外源Ca2+对模拟酸雨胁迫下不同抗性水稻根系氮吸收的影响

为减轻酸雨对植物生长的不利影响,探究Ca²⁺对植物耐酸性的调控机制,本文以五优308（抗性种）和南粳9108（敏感种）两个品种水稻为研究对象,研究外源Ca²⁺对低强度酸雨（pH 4.5,SAR1）和高强度酸雨（pH 3.0,SAR2）胁迫下水稻幼苗根系生长、氮（NO₃^-和NH₄⁺）含量及吸收速率、ATP含量、质膜H⁺-ATPase活性及其磷酸化水平的影响。结果表明： SAR1处理下两个品种水稻的H⁺-ATPase磷酸化水平和活性增加（P<0.05）,促进ATP分解,增加供能,使NH₄⁺吸收增加（P<0.05）,但NH₄⁺仅在南粳9108根中过量积累（P<0.05）,引起铵毒,造成根系生长抑制,五优308中NO₃^-和NH₄⁺含量及其生长均未受影响（P>0.05）。SAR2处理下,两个品种水稻质膜H⁺-ATPase活性和NO₃^-、NH₄⁺吸收速率及含量均降低,根系生长受到抑制（P<0.05）,其中南粳9108降幅大于五优308。Ca²⁺+SAR1处理组两个品种水稻根系质膜H⁺-ATPase磷酸化水平和活性、NO₃^-和NH₄⁺吸收和积累以及根系生长均与对照（叶喷去离子水处理）差异不显著（P>0.05）。Ca²⁺+SAR2处理下H⁺-ATPase活性、NO₃^-和NH₄⁺吸收和积累以及根系生长低于对照（P<0.05）,但显著高于单一SAR2处理（P<0.05）。研究表明,外源Ca²⁺可有效保障模拟酸雨（pH 4.5、3.0）下质膜H⁺-ATPase磷酸化水平,促进H⁺-ATPase活性升高,缓解酸雨对NO₃^-和NH₄⁺吸收的抑制,维持根系生长。其中,外源Ca²⁺对相同强度模拟酸雨胁迫下五优308的调控效果优于南粳9108,说明外源Ca²⁺对酸雨胁迫下植物氮吸收的影响不仅受酸雨强度限制,而且也会受品种影响。本实验中,外源Ca²⁺对不同强度酸雨胁迫下不同抗性水稻氮吸收均有调控效果,合理利用外源Ca²⁺将有助于调节酸雨区农作物的营养吸收,缓解酸雨对农业生产的危害。     

微囊藻毒素对水稻幼苗营养吸收的影响

为进一步解析作物对水体中微囊藻毒素(MCs)的适应机制,通过水培试验研究MCs对水稻幼苗营养吸收及质膜H~+-ATPase基因表达的影响。结果表明:胁迫7 d后,1μg·L~(-1)MCs组水稻幼苗根系活力增加。10μg·L~(-1)MCs组水稻幼苗根系活力和质膜H~+-ATPase活性增加,促进了矿质营养(Mg~(2+)、Fe~(2+)、Zn~(2+)和NO_3~-)的吸收。其中质膜H~+-ATPase活性上升与OSA1、OSA2、OSA3、OSA4、OSA6、OSA8和OSA9表达上调有关。高浓度MCs(100μg·L~(-1)和1000μg·L~(-1))组水稻幼苗根系活力和质膜H~+-ATPase活性降低,阻碍了水稻幼苗对矿质营养的吸收,此时质膜H~+-ATPase的基因表达呈下调趋势,且降低程度随MCs处理浓度增大而增强。恢复7 d后,10μg·L~(-1)MCs组根系活力、质膜H~+-ATPase活性和营养元素含量恢复至对照水平。100μg·L~(-1)MCs组各指标均优于胁迫期,而1000μg·L~(-1)MCs对营养吸收的抑制未恢复。研究表明,MCs胁迫导致的水稻幼苗中营养元素含量的变化受质膜H~+-ATPase活性的调控,且调控能力受MCs浓度限制。     

有机负荷对秸秆消化系统性能及可利用态金属浓度的影响

利用农作物秸秆为原料,在半连续条件下研究厌氧反应器消化特性及金属浓度的变化。结果表明,当有机负荷(organic loading rate,OLR)为4 g/(L·d),固体停留时间(Solid rentention time,SRT)为66.7 d时,单位挥发性固体(VS)最大甲烷产率为217 m L/g,达到了理论产值的56%~58%。采用修正的Tessier法分析金属形态分布,瘤胃和厌氧污泥共接种物中的金属Zn,Cu,Fe,Ni,Mo等提供了产甲烷过程酶的辅因子,有利于水解和产甲烷活性的提高。当OLR升高到6 g/(L·d),SRT下降为40 d时,溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)浓度显著升高,导致金属浓度发生变化。沼渣中Zn和Fe可利用态质量分数显著下降(P0.05),分别为4.39和5.54 mg/kg,Cu可利用态质量分数下降为0.40 mg/kg。从而导致甲烷产率下降为110 m L/g,体系中挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)积累。乙酸、丙酸及丁酸质量浓度均值分别达到了2.02、6.54和0.53 g/L,出现酸化现象。     

黄孢原毛平革菌后处理深度提升醋糟产甲烷潜力

木质素的脱除是醋糟厌氧消化性能提升的关键。以厌氧发酵后的醋糟为底物,利用黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)后处理醋糟脱除木质素的方式,深度提升其产甲烷潜力,并考查不同后处理条件(接种量和后处理时间)下醋糟的降解情况和产甲烷潜力。实验结果表明:加大接种量和延长后处理时间可以促进P. chrysosporium木质纤维素酶的分泌,从而获得更佳的底物降解效果。当接种量为9块、后处理时间为16 d时(实验组T9-16),醋糟的降解效果最佳,总固体和挥发性固体的降解率分别为8.96%和9.91%,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为7.84%、23.72%和11.84%。进一步的产甲烷潜力实验结果表明,P. chrysosporium后处理有效提高了醋糟的可生物降解性。接种量为6块、后处理时间为16 d的实验组(T6-16)产气最佳,单位质量底物(以挥发性固体计)甲烷产气量达到了246.8 mL·g^-1,是对照组(醋糟未进行后处理)的2.82倍。本研究证实了P. chrysosporium后处理提升醋糟厌氧消化产甲烷潜力的可行性。     

不同调理剂对秸秆沼渣堆肥的影响

为了解不同调理剂对秸秆沼渣堆肥的影响,分别选择木屑、花生秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、芦苇秸秆和水稻秸秆作为调理剂,与秸秆沼渣以1∶5(以鲜质量计)的比例均匀混合,进行30 d的好氧堆肥,研究加入不同调理剂后,沼渣堆肥过程中物理、化学、生物学性质的变化。结果表明,木屑、花生秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、芦苇秸秆和水稻秸秆均可作为秸秆沼渣堆肥的调理剂促进堆体快速升温,且可达到无害化要求。秸秆处理可延长高温(≥55 ℃)持续时间,好于木屑处理,但木屑处理可降低堆肥体系中可溶性盐的含量。以大豆秸秆为调理剂,可提高堆体温度,最高可达到68 ℃,可提高多酚氧化酶活性,促进腐殖质的形成。以水稻秸秆作为调理剂时,可降低堆肥体系的pH值,提高NO3--N含量和纤维素酶活性,利于纤维素的降解。以大豆秸秆和水稻秸秆作为调理剂时,两者的堆肥产品可促进种子根的生长,种子发芽指数分别达到137.06%和138.26%,提高了堆肥的品质。     

餐厨浆液沼渣与黑水虻虫粪共堆肥效能研究

为研究餐厨有机浆液厌氧沼渣与黑水虻虫粪共堆肥的效果,本研究设计5组混合比（沼渣∶虫粪）：T1（4∶0）、T2（3∶1）、T3（1∶1）、T4（1∶3）和T5（0∶4）,进行了为期30 d的堆肥实验。结果表明：与T1相比,T2、T3、T4和T5的硝态氮含量分别提高了72.63%、77.93%、88.69%和85.99%。T2处理组堆料具有最高的有机质降解率（13.80%）,堆肥产品具有较高的腐殖质含量（107.55 g·kg^-1）、胡敏酸含量（79.20 g·kg^-1）和胡富比（2.79）。堆肥30 d后,各处理组种子发芽指数均超过80%,其中T1~T4处理组超过100%。随着虫粪比例的增加,堆料电导率显著升高（P<0.05）。研究表明,添加虫粪可加强固氮作用、提高堆肥产品肥效,同时共堆肥可提高有机质降解率、强化腐殖化进程,但是过量虫粪会增加堆料盐度,对植物生长有一定影响,综合效果显示,沼渣和虫粪配比为3∶1时堆肥效果最佳。     

外源添加物对自制生物有机肥保存期的影响

生物有机肥是传统有机肥和菌肥二者的有机结合体,研究乳酸和柠檬酸两种外源添加物对生物有机肥保存期间产品品质的影响,具有较为重要的实践价值。结果表明,添加乳酸和柠檬酸后,生物有机肥的品质在6 个月后仍能满足我国生物有机肥标准(NY 884-2012),其中,活菌数分别为0.6 亿和0.8 亿CFU/g,而对照处理有机肥在第5 个月结束时的活菌数仅为0.001 亿CFU/g,低于标准规定的0.2 亿CFU/g。与添加乳酸相比,柠檬酸的添加更有利于保存期间生物有机肥品质的提高,氮磷养分及小分子有机物氨基酸的含量均高于添加乳酸的处理,分别为5.76 和128.95 mg/g。     

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。     

外源钙对模拟酸雨胁迫下水稻质膜组分和钙形态的调节

为了探寻减轻植物酸致伤害的有效方法,采用水培法研究了外源钙(Ca,5 mmol·L~(-1))对模拟酸雨(SAR,pH 4.5/3.0)胁迫下水稻根系质膜稳定性、质膜组分以及钙形态的影响。结果表明:低强度SAR(pH 4.5)对水稻根系膜稳定性无显著影响,而高强度SAR(pH 3.0)显著降低水稻根系膜稳定性,且水稻根系质膜磷脂(磷脂酰胆碱和磷脂酰甘油)、膜蛋白和非水溶性钙含量显著减少,胞内水溶性钙含量显著增加,恢复5 d后仅SAR(pH 3.0)组上述指标仍显著低于对照。与单一SAR和单一Ca~(2+)处理组相比,pH4.5+Ca~(2+)组水稻根系膜稳定性无显著变化。pH 3.0+Ca~(2+)组水稻根系质膜稳定性、磷脂(磷脂酰胆碱和磷脂酰甘油)、膜蛋白和非水溶性钙含量显著低于对照但高于单一SAR(pH 3.0)组,水溶性钙含量仍显著高于对照但低于SAR(pH 3.0)组,且恢复5 d后上述指标均达到对照水平。外源Ca~(2+)增强水稻根系质膜耐受SAR胁迫能力与其维持水溶性钙-非水溶性钙平衡及缓解磷脂和膜蛋白的降解有关,且缓解效果受酸雨强度限制。     

沼渣与餐厨废弃物、牛粪联合堆肥的腐殖化进程研究

为探究不同沼渣联合堆肥的腐殖化进程,以污泥沼渣、秸秆沼渣和醋糟为主要原料分别与餐厨废弃物、牛粪联合堆肥,进行堆肥过程中酶活性变化及堆肥前后腐殖化特征变化的表征。研究结果表明:秸秆沼渣堆肥过程中脱氢酶和脲酶活性随着堆肥进行呈先增加后降低的趋势,且保持较高的多酚氧化酶、纤维素酶活性,加速了有机物的分解和腐殖化;相比秸秆沼渣和醋糟,污泥沼渣在堆肥结束时脱氢酶和脲酶活性依然较高,分别为19. 25μg/(g·h)、6. 22 mg/(g·d),表明还存在部分不稳定有机物。经过30 d堆肥后,沼渣逐渐腐殖化,腐殖酸的分子量分别由堆肥前的2 024、3 284、2 090 Da变为堆肥后的2 061、3 929、3 990 Da。综上,基于多元参数表征能够为沼渣的高效资源化及其产品应用提供理论依据。