Effect of cultivation time on soil heavy metal accumulation and bioavailability in Phyllostachys praecox stands

Phyllostachys praecox is a bamboo species cultivated for edible shoots under intensive management. However, the potential pollution risk of heavy metals in bamboo soils is not clear under the intensive management for a long term. The objective of this study was to evaluate the effect of cultivation time on soil heavy metal accumulation and bioavailability in bamboo stands subjected to intensive management. Soil samples were collected from a chronosequence of bamboo stands which had been cultivated for 0, 1, 2, 4, 8, and 10 years in Lin''an, Zhejiang Province of China. Eight heavy metals (Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Cd, As, and Hg) present in the soil were selected, and their potential pollution risk was evaluated by chemical speciation analysis. Possible heavy metal sources were explored using multivariate and cluster analysis. Our results showed that Zn, Cu, Hg, and Cd contents in the soil increased with the cultivation time, while Ni, Cr, Pb, and As levels were similar among all stands. Furthermore, the bioavailabilities of all analyzed heavy metals increased with the cultivation time. Multivariate and cluster analysis showed that sources of Ni, Cr, Pb, and As were likely lithogenic in origin, whereas input of Zn, Cu, Hg, and Cd was mainly due to cultivation practices. Current bamboo management strategies raised the potential risks of heavy metal pollution in bamboo shoots in the long term. Soil acidification in P. praecox stands induced by intensive cultivation should be controlled since it stimulated and improved the bioavailability of heavy metals. Appropriate management strategies should thus be adopted to ensure safe and sustainable production of bamboo shoots.     

施肥对灌漠土作物产量、土壤肥力与重金属含量的影响

有机物还田是提升土壤肥力的主要措施,但也存在造成土壤金属污染的潜在风险。为查明不同有机物还田对土壤质量及作物产量的影响,本文通过长期定位试验,研究了无肥对照、常规施化肥(氮磷配施)以及70%常规化肥与牛粪、沼渣、污泥、鸡粪、菌渣和猪粪配施对土壤理化性状、有机碳和氮的固存率、氮磷钾活化系数、作物产量及重金属含量的影响。结果表明:牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪与70%化肥配施虽作物产量与常规施化肥相似,但6种有机物处理土壤有机质、全氮和碱解氮含量都较常规施化肥处理显著增加,污泥、鸡粪和猪粪处理土壤全磷与速效磷含量较常规施化肥处理显著增加,而且牛粪、沼渣、鸡粪和猪粪处理的速效钾、土壤磷活化系数和土壤钾活化系数较常规施化肥处理也显著提升。牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪处理土壤有机碳固存率为36.42%～71.61%,较常规施化肥处理都显著提高;而其氮固存率为6.47%～49.44%,仅有菌渣处理与常规施化肥处理差异不显著,而其他处理较常规施化肥处理显著增加。长期施鸡粪和菌渣处理的土壤铜含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为4.17mg·kg~(-1)和14.2mg·kg~(-1);而污泥、鸡粪和菌渣处理的土壤锌含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为13.53 mg·kg~(-1)、22.60 mg·kg~(-1)和49.73mg·kg~(-1)。综上,等有机质(4 500kg×hm~(-2))的牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪可替代30%氮磷肥,作物产量不受影响;不同有机物培肥土壤效果为污泥、鸡粪和猪粪优于牛粪和沼渣,而沼渣的培肥效果略差。为保证土壤环境质量稳定不恶化,种植小麦时有机物铜和锌的年携入量应分别低于53.01g×hm~(-2)和221.30 g×hm~(-2),而种植玉米时应分别低于153.40 g×hm~(-2)和347.04 g×hm~(-2)。     

Specific ion effect of H+ on variably charged soil colloid aggregation

Specific ion effects (Hofmeister effects) have recently attracted the attention of soil scientists, and it has been found that ionic non-classic polarization plays an important role in the specific ion effect in soil. However, this explanation cannot be applied to H⁺. The aim of this work was to characterize the specific ion effect of H⁺ on variably charged soil (yellow soil) colloid aggregation. The total average aggregation (TAA) rate, critical coagulation concentration (CCC), activation energy, and zeta potential were used to characterize and compare the specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺. Results showed that strong specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺ existed in variably charged soil colloid aggregation. The TAA rate, CCC, and activation energy were sensitive to H⁺, and the addition of a small amount of H⁺ changed the TAA rate, CCC, and activation energy markedly. The zeta potential results indicated that the specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺ on soil colloid aggregation were caused by the specific ion effects of H⁺, K⁺, and Na⁺ on the soil electric field strength. In addition, the origin of the specific ion effect for H⁺ was its chemical adsorption onto surfaces, while those for alkali cations were non-classic polarization. This study indicated that H⁺, which occurs naturally in variably charged soils, will dominate variably charged soil colloid aggregation.     

不同太阳能干燥量对对虾干燥品质特性和能耗的影响

以南美白对虾为试材，研究了不同太阳能干燥量（1、2、3、4 kg）对南美白对虾干燥速率、水分活度、硬度、弹性、咀嚼性、色泽、收缩率、复水率等品质特性和干燥能耗的影响。结果表明，干燥量越大，干燥速率越慢，干燥时间越长；不同干燥量干燥初期，南美白对虾的水分活度变化不明显，不同干燥量间差异不明显，当干燥到一定程度（干燥到5 h时），不同干燥量下水分活度出现显著差异（P＜0.05）；干燥量为3 kg与4 kg 时，南美白对虾干燥产品咀嚼性分别为137.41 mJ和131.06 mJ，显著优于其他干燥量（P＜0.05）；不同干燥量条件下，南美白对虾干燥后的色泽变化趋势不明显；干燥量3 kg与4 kg，干燥后的南美白对虾收缩率分别为22%和21.2%，复水率分别为73.0%和76.5%，收缩率显著低于、复水率显著高于其他干燥量（P＜0.05）；干燥量为3 kg，干燥时间为7 h时，总干燥能耗最低，为10.25 kWh，显著低于其他处理（P＜0.05）。干燥量3~4 kg时，南美白对虾干燥产品的咀嚼性、色泽、收缩率、复水率等理化特性优于其他干燥量，干燥能耗低，适于干燥南美白对虾产品。     

水稻复合农艺性状QTL剖析

为了解水稻复合性状的数量性状基因座(QTL),在利用单片段代换系进行QTL鉴定的基础上,剖析了水稻株高QTL与主茎高和穗长QTL,主茎高与倒一节间长、倒二节间长、倒三节间长和倒四及以下节间长QTL,谷粒长宽比QTL与粒长和粒宽QTL,每穗粒数QTL与一次枝梗数和二次枝梗数QTL的关系。结果表明:鉴定出株高QTL的6个单片段代换系中有4个只检测出了主茎高QTL,其加性效应百分率为86.00%～99.55%,有1个只检测出了穗长QTL,其加性效应百分率为48.31%,有1个同时检测出了主茎高QTL和穗长QTL,其中主茎高QTL的加性效应百分率为81.72%,穗长QTL加性效应百分率为18.28%;在检测出主茎高QTL的7个单片段代换系中,有1个只检测出倒一节间长QTL,有2个只检测出倒二节间长QTL,有2个检测出倒一节间长QTL和倒二节间长QTL,有2个只检测出倒三节间长QTL;不同的单片段代换系中检测出的节间长的QTL加性效应百分率变化范围为-128.62%～172.07%;7个检测出谷粒长宽比QTL的单片段代换系中,有5个只检测出粒长QTL,1个只检测出粒宽QTL,1个同时检测出了粒长QTL和粒宽QTL;检测出每穗粒数QTL的3个单片段代换系中,有2个只检测出二次枝梗数的QTL,有1个同时检测出一次枝梗数QTL和二次枝梗数的QTL。这些结果表明,代换片段中如能检出复合性状QTL,也可以检出其构成性状QTL;复合性状QTL的加性效应的大部分可由其构成性状QTL的综合效应来解析,但相同的复合性状,不同代换片段检出的构成性状QTL不同。     

黑沙蒿根系抗拉特性及其与化学成分的关联性

[目的] 探讨根系抗拉特性与主要化学成分含量的关联性，以期充实根系固土力学特性研究以及提供矿区生态恢复和植物保护的理论支持。[方法] 以神东矿区广泛分布的多年生灌木黑沙蒿（Artemisia ordosica）为研究对象，利用TY8000伺服式强力机，研究1~4 mm径级直根段、含侧根分支处根段抗拉材料的力学特性并测定各径级的纤维素、半纤维素和木质素，研究根系材料力学及其与化学成分的关联性。[结果] ①随着根系直径增加，黑沙蒿直根段、含侧根分支处根段抗拉力增加，而抗拉强度和杨氏模量减小，且抗拉力、抗拉强度和杨氏模量都与根系直径呈幂函数关系。②直根段、含侧根分支处根段化学成分含量差异显著（p<0.05），平均化学成分含量为：半纤维素（31.69%，32.18%） > 木质素（28.42%，25.30%） > 纤维素（15.50%，15.35%）。③随着根系直径增加，直根段纤维素含量减小，半纤维素和木质素含量增加，而含侧根分支处根段纤维素含量减小，半纤维素和木质素含量无变化。④直根段抗拉强度、杨氏模量与纤维素极显著正相关（p<0.01），与半纤维素、木质素极显著负相关（p<0.01）。含侧根分支处根段抗拉强度、杨氏模量与纤维素极显著正相关（p<0.01），与半纤维素、木质素无相关性。[结论] 黑沙蒿根系抗拉特性与化学成分表现出一定的相关性，且纤维素是影响灌木根系材料力学特性的主要化学组分。     

有机肥部分替代化肥氮对叶菜产量和环境效应的影响

针对叶菜类蔬菜有机肥氮替代化肥氮的最佳替代比例及对经济效益和环境效应综合评价较缺乏等问题,本研究采用田间试验,对包心菜和小青菜进行等氮水平下不同比例有机肥替代化肥处理,包括:纯化肥氮(0M),25%、50%、75%和100%有机肥替代化肥(25%M、50%M、75%M和100%M),研究不同处理下蔬菜产量、经济效益、土壤氨挥发和氧化亚氮排放。结果表明, 25%M处理下包心菜和小青菜产量均达最高,且与0M处理相比包心菜和小青菜的产量分别增加15.0%(P0.05)和16.3%(P0.05)。25%M比0M处理经济效益分别增加11.7%和5.4%,但在50%M、75%M和100%M处理下经济效益为负增长。25%M处理下,氨挥发累积排放量在包心菜和小青菜季分别为42.1kg·hm~(-2)和12.9kg·hm~(-2),比0M处理分别降低23.4%(P0.05)和41.6%(P0.05); 0M和25%M处理间氧化亚氮累积排放量无显著差异, 25%M处理在包心菜和小青菜季的氧化亚氮累积排放量分别为0.74 kg·hm~(-2)和3.06 kg·hm~(-2);与25%M处理相比, 50%M、75%M和100%M处理下氧化亚氮排放分别增加33.7%～60.8%(P0.05)、50.0%～134.3%(P0.05)和56.8%～185.6%(P0.05)。基于此,提出叶菜类蔬菜有机肥氮替代化肥氮的适宜替代比例在25%左右时可实现最佳的增效减排效果。     

冠菌素对玉米抗倒伏能力及产量的影响

在田间条件下，以玉米品种先玉335和郑单958为材料，在八展叶时于叶面喷施不同浓度 (0、0.01、0.1、1和10 μmol/L) 冠菌素 (COR)，研究了COR对玉米抗倒伏能力及产量的影响。结果表明:经10 μmol/L COR处理后，先玉335的株高和穗位高分别比对照降低了7.0%和19.9%，郑单958分别降低了20.8%和18.2%，单株叶面积、节间抗折断力、穗下第8~14节间长度和节间最大直径与对照间亦差异显著。且随着COR浓度的增加，先玉335和郑单958的株高、穗位高、单株叶面积和穗下第8~14 节间长度均逐渐降低；第8~14节间最大直径和节间抗折断力逐渐增大。经1 μmol/L COR处理后，2个供试玉米品种的产量、穗数、穗粒数和千粒重较对照均有所增加，其中先玉335的产量较对照增加了9.9%，郑单958增加了4.3%。综上所述，COR可以提高玉米的抗倒伏能力，不同品种玉米对COR的敏感性不同，其中先玉335抗倒伏的最适COR浓度为10 μmol/L，郑单958抗倒伏的最适COR浓度为1 μmol/L。     

有机肥等氮替代化肥对红壤团聚体及玉米产量和品质的影响

为研究有机肥等氮替代化肥对土壤结构、玉米产量和品质的影响,设置有机肥等氮替代化肥的10%（M10）、20%（M20）、30%（M30）、40%（M40）,以单施化肥（M0）和不施肥（CK）为对照6个施肥处理,测定玉米不同生育期的土壤团聚体变化状况。结果表明：随有机肥等氮部分替代化肥比例的增加,玉米各生育期土壤>0.25mm水稳性团聚体（R_0.25）、平均质量直径（MWD）、几何平均直径（GWD）不断增加,团聚体破坏率（PAD）、分形维数（D）不断降低。与M0处理相比,M30和M40处理显著提高了玉米子粒产量,表现为M30>M40;M20、M30、M40处理较M0处理玉米子粒蛋白质含量显著增加了13.29%~25.03%,淀粉含量显著增加了39.84%~114.06%,可溶性糖含量显著增加了36.49%~54.05%;蛋白质含量表现为M30和M20处理显著大于M40处理,M30与M20处理间差异不显著;淀粉含量表现为M40>M30>M20,差异显著;可溶性糖含量表现为M40和M30处理显著大于M20处理,M30与M40处理间差异不显著。玉米子粒产量和品质与抽雄期、成熟期土壤团聚体R_0.25呈极显著正相关（P<0.01）,与PAD、D值呈极显著负相关（P<0.01）。因此,玉米生产中,利用有机肥等氮替代化肥培肥土壤,需兼顾玉米产量和品质,30%为适宜的有机肥等氮替代化肥比例。     

羊肚菌营养袋制作原料的化学成分分析及配方优化

为优化羊肚菌营养袋的原料组成与配比,以食药用菌栽培基质中常用的4种秸秆及谷壳、麦粒、麦麸,通过主成分分析归纳各原料的营养组成属性,设计出9个营养袋配方进行栽培试验,比较出菇产量,得出高产营养袋原料组合为谷壳和麦粒;再以谷壳与麦粒按11种不同的重量比混合制成营养袋进行栽培试验,综合考量制作成本、出菇产量、经济效益等因素后,最终得到高产高效的羊肚菌营养袋配方(重量比)为谷壳19%、麦粒79%、石灰1%、石膏1%。