土壤水分亏缺对Bt棉铃壳杀虫蛋白表达的影响

【目的】研究土壤水分亏缺对Bt棉杀虫蛋白含量及Bt基因表达、氮代谢酶活性的影响,为Bt棉抗虫性安全表达提供理论参考。【方法】2014—2015年以Bt棉常规品种泗抗1号、杂交种泗抗3号为材料,采用盆栽法,2014年设置5个土壤水分处理:G1、G2、G3、G4和CK,其土壤含水量分别为最大持水量的15%、30%、45%和75%。2015年设置4个处理:G2、G3、G4和CK。观察土壤水分亏缺对盛铃期Bt棉铃壳杀虫蛋白含量影响。所有处理于盛花期前10 d控制浇水,如遇下雨,将处理盆钵移入室内。使用WET土壤三参数速测仪监测土壤水分,用称重法控制土壤水分,即当监测发现土壤水分低于设计值时,于早晨、中午、傍晚进行定量补水。2015年进一步研究水分亏缺对Bt基因表达量、氮代谢相关合成酶(硝酸还原酶和谷氨酸丙酮酸转氨酶)活性、分解酶(肽酶和蛋白酶)活性的影响。【结果】与对照(土壤含水量为最大持水量75%)相比,泗抗1号和泗抗3号铃壳中Bt蛋白含量随土壤水分亏缺程度的增加而降低,且在土壤含水量为最大持水量60%时开始显著下降,但泗抗1号下降幅度低于泗抗3号,其中2014年泗抗1号下降22.5%,泗抗3号下降41.6%。在土壤含水量为最大持水量60%时,铃壳中Bt基因表达量增加,泗抗1号、泗抗3号分别比对照提高48.6%和22.1%。氮代谢相关酶活性变化表明,水分亏缺条件下,2个类型品种的硝酸还原酶(NR)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性降低,肽酶和蛋白酶活性增加。且肽酶和蛋白酶活性变化幅度高于NR和GPT。相关分析表明,NR和GPT活性与铃壳中杀虫蛋白含量呈显著或极显著正相关;肽酶和蛋白酶活性与杀虫蛋白含量呈显著负相关。【结论】水分亏缺胁迫下,供试品种铃壳中杀虫蛋白质含量下降。但在转录水平,未发现Bt基因表达量下降。但氮代谢关键合成酶(NR和GPT)活性降低,分解酶(肽酶和蛋白酶)活性增加。因此,蛋白质合成减弱、分解加强可能导致铃壳中杀虫蛋白含量下降。     

Chitosan associated with whole raw soybean in diets for Murrah buffaloes on ruminal fermentation,apparent digestibility and nutrients metabolism

This study aimed to investigate the effects of chitosan and whole raw soybean on nutrient intake, apparent digestibility, nitrogen utilization, microbial protein synthesis, blood metabolites, feeding behavior, ruminal fermentation, digesta kinetics, and reticular flow of nutrients of buffaloes. Four ruminally‐cannulated Murrah buffaloes (351 ± 15 kg of initial BW) were randomly assigned according to a 4 × 4 Latin square design. Treatments were arranged as 2 × 2 factorial arrangement: the first factor was whole raw soybean (WRS), and the second factor was chitosan (CHI) with or without their inclusion in diets. Intake and apparent digestibility of ether extract (p < .01; p = .04, respectively), non‐fiber carbohydrates intake (p = .03) and apparent ruminal digestibility of dry matter (p = .01) were affected by diets. An interaction effect or tendency was observed for microbial nitrogen (p = .09), concentrations, ruminal ammonia nitrogen (p = .05), total volatile fatty acid (p = .03). Association of chitosan with whole raw soybean has potential effects as a modulator of rumen fermentation; therefore, chitosan can be applied as an alternative non‐ionophore for Murrah buffaloes.     

28条环太湖河流沉积物氮的分布特征

测定了太湖流域不同污染控制区中28条主要环湖河流河口处表层0～10cm沉积物中氨氮(NH3-N)、硝氮(NO-3-N)、有机氮(Org-N)及总氮(TN)含量,揭示氮的空间分布并分析各形态氮之间的相关性。结果表明,环湖河流表层沉积物中TN含量由高到低依次为东部污染控制区>北部区>湖西区>浙西污染控制区,平均958.70mg.kg-1,且以东部污染控制区中吴溇河口最高,污染最重。NH3-N含量远高于NO-3-N,平均200.29mg.kg-1;Org-N含量及分布与TN相似,平均758.40mg.kg-1,占TN的39.27%～95.12%。NH3-N是可交换态氮(EN)的主要存在形式,Org-N是沉积物中氮的主导形态,沉积物中TN只有极少部分在成岩过程中发生矿化。     

曲周试区玉米秸秆不同还田方式对土壤氮素影响的探讨

在中国农业大学曲周试验站的潮土上进行2种不同模式的玉米秸秆还田试验,为期1年。结果发现玉米秸秆还田后前期由于能减少可溶性N的淋失,后期又释放出N,从而提高了N的利用率。土壤NO3--N含量随作物生长季节变化明显,而NH4 -N具有稳定性;土壤微生物N变化同秸秆分解状况相一致。多数时间内整翻处理的微生物N高于粉碎处理。     

Effects of in situ freezing on soil net nitrogen mineralization and net nitrification in fertilized grassland of northern China

Effects of soil freezing on nitrogen (N) mineralization have been the subject of increased attention in the ecological literature, though fewer studies have examined N mineralization responses to successive mild freezing, severe freezing and cyclic freeze–thaw events. Even less is known about relationships of responses to soil N status. This study measured soil N mineralization and nitrification in the field along an experimental N gradient in a grassland of northern China during the dormant season (October 2005–April 2006), a period in which freezing naturally occurs. Net N mineralization exhibited great temporal variability, with nitrification being the predominant N transformation process. Soil microbial biomass C and N and extractable NH₄ ⁺ pools declined by 40, 52, and 56%, respectively, in April 2006, compared with their initial concentrations in October 2005; soil NO₃^– pools increased by 84%. Temporal patterns of N mineralization were correlated with soil microbial biomass C and N. N mineralization and nitrification increased linearly with added N. Microbial biomass C in treated soils increased by 10% relative to controls, whereas microbial N declined by 9%. Results further suggest that freezing events greatly alter soil N dynamics in the dormant season at this site, with considerable available N accumulating during this period.     

膜下滴灌棉田土壤温度探头最优布设研究

根据新疆试验区滴灌棉田不同位置、不同深处全生育期的地温数据,通过相关性分析发现,滴灌棉田同一观测点不同深处的地温具有较强的相关性;用R型谱系聚类法,对各观测点8个层次的地温变量进行分类,分为4类时,在地表0cm以及地表下5、15和40cm深处的地温就能较好的反映0～80cm土层的平均地温。水平方向上膜下宽行的平均地温最能反映滴灌棉田剖面上的土壤地温;膜下宽行处地表0cm以及地表下5、15和40cm深处可作为1膜2带4行滴灌棉田地温探头的最优布设点。     

向日葵和马铃薯间作条件下氮素的吸收和利用

间套作不但能提高作物产量和资源利用效率,也是有效降低土壤风蚀的重要措施。明确间套作体系中氮素竞争与互补机理,提高氮素利用效率对区域农业可持续发展有着重要意义。该研究于2010年和2011年在内蒙古武川进行了大田试验,利用半微量凯氏定氮方法测定植株各器官氮素含量和氮吸收量,探讨间作中作物对氮素吸收和利用的特征。结果表明,从系统角度出发,向日葵和马铃薯间作系统的氮吸收当量比(NER)为0.95～1.02,差异不显著,这种间作模式对作物氮的吸收效率没有影响。从作物角度出发,间作没有显著提高向日葵的氮素吸收和利用效率,却降低了系统中马铃薯的氮素吸收和利用效率。间作中,向日葵氮偏吸收当量比为0.53～0.74,大于其种植比例(50%),说明间作向日葵具有显著的氮素竞争和吸收优势;而马铃薯氮偏吸收当量比为0.28～0.42,低于其在间作中所占的比例(50%),处于显著劣势。间作马铃薯产量(鲜薯质量,80%含水率)的氮素生理利用效率(NPE)为249.2g/g,略低于单作(269.8g/g),其中4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)间作马铃薯的NPE为238.2g/g,显著低于单作。4P:4S间作向日葵产量(籽粒质量,12%含水率)的NPE为30.1g/g,高于单作(25.9g/g)和2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)间作的NPE(22.8g/g)。在4P:4S间作模式中,向日葵的NPE有所提高,作为代价,降低了马铃薯的NPE。间作中马铃薯的收获指数HI(0.83)低于单作(0.87),间作向日葵的HI(0.40)高于单作的HI(0.33)。间作作物NPE的变化主要受作物收获指数HI的影响。     

磷素营养与大豆生长和共生固氮的关系

在水培条件下,研究了磷素营养对２个大豆品种生长和共生固氮的影响。结果表明,水培液中磷含量在２．３～９．３ｍｇ／Ｌ时,２个大豆品种的植株生长量、根瘤数、根瘤干重、固氮活性和氮积累量均随磷浓度增加而显著增加;而在９．３～３７．０ｍｇ／Ｌ时则大大降低。磷浓度过高会造成毒害,但植株的磷积累量却与施磷量呈显著的线性回归关系。植株不同部位磷含量是根瘤＞根＞地上部分;氮含量是根瘤＞地上部＞根。２个大豆品种对磷肥反应有显著差异。     

施氮对关中地区冬小麦农田土壤呼吸的影响及基于植被指数的估算模型

为探寻不同施氮量对农田土壤呼吸（R_S）的影响并快速准确估算R_S,以关中地区冬小麦为研究对象,观测了5种施氮量下冬小麦农田R_S的变化,研究了环境因子（土壤温度、土壤湿度）及作物因素（叶面积指数、地上部生物量、SPAD值）对于R_S的影响,建立了适用于关中地区土壤温度与植被指数下的农田土壤呼吸估算模型。设置秸秆还田下的5种施氮量处理,分别为传统施氮量SN200（200 kg·hm^-2）、优化施氮量SN150（150 kg·hm^-2）、60%优化施氮量SN120（120 kg·hm^-2）、50%优化施氮量SN100（100 kg·hm^-2）以及不施氮肥SN0（0 kg·hm^-2）。结果表明：不同施氮量下R_S随生育期推进均表现为先升高再降低的趋势,同时添加氮肥促进了R_S排放。各处理观测期内R_S的均值为：SN200（3.68 μmol·m^-2·s^-1）>SN150（3.40 μmol·m^-2·s^-1）>SN120（3.06 μmol·m^-2·s^-1）>SN100（2.70 μmol·m^-2·s^-1）>SN0（2.21 μmol·m^-2·s^-1）。不同施氮量下冬小麦冠层近红外波段反射率在拔节期和抽穗期差异明显,反射率从高到低依次为SN200>SN150>SN120>SN100>SN0,而在灌浆期和成熟期差异不大。土壤温度显著影响了R_S（P<0.01）,土壤湿度与R_S没有显著相关关系（P0.05）。叶面积指数、地上部生物量、SPAD值和植被指数均与R_S呈显著相关关系（P<0.05）。通过多种模型评估,建立基于植被指数和土壤温度的最佳农田土壤呼吸估算模型,显著高于基于土壤温度的单因子模型,模型精度可达到0.6以上（n=120）。     

减氮控水对日光温室番茄-小型西瓜产量、品质及氮素利用的影响

研究日光温室滴灌施肥条件下,不同水肥组合对作物产量、品质和氮素利用的影响,综合评价优化水肥和常规水肥管理的调控效应。田间试验设置4个水氮处理,包括不施氮+常规灌溉(N_0+FI)、常规施氮+常规灌溉(FT+FI)、优化施氮+常规灌溉(OPT+FI)、优化施氮+优化灌溉(OPT+OI)。测定不同处理下秋冬茬番茄-春茬小型西瓜的产量、品质以及根、茎、叶、果实氮素吸收量。结果表明:优化水氮处理(OPT+OI)番茄产量和果实可溶性糖、可滴定酸和Vc含量与农户常规水氮处理(FT+FI)无显著差异,但番茄果实的硝酸盐含量降低了66.3%(P0.05);灌溉量相同时,减氮40%处理(OPT+FI)的小型西瓜产量相比常规施氮处理(FT+FI)提高了13.1%;OPT+OI处理果实的可溶性糖、可滴定酸和Vc含量较对照处理(N_0+FI)均显著提高。不同水肥处理下,两季作物氮在各器官的累积量均表现为果实叶茎根。随着番茄的生长,果实和茎的氮素携出量占总携出量的比例分别由62.4%和5.9%增加至67.1%和6.3%,而根和叶中氮素携出量降低,OPT+OI处理果实氮素携出所占比例增量最大,促进了营养器官中的氮素向果实中转运。在当前日光温室栽培条件下,适当优化施氮量和灌溉量既可以保证作物产量和氮素吸收,同时提高果实的品质。