添加剂对堆肥过程中挥发性有机物（VOCs）的减排效果

为明确添加剂对堆肥挥发性有机物（Volatile organic compounds,VOCs）排放的减排效果和影响因素,通过文献筛选出吸附类添加剂（活性炭和沸石）与有机酸类添加剂（柠檬酸和草酸）开展实验研究。在鸡粪-玉米秸秆堆肥实验中,设置5个处理,分别为对照（CK）、添加活性炭、添加沸石、添加柠檬酸和添加草酸处理。研究对象包括115种VOCs、三甲胺和6种含硫有机挥发气体（二甲硫醚、二甲基二硫醚、二甲基三硫醚、甲硫醇、乙硫醇、乙硫醚）。结果表明：在28 d的好氧发酵中,所有处理均达到50 ℃并维持7 d,满足无害化标准。检出110种VOCs、三甲胺和3种含硫有机挥发气体（二甲硫醚、二甲基二硫醚,二甲基三硫醚）。VOCs的排放集中在前9 d,在第3天时VOCs达到峰值。5个处理在堆肥第3天检测到的VOCs浓度范围为169.22~548.26 mg·m^-3。4种添加剂对各类VOCs均有减排效果。在第3天,活性炭、沸石、柠檬酸和草酸对烷烃类的减排效率分别为79%、26%、77%和46%,对卤烃类的减排效率分别为96%、38%、93%和97%,对芳香烃类的减排效率分别为28%、11%、24%和53%。从堆肥第6天开始只有沸石对各类VOCs有减排效果,最高减排效率为30%。针对含硫有机挥发气体减排,减排效果依次是草酸>柠檬酸>沸石>活性炭。4种添加剂对含硫有机挥发气体均有减排效果,但是对三甲胺没有减排效果。综合堆肥前9 d VOCs的减排情况,4种添加剂中沸石对各类VOCs减排效果最好。堆肥过程中添加沸石有利于VOCs和其他气体的协同减排,并且对土壤和农作物不存在风险,所以沸石在堆肥工程中有广阔的应用前景。     

减氮对麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性的影响

探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照（CK）,设置 2个施氮量,分别为常规施氮量（纯氮 300 kg·hm^-2,N2）、减氮 20%（纯氮 240 kg·hm^-2,N1）,提取土壤DNA,用nirS（细胞色素cd1-亚硝酸还原酶）、nirK（Cu-亚硝酸还原酶）引物扩增后采用MiSeq PE300测序技术,研究施氮量对麦玉轮作农田土壤性状及nirS、nirK反硝化细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,3个处理nirS、nirK反硝化细菌α-多样性指数无显著差异,nirS反硝化细菌α-多样性高于nirK。减氮显著影响nirS、nirK反硝化细菌物种组成。减氮对nirS、nirK反硝化细菌门水平及nirK纲水平物种组成无显著影响,但显著降低了nirS反硝化细菌Deltaproteobacteria（δ-变形菌纲）相对丰度;减氮显著影响nirS、nirK属水平物种组成。硝态氮、速效磷、pH值是影响土壤nirS反硝化细菌属水平群落结构主要环境因子;pH值是影响土壤nirK反硝化细菌属水平群落结构的主要环境因子。研究表明,适量减氮不影响反硝化细菌α-多样性,但显著影响反硝化细菌属水平群落组成和群落结构,减氮主要是通过影响土壤性状及微生物群落结构进而影响农田土壤N₂O排放。     

磷指数模型在美国的应用和发展

磷是植物生长必需的营养元素之一,在农业生产中起着关键作用。然而,长期过量的磷肥投入导致土壤磷素水平增加,进而加大了土壤磷素流失风险,造成农业非点源磷污染,同时这也成为导致水体富营养化的主要因素之一。因此,识别和管理农业非点源磷的流失风险关键区,成为面源污染亟待解决的关键问题。磷指数模型起源于20世纪90年代,是评估农田磷流失潜力和指导磷管理决策的重要工具之一。根据研究区特点,美国众多学者在各州设立了不同的磷指数指标体系,优化了磷指数的组成因子、计算方法和分级标准。本文对美国各州磷指数模型评价体系进行了综述和评价,指出了磷指数模型的局限性,提出了改进方向,以期为我国磷素管理方法提供借鉴。     

基于复杂种植结构多情景分析的灌区多目标多水源优化配置

为改善多水源灌区农业用水供需矛盾,通过合理调整种植结构,优化灌区水资源配置,该研究以河北省邯郸市漳滏河灌区为研究对象,将农业灌溉缺水量最小和农作物经济效益最大作为目标函数,兼顾灌区生态安全约束,构建了基于种植结构优化的多目标多水源优化配置模型,针对作物熟制、作物种类、种植制度以及灌溉方式设置了8种不同的种植结构优化情景,通过自主改进的基于精英策略并协遗传算法（NSGAⅡ-S）对模型求解,获得不同情景下的水资源优化配置方案。结果表明：应用模型进行水资源配置后,各情景配水总量均有所减少,其中水库配水量高于其他水源的配水量,水库水、引黄水和引江水均达到用水总量控制目标,民有分区的各计算单元间的配水量变化明显,总配水量高于滏阳河分区;适当压减主要依靠抽取地下水灌溉的冬小麦的播种面积,变灌溉农业为旱作雨养农业,可以极大地减少地下水用量,增加灌区经济效益;最佳的种植结构优化方案为CS₄（削减冬小麦的种植面积,种植苜蓿,灌溉方式采取管灌或喷灌）,该方案冬小麦播种面积压减17.10%,地下水开采量减少了16.42%,灌区的经济效益增加了26.41%,在保证配水总量最小的同时,具有更高的经济效益。该研究所构建的多目标多水源优化配置模型和作物配水结果可为类似地区的水资源配置提供参考。     

升温与聚苯乙烯微塑料复合暴露对长牡蛎血细胞功能、免疫基因表达和能量代谢的影响

为阐明全球气候变暖和微塑料复合胁迫对长牡蛎(Crassostrea gigas)免疫应答、氧化应激和能量代谢的影响,本研究采用3个微塑料(microplastics, MPs)水平[无微塑料、小粒径聚苯乙烯微塑料(SPS-MPs,6μm)和大粒径聚苯乙烯微塑料(LPS-MPs,50～60μm)]和2个温度水平(20℃和25℃)对长牡蛎进行了为期21 d的单一和复合暴露,检测分析了各组长牡蛎血细胞功能[吞噬活性、活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量]、糖原含量以及免疫相关基因表达的变化。研究结果表明,SPS-MPs暴露能增加长牡蛎血淋巴细胞中ROS含量,降低血细胞吞噬活性,揭示SPS-MPs毒性作用更强。升温与微塑料的协同作用增加了长牡蛎消化腺组织中的糖原含量。实时荧光定量PCR结果显示,升温与SPS-MPs复合暴露组长牡蛎消化腺组织通过上调热休克蛋白90 (heat shock protein90, HSP90)、核因子κB抑制蛋白(inhibitor of NF-κB, IκB)和p53基因表达量进行免疫应答;升温与微塑料的拮抗作用增加了鳃组织p53基...     

不同缢蛏群体应对高盐养殖环境的潜沙和摄食响应能力

为研究缢蛏(Sinonovacula constricta)生态行为应对高盐养殖环境的响应能力,以2个缢蛏群体(“申浙一号”群体SZSC和自然群体ZRSC)为实验对象,研究了不同盐度(20、24、28和32)对缢蛏群体潜沙行为、摄食生理的影响。对比2个群体潜沙指标和摄食率(FR)的差异,其中,潜沙行为实验设置盐度应激组(缢蛏从暂养池取出放进各盐度组开始实验)和胁迫组(缢蛏在各盐度条件下胁迫24 h后开始实验)。结果显示,SZSC的120 h半致死盐度为34.04,ZRSC的120 h半致死盐度为32.04。应激组中,SZSC的半数潜沙时间(BT50)显著大于ZRSC (P<0.05),盐度为24时,SZSC的BT50为4.2 min,显著低于盐度为28和32时的BT50;盐度为32时,SZSC潜沙深度分布更集中,潜沙率为88.33%,显著高于ZRSC(P<0.05)。而在胁迫组,SZSC中BT50显著低于ZRSC,潜沙率显著大于ZRSC (P<0.05)。摄食生理上,除对照组外,SZSC的FR均显著大于ZRSC(P<0.05),SZSC的FR在盐度为24时达到最大值[89.54 mL/(g·h)],显著大于其他盐度组(P<0.05)。研究表明,2个群体的生态行为均会受到盐度的影响,盐度越高,应激反应越强烈,其中,SZSC对高盐环境具有较好的耐受性。本研究从生态行为水平评估了2个缢蛏群体对高盐环境的耐受性,揭示了高盐养殖环境下缢蛏在底泥中的垂直分布情况和摄食能力,研究结果为进一步开展缢蛏耐高盐新品系的选育提供了理论参考。     

芍药属组间杂交种皮开裂种子的解剖观察与胚培养

【目的】探究芍药属组间杂交种皮开裂种子的内部状态和胚培养成苗表现,为揭示种皮开裂种子的成苗潜力、提高组间远缘杂交育种效率提供参考。【方法】以24个芍药属组间杂交组合种皮开裂的种子为试验材料,解剖后观察并统计胚和胚乳的发育情况,通过离体培养观察胚的萌发和生长规律,分析不同组合种皮开裂种子发育和成苗差异。【结果】芍药属24个组间杂交组合中均出现了种皮开裂的杂交种子,平均种皮开裂率高达61.08%;1 767粒种皮开裂种子中,有11.09%的胚乳已腐烂;胚乳未腐烂种子中,约90%以上种子的胚乳存在不同程度的损伤或病变,24.18%的种子内部未观察到可见胚。对解剖得到的1 185个组间杂种胚进行离体培养发现,有24.73%的胚不萌发,63.47%的胚生长异常,仅有4.47%的胚能正常生长,得到完整植株。胚培养得到的完整植株具备良好的活力,移栽成活率达到86.79%。24个杂交组合种皮开裂种子通过离体胚培养共得到46株移栽成活的组间杂种苗,平均成苗率为2.60%,接近正常组间杂交种子的播种成苗率（2.75%）。【结论】种皮开裂现象在芍药属组间杂交种子中普遍存在,是组间远缘杂交障碍的重要表现之一,用离体胚培养技术能有效克服这类障碍,提高成苗率。     

秸秆还田条件下水稻-蔬菜轮作对土壤细菌群落的影响

为了探明海南地区秸秆还田条件下水稻-蔬菜轮作对土壤细菌群落的影响,通过设置水稻-水稻(SS)、水稻-青瓜(SQ)和水稻-黄秋葵(SH)3个处理,经持续2年的田间试验,采用Illumina平台HiSeq高通量测序技术测定并比较了土壤细菌群落的差异,分析了其与土壤理化性质的关系。结果表明:1)测序共获得347 544条读数,平均长度436bp,计16 094个OTUs。SS处理土壤含有的OTUs最多,分别较SQ和SH处理高出7.8%和9.4%。2)3个处理土壤细菌丰富度无显著(P0.05)差异,水稻-青瓜轮作(SQ)会降低土壤细菌多样性,提高细菌优势度。3)水稻-蔬菜轮作使厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度升高,绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度降低;增加了放线菌纲(Actinobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)、芽单胞菌纲(Gemmatimonadetes)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和热微菌纲(Thermomicrobia)的相对丰度,降低了酸杆菌纲(Acidobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)和纤线杆菌纲(Ktedonobacteria)的相对丰度。4)变形菌门和放线菌门的相对丰度与土壤电导率(EC)和有效磷含量(AP)正相关,与C/N负相关;绿弯菌门和酸杆菌门的相对丰度与土壤pH、C/N正相关,与土壤有机质(OM)和碱解氮(AHN)含量负相关。     

Kan浓度对无菌苗生根影响的研究

在未加激素的MS培养基中添加不同浓度的Kan,研究其对桑树陕305无菌苗的生根抑制程度,确定转基因植株延迟筛选的适宜浓度。培养基中添加Kan6mg/L是延迟筛选的适宜浓度。     

中国六省土地沙漠化敏感性时空格局与趋势分析

以我国新疆维吾尔自治区、青海省、内蒙古自治区、甘肃省、宁夏回族自治区和陕西省六省区为研究区,分析了1990年、2000年、2005年、2010年4个时期的土地沙漠化敏感性空间格局分布和时间动态变化特征,探讨变化成因并采用CA-Markov耦合模型对土地沙漠化敏感性格局变化趋势进行预测。结果表明:中国六省四期土地沙漠化敏感性格局相似,各级敏感区按分布面积大小排序为:轻度敏感区域 > 中度敏感区域 > 高度敏感区域 > 不敏感区域 > 极敏感区域。极敏感区域主要分布在土壤质地为流动沙地的沙漠区域,不敏感区域主要分布在高山、湖泊附近;人口增多、人为活动强度增加的区域敏感性程度增高;建立治沙工程的区域敏感性降低。对2020年土地沙漠化敏感性格局预测结果显示,相比2010年,极敏感区域在原有的基础上向外围扩张了7 120.04 km²,增幅为4.63%。本文通过分析中国六省土地沙漠化敏感性时空格局与趋势,为中国土地沙漠化防治分区策略制定和划分沙漠化扩展屏障区提供科学依据。