降噪值关系的回归方程为y=-0.5539x+45.845,相关性系数为-0.8836。水平能见度与林带叶片、枝干密度有关,叶片、枝干密度越大,林带在与点声源同一水平面上的能见度越小,对声波产生的漫反射、吸收等作用越大,从而起到良好的降噪效果。 (3)实验林带的冬季降噪值仅为夏季降噪值的69.5%。因此,林带夏季的降噪效果好于冬季的降噪效果。 (4)不同林带对白噪声的衰减效果存在差异。夏季条件下,针叶混交林的降噪效果好于阔叶混交林和针阔混交林,阔叶混交林降噪效果好于针阔混交林；冬季条件下,针叶混交林的降噪值高于针阔混交林和阔叶混交林,针阔混交林降噪效果好于阔叶混交林。其中针叶混交林降噪效果最好。夏季条件下,阔叶树种的降噪效果优于针叶树种；冬季条件下,针叶树种的降噪效果优于阔叶树种。 (5)各林型林带对不同频率噪声的衰减效果存在较大差异。在夏季条件下,林带对500-1000Hz中频噪声的衰减效果好于其他频率噪声。针叶混交林对2000-4000Hz高频噪声的衰减效果好于针阔混交林和阔叶混交林。阔叶混交林对125-250Hz低频噪声的衰减效果好于其他两种林型。在冬季条件下,针叶混交林对各频率噪声的衰减效果均好于其他两种林型。

关键词：自然保护区林带降噪效果

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计划火烧对大兴安岭森林沼泽氮磷分布的影响

计划火烧对大兴安岭森林沼泽氮磷分布的影响

引用

作者：徐梓洋东北林业大学

学位级别：硕士

森林沼泽是具有较高生产力和储存碳能力的特殊生态系统,在全球碳循环和减缓气候变暖中发挥着重要作用。草本植物是森林沼泽中重要的碳储存库,通过光合作用将二氧化碳转化为自身生物质,并随着植物衰老转移到土壤中。氮（Nitrogen,简称N... 详细信息

森林沼泽是具有较高生产力和储存碳能力的特殊生态系统,在全球碳循环和减缓气候变暖中发挥着重要作用。草本植物是森林沼泽中重要的碳储存库,通过光合作用将二氧化碳转化为自身生物质,并随着植物衰老转移到土壤中。氮（Nitrogen,简称N）和磷（Phosphorus,简称P）是植物生长和养分循环的核心,氮磷养分限制则减缓了生态系统地上植物生长以及地下土壤过程。如今,随着人类活动和气候变暖加剧,火烧强度的增加导致生态系统碳储存量大量损失。计划火烧作为一种管理措施,可以有效降低野火的发生频率和蔓延速度。然而,计划火烧后N和P在植物-土壤系统中如何分布以及对优势植物生长的影响机制仍不明确。针对这一问题,本实验以大兴安岭新林区的森林沼泽土壤和苔草为研究对象,以计划火烧后植物的第一个生长季为时间单位,每月对火烧样地和未火烧样地内的优势草本植物（苔草）及土壤（0-5cm、5-15cm）进行取样分析,以揭示计划火烧后N和P在大兴安岭森林沼泽土壤-植物系统中的短期分布机制。本研究主要结论如下: （1）计划火烧显著增加了土壤理化性质及碳氮有效性（p<0.05）,并减少了土壤磷及其有效性（p>0.05）,但火后土壤养分的增加较为短暂。随着植物衰老,计划火烧样地上层土壤Rs、NH4+-N、NO3--N均下降至低于未火烧样地。同时,计划火烧样地土壤养分限制在9月由P限制转化至N限制。此外,土壤基础理化性质与土壤养分之间具有显著相关性,而计划火烧弱化了下层土壤理化性质与土壤养分之间的相关性,对上层土壤的相关性影响较小。（2）计划火烧减少了苔草氮含量（p>0.05）和苔草磷含量（p<0.05）。随着植物生长,苔草氮和磷含量逐渐下降,并在不同生长阶段具有显著性差异（p<0.05）。植物养分限制在6月由N限制转变为NP共同限制后转变为N限制。此外,计划火烧显著增加了一个生长季的苔草生物量和苔草碳含量。火后苔草生物量与苔草氮和磷含量负相关,且差异显著。火后苔草碳含量与苔草氮和磷含量正相关,且差异显著,并与火后植物生物量不相关。（3）土壤氮磷养分与苔草氮磷养分和苔草生长具有一定的相关性。计划火烧增强了上层土壤有效氮磷对苔草氮磷养分的影响,并弱化了下层土壤有效氮含量对苔草氮磷养分的影响。同时,计划火烧减弱了土壤养分与苔草碳含量之间的相关性,并增强了与苔草生物量的相关性。此外,在不同植物生长阶段,土壤氮磷养分对苔草氮磷养分和苔草生长的影响具有差异。在植物生长初期,计划火烧增强了上下层土壤TP对苔草生长的影响。随着植物成熟衰老,计划火烧则增强了上下层土壤NO3--N和AP对苔草生长的影响。综上所述,计划火烧后土壤有效氮磷养分增加,对上层土壤养分的影响较大,并短暂的缓解了植物氮限制。同时,计划火烧加强了土壤氮磷与植物生物量的相关性,养分的释放显著增加了苔草生物量,并减弱了氮磷养分在土壤-植物之间的相关性,减少了植物氮磷养分含量。本研究结果为理解计划火烧对森林沼泽土壤-植物系统中氮磷养分的分布提供理论基础,通过相关性的探讨为计划火烧后森林沼泽植物的恢复机制提供科学依据。

关键词：森林沼泽计划火烧氮磷土壤-植物系统

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小兴安岭阔叶林沼泽温室气体排放及其对人为采伐干扰的响应

小兴安岭阔叶林沼泽温室气体排放及其对人为采伐干扰的响应

引用

作者：刘霞东北林业大学

学位级别：硕士

CO2、CH4和N2O是大气中三种最重要的温室气体,对其源汇的研究是陆地生态系统系统和全球变化研究的主要领域之一。小兴安岭是我国山区沼泽主要分布区之一,沼泽类型丰富,因此对其不同类型沼泽开展温室气体源汇通量的实验研究,探索相关的... 详细信息

CO2、CH4和N2O是大气中三种最重要的温室气体,对其源汇的研究是陆地生态系统系统和全球变化研究的主要领域之一。小兴安岭是我国山区沼泽主要分布区之一,沼泽类型丰富,因此对其不同类型沼泽开展温室气体源汇通量的实验研究,探索相关的环境变化因素和人类活动对其通量的影响具有重要的科学意义。本文选择小兴安岭山区两种典型的阔叶沼泽林类型:毛赤杨（Alnus sibirica）沼泽和白桦（Betula platyphylla）沼泽为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法,研究两个生长季内沼泽湿地在自然状态下CO2、CH4、N2O三种温室气体排放通量的时间和空间变化规律及其主要影响因素,及其在不同采伐干扰（皆伐、45%择伐）方式下,沼泽生态系统生长季节CO2、CH4和N2O排放通量的变化过程。结果表明: （1）小兴安岭阔叶林沼泽生长季节CO2排放通量具有明显的变化规律,排放高峰期主要集中在春、夏两季,秋季在较低水平排放直至秋末达到最低。温度和植物生长状况对沼泽CO2通量季节变化影响较大,且温度与CO2排放相关性显著。（2）小兴安岭阔叶林沼泽CO2日变化具有一定规律性,大多都为单峰曲线,同一沼泽不同季节CO2排放日变化规律较一致,峰值发生在样地温度较高时段。两种阔叶林沼泽CO2日平均通量都表现夏季＞春季＞秋季,这与生长季观测尺度上保持一致。（3）小兴安岭阔叶林沼泽不同年份生长季节都表现为CO2的排放的源,但时空排放具有一定差异性。在时间变化尺度上,生长季节2007年CO2排放量明显高于2008年;在空间尺度上,生长季节白桦沼泽CO2排放量高于毛赤杨沼泽。水位和地表温度是CO2排放年际差异的主要影响因子,而水位又是同一时期CO2空间排放差异的主导因子。（4）小兴安岭阔叶林沼泽生长季节CH4排放通量具有明显的季节变化规律,排放高峰期主要集中在夏、秋两季,而在春季和秋末甲烷通量在较低水平排放。水位和深层土壤温度共同影响沼泽CH4通量季节变化,且与CH4排放相关性较显著;当水位达到一定高度不再成为限制因子时,温度对CH4排放影响表现的更为显著。（5）小兴安岭阔叶林沼泽CH4排放通量具有一定的日变化规律性,大多都为单峰曲线。同一沼泽不同季节CH4日排放变化规律较一致,峰值发生时间也较一致。两种阔叶林沼泽CH4日排放通量都表现为秋季＞春季＞夏季,这与生长季观测尺度上基本保持一致。（6）小兴安岭阔叶林沼泽不同年份生长季节都表现为CH4排放的源,但时空排放差异性较大。在时间变化尺度上,同一样地不同年份生长季节CH4排放量2008年明显高于2007年;在空间尺度上,生长季节毛赤杨沼泽CH4排放量显著高于白桦沼泽。水位和深层土壤温度是CH4年际排放差异的主要影响因子,而温度、水位和维管植物丰富度又是同一时期CH4空间排放差异的主要因素。（7）小兴安岭阔叶林沼泽生长季节N2O排放通量季节变化规律不一致,但排放高峰期主要集中在春、夏两季,且在早春和秋末N2O出现吸收现象。温度与生长季节N2O排放通量有一定相关性。（8）小兴安岭阔叶林沼泽N2O日变化规律差异性较大,但大多都为单峰曲线。毛赤杨沼泽N2O日排放通量在较高水平上波动;白桦沼泽不同季节N2O日变化规律较一致,夜间出现吸收现象。毛赤杨沼泽日排放量秋季＞夏季＞春季,白桦沼泽是夏季＞春季＞秋季,其日排放量差异和季节排放规律不一致。（9）小兴安岭阔叶林沼泽不同年份生长季节都表现为N2O的排放源,但时空差异性较大。在时间变化尺度上,同一样地不同年份生长季节N2O平均排放量2007年明显高于2008年;在空间尺度上,生长季节毛赤杨沼泽N2O排放量显著高于白桦沼泽。水位和土壤温度对N2O年际排放差异有一定的影响,而水位和植物特有的固氮能力可能是N2O空间排放差异的主要原因。（10）人为采伐（皆伐、45%择伐）干扰后两种阔叶林沼泽温室气体排放产生较大差异性,CO2排放量除白桦择伐地外都有所上升,CH4排放量除白桦皆伐地外都大幅度下降,N2O排放量毛赤杨采伐地都大幅度上升、而白桦采伐地却显著降低。这主要是由于采伐后温度和水位发生变化,二者的共同作用导致采伐后阔叶林沼泽气体通量的变化。从减少温室气体排放及环境生态的角度考虑,应该避免对森林沼泽进行皆伐,对毛赤杨沼泽应该进行适当保护,避免因采伐而降低其储水能力、养分流失及温室气体排放增加;对白桦沼泽进行经营时可以选择适当的择伐。

关键词：小兴安岭阔叶林沼泽温室气体排放影响因子采伐干扰

来源：评论

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内蒙古森林-草原交错带野生东北马鹿冬季营养生态模式研究

内蒙古森林-草原交错带野生东北马鹿冬季营养生态模式研究

引用

作者：周良俊东北林业大学

学位级别：硕士

马鹿（Cervus canadensis）为典型混合性食草动物,分布于内蒙古森林—草原交错带的东北马鹿（Cervus canadensis xanthopygus）种群,冬季主要食物为木本植物嫩枝和少量草本植物,但冬季受低温和雪被的影响,以及交错带内植物区系复杂,草... 详细信息

马鹿（Cervus canadensis）为典型混合性食草动物,分布于内蒙古森林—草原交错带的东北马鹿（Cervus canadensis xanthopygus）种群,冬季主要食物为木本植物嫩枝和少量草本植物,但冬季受低温和雪被的影响,以及交错带内植物区系复杂,草本植物覆盖率高的植物群落特点,种群将面临食物资源短缺、营养缺乏的潜在威胁。深入了解该种群在冬季呈现何种食物组成模式和营养策略以及种群内是否存在差异,对马鹿营养生态学的进一步研究与保护具有重要意义。本研究于2019-2020年冬季11月-1月,在内蒙古高格斯台罕乌拉国家级自然保护区境内,采集东北马鹿粪便样本共108份。通过粪便组织显微分析、植物营养和非营养成分测定等实验技术,对东北马鹿食物组成及食物营养和非营养成分进行了测定。运用去趋势对应分析（Detrended Correspondence Analysis,DCA）、混合直角三角形模型（Right-angled Mixture Triangle,RMT）等统计方法,对内蒙古森林—草原交错带东北马鹿冬季的食物组成模式和营养策略分别进行了研究。主要研究结果如下:1.内蒙古森林—草原交错带东北马鹿冬季食物组成模式研究结果表明:冬季取样期间东北马鹿种群食物组成较为稳定,主要采食14科20属21种植物。在食物类别水平上,落叶乔木和灌木是东北马鹿种群主要采食的植物,禾本科草本和针叶乔木次之。DCA结果表明,东北马鹿种群内食物组成模式存在差异。两年冬季东北马鹿粪便样本中,多数样本呈现出以蒙古栎（Quercus mongolica）、山杏（Armeniaca sibirica）、细叶沼柳（Salix rosmarinifolia）、家榆（Ulmus pumila）等落叶乔木和灌木为主要食物,同时采食高比例禾本科（Poaceae spp.）植物的食物组成模式;少数样本呈现出以云杉（Picea asperata）为主要食物的组成模式。2、内蒙古森林—草原交错带东北马鹿冬季食物营养成分及营养策略研究表明:东北马鹿冬季取食植物中营养成分年际变化不显著,而在植物类别间差异较大。针叶乔木中粗蛋白和粗脂肪含量均最高,但同时也含有较高的抗营养物质—酸性洗涤木质素,而灰分、中性洗涤纤维、半纤维素、纤维素和碳水化合物等成分含量最低;落叶乔木和灌木中粗蛋白、粗脂肪、酸性洗涤木质素、碳水化合物、可溶性糖等成分的含量比较均衡,是东北马鹿冬季最主要选择的食物类型。以蒙古栎、山杏、细叶沼柳等落叶乔木及灌木为主要食物的东北马鹿群体食性中摄入灰分（5.69%vs4.91%）、半纤维素（16.84%vs14.65%）和碳水化合物（84.68%vs82.37%）的含量显著高于以云杉为主要食物的东北马鹿群体,而粗蛋白（6.77%vs7.35%）、粗脂肪（2.96%vs5.45%）和酸性洗涤木质素（17.71%vs19.99%）的摄入含量则显著低于后者。RMT模型结果表明,东北马鹿种群内不同马鹿群体间所采取的营养摄入策略不同。以云杉为主要食物的东北马鹿群体摄入高比例的粗脂肪和粗蛋白,且严格稳定粗蛋白的摄入比例;而以蒙古栎、山杏、细叶沼柳等落叶乔木及灌木为主要食物的东北马鹿群体在较低的粗蛋白和粗脂肪摄入水平上有一定的灵活性,以获取更高比例的主要能量来源物质-碳水化合物和可溶性糖。

关键词：森林-草原交错带东北马鹿食物组成模式营养策略

来源：评论

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苯甲酸和葡萄糖的添加对土壤碳稳定性的影响及机制研究

苯甲酸和葡萄糖的添加对土壤碳稳定性的影响及机制研究

引用

作者：赵舒婷东北林业大学

学位级别：硕士

土壤是陆地生态系统最大的碳库,在全球碳循环中发挥着重要作用。植物根系所分泌的低分子量化合物主要由糖、有机酸和氨基酸等组成,为土壤微生物的生长和活动提供能量,在形成、分解和稳定土壤有机碳等方面发挥重要作用。苯甲酸和葡萄糖... 详细信息

土壤是陆地生态系统最大的碳库,在全球碳循环中发挥着重要作用。植物根系所分泌的低分子量化合物主要由糖、有机酸和氨基酸等组成,为土壤微生物的生长和活动提供能量,在形成、分解和稳定土壤有机碳等方面发挥重要作用。苯甲酸和葡萄糖是根系分泌物中常见的低分子量化合物,研究其对土壤碳稳定性的影响及其机制对理解森林土壤碳循环具有重要意义。因此本研究采用室内培养实验,探究了不同浓度的苯甲酸和葡萄糖对东北地区森林土壤有机碳矿化、激发效应、土壤团聚体稳定性、微生物生物量和胞外酶活性等影响。主要研究结果如下: （1）苯甲酸和葡萄糖的添加对有机碳矿化产生了显著影响。15℃条件下,高浓度葡萄糖的添加导致土壤累积碳矿化量最高,与对照相比提高了318.97%,添加高浓度苯甲酸的处理土壤累积碳矿化量最低,与对照相比土壤累积碳矿化量降低了13.06%。25℃条件下,高浓度葡萄糖的添加导致土壤累积碳矿化量最高,与对照相比提高了388.69%,对照组土壤累积碳矿化量最低。在相同浓度条件下,温度的升高会使土壤累积碳矿化量增加。（2）高浓度的苯甲酸对土壤有机碳矿化的温度敏感性(Q10)产生明显的影响,比对照提高1.6倍,其他处理对有机碳矿化的温度敏感性未产生明显的影响。（3）苯甲酸和葡萄糖的添加对土壤的激发效应（PE）产生不同的影响。高浓度苯甲酸的处理呈现负激发效应,而其他处理均为正激发效应。相同温度下,葡萄糖处理的激发效应随着葡萄糖浓度的升高而增强,在苯甲酸处理中,中浓度苯甲酸处理的激发效应最强。温度的升高提高了累积激发量,25℃下各处理组的累积激发量均大于15℃处理组的累积激发量。（4）苯甲酸和葡萄糖的添加对微生物生物量碳氮和胞外酶活性产生明显影响,但影响趋势不同。高浓度苯甲酸的添加降低了微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）的含量及脲酶（UR）、β-葡萄糖苷酶（βG）和酸性磷酸酶（PHOS）的活性,中浓度苯甲酸和葡萄糖的添加显著提升了土壤中微生物的生物量含量,同时增强了胞外酶的活性,低浓度苯甲酸和葡萄糖的添加对微生物生物量碳、氮含量及胞外酶活性的影响并不显著。（5）苯甲酸和葡萄糖添加对土壤团聚体稳定性未产生明显的影响。高浓度葡萄糖添加提高了各粒径胞外酶活性和易提取球囊霉素含量,高浓度苯甲酸添加提高了大团聚体、微团聚体及粉粘粒中的有机碳含量,但以上差异未达到显著。和微团聚体和粘粉粒相比,各处理中大团聚体的胞外酶活性、易提取球囊霉素（EEG）、总提取球囊霉素（TG）、有机碳（SOC）、全氮（TN）含量均为最高。（6）结构方程模型（SEM）分析表明,苯甲酸的添加对土壤累积碳矿化(Cmin)（-0.652）和Q10（-0.478）产生了直接影响,对PE产生了直接影响（-0.633）或通过UR产生了间接的影响（0.697×0.274）。葡萄糖的添加对Q10产生直接的影响（-0.597）,且通过βG对Cmin（0.910×0.698）和PE（-0.910×0.698）产生间接影响。综上所述,苯甲酸和葡萄糖的添加对有机碳矿化、温度敏感性和激发效应产生重要影响。本研究的结果将有助于更好地理解外源碳输入对土壤有机碳循环的影响,为土壤碳汇管理提供科学依据。

关键词：有机碳矿化激发效应微生物生物量胞外酶活性土壤团聚体

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基于RNA-SEQ的碱茅种子萌发期耐盐碱功能基因挖掘

基于RNA-SEQ的碱茅种子萌发期耐盐碱功能基因挖掘

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作者：叶晓雪东北林业大学

学位级别：硕士

松嫩平原位于我国东北地区,盐碱地面积有273万公顷左右,主要含碳酸钠和碳酸氢钠,俗称苏打盐碱土,其中极端土壤环境的PH值可高达10.5以上,绝大部分植物不能生长或只有零星分布,而碱茅是少数几种可以自然生长在其中的多年生禾本科植物。... 详细信息

松嫩平原位于我国东北地区,盐碱地面积有273万公顷左右,主要含碳酸钠和碳酸氢钠,俗称苏打盐碱土,其中极端土壤环境的PH值可高达10.5以上,绝大部分植物不能生长或只有零星分布,而碱茅是少数几种可以自然生长在其中的多年生禾本科植物。但是碱茅作为典型的耐盐碱植物,其特殊的耐盐碱机理尚不明确,值得我们继续深入研究和探讨。萌发期是植物在整个生长发育周期中最关键时期之一,因而开展碱茅种子萌发期的耐盐碱机理研究具有重要意义。在研究物种基因组信息未知的情况下,基于反向遗传学思路,可利用高通量测序技术RNA-seq直接对研究物种进行转录组测序,筛选盐碱处理前后表达发生显著差异的基因。本研究以碱茅萌发期种子为材料,以水和模拟自然条件下的盐碱胁迫分别作为对照组与处理组进行转录组测序和分析。对测序数据质量过滤、转录组de novo构建出高质量碱茅转录组,共获得41,043个unigene。该转录组的构建为进一步筛选碱茅耐盐碱基因奠定基础。利用NR、Swiss-Prot、Pfam、COG、GO、KEGG等公共数据库对构建的unigene进行了基因功能、生物途径等注释;此外,鉴于碱茅是禾本科植物,本研究另外个性化建立了禾本科数据库Poa,对unigene进行了进一步注释。为了明确模拟自然条件盐碱胁迫下,碱茅种子萌发期基因表达谱的变化,本研究首先对差异表达基因进行了解析,共有3,310个基因表达差异显著,其中上调表达基因2,196个,下调表达基因1,114个。对所有差异表达基因进行GO功能富集分析,上调基因富集到了14个GO term,分布在8个GO group中,有267个节点基因;下调基因一共得到了24个富集的GO term,分布在12个GO group里,节点基因共19个。差异表达基因的GO功能富集及节点基因的分析发现“物质转运”、“氧化还原”和“物质代谢”等途径与碱茅耐盐碱胁迫关系密切且参与的基因数目较多。为进一步挖掘盐碱胁迫功能基因,针对上述差异基因中高表达基因进行了分析,结果表明:上调高表达基因120个,下调高表达基因39个,功能具体分类包括“转运体”、“信号转导”、“逆境响应蛋白”、“逆境响应酶”等生物过程或功能。同时,本研究对上调高表达且强烈应激基因进行分析,共筛选到26个候选基因。依据上调基因的表达特征及富集分析,结果表明:与其他植物类似的,盐碱胁迫下需消耗能量物质运输显著加强,光合、呼吸作用的能量代谢过程也随之活跃,且此过程中产生的活性氧,通过庞大的抗氧化系统予以消除。尽管如此,还有一些特殊的基因,如氮素代谢相关基因的高表达和高差异都显示其和盐碱胁迫关系很大。对下调高表达基因分析发现,碱茅种子萌发期通过部分基因表达下调来适应盐碱胁迫,如通过储藏蛋白基因的下调减缓储藏蛋白的分解来减少氨基酸水解量,从而使其免受氨毒害,提高耐盐碱性。碱茅之所以能够区别于绝大多数禾本科植物而具有耐盐碱性,除了其调控机制不同以外,很有可能碱茅在极端盐碱环境下进化出了其他植物没有的特殊基因。从所有差异表达基因中寻找碱茅特有基因,一共筛选出26个候选特异基因,上调表达基因17个,下调表达基因12个。这些unigene具有完整的开放阅读框,并且在NR、Swiss-Prot、COG和Poa比对都没有注释结果,说明这些基因是其他物种不存在的。碱茅特异基因功能的验证对揭示其耐盐碱特性具有重要意义。为了证实RNA-Seq测序和生物信息分析的可靠性,本研究选取14个差异表达基因进行qRT-PCR实验进行验证,所有选取的差异表达基因的表达变化趋势与测序分析结果一致。综上所述,本研究针对萌发期碱茅进行研究,旨在从基因层面了解碱茅耐盐碱的根本原因,从而筛选出一系列耐盐碱相关候选基因,有助于为后续分子生物学实验的研究提出指导意见,从而揭示碱茅耐盐碱机理。

关键词：碱茅转录组 RNA-Seq 种子萌发差异表达基因

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重度火干扰对兴安落叶松林土壤养分的影响研究

重度火干扰对兴安落叶松林土壤养分的影响研究

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作者：邢悦东北林业大学

学位级别：硕士

土壤养分是森林生态系统中最重要的影响因素之一。土壤养分影响着土壤中用于植物生长的氮素的可利用性。研究土壤养分中土壤水分、理化性质、土壤微生物以及其它自然或人为干扰等诸多因素的影响,是揭示土壤土壤养分调控机理的重要手段... 详细信息

土壤养分是森林生态系统中最重要的影响因素之一。土壤养分影响着土壤中用于植物生长的氮素的可利用性。研究土壤养分中土壤水分、理化性质、土壤微生物以及其它自然或人为干扰等诸多因素的影响,是揭示土壤土壤养分调控机理的重要手段。而林火是我国北方森林生态系统重要的自然干扰因子之一,目前关于土壤养分对重度火干扰的响应机制知之甚少。本文通过在大兴安岭不同地区分别采样,并对样品进行进一步的室内分析,从而对重度火干扰后各土壤养分因子影响的动态变化及因子之间的相互作用关系进行研究,主要结果归纳如下：(1)重度火干扰对各土壤养分的影响：本次实验发现,因为三个地区发生重度火干扰时间不同,各影响因子受到的影响存在显著的差异性。重度火烧后,大兴安岭南瓮河和塔河土壤整体表现出显著的铵态氮含量增加,均增加了约4 mg/kg,并且塔河林区增加幅度更显著。而漠河林区土壤经过火烧后在铵态氮的含量上并没有明显变化；南瓮河以及塔河火干扰后,土壤pH值的变化并不明显,基本无显著差异(P>0.05),而漠河土壤pH值发生显著的下降；对于土壤中有效磷和速效钾含量的变化表现出明显的地域差异,火干扰后,有效磷在南瓮河林区中表现出显著的下降趋势。塔河则相反,表现出显著含量上升,漠河变化不明显。速效钾含量在南瓮河林区中未发生显著差异(P>0.05),但在塔河林区中经过火烧区域含量明显增加,漠河地区含量下降；此外本实验发现土壤总有机碳含量TOC在上下层土壤中表现出显著的差异性,在上层土壤中,火烧后南瓮河以及塔河林区TOC增加,漠河TOC则减少。与此相反,对于下层土壤,火干扰并未对南瓮河、塔河以及漠河的土壤TOC有任何影响。而对于土壤微生物生物量碳MBC的含量变化则表现出一定的差异性。(2)各土壤养分影响因素的相关关系：土壤中有机碳的含量测定对于了解土壤土壤养分的机制是必不可少的。本实验发现,不论上层土壤还是下层土壤,土壤MBC与土壤TOC含量都存在显著的线性正相关关系(P<0.01)。进一步研究发现,上层土壤MBC与TOC的含量与速效钾和铵态氮存在一定的相互影响；对于下层土壤,MBC与TOC的含量与土壤中有效磷的含量存在显著的负相关(P<0.01),由此可见,MBC与TOC与土壤中的不同养分之间存在一定的相互影响。从整体上可见,重度火干扰对各土壤养分的影响间也存在一定的相互作用,而铵态氮含量不论在上下层土壤中都表现出显著的正相关,由此可证,土壤铵态氮含量主要受到土壤理化性质影响。

关键词：火干扰土壤养分影响因素

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种子园红松果采摘末端执行器研究

种子园红松果采摘末端执行器研究

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作者：任允泽东北林业大学

学位级别：硕士

我国是一个森林资源相对匮乏的国家,目前单位面积蓄积量不到世界水平的70%,经过科学抚育,每公顷森林蓄积量可增加20%～40%。自天保工程以来,人工造林迫切需要大量的优良树苗,但是目前的林木种子采收效率低下,远远不能满足林业的发展。... 详细信息

我国是一个森林资源相对匮乏的国家,目前单位面积蓄积量不到世界水平的70%,经过科学抚育,每公顷森林蓄积量可增加20%～40%。自天保工程以来,人工造林迫切需要大量的优良树苗,但是目前的林木种子采收效率低下,远远不能满足林业的发展。红松是我国东北地区的主要造林树种之一,同时也是珍贵树种,在国民经济中占有重要的位置。松树是裸子植物,虽然没有果皮的包被,却不是毫无保护地裸露在外面,而是长在松果里面的。红松果作为一种具有重要商业价值和广泛应用前景的森林资源,不仅可以对松子起到保护作用,同时在食品、药材及手工艺品等领域中有着重要地位。传统的人工采摘红松果方式效率低下,容易造成安全事故,对劳动者的身体健康构成威胁。此外,不恰当的手工操作或设备使用可能对红松果的品质造成破坏,进而影响其经济价值。因此,研究并开发出一种能够高效精准采摘红松果的末端执行器,对提升采摘作业的自动化水平,减轻劳动者的劳动强度,提高生产效率,具有重要的理论和实际意义。在此背景下,本文以红松果为研究对象,设计出一种采摘红松果末端采摘执行器,以实现红松果的无损采摘,本文的主要研究内容和结论如下: (1)分析国内外林果采摘现状和末端执行器现状,在现有采摘模型的基础上,以种子园的红松果为研究对象,根据红松果的收获月份,分两个月对红松果进行采集,采摘过程中将红松果与枝条一起剪下,便于后续的研究。为提高装置的通用性,对不同大小的红松果进行随机采集,并进行力学特性和物理特性的测定。主要测量红松果的最大横向宽度、长度、几何平均直径、球度,以及红松果和枝条的平均质量、平均密度、含水率。利用数显推拉计测量红松果和枝条之间的分离力大小;利用万能试验机枝条的抗拉能力、抗弯能力、抗剪切能力和红松果的抗压缩能力进行测定。根据对测定结果的分析,红松果与枝条间的分离力为56.1±9.8 N,红松枝条的抗拉能力、抗弯能力、抗剪能力和红松果的抗压缩能力很强,最终确定设计一种机械爪对红松果进行采摘。 (2)由于红松果质量较大,所以采摘过程中末端执行器要有较大的抓取力和表面摩擦力使红松果果柄与枝条分离,同时还要做到结构小巧简单紧凑,所以对红松果采摘的摩擦学特性进行研究。利用ANSYS Workbench仿真、自制斜面摩擦仪和质构仪,采用三因素三水平正交试验和单因素试验,研究不同条件下(不同接触材料、含水率、红松果大小)红松果与末端执行器之间的摩擦特性,以及含水率与红松果表皮硬度之间的关系。结果表明,使用硅胶作为指面接触材料并且红松果的含水量保持在24%和28%之间,摩擦系数最大。 (3)根据红松果特点和生长环境设计一种基于仿生思想的红松果采摘末端执行器,该末端执行器包括驱动模块、传动模块和执行模块。对抓指的数量、结构和尺寸进行设计,对处理器、传动方式和驱动方式进行选型设计。选用STM32F407单片机控制末端执行器,通过连杆机构的传动,控制抓指的张开闭合来完成采摘的整体动作,抓指的内部覆盖有硅胶材料增大摩擦。为避免电机的质量过大和过高驱动产生的电力资源浪费,对最小夹持力进行计算,每根抓指的最小夹持力为27.5 N,基于Solid Works对末端执行器整体建立三维结构模型。 (4)运用ANSYS Workbench软件对末端执行器进行有限元仿真、瞬态动力学分析,验证其受力和材料选取的合理性,同时利用ADAMS对抓取过程进行运动学分析。利用两个仿真软件对末端执行器进行仿真采摘试验,为接下来的实物制作和试验奠定基础。根据仿真的试验结果,末端执行器的设计符合要求。利用3D打印技术制作末端执行器样机,对其抓取过程进行运动测试,试验后得出,当末端执行器接收到相应指令后,可以迅速响应,能够达到采摘作业的工作要求,上位机(主控机)与下位机(末端执行器处理器)通讯良好。在实验室条件下,使用制作的末端执行器样机进行采摘试验,大、中、小红松果的采摘成功率分别为81%、81%和87%,采摘过程没有果实损伤,因此本文设计的末端执行器能够实现对不同状态的红松果无损稳定采摘。

关键词：红松果采摘物理力学特性摩擦特性末端执行器仿真分析

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咪唑乙烟酸高效降解菌的筛选、鉴定及降解效能研究

咪唑乙烟酸高效降解菌的筛选、鉴定及降解效能研究

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作者：毛庆莲东北林业大学

学位级别：硕士

随着化学农药尤其是除草剂的大面积广泛的使用,土壤污染、水污染和后茬作物生长受到抑制等问题接踵而来。咪唑乙烟酸就是其中的典型之一。咪唑乙烟酸除草剂虽具有高效广谱的优点,但其残留半衰期较长,不易分解,长期使用会造成后茬作物药... 详细信息

随着化学农药尤其是除草剂的大面积广泛的使用,土壤污染、水污染和后茬作物生长受到抑制等问题接踵而来。咪唑乙烟酸就是其中的典型之一。咪唑乙烟酸除草剂虽具有高效广谱的优点,但其残留半衰期较长,不易分解,长期使用会造成后茬作物药害,并对作物的轮作造成很多困扰。因此,如何解决其残留问题成为紧要任务。本文通过筛选对咪唑乙烟酸有高效降解作用的微生物菌株,为进一步探究快速有效的咪唑乙烟酸的生物降解方法奠定了基础。主要研究结果如下:通过对采自黑龙江省某药厂排污渠、哈尔滨周边大豆田、东北林业大学林业示范中心、大兴安岭林区等地的土壤样品进行分离、筛选、纯化,获得104个不同的土壤真菌和细菌,利用高效液相色谱法测定出每个菌株对咪唑乙烟酸的降解效率,筛选出了 2株高效真菌pf3、F1和1株高效细菌C1。根据高效降解菌的来源,可以看出:长期受到农药刺激的土壤中的微生物降解率偏高;从未受过农药污染的森林土壤中的微生物也具有一定的降解能力。通过ITS rDNA和16SrDNA序列分析对比,结合形态学特征,鉴定得出:降解菌pf3 是短密木霉(Trichoderma brevicompactum),降解菌 F1 是哈茨木霉(Trichoderma harzianum),降解菌C1是粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)。通过咪唑乙烟酸浓度梯度实验、培养基pH梯度实验、温度梯度实验,得出降解菌pf3短密木霉(***)发挥降解作用的最适条件是:无机盐培养基的咪唑乙烟酸初始浓度是100mg/kg,pH=8,最适降解温度范围是25℃-35℃。通过降解细菌C1与降解真菌pf3在土壤中对咪唑乙烟酸降解能力的对比实验,可以得出在土壤环境下降解菌pf3降解效果更好,且木霉对植物生长有利,具有广泛的应用前景。通过不同浓度的咪唑乙烟酸的土壤盆栽实验,利用液相色谱法检测实验土壤的咪唑乙烟酸含量,最终得出最适合降解菌发挥降解作用的土壤含咪唑乙烟酸初始浓度是100 mg/kg。高浓度的咪唑乙烟酸会抑制降解菌的降解作用,浓度过低则可能会检测不到或产生较大误差。利用高通量测序方法,对比实验前后的土壤微生物多样性,结果证明大豆生长和降解菌pf3对土壤微生物多样性都有显著影响,降解菌pf3大量增殖,能够有效定植在土壤中。采用凯氏定氮法、扩散法、钼锑抗比色法、火焰光度计法分别测定实验前后土壤的全氮含量、有效氮含量、速效磷含量、速效钾含量,得知大豆生长和降解菌pf3对土壤氮磷钾含量变化也是有影响的。本研究为微生物高效降解咪唑乙烟酸的可行性提供了依据,并且为污染土壤生物修复机制的研究和生物制剂的研制奠定了理论基础。

关键词：咪唑乙烟酸微生物降解高效液相色谱

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