铅胁迫下产铁载体细菌对芒草幼苗的促生特性研究

[目的]探讨产铁细菌对芒草铅吸收特性的影响。[方法]从土壤中分离产铁载体细菌,并进行土壤pH影响芒草铅富集试验和产铁载体细菌影响芒草促生特性试验。[结果] pH值越接近7,植株生物量、株高生长势越强,叶片、根系对铅的吸收能力越弱;铅胁迫下添加产铁载体细菌均提高了芒草植株的叶、根重量及其总干重、根冠比、株高,使根系含铅量下降,叶片含铅量在400、600 mg/kg胁迫下也显著下降。[结论]产铁载体细菌可提高铅胁迫下芒草抗逆性,降低富集量,应用价值高。     

土壤逆境下植物根系分泌的有机酸及其对植物生态适应性的影响(英文)

以养分和水分胁迫为例,探讨土壤逆境下植物根系有机酸的分泌状况,以及有机酸对植物生态适应性的影响,从而为提高植物对多种逆境条件的适应能力提供理论依据。结果发现在养分和水分胁迫下,植物根系分泌的有机酸含量明显增加,这是较为普遍的主动适应性反应。有机酸能提高植物体内多种抗氧化酶的活性、渗透调节物质含量、叶绿素含量和光合作用水平,促进植物体内某些养分的吸收和运输,最终有利于植物的生长和生物量积累,减轻逆境条件对植物的毒害,提高植物的抗逆性和适应力。     

芒草的研究进展以及研究价值

芒草(Miscanthus)作为能源植物而存在,有着非常大的开发潜力。由于芒草的自身特性使其不仅在应对能源短缺方面表现优秀,更使芒草在环境重金属污染治理和环境修复中成为佼佼者。基于此,介绍了芒草的生物学特性以及其在生物学上的各方面优点,并重点分析了芒草研究的重要价值,以期能辅助促进对能源植物——芒草的研究,提高研究者对芒草的关注度。     

喀斯特地区适生树种复羽叶栾树幼苗对干旱胁迫下异质生境的生长和光合响应

干旱缺水和水分异质性是影响喀斯特地区植物生长、分布及繁殖的主要因素.采用盆栽控制实验,研究了喀斯特地区适生树种复羽叶栾树(Koelreuteria bipinnata Franch.)幼苗在两种水分条件(对照和轻度干旱)及两种生境下(同质和异质)的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Cs)、水分利用效率(WUE)及生物量积累和分配.结果表明:不管在对照还是干旱条件下,复羽叶栾树幼苗的净光合速率(Pn)和水分利用效率(WUE)在异质生境下均高于同质生境,但气孔导度(Cs)和蒸腾速率(Tr)在异质和同质生境下差异无统计学意义.复羽叶栾树幼苗的总生物量、地上生物量以及根系生物量在异质生境与同质生境中差异无统计学意义,但根生物量比在对照条件下对异质生境的响应显著低于同质生境,而在干旱时,对异质生境的响应则显著高于同质生境.可见,复羽叶栾树通过提高水分利用效率和降低对根系资源的投资来提高净光合速率以适应异质生境,但并未提高异质生境中植物生物量的积累.     

菌根真菌提高林木抗旱性研究进展

菌根真菌是一类能够与大多数陆生植物形成共生关系的大型真菌。它能通过其大量伸展到土壤中的根外菌丝帮助植物吸收营养元素和水分,同时通过根内菌丝从植物中获得其生长繁殖所需的碳水化合物,从而与植物形成一种互惠共生关系,对植物的生长发育和抗逆性有着重要的意义。在陆地生态系统中,水分是限制生态系统生产力的重要因素,菌根真菌在提高林木水分代谢及耐旱性有着重要作用。本文主要从生理水平和分子生物学水平2个方面综述了国内外有关菌根真菌提高林木抗旱性机制的研究现状和进展。     

干旱条件下AM真菌对植物生长和土壤水稳定性团聚体的影响

采用分室培养系统,模拟正常水分和干旱胁迫两种环境条件,探讨不同丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长和土壤水稳性团聚体的影响.试验条件下,Glomus intraradices对苜蓿根系的侵染率均显著高于Acaulospora scrobiculata和Diversispora spurcum接种处理.正常水分条件下,供试AM真菌均能显著提高植株生物量及磷浓度.干旱胁迫显著抑制了植株生长和菌根共生体发育,总体上菌根共生体对植株生长没有明显影响,接种D.spurcum甚至趋于降低植株生物量;同时,仅有G.intraradices显著提高了植株磷浓度.AM真菌主要影响到＞2mm的水稳性团聚体数量,以G.intraradices作用效果最为显著.在菌丝室中,G.intraradices显著提高了总球囊霉素含量.研究表明AM真菌对土壤大团聚体形成具有积极作用,而菌根效应因土壤水分条件和不同菌种而异,干旱胁迫下仅有G.intraradices对土壤结构和植物生长表现出显著积极作用.在应用菌根技术治理退化土壤时,需要选用抗逆性强共生效率高的菌株,对于不同AM真菌抗逆性差异的生物学与遗传学基础尚需进一步研究.     

水分胁迫对冬小麦光合及生物学特性的影响研究进展的综述

水分胁迫是植物体内水分亏缺后影响了作物正常生长发育的生理现象。随着水分胁迫程度的加剧,冬小麦的光合速率、蒸腾速率、耗水量、耗水系数、地上部生物量、根系生物量、总生物量、干粒重、穗粒数以及籽粒产量等均呈降低趋势而水分利用率则呈增加趋势。不同生长时期,水分胁迫对于冬小麦的生物学特性和光合作用的影响也有明显差别。     

水分胁迫对竹子生理特性影响的研究进展

水分是植物正常生命活动必不可少的环境因子,对植物的生存起着决定性作用,研究植物对水分胁迫的生理响应和适应机制,有助于在生产上采取切实可行的技术措施来提高植物的抗性或保护植物免受伤害,及筛选耐受水分胁迫能力强的植物等。综述了水分胁迫对竹子膜脂过氧化、抗氧化酶活性、渗透调节物质、光合生理特性等的影响,分析了竹子在水分胁迫条件下的生理适应与响应规律,并对水分胁迫条件下基因表达、生理整合、激素调节和耐水湿竹种筛选与应用等方面进行了研究展望。     

植物胚胎发育晚期丰富蛋白的结构与功能

胚胎发育晚期丰富蛋白（LEA蛋白）是植物在逆境条件下生成的一类应激蛋白,它可以通过稳定细胞膜、结合金属离子等机制提高植物的抗逆性。笔者对植物LEA蛋白的分类及其相应的结构,以及LEA蛋白响应干旱、低温及其他胁迫响应中功能的研究进展进行了综述。     

丙基双氢茉莉酮酸酯对不同基因型小麦生长及抗逆性的影响

在人工盆栽条件下,对4个不同基因型小麦进行播种前种子PDJ(10-5M)浸种处理和返青期不同水分处理(75%and45%),调查了拔节期不同小麦基因型生长反应,结果表明,土壤水分和PDJ对小麦生理影响因品系和测试指标不同而有显著差异。水分胁迫可显著降低四种小麦植株表现型性状和生物量,从而抑制植物生长,而进行PDJ处理后可以增强植物的抗逆性,减弱水分胁迫的抑制效应。正常水分情况下PDJ可以促进根系生长,而地上部生长对PDJ不敏感。     

荻的开发利用研究进展

介绍了荻的生长和生物质特性,着重论述了荻作为能源草开发的必然性和重要性,并简介了荻在能源、造纸和环保中的作用以及荻的防洪固堤、食用、饲用和药用功能等。结合现阶段对荻的研究情况,概述了在荻的开发应用中存在的问题及今后的发展前景。     

芒属植物能源潜力评价体系的构建

【目的】芒属植物是目前国内外生物质能源领域的研究热点,在全球共有14个种,且具有种间杂交的特点。文章为建立芒属植物能源潜力评价体系,为从众多的芒属基因型中筛选优良种质和选育能源作物品种奠定基础。【方法】通过文献法、调研法和专家咨询法探讨了芒属植物作能源作物应用的相关性状指标。运用层次分析法,根据能源用途不同按发电、制乙醇、产沼气、制生物油等4类,分别从农艺、品质、抗逆性等3方面,选取干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、叶茎比、枯黄性、落叶性、含水量、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、热值、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、矿质元素含量、耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性、抗病虫性等23项指标来构建芒属能源植物评价指标体系,同时制定了性状测量标准和能源利用潜力指数计算法则。然后使用该体系对湖南农业大学芒属植物资源圃中B0340(芒)、A0504(五节芒)、A0123(荻)、A0118(南荻)、D0302(奇岗)5个典型的芒属种质代表进行了测量和评价示范。再将评价结果与现有文献中有关发电、制乙醇和产沼气的能源理论产率计算公式的计算结果予以比对。【结果】芒属植物能源利用潜力指数分成4级,分别为极宜(75—100分)、适宜(50—74分)、一般(25—49分)、不宜(0—24分)。示范评价结果显示:A0504(五节芒)发电得60.73分,制乙醇得60.14分,产沼气得60.27分,制生物油得57.19分;A0118(南荻)发电得64.32分,制乙醇得58.45分,产沼气得58.20分,制生物油得60.01分;D0302(奇岗)发电得54.06分,制生物油得50.33分。可知A0504、A0118、D0302为适宜的能源植物,发酵制乙醇和沼气最适用A0504为原料,燃烧发电和热裂解制油最适用A0118为原料。此结果与现有文献中有关发电、制乙醇和产沼气的能源理论产率计算公式的计算结果基本一致,且比能源理论产率计算公式更能真实反映实际生产情况。【结论】通过从农艺、品质、抗逆性等3方面构建的芒属植物能源潜力评价体系,能够在发电、制乙醇、产沼气和制生物油4类能源用途方面客观评价芒属植物的适用性,从而可用于其优良种质的筛选和新品种的选育。     

梅州地区主要能源草分布及生长情况调查

调查了梅州地区高大能源草五节芒和类芦的分布、生长及生物量等情况,结果表明,这2种草在梅州地区普遍分布,低山地的五节芒地上部干物量达到33.4 t/hm2,类芦干物量达29.0 t/hm2,具有作为能源草开发的价值;此外,五节芒的干物量与土壤水分含量呈显著正相关,但与土壤有机质及速效氮磷钾含量相关关系不显著,而类芦的干物量与土壤水分含量、土壤有机质及速效氮磷钾含量也没有显著相关关系,说明五节芒相对喜水,类芦相对耐旱。指出在山地开发种植芒草类能源草、建立能源农场、生产清洁能源是山区经济发展的新思路。     

西藏河谷农区灌水和中后期降雨对高产青稞耗水量与产量的影响(英文)

利用盆栽试验研究人工灌水及雨水对西藏河谷农区高产青稞耗水特性及产量的影响。试验材料为西藏青稞品种‘藏青25’,水分处理8个:全生育期正常水分、轻度水分胁迫、中度水分胁迫和重度水分胁迫理,以及灌浆前正常水分、轻度水分胁迫、中度水分胁迫和重度水分胁迫处理后灌浆期以后雨水灌溉。试验结果表明,土壤含水量越大,青稞耗水量越大,拔节期及灌浆期是青稞耗水量最大的时期。全生育期土壤水分胁迫会降低青稞的生物量及产量,轻度水分胁迫、中度水分胁迫、重度水分胁迫与正常水分处理相比生物量下降了29.9%、41.7%、47.6%,单株产量下降了15.8%、43.7%、57.2%。但前期水分胁迫灌浆期后雨水灌溉对青稞的生长受到促进,生物量和产量增大,与长期水分胁迫相比生物量增长了13%、75.8%、128.1%、157.8%,产量增长了42.8%、84%、201.6%和269.5%。雨水灌溉在后期对青稞进行了补偿生长,水分利用率也相应提高。因此,在适当的水分胁迫(50%～65%土壤田间持水量)下,利用雨水补充灌溉,可以提高西藏高产青稞‘藏青25’的水分利用率,增加产量。     

水氮互作对花生根系生长及产量的影响

【目的】明确不同水分处理下氮肥对不同抗旱性品种根系生长及产量的影响,探讨花生根系对水分和氮肥的反应机理,为花生水肥管理提供理论依据。【方法】防雨棚旱池内进行土柱栽培试验,在中度干旱胁迫（W0,45%-50%田间持水量）和充足灌水（W1,70%-75%田间持水量）两个水分处理下设置N0（不施氮）、N1（中氮,90 kg×hm^-2)、N2（高氮,180 kg×hm^-2) 3个施氮水平,研究抗旱型品种花育22号和干旱敏感型品种花育23号2个不同抗旱性花生品种根系生物量、根长、根系表面积、根系伤流量及产量变化。分别采集0-20 cm、20-40 cm和40 cm以下土层根系样品,采用WinRhizo Pro Vision 5.0a分析程序对扫描根系图像进行分析。【结果】不同抗旱性花生品种根系发育在不同水分条件下对施用氮肥的响应不同。对于抗旱型花生品种花育22号,与不施氮肥相比,干旱胁迫处理下施用氮肥降低其总根长、总根系表面积和0-20 cm土层内根长和根系表面积,增加了40 cm以下土层内根系生物量、根长和根系表面积;正常供水处理下施用氮肥处理降低其0-20 cm土层内根系生物量、根长和根系表面积,但增加40 cm以下土层内根系性状。干旱敏感型品种花育23号的根系对水分和氮肥的响应与抗旱型品种花育22号不同：干旱胁迫处理下,施用氮肥增加其总根系生物量和总根长和40 cm以下土层内根系生物量、根长和根系表面积;正常供水处理下,施用氮肥降低其40 cm以下土层内根长和根系表面积。不同抗旱性花生品种根系伤流强度对水氮互作的响应一致,与正常供水处理相比,两品种干旱胁迫下根系伤流强度均降低,干旱敏感型品种花育23号的降低幅度大于抗旱型品种花育22号。施用氮肥增加两品种干旱胁迫处理下的根系伤流强度,提高其干旱胁迫下产量;正常供水处理下中氮处理增加抗旱型品种花育22号的产量,对干旱敏感型品种花育23号的产量无显著影响。两年试验条件下水分和氮肥处理对产量的互作效应均达显著差异水平。相关性分析表明,干旱胁迫处理下40 cm以下土层内根长、根系表面积与产量间的相关性达显著或极显著水平;正常供水处理下20-40 cm土层内根系表面积与产量达显著相关;两种水分条件下根系伤流量均与产量达显著相关水平。【结论】干旱胁迫处理下增施氮肥能提高花生产量,改善花生根系的生长,增加40 cm以下土层内的根系生物量、根长和根系表面积,提高花生根系伤流强度。     

欧美根茎能源植物研究现状及其在我国北方的资源潜力

本文综述了欧美国家对多年生根茎能源植物的研究进展,分析了我国北方该类植物的资源现状和潜力,讨论了我国在根茎能源植物应研究的几个问题.欧美国家综合了生物质产量水平、水分和养分利用、生态影响和生产成本等因素,普遍认为多年生根茎木质纤维素植物是边际土地上最有潜力的能源植物,例如欧美20多年的筛选研究确定了柳枝稷(Panicum virgatum)、芒草(Miscanthus spp.)、草芦(Phalaris arundinacea)和芦竹(Arundo donax)是理想的能源植物种类.我国北方地区有丰富的根茎植物资源,如耐旱能力较强的芨芨草(Achnatherum splendens)、短柄鹅观草(Roegneria brevipes)、披碱草(Elymus dahuricus)、羊草(Leymus chinensis)和赖草(Leymus secalinus)等.我国应该利用干旱半干旱边际土地发展根茎能源植物.建议收集国内资源,引进国外资源,筛选适合我国北方边际土地栽培的植物种类,进而加强育种、水肥利用、生产技术和生态效应的研究.     

交替隔沟灌溉棉花群体生理指标的水氮耦合效应

【目的】研究交替隔沟灌溉棉花群体生理指标、生物量、产量的水氮耦合效应。【方法】本试验采用交替隔沟灌溉方式进行大田小区试验,施氮量和灌水量采用二次通用旋转组合设计,分析棉花群体生理指标在不同水、氮组合下（灌水量：37.48—218.52 mm;施氮量：56.2—134.2 kg?hm-2）的变化规律。【结果】棉花叶片光合势(LAD)、作物生长率(CGR)、群体净同化率(NAR)、叶面积指数(LAI)、产量、生物量的水、氮单因子效应表明,施氮量56.2—122.8 kg?hm-2时,各群体生理指标、产量、生物量与施氮量呈显著的正相关。施氮量122.8—134.2 kg?hm-2时,LAD、CGR与施氮量呈显著的正相关,NAR、LAI、产量和生物量变化不显著。灌水量37.52—192 mm时,群体生理指标、产量、生物量与灌水量呈显著的正相关。灌水量192—218.48 mm,LAD、CGR、LAI与灌水量呈显著的正相关,NAR、产量和生物量变化不明显。棉花群体生理指标、生物量、产量的水氮耦合效应表明,灌水量在37.52—192 mm范围内,LAD、CGR、NAR、LAI随灌水量增加而均增长,但增长趋势随施氮量增加而逐渐降低。灌水量在192—218.48 mm各群体生理指标、生物量、产量变化不显著。施氮量56.2—95.2 kg?hm-2,群体生理指标、产量、生物量随施氮量增加而增长,但增长趋势随灌水量增长而逐渐降低。施氮量从95.2增加到134.2 kg?hm-2,各群体生理指标、生物量、产量随施氮量变化不显著。【结论】交替隔沟灌能够协调棉花群体生长发育,提高棉花产量和水、氮利用效率。     

土壤剖面基础性质差异对农田水氮过程和作物产量的影响

【目的】华北平原地区是中国最重要的冬小麦和夏玉米生产基地,不同农田土壤基础性质差异是造成该地区农田生产力空间变异的基本原因。通过研究该地区冲积始成土冬小麦-夏玉米轮作农田土壤剖面性质对水氮过程以及作物产量形成的影响,以期为该地区高产农田的水氮利用与管理提供参考。【方法】选取位于山东省泰安市研究区3块具有不同土壤基础性质且产量存在显著性差异的农田,进行3年田间试验,测定土壤剖面的土壤基本性质,具体包括机械组成、饱和导水率、田间持水量、永久萎蔫点、有机碳、全氮;监测土壤剖面0-160 cm的水分和硝态氮的动态变化以及作物生物量、叶面积指数和产量等。运用根区水质模型（RZWQM）对各农田的水氮过程进行模拟计算。【结果】RZWQM模型在整体上可以很好地模拟2009年10月至2012年9月3年不同基础土壤性质农田水分、无机氮、作物产量、地上部生物量和叶面积动态特征,并计算各农田水氮平衡项。各农田土壤基础性质差异对水氮过程及产量形成的影响具体为：高产农田0-160 cm剖面的最大有效贮水量为223 mm,分别高出中产和低产农田28和56 mm,同时30 cm深度以下土层具有相对较低的饱和导水率。该基础性质差异使得高产农田年均水分损失（地表径流+深层渗漏）仅为150.3 mm,分别低于中产和低产农田5.7和26.4 mm,从而使高产农田作物受到相对低的水分胁迫。高产农田土壤表层土壤有机碳含量较中低产田高,而碳氮比则较低,使得高产农田具有更高的净矿化氮量（较中产和低产农田高52.0和82.6 kg·hm^-2）,且较低的氮损失（氨挥发+氮淋洗+反硝化作用）,较中产和低产农田分别少6.9和10.9 kg·hm^-2。高产农田的水分利用效率（WUE）为2.32 kg·m^-3,分别较中产和低产农田高12.1%和6.8%,这是因为高产农田受到较低的氮素胁迫。在本研究区不同土壤基础性质农田的氮素利用效率（NUE）差异不显著。【结论】在华北平原冬小麦-夏玉米轮作区,理想的土体构型能够存储更多的有效水,高土壤有机碳含量和低的碳氮比能矿化出更多的无机氮,保障了充足的水氮供应,减缓作物受到的水氮胁迫,从而获得高产。     

华北农牧交错区饲用玉米覆膜和施氮的效应研究

 【目的】针对华北农牧交错区饲草量少质差的现实问题，研究了生物产量较高的饲用玉米覆膜和施氮的效应，以生产高产优质节水饲草。【方法】采用田间试验与室内样品分析相结合的方法。【结果】覆膜使饲用玉米干物质增产23.8%，且显著地促进了玉米对氮素的吸收，提高了氮素的表观利用率与产投比，植株粗蛋白的含量增加，有效地改善了其营养品质；覆膜改变了玉米田的耗水时序规律，水分利用效率提高了10%以上。施氮实现了饲用玉米的生物产量与营养品质协同增长，且营养成分的增幅（含量和产量）成倍于生物产量的增幅，施氮在提高饲用玉米生物产量36.1%～39.5%的情况下，植株中粗蛋白、粗脂肪的含量分别提高了109%和145%，产量提高了160%和210%；裸地施氮量约200 kg•ha-1、膜地不超过300 kg•ha-1是兼顾玉米高产优质和土壤速效氮平衡的施用量。【结论】饲用玉米覆膜和施氮是华北农牧交错区发展高产优质节水饲草，缓解草畜矛盾，促进区域生态恢复和经济发展的有效技术措施。     

施氮量对柳枝稷生物质产量和水肥利用特性的影响

在黄土高原半干旱地区,以能源作物柳枝稷为材料,通过田间试验,研究不同施氮量(0、60、120和240kg/hm2)对柳枝稷生物质生产和水氮利用效率的影响。结果表明:施氮显著提高柳枝稷生物质产量,当施氮量为120kg/hm2时柳枝稷生物质产量最高;施氮显著增加柳枝稷耗水量,在一定程度上降低土壤含水量,但显著提高水分利用效率;施氮显著提高柳枝稷生物质中氮质量分数和吸氮量,但施氮量超过120kg/hm2后,继续增加施氮量则不能显著增加植株对氮素的吸收积累;柳枝稷氮肥利用效率随氮肥用量增加而降低。可见,施氮量60~120kg/hm2既能保证柳枝稷较高的生物质产量,又能保证较高的水分利用效率和氮肥利用效率。