河套盐碱地不同利用方式土壤盐碱化特征差异分析

为研究河套平原盐碱地在不同利用方式对土壤盐碱化特征分布的影响,通过野外调查取样和室内分析相结合的方法,对5种土地利用方式下(林地、农用地、牧草地、改良地、盐荒地)不同深度土壤剖面形态特征、可溶盐含量、盐分离子组成、总碱度、pH、碱化度等指标的变化规律进行了系统研究。结果表明:不同利用方式土壤剖面土体结构、颜色、根系分布、石灰性反应及碱化层分布均有明显差异;土壤剖面的可溶性盐、阴阳离子分布因土地利用方式不同而存在差异,牧草地和林地土壤剖面可溶性盐呈"橄榄"型、盐荒地和改良地呈"表聚"型、农用地呈"底聚"型;土壤pH、碱化度和总碱度在剖面中的分布特征基本一致,呈"S"型;经不同利用方式土壤的盐化程度和碱化程度均有所下降,与盐荒地相比,农用地盐碱化指标下降的最为显著(P0.05),其中0—20 cm土壤全盐量降至0.88 g/kg,pH降至7.83,总碱度、ESP降至0.17 cmol/kg和12.54%,表明苏打盐碱地经农用后更有利于土壤脱盐化过程和脱碱化过程;土壤全盐量、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、总碱度、pH可作为控制区域盐碱化的主要因子。研究结果为阐明河套平原盐碱地的盐碱化过程及盐碱化土壤利用模式提供技术参考。     

小麦秸秆还田条件下钾肥减量对水稻产量及养分利用的影响

利用长江中下游稻麦轮作定位试验，研究小麦秸秆还田条件下，钾肥减量施用对土壤钾素含量、水稻产量和钾素累积量以及钾肥利用率的影响，为小麦秸秆还田后水稻钾肥合理施用提供科学依据。试验共设5个处理，分别为：秸秆还田+配方施肥（K_100%），秸秆还田+配方施肥钾肥减量10%（K_90%），秸秆还田+配方施肥钾肥减量20%（K_80%），秸秆还田+配方施肥钾肥减量30%（K_70%），秸秆还田+配方施肥不施钾肥（K₀）。采集3年水稻不同生育期植株和土壤样品，分析土壤钾素动态变化和水稻钾素吸收富集规律，并统计水稻产量和经济效益。3年试验结果表明，与K_100%相比，K_90%处理的土壤全钾和速效钾含量分别提高了3.13%和6.38%，水稻钾素总累积量和净累积量平均提高1.55%和5.13%，水稻平均增产2.19%；K_80%和K_70%处理的土壤全钾和速效钾含量分别平均减少12.58%~15.31%和4.26%~10.64%，水稻钾素总累积量平均减少了7.49%~13.62%，水稻净累积量平均增加了0.48%~1.78%，K_80%处理的水稻产量平均增加2.32%，而K_70%处理的水稻产量则平均降低了6.43%。与K_100%相比，钾肥减量（K_90%、K_80%、K_70%）能够显著增加水稻钾肥农学效率（15.51%~24.53%）、偏生产力（17.96%~25.40%）和钾素吸收利用率（17.53%~55.36%）（P<0.05）。当钾肥减量大于20%时，经济效益呈下降趋势。小麦秸秆还田条件下，与配方施肥相比（K_100%），钾肥减量10%对土壤速效钾含量影响不显著，但能够提高水稻钾素累积量；钾肥减量20%~30%会降低土壤速效钾含量以及水稻钾素累积量，提高水稻钾素净累积量；钾肥减量10%~20%对水稻产量影响不显著，但可以增加钾肥农学效率、偏生产力和钾肥吸收利用率及经济效益。     

膜下滴灌条件下高产甜菜灌溉的生理指标

甜菜是我国重要的糖料作物,其生物产量高,需水量大,合理灌溉是节约用水、提高产量的有效措施之一。本试验连续两年研究了内蒙古半干旱地区膜下滴灌条件下,不同灌水量甜菜块根产量与叶面积指数、净光合速率、蒸腾速率、叶水势、土壤含水量和耗水量之间的关系,以及不同灌水量对甜菜产量和水分利用效率的影响。结果表明,高产甜菜的叶面积指数在叶丛快速生长期大于7.37,在块根糖分增长期和糖分积累期分别为6.08~6.51和4.19~5.57,在叶丛快速生长期、块根糖分增长期和糖分积累期叶水势分别为–0.09~–0.22、–0.18~–0.39和–0.26~–0.48 MPa,净光合速率分别为21.28~28.23、21.90~28.75和22.06~26.58μmol m–2 s–1,蒸腾速率在叶丛快速生长期和块根糖分增长期分别为9.36~10.21 mmol m–2 s–1和6.37~7.73 mmol m–2 s–1,在糖分积累期大于4.69 mmol m–2 s–1,耗水量分别为140.15~312.78、44.93~200.45和56.32~113.06 mm。甜菜产量、产糖量、水分利用效率均高的合理灌溉量,在丰雨年份(生育期降雨量500 mm)为1350 m3 hm–2,在少雨年份(生育期降雨量300 mm)为1800 m3 hm–2,为甜菜节水灌溉提供了理论依据和生理指标。     

钾肥种类和施钾时期对油葵产量及品质的影响

为分析钾肥种类和施钾时期对油葵产量以及品质的影响，选取油葵杂交品种陇葵杂3号，采用2因素3水平（2个钾肥种类：氯化钾（F1）、硫酸钾(F2)；3个施钾时期：全部种前基施（T1）、 50% 基施+50%现蕾期追施（T2）、 25%基施+50%现蕾期追施+25%花期追施（T3））随机区组试验设计，于2014-2016年在甘肃省景泰条山农场进行田间试验。结果表明：KCl和K₂SO₄这两个钾肥品种的盘径、千粒重、粗脂肪含量、产油量、亚麻酸含量间没有明显的差异。与施用K₂SO₄相比，施用KCl的产量在2014年显著增加，F1T2的产量较F2T2增加了4.96%，F1T3较F2T3增加了4.06%。出仁率、油酸含量在2015年和2016年显著增加，F1T1的出仁率较F2T1在2015年和2016年分别增加了1.50%、2.99%，F1T2的出仁率较F2T2在2015年和2016年分别增加了1.76%、19.7%；2015年F1T2的油酸含量较F2T2增加了5.92%；2016年F1T3的油酸含量较F2T3增加了9.09%。粗蛋白含量在2014年和2016年显著降低，F2T3的粗蛋白含量较F1T3在2014年和2016年分别增加了9.95%、8.87%。粗蛋白产量在2016年显著降低，F2T3的粗蛋白产量在2016年较F1T3增加9.29%。亚油酸含量在2015年和2016年显著降低， F1T3的亚油酸含量较F2T3在2015年和2016年分别增加了3.17%和3.03%。施钾时期对油葵的盘径、亚麻酸含量没有显著影响，但对油葵的千粒重、出仁率、产量、蛋白质含量、蛋白质产量、粗脂肪含量、产油量、油酸、亚油酸影响显著。钾肥的最佳施用时期为基施。油葵产量与盘径、千粒重、出仁率均有显著的正相关关系，油酸和亚油酸之间存在负相关关系。     

Does sand content in spawning substrate result in early larval emergence? Evidence from a lithophilic cyprinid fish

The spawning success of lithophilic salmonids is strongly influenced by the fine sediment content (“fines”) of spawning substrates, yet knowledge on the impacts of fines on the spawning of non‐salmonid lithophiles remains limited, despite their ecological and socio‐economic importance in European rivers. Consequently, the aim here was to use an ex‐situ experiment to investigate the impact of sand content on egg survival and timing of larval emergence of the surface‐spawning cyprinid European barbel Barbus barbus. Thirty incubator boxes within a recirculating system were filled with one of five experimental sediment mixtures (0%–40% sand by mass) that each contained 300 fertilised eggs at a depth of 50 mm. Emerged, free‐swimming larvae were captured and counted daily to assess grain‐size effects on larval survival and emergence. Specifically, total proportion of emerged larvae, cumulative daily proportion of emerged larvae and time required to reach 50% emergence were measured during the study. Whilst the proportion of sand in the sediments did not have a significant impact on egg‐to‐emergence survival (mean survival per treatment 75%–79%), it significantly affected the timing of larval emergence to the water column; early emergence was detected in treatments with elevated sand content (on average, 50% emergence after 12–13 days versus 19 days in the control). Similar to findings from salmonid studies, these results suggest high sand content in spawning gravels can influence timing of larval emergence and potentially cyprinid lithophilic fish survival.     

Reduction in cadmium accumulation in japonica rice grains by CRISPR/Cas9-mediated editing of OsNRAMP5

Cadmium (Cd) intake is harmful to human health and Cd contamination in rice grains represents a severe threat to those consuming rice as a staple food. Knockout of Cd transporters is a promising strategy to reduce Cd accumulation in rice grains. OsNRAMP5 is the major transporter for Cd and manganese (Mn) uptake in rice. Nevertheless, it is uncertain whether knockout of OsNRAMP5 is applicable to produce low Cd rice without affecting plant growth and grain yield. In this study, we adopted CRISPR/Cas9-based gene editing technology to knock out OsNRAMP5 in two japonica varieties. We generated three independent transgene-free osnramp5 mutants and investigated the effect of osnramp5 mutations on Cd accumulation and plant growth. Hydroponic experiments showed that plant growth and chlorophyll content were significantly reduced in osnramp5 mutants at low Mn conditions, and this defective growth in the mutants could be fully rescued by supply of high levels of Mn. Cd and Mn accumulation in both roots and shoots was markedly reduced in the mutants compared to that in wild-type plants. In paddy field experiments, although Cd in flag leaves and grains was greatly reduced in osnramp5 mutants, some agronomic traits including plant height, seed setting rate, and grain number per panicle were affected in the mutants, which ultimately caused a mild reduction in grain yield. The reduced plant growth in the mutants can be attributed to a marked decrease in Mn accumulation. Our results reveal that the manipulation of OsNRAMP5 should be treated with caution: When assessing the applicability of osnramp5 mutants, soil pH and soil water content in paddy fields need to be taken into consideration, since they might affect the levels of available Mn in the soil and consequently determine the effect of the mutation on grain yield.     

施磷对紫花苜蓿光合作用及抗蓟马的影响

为了明确施磷对苜蓿抗蓟马的影响及其相关的光合机制,本试验以西北广泛种植的感蓟马苜蓿品种‘甘农3号’和抗蓟马苜蓿品种‘甘农9号’为材料,在大田蓟马为害高峰期,调查评价了不同施磷水平下苜蓿的受害指数、生长指标和蓟马虫口数量,测定了不同施磷水平下苜蓿的光合气体交换参数、可溶性糖含量。结果表明:施磷后,‘甘农3号’和‘甘农9号’苜蓿的受害指数均显著降低,株高和产量显著增加,蓟马虫口数量无显著变化;净光合速率(Pn)和水分利用率(WUE)显著升高,蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)显著降低;苜蓿心叶可溶性糖含量显著升高,但可溶性糖含量与蓟马虫口密度间无相关性,而与受害指数之间存在极显著的负相关关系。施磷有效地增强了苜蓿的光合作用,进而增强了苜蓿对蓟马的耐害性。在大田条件下,通过增施磷肥来控制苜蓿蓟马的危害是一种经济有效的绿色防控措施。     

盐份浓度对油菜干物质积累分配、农艺性状及品质的影响

为了研究不同土壤盐份浓度对油菜生长的影响，2015—2016年度以‘扬油9号’和‘苏油211’为供试品种，在低盐浓度(2.978 g/kg)和高盐浓度(4.900 g/kg)试验田进行种植，于成熟期取样测定植株干物质积累量、农艺性状及籽粒品质含量。结果表明，随着盐份浓度增加，全株及不同器官干物质积累量均显著降低，高盐与低盐处理相比，‘扬油9号’和‘苏油211’产量下降幅度分别为24.14%和27.83%，不同器官中根系干物质积累量下降幅度最大，‘扬油9号’和‘苏油211’根系干物质下降幅度分别为34.52%和39.69%，茎枝干物质积累下降幅度最小，两品种下降幅度分别为9.46%和12.93%。随着盐份浓度增加，茎枝干物质分配比例显著增加，其余器官干物质分配比例均显著降低。随着盐份浓度增加，株高和角果数显著降低，而每角粒数和千粒重在不同盐份浓度处理间无显著差异。随着盐份浓度增加，籽粒油份含量显著降低，蛋白质含量显著增加。     

微波辐射法竹浆纤维素的中性TEMPO氧化及表征

采用微波辐射法和中性2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物(TEMPO)自由基氧化工艺来预处理竹浆纤维素,之后用超声波机械处理制备微纤化纤维素。实验结果表明,在60℃下,TEMPO用量为0.15 mmol/g(以绝干浆计,下同),Na Cl O2用量为10 mmol/g,Na Cl O用量为1 mmol/g,微波氧化2 h,其羧基含量最高到达0.729 mmol/g,氧化效果最佳,超声波处理后微纤化纤维素得率高达85.7%。FT-IR分析表明纤维素氧化后引入羧基官能团;XRD结果揭示纤维素氧化反应只发生在纤维素的无定型区或结晶区表面;纤维素氧化前后的聚合度(Dp)结果表明相对于碱性氧化,微波辐射和中性TEMPO氧化对纤维的降解程度低,从而有效地保持了纤维素原本的长度。     

云南传统水稻品种W axy基因多样性形成和维持机制初探

本研究针对W axy基因第四外显子和第五外显子的3个功能位点开发了新的AS-PCR标记，完善了W axy基因的分子标记体系，为更精确的鉴定和筛选目标W axy等位基因提供了工具。直链淀粉含量测定和AS-PCR分析结果显示，云南传统水稻品种具有极为丰富的W axy基因多样性和直链淀粉含量变异，308个传统品种中共检测到65种不同的W axy单倍型，直链淀粉含量变幅为0~48%。In1、E6、E10和E4op/hp这4个位点的碱基频率在四大稻区间存在显著差异，E2位点和In1位点的碱基频率在不同民族间存在显著差异，表明不同稻作区、不同民族对水稻直链淀粉含量和W axy基因有着多样化的选择。同时民族混居地区E2和In1位点的碱基频率不同于其相应的民族独居地区，说明不同民族混居也会产生对W axy基因不同的选择并增加W axy基因的多样性。多样化的选择和民族混居是云南传统水稻品种W axy基因多样性形成和维持的重要机制。在云南四大稻作区中，南部边缘水陆稻区的W axy单倍型最为丰富，共检测到50种单倍型，占总数的77%，这一区域应被设为云南传统稻种资源的保护优先区和核心区。