达里诺尔湖生物有效态重金属的形态分布及生态风险评价

以内蒙古赤峰市达里诺尔湖为研究对象,利用Tessier连续提取法,对表层沉积物及柱芯中Cu、Zn、Pb、Cd 4种重金属的形态进行了研究.基于形态及上覆水、过滤水和孔隙水中重金属的浓度,探讨了重金属在水-沉积物界面间的迁移转化规律,评价了湖泊沉积物重金属的污染状况.结果表明:达里诺尔湖的水体环境污染是以Cu、Pb和Zn为主的多金属复合污染,Pb有从上覆水向沉积物迁移的显著趋势,Cu有从孔隙水向上覆水迁移的微弱趋势;沉积物中4种重金属生物有效态主导形态因其元素地球化学性质的差异性而存在差异,表层沉积物中Cu、Pb、Zn和Cd生物有效态的主导形态分别为有机硫化物结合态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态,分别占总生物有效态的61.64％、60.72％、71.50％和53.59％;水平方向上,总生物有效态重金属含量表现出从南西向北东逐渐减小的趋势;沉积柱芯中4种金属有效态之和波动变化,但在40 cm以下均随深度的增大呈现增加趋势.沉积物中4种金属的综合污染指数(RI)为41.18～155.64,空间分布上表现从南西向北东逐渐减小的趋势.达里诺尔湖尚处于轻微生态危害,但南部湖区重金属污染应引起重视.     

水氮交互效应对杂交水稻结实期生理性状及产量的影响

以超高产杂交稻冈优527为材料,通过淹水灌溉、"湿润灌溉(前期)+浅水灌溉(孕穗期)+干湿交替灌溉(抽穗至成熟期)"(W2处理)和旱种3种灌水处理及不同的施氮量,研究水氮互作对结实期水稻剑叶光合特性、氮代谢关键酶及根系活力等生理性状和产量的影响,并探讨各生理指标间的相互关系.结果表明:W2处理和施氮量为180 kg·hm~(-2)的水氮运筹相对于其他处理,能更大地发挥水氮交互效应优势,使剑叶中内肽酶(EP)活性增幅减慢,具有较高的光合速率,有利于维持硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)3种氮代谢酶活性及根系活力的提高,促进产量的增加.施氮量达270 kg·hm~(-2)时各水氮处理交互效应优势减弱,不仅影响水稻生长发育及有关生理过程的作用,还会导致剑叶光合作用和氮代谢酶活性快速降低、蛋白质分解加速,造成产量下降.水稻在旱作处理下,施氮量可适当减少,以180 kg·hm~(-2)为宜,既可缓解水氮互作的负效应,又能发挥水分、氮肥效应,可供生产中水资源不足的情况下参考.此外,水氮互作下各生理指标间有显著的相关性,剑叶光合特性和NR、GS、GOGAT 3种氮代谢酶间呈极显著正相关,与EP呈极显著负相关,且地下与地上部也密切相关,根系活力与剑叶光合特性及NR、GS、GOGAT 3种氮代谢酶间均呈极显著正相关,与EP呈极显著负相关.     

种子引发对水分胁迫下水稻发芽及幼苗生理性状的影响

不同基因型稻种经水引发及聚乙二醇(PEG)渗透胁迫引发处理均能降低稻种丙二醛(MDA)含量,促进可溶性总糖(SS)降解,加快稻种内部糖代谢进程,提高相溶性溶质脯氨酸(Pro)及可溶性蛋白质(SP)含量,也有利于提高苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,引发效果较明显。且适度PEG引发稻种的效果明显好于水引发,杂交籼稻在PEG浓度为20%的条件下引发效果最优,而常规粳型水稻在PEG浓度为10%~15%的引发条件下效果较好,但超出最高PEG引发浓度的阈值,会对稻种产生危害,影响其正常萌发。引发处理后的稻种对不同程度水分胁迫程度的响应表明,适当强度的引发处理利于激发稻种物质代谢、利于各水稻品种的萌发、幼苗形态指标及保护性酶等生理指标的显著提高,而严重的水分胁迫均不利于稻种萌发;表明引发处理虽能提高水分胁迫条件下种子活力,但稻种激发自身对外界萌发环境的协调能力有限,且不同品种间存在明显差异,籼稻优于粳稻。     

水氮互作对结实期水稻衰老和物质转运及产量的影响

以杂交稻冈优527为试材,通过淹水灌溉（W1）、“湿润灌溉（前期）+浅水灌溉（孕穗期）+干湿交替灌溉（抽穗至成熟期）”（W2）和旱种（W3）3种灌溉方式及不同的施氮量,研究了水氮互作对水稻衰老生理指标、物质转运及产量的影响及各指标间的相互关系。结果表明,W2处理下,施氮量为180 kg/hm2的水氮运筹相对于其他处理,能发挥水氮交互效应优势,使剑叶中O2-、H2O2和MDA增幅较慢,具有较高的光合速率,有利于可溶性蛋白等渗透调节物质的积累和SOD、CAT、POD活性及根系活力的提高,促进结实期物质的转运及产量的增加;施氮量达270 kg/hm2各水氮处理交互效应优势减弱,不仅影响结实期水稻正常的生理机能,还会导致物质转运和产量的下降。旱作（W3）条件下,施氮量以90～180 kg/hm2为宜,可缓解水氮互作的负效应,为生产中水资源不足的情况下参考。此外,水氮互作下各指标间有显著的相关性,剑叶中O2-、H2O2和MDA间呈极显著正相关,与保护酶活性、Pn及可溶性蛋白均呈显著或极显著负相关。各指标在抽穗后7～14 d与产量呈极显著相关,衰老过程中地下与地上部也密切相关;根系活力与剑叶保护酶活性、Pn及可溶性蛋白呈显著或极显著正相关,与O2-、H2O2和MDA呈显著负相关。     

镉胁迫对多花黑麦草镉积累特征、生理抗性及超微结构的影响

采用盆栽试验的方法,研究镉(Cd)胁迫对多花黑麦草(Lolium multiflorum)镉积累特性、生理抗性及叶片超微结构的影响。结果表明,1)在不同浓度Cd胁迫下,多花黑麦草地上部含Cd量小于临界值(100mg·kg-1),且地上部含Cd量小于根部含Cd量,此外,转运系数小于1。2)低浓度Cd(50mg·kg-1)胁迫下的多花黑麦草叶绿素含量升高,高浓度Cd胁迫抑制其合成。随Cd浓度增加,初始荧光强度(F0)逐渐升高,最大荧光强度(Fm)先升后降,光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学量子产量(F_v/F_m)和PSⅡ的潜在光化学效率(F_v/F_0)逐渐降低,光量子产量(ФPSⅡ)、电子传递效率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(qN)均呈现先升后降的趋势。3)过氧化氢酶(CAT)的活性均表现出先降后升再降的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)的活性呈现先升后降的趋势;与对照无Cd胁迫相比,过氧化物酶(POD)的活性大体上是升高的;脯氨酸的含量随Cd胁迫浓度增加而逐渐升高;Cd胁迫下多花黑麦草叶片丙二醛(MDA)含量升高不显著(P0.05),其膜脂过氧化程度不高。4)高浓度Cd(300mg·kg-1)胁迫对多花黑麦草叶肉细胞超微结构有所损伤,部分叶绿体空洞化,基粒片层溶解,线粒体嵴结构减少,嗜锇粒增多。研究发现,多花黑麦草对镉胁迫具有较强的积累能力及抗性,可用于镉污染土壤的修复。     

自动化增氧机控制算法与控制系统设计

增氧机对于规模化水产养殖企业必不可少,但是目前增氧机的自动化程度很低,而且现有的增氧机自动控制系统还存在很多不足。为此,分析了当前已有的增氧机自动控制算法的局限性,并结合水产养殖的实践知识和经验设计了一个新的控制算法,采用有限状态机以及PID控制方法。利用所设计的控制算法,在实验室完成了基于ARM9处理器与Linux嵌入式操作系统的控制系统原型设计。该控制系统通过CAN总线获取传感器采集的数据,经过控制算法的计算后,控制步进电机的开启、关闭和转速。同时,该控制系统也是一个TCP/IP服务器,远程主机随时可以连接到该服务器读取当前环境信息。结果表明,该控制系统能够完成预期的功能,满足水产养殖企业的实际需求。     

呼伦湖沉积物生物硅的分布特征

以Si的生物地球化学特征为基础,结合本小组前期研究成果,探讨了我国纬度最高湖泊呼伦湖沉积物中生物硅（BSi）的分布特征以及有机质与BSi的相关性。研究表明,呼伦湖表层沉积物中BSi的含量介于4.04~18.30 mg.g-1之间,平均11.81 mg.g-1;受陆源输入和沉积物粒度分异的影响,呼伦湖表层沉积物中BSi的空间分布由北西向南东呈现明显递减趋势,BSi的高值区出现在北西部湖区。3个柱芯沉积物中BSi的含量均在10 cm处达到峰值,这可能与20世纪60年代出现的大规模厄尔尼诺现象对湖泊水体中营养盐及藻类繁殖带来的影响有关。沉积物中有机碳与生物硅呈显著正相关关系,OC/BSi值介于0.89~7.22之间,平均2.74,远远小于Redfield比值（106/16）,揭示相同条件下,有机质的分解速率远远大于生物硅的溶解速率,颗粒物表层有机质对BSi起到了很好的保护作用,使沉积物中BSi的大部分不参与再循环。     

成都平原两熟区水氮管理模式与磷钾肥配施对杂交稻冈优725产量及品质的影响

以杂交稻冈优725为材料,通过淹水灌溉+氮肥优化运筹（W1N1）、 控制性交替灌溉+氮肥优化运筹（W2N1）、 旱种+氮肥优化运筹（W3N2）3 种水氮管理模式及不同的磷钾肥配施处理,研究其对成都平原两熟区水稻产量、 养分分配及品质的影响。结果表明,水氮管理模式和磷钾肥配施对稻米品质、 稻株各营养器官养分分配及产量均存在显著影响;水氮管理模式对稻谷产量、 整精米率、 直链淀粉、 蛋白质及RVA谱影响明显高于磷钾配施处理,而磷钾肥配施对垩白度、 垩白粒率、 胶稠度的调控作用显著。W2N1相对于W1N1及W3N2水氮管理模式的水稻产量分别提高3.02%和28.21%,为本试验最优的水氮管理模式,且与施磷量P2O5 90 kg/hm2、 施钾量K2O 90~180 kg/hm2 配施组合能进一步提高结实率和千粒重,利于成熟期籽粒氮、 磷、 钾素及稻株总养分累积量的增加,达到水肥耦合促产的目的,而且能提高整精米率、 胶稠度、 蛋白质含量,降低垩白度、 垩白粒率、 直链淀粉及消减值,改善米质。W1N1模式与P90K90配施为宜;旱种相对于淹灌下的水氮优化管理模式,不利于产量及米质的提高,但与P90K180配合对稻谷的产出及米质的改善有一定的补偿作用,可为生产中在水资源不足的情况下提供参考。     

镉胁迫对3种草本植物种子萌发及幼苗初期抗氧化酶活性的影响

采用水培方法,研究不同浓度镉(Cd)胁迫对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、白三叶(Trifolium repens L.)、孔雀草(Tagetes patula L.)种子萌发及幼苗初期抗氧化酶活性的影响.结果表明:与对照相比,合适浓度的Cd胁迫可以促进3种草本植物种子的萌发,高浓度Cd胁迫对3种草本植物的根长和苗长抑制效应明显,且对根长的抑制作用大于苗长.在不同质量浓度Cd胁迫下,3种草本植物抗氧化酶的活性对Cd胁迫表现出不同程度的生理响应,以降低Cd胁迫对幼苗的伤害.可见,3种草本植物的种子对Cd胁迫具有一定的耐性,可用于盆栽试验,研究植物对Cd的胁迫的生理抗性及重金属富集.     

四川稻作区优质稻生产气候生态条件适宜性评价及空间分布

开展特定区域适宜优质稻区域化种植的气候生态条件评价及空间分布格局的研究,可为我国不同稻作区稻米品质生态改良及宏观决策提供重要的理论依据。通过四川、云南、贵州、重庆多地不同生态区田间试验、气象资料的统计分析建立齐穗期与经度、纬度及海拔间的回归模型,以四川省稻作区为分析样区,利用地理信息系统(GIS)空间差值等方法,对四川省稻作区优质稻生产的气候生态条件适宜性及其空间分布格局进行研究。结果表明,四川省各稻作区优质稻生产均存在显著的区域特色,通过对影响不同生态区优质稻生产诸环境及气候生态因子的相对重要程度关系进行回归分析,明确了齐穗期与经度、纬度及海拔间的回归模型;并在研究区域范围内筛选了对优质稻生长发育及米质形成影响较大、且分布差异显著的气象因子:齐穗后灌浆结实期间30 d范围内的日均气温、日照百分率、天文辐射、水汽压等作为优质稻气候生态区划的评价指标,并构建了四川省稻作区优质水稻生态适宜性综合评价指标体系。以此为基础,进行了四川省稻作区优质稻生产的气候生态条件适宜性分级评价及其空间分布格局分析。结果表明:四川省稻作区适宜种植优质稻的区域主要分布在盆周边缘稻区的西北部、盆西平原稻区的西部及北部、川西南山地稻区除西部以外的大部分地区,盆周边缘稻区的西南部、东北部也有零星分布;较适宜种植优质稻的区域主要分布在盆周边缘稻区的北部、西南部,盆西平原稻区的东部、南部,盆中浅丘稻区的西北部、东北部,及川西南山地稻区的西部;除上述区域外皆不适宜种植优质稻。本研究可为科学规划四川省优化优质稻生产布局和结构,促进四川省优质稻高产、优质、高效发展提供科学依据。