不同施氮水平下灌浆期高温对水稻贮藏蛋白积累及其合成代谢影响

【目的】 揭示不同施氮水平下灌浆结实期高温对稻米贮藏蛋白积累及其组分的影响,明确不同温氮处理组合下稻米贮藏蛋白合成积累过程与籽粒氮代谢关键酶及相关基因表达间关系。 【方法】 以2个主栽常规晚粳品种（秀水134和秀水09）为材料,利用盆栽土培试验,在水稻穗分化期设低氮（每盆0.5 g尿素）和高氮（每盆2.0 g尿素）2个氮水平,继而通过在水稻灌浆结实期的人工气候箱控温试验,设置高温（日均温度30℃,日最高温和最低温分别为34℃和26℃）和常温（日均温度23℃,日最高温和最低温分别为26℃和20℃）,构成低氮-常温（LN-NT）、低氮-高温（LN-HT）、高氮-常温（HN-NT）、高氮-高温（HN-HT）4个处理组合,并结合水稻籽粒灌浆不同时期取样,探讨氮素穗肥对水稻高温灌浆过程贮藏蛋白积累和主要蛋白组分含量影响及其与籽粒氮代谢关键酶及相关基因表达间关系。 【结果】 氮素穗肥和灌浆期高温均会导致稻米粗蛋白相对含量上升,但在高温处理下单位籽粒中粗蛋白的绝对量却呈降低趋势,以13 kD醇溶蛋白亚基组分在高温处理下的下降幅度最大,从而引起籽粒谷蛋白/醇溶蛋白质比值的上升,其原因主要是由于编码水稻13 kD醇溶蛋白合成基因（Pro13, Pro14和Pro17）在高温处理下的下调表达所致。与之相比,增施氮素穗肥（HN-NT和HN-HT）在引起稻米粗蛋白相对含量提升的同时,单位籽粒中的粗蛋白总量、谷蛋白和醇溶蛋白含量均显著增加,但对贮藏蛋白谷/醇比的影响不明显,且谷蛋白组分中的37 kD酸性亚基和22 kD碱性亚基在不同氮处理水平下的相对比例也基本保持稳定;氮素穗肥可增强灌浆籽粒中的谷氨酰胺合酶（GS）、谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）活性,但HN-HT处理下的籽粒GS、GOT和GPT活性显著低于HN-NT处理,高温胁迫对水稻灌浆中后期籽粒器官中的氮转运代谢具有抑制作用。此外,在不同氮素水平下,灌浆期高温均可引起稻米整精米率的明显下降和垩白度的显著上升,但HN-HT处理的千粒重、结实率、产量水平、整精米率却高于LN-HT处理,且前者的稻米垩白度显著低于后者,氮素穗肥不足加剧了高温胁迫对千粒重、结实率、整精米率和垩白度等产量和品质性状的负面影响。 【结论】 氮素穗肥对水稻高温灌浆过程贮藏蛋白合成积累起重要调节作用,增施氮素穗肥虽然对水稻籽粒灌浆过程中的谷蛋白和醇溶蛋白质合成具有促进作用,并导致稻米贮藏蛋白相对量与绝对量增加,但对于高温灌浆下13kD醇溶蛋白亚基合成及其组分含量下降具有一定程度的缓解效应,有利于维持贮藏蛋白谷/醇比相对稳定。     

山西云顶山亚高山草甸优势种种间关系分析

为揭示山西云顶山亚高山草甸植物群落优势种的种间关系,本研究通过种间联结性和相关性测定,对其植物群落13个优势种78个种对的种间关系进行研究。结果表明:13个优势种间大部分种对的种间关联不显著,种间联结不紧密,说明山西云顶山亚高山草甸植物群落结构不很稳定,存在一定程度的生态退化风险;多数原生优势种在群落中占据主要位置,同时也出现少数非原生优势种优势明显,有逐渐取代典型原生优势种的逆行演替趋势,这是由于人类频繁的旅游扰动所致。因此,应当合理的控制旅游开发强度与游客数量,保持亚高山草甸生态系统的稳定与自我维持,以持续高效的维持云顶山亚高山草甸的经济及生态价值。     

喀斯特地区贫困乡村景观格局及生态风险分析

为揭示喀斯特不同地貌乡村景观格局及生态风险的差异，以贵州省石门乡（喀斯特中山）、宗地镇（峰丛洼地）、周覃镇（低山丘陵）、掌布镇（峰丛峡谷）4种典型喀斯特地貌的贫困乡村为例，利用ArcGIS 10.1、Fragstats 4.2软件对乡村景观格局进行分析，并定量评价景观生态风险。结果表明，不同地貌乡镇的各斑块面积占比（PLAND）、斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、斑块形状指数（LSI）存在较大差异。掌布镇景观水平上指标特征与石门乡相反，而宗地镇和周覃镇景观水平上指标特征介于掌布镇和石门乡之间。周覃镇与掌布镇景观生态风险低于石门乡以及宗地镇。石门乡中北部景观生态风险高于东部和西南部，与中北部以未利用地和建设用地景观为主、东部和西南部以灌草丛和林地景观为主有关。宗地镇中部比重较大的未利用地使其景观生态风险较高，而东部和西部比重较大的灌草丛使其景观生态风险较低。除西部地区外，周覃镇大部分地区耕地、林地和灌草丛的连片分布使得景观生态风险较低。中北部占主导地位的林地以及南部各地类的镶嵌分布，使掌布镇中北部景观生态风险明显低于南部。研究结果可为喀斯特地区乡村土地利用调控及生态风险管理提供科学依据。     

磷酸铵镁堆肥产品养分释放特性及其肥效研究

为了研究磷酸铵镁堆肥产品的氮磷养分释放特性及其肥效,分别采用土柱淋溶方法及盆栽试验研究了磷酸铵镁堆肥(MAPC)产品的氮磷养分释放特性及对油菜的肥效,并与普通化肥(CCH)、普通堆肥(CCO)、磷酸铵镁肥(MAP)3种肥料进行对比。结果表明:在整个淋溶过程中,CCH和MAPC处理淋溶液的总氮及总磷浓度均较其他处理高;MAP肥具有缓释性,且堆肥对其养分释放具有促进作用;CCO处理的养分释放最慢。在最后一次淋洗(即第5次)后,总氮及总磷养分浓度排序均为:CCHMAPCMAPCCO。盆栽试验18 d后油菜快速生长,且与对照(不施肥)处理相比,MAP和MAPC处理能显著提高油菜的株高及生物量。在45 d盆栽试验结束时,CCH、CCO、MAP和MAPC处理的生物量分别是对照处理的14.8、4.8、20.5倍和16.0倍。MAP处理能显著提高油菜的养分含量,TN和TP含量分别比对照提高了2.24 g·kg~(-1)和1.54 g·kg~(-1)。研究表明,4种肥料均可改善油菜的生长发育情况,且MAP和MAPC的肥效优于CCH和CCO,在堆肥中利用鸟粪石结晶原理可固定部分氮磷元素,提高堆肥产品肥效。     

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。     

土壤中毒死蜱及主要代谢产物的降解与生态风险

为探讨施用农药毒死蜱后土壤中毒死蜱及其主要降解产物3，5，6-三氯吡啶-2-酚（TCP）污染分布特征，评估农田土壤环境中毒死蜱及TCP的环境风险，以玉米、小麦和大豆3种作物农田为研究对象，开展旱地农田田间试验。通过对施用后不同时间农田土壤中毒死蜱浓度检测发现，土壤中毒死蜱均在前期消解较快，后期逐渐变缓。小麦、大豆、玉米种植土壤中毒死蜱的半衰期为7.86~24.84 d（均小于30 d），消解速率常数为0.027 9~0.088 2 d^-1。前期均表现为0~5 cm土壤中毒死蜱残留量最大，15~20 cm土壤中毒死蜱残留量最小，即随着深度的增加土壤中毒死蜱的残留量逐渐降低；随着时间的延长，0~10 cm土壤中毒死蜱残留量逐渐减少，10~20 cm土壤中毒死蜱残留量逐渐增加。TCP比母体毒死蜱更容易迁移，对环境的污染风险较高。随着毒死蜱施用剂量的增加，小麦、大豆、玉米3种作物种植土壤中毒死蜱及TCP的短期和长期生态风险均增大。超推荐剂量施用毒死蜱导致毒死蜱及TCP产生较高的短期和长期生态风险，TCP生态风险在3种作物农田中均达到了高风险等级。     

皖北石灰岩山地不同植被恢复模式对植物群落物种组成及多样性的影响

通过研究皖北石灰岩山地生态系统的植被群落,分析不同植被恢复群落的组成、结构、多样性和生活型组成,进而阐明石灰岩山地生态系统植被恢复模式对群落结构特征以及植物物种多样性的影响。结果表明:研究区有54种植物,隶属26科54属。侧柏(Platycladus orientalis)+构树(Broussonetia papyrifera)人工混交林有植物种类16科26种,分别占总数的61.5%和48.1%。酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosa)+牡荆(Vitex negundo var.cannabifolia)灌丛和荩草(Arthraxon hispidus)+牡荆草灌丛植物种类分别为32和33种,分别占调查总物种数的59.3%和61.1%。不同植被恢复群落生活型也有差异。侧柏+构树人工混交林群落高位芽植物占优势,而酸枣+牡荆灌丛和荩草+牡荆草灌丛则以地面芽植物所占比例较大。分析表明,多样性指数、均匀度指数和优势度指数均表现为侧柏+构树混交林>酸枣+牡荆灌丛>荩草+牡荆草灌丛,但物种丰富度表现为荩草+牡荆草灌丛>酸枣+牡荆灌丛>侧柏+构树混交林。Sörensen较高值出现在酸枣+牡荆灌丛与侧柏+构树混交林和荩草+牡荆草灌丛之间,侧柏+构树混交林与荩草+牡荆草灌丛Sörensen多样性值较低。研究结果表明,石灰岩山地独特的地貌特征和人工植被恢复对植物群落组成、多样性及其生活型组成产生重要影响。     

施用多功能生态肥对番茄生长和经济效益的影响

为了解决敦煌市蔬菜品质差、产量低而不稳的疑难问题,为温室蔬菜安全生产提供技术支撑,进行了多功能生态肥对番茄生长和效益的研究。结果表明:多功能生态肥原料间的主次效应(R)是:B(番茄专用肥,R=26.92)A(有机生态肥,R=24.29)C(土壤消毒杀菌剂,R=12.55);最佳配方组合是:m(有机生态肥)∶m(番茄专用肥)∶m(土壤消毒杀菌剂)=0.818 6∶0.177 4∶0.004 0。施用多功能生态肥与施用传统化肥比较,番茄早疫病发病率和可滴定酸分别降低66.67%和28.00%;株高、生长速度、茎粗、地上部分鲜质量和地上部分干质量分别增加4.45%、3.81%、7.61%、8.40%和6.67%;单果质量、单株果质量、产量、可溶性糖和VC含量分别增加6.23%、9.26%、8.82%、27.46%和23.65%;施肥利润和肥料投资效率分别增加1.84×10~4元/hm~2和1.23元/元。在甘肃省敦煌市肃州镇的温室土壤上施用多功能生态肥,改善了番茄品质,提高了番茄的经济效益。     

不同氮素水平下有机物料添加对陇中黄土高原旱作农田N2O排放特征的影响

为了探究不同用量氮肥配施生物质炭或小麦秸秆对旱作农田N₂O排放通量的影响，在陇中黄土高原半干旱区连续进行4年不同氮素水平配施不同有机物料的田间定位试验，试验以3种施氮用量（不施氮肥、50 kg（N）·hm^-2氮肥、100 kg（N）·hm^-2氮肥）配施2种有机物料（小麦秸秆S、生物质炭B）及无有机物料 (C)共组成9个处理，于2016年11月—2017年10月，采用静态箱-气相色谱法，对N₂O通量进行全年内连续观测。研究结果表明：观测期内，各处理N₂O年平均通量大小排序SN100>CN100>SN50>CN50>BN100>SNO>BN50>CN0>BN0，各处理N₂O排放通量变化趋势一致；相较N0处理（CN0、SN0、BN0）的年平均排放通量，N50（CN50、SN50、BN50）和N100（CN100、SN100、BN100）处理分别增加了6.92%和10.03%。相较CN0、CN50和CN100，与其相同氮素水平配施生物质炭后，N₂O年平均排放通量分别降低了0.49%、3.15%和4.67%；配施秸秆后，N₂O年平均排放通量分别增加了6.37%、3.44%和2.73%。单施氮肥或小麦秸秆配施氮肥均增加了N₂O排放的增温潜势，生物质炭配施氮肥减少了N₂O排放的增温潜势。主效应分析表明，氮素、秸秆均对提升N₂O排放通量发挥显著效应，而生物质炭具有降低效应。相关分析表明，土壤温度与N₂O通量表现为显著正相关关系，土壤含水量与N₂O通量表现为显著负相关关系（P<5%）。通径分析表明，土壤温度对N₂O通量的增大作用远大于土壤含水量对N₂O通量的减小作用。秸秆或生物质炭与氮素无交互效应，N₂O排放通量随氮素水平的增加而增大，秸秆还田促进了N₂O排放而生物质炭抑制了N₂O排放。因此，添加生物质炭对旱作农田固氮减排具有较大的潜力。     

The priority of management factors for reducing the yield gap of summer maize in the north of Huang-Huai-Hai region,China

Understanding yield potential, yield gap and the priority of management factors for reducing the yield gap in current intensive maize production is essential for meeting future food demand with the limited resources. In this study, we conducted field experiments using different planting modes, which were basic productivity(CK), farmer practice(FP), high yield and high efficiency(HH), and super high yield(SH), to estimate the yield gap. Different factorial experiments(fertilizer, planting density, hybrids, and irrigation) were also conducted to evaluate the priority of individual management factors for reducing the yield gap between the different planting modes. We found significant differences between the maize yields of different planting modes. The treatments of CK, FP, HH, and SH achieved 54.26, 58.76, 65.77, and 71.99% of the yield potential, respectively. The yield gaps between three pairs: CK and FP, FP and HH, and HH and SH, were 0.76, 1.23 and 0.85 t ha~(–1), respectively. By further analyzing the priority of management factors for reducing the yield gap between FP and HH, as well as HH and SH, we found that the priorities of the management factors(contribution rates) were plant density(13.29%)fertilizer(11.95%)hybrids(8.19%)irrigation(4%) for FP to HH, and hybrids(8.94%)plant density(4.84%)fertilizer(1.91%) for HH to SH. Therefore, increasing the planting density of FP was the key factor for decreasing the yield gap between FP and HH, while choosing hybrids with density and lodging tolerance was the key factor for decreasing the yield gap between HH and SH.