盐碱胁迫对芸豆根系分泌物组分及含量的影响

以2个芸豆品种(耐盐碱性较强的"HYD"和耐盐碱性较弱的"JW")为试材,采用土培法,将Na2CO3、NaHCO3按指定摩尔比1∶9混合后占土壤中的质量百分比设计0％(对照,T0)和0.4％(T4)2个浓度梯度,研究了盐碱胁迫对芸豆根系分泌物组分及含量的影响,以期为进一步揭示芸豆对盐碱生境响应适应的根际生态学机制、创新芸豆耐盐碱栽培调控技术提供参考依据.结果 表明:无盐碱胁迫对照"HYD"根系分泌物pH和电导率均显著(P＜0.05)低于"JW".在盐碱胁迫处理后,2个品种根系分泌物pH与电导率均有所增长.在各处理芸豆根系分泌物中检测到4种有机酸和17种游离氨基酸,且不同品种的根系分泌物组分相同.盐碱胁迫显著改变了"HYD"和"JW"根系分泌物中有机酸含量,其中分泌量最多的是乙酸.在相同处理下,"HYD"根系分泌物总氨基酸和可溶性总糖含量均高于"JW".相比于"JW","HYD"释放有机酸和氨基酸能力较强,可有效改变并调节pH和电导率,进而改善盐碱根际环境.     

高抗氧化活性lager型啤酒酵母选育

采用过氧化氢刺激lager型啤酒酵母,Tadpoling法筛选细胞活力恢复较快突变菌,根据各菌株线粒体膜电位、胞内氧自由基(ROS)水平筛选获得4株活性较高菌株。比较突变菌与原始菌传代发酵性能、胞内ROS、活力指标及每一代细胞死亡率水平,最终获得一株抗氧化能力提高且活力稳定性较高啤酒酵母菌株。分析验证突变菌线粒体DNA修复相关基因MHR1发现,该基因发生部分碱基突变。     

基于光声光谱和TCA迁移学习的稻种活力检测

种子活力是决定水稻产量的最重要因素之一，但目前水稻种子活力的近红外和高光谱等无损检测方法易受种子表皮颜色影响，且所建模型难以适应新品种。该研究提出基于光声光谱技术的稻种活力无损检测方法并结合迁移学习进行新品种稻种活力检测。首先，对Y两优、龙粳、南粳、宁粳、武运粳、新两优等具有区域代表性的典型6种水稻品种，进行高温高湿人工老化处理，得到0~7 d老化时间的水稻种子；再通过调制频率获得8种不同深度的光声光谱信息，用主成分分析、竞争性自适应重加权算法对光谱降维得到特征光谱后，对Y两优、龙粳、南粳、宁粳、武运粳分别建立偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression，PLSR）、反向传播神经网络（Back Propagation Neural Network，BP）、广义回归神经网络（Generalized Regression Neural Network，GRNN）、支持向量回归模型（Support Vector Regression，SVR）、深度卷积神经网络（Convolutional Netural Network，CNN）的稻种活力预测模型，并选择最优调制频率；最后，通过迁移学习将建立的模型迁移到新两优稻种进行活力预测。结果表明，光声光谱最佳扫描频率为300 Hz，CNN预测模型精度较高，相关系数和均方根误差分别优于0.990 9、低于0.967 5；且经过迁移学习，仅需通过对源域数据的训练，即可直接对新品种稻种的活力进行精确预测；通过TCA迁移学习后，新两优稻种活力预测的相关系数从0.718 5提高到0.990 3。研究表明，采用光声光谱深度扫描技术对不同种类稻种的活力进行高精度检测是可行的，且经过迁移学习，仅需80粒新品种稻种信息即可实现稻种活力的精确预测。     

耕作方式与秸秆覆盖对夏玉米根系分布及产量的影响

为探究夏玉米根系分布及水分利用效率对不同耕作结合秸秆覆盖模式的动态响应,于2017年和2018年在河套灌区开展不同耕作模式田间试验。试验设置,常规(CK)、秸秆表覆(BF)、深翻结合秸秆深埋(SM)和深翻结合秸秆深埋与表覆(BFSM)4种处理。结果表明,BF处理显著提高水平向根长密度,较CK处理高24.7%,SM、BFSM处理显著提高深层根长密度,较CK处理高23.8%;2017年夏玉米根长密度与标准化根深呈显著的三阶多项式函数关系,用2018年实测值率定效果较好,可较好描述不同耕作模式根长密度分布。BF、SM、BFSM处理较CK处理根冠比显著提高3.8%、20.8%、26.4%(P<0.05),较CK处理夏玉米产量及水分利用效率分别显著提高8.6%、19.5%、19.7%和13.6%、32.3%、34.8%(P<0.05),SM与BFSM处理差异不显著。该研究为河套灌区农业耕作模式提供一定借鉴。     

水分胁迫下新造地施磷深度对苦荞生长及根系分布的影响

  【目的】  根系构型影响作物的抗旱能力，研究磷肥施用深度调节苦荞根系分布的可行性，为贫瘠干旱地区苦荞的生长提供科学养分管理措施。  【方法】  以‘黑丰1号’苦荞 (Fagopyrum tataricum L.) 为试验材料，进行根管土柱 (直径25 cm、高50 cm) 栽培试验，设置田间持水量65%～75% (W1)、45%～55% (W2) 和35%～45% (W3) 3种土壤水分条件，磷肥施用深度分别设置距离地表10 cm (P10)、20 cm (P20)、30 cm (P30) 以及3层均匀施用 (P-all) 4种方式，共有12个处理。在苦荞幼苗三叶一心期进行处理，生长22天后取样，测定根系构型，并记录生物量。  【结果】  干旱胁迫抑制了苦荞植株生长、干物质量的积累以及根系发育，其中W3水分条件抑制作用最为明显，导致苦荞株高、茎粗和叶面积较W1水分条件分别下降17.20%、18.03%和23.17%；根长、根表面积和根体积分别下降16.97%、20.39%和17.39%；地上部干物质量和根系干物质量分别下降39.16%、28.60%。干旱胁迫促进根系下扎，增加深层土壤中的根系分布。与W1水分条件相比，W2、W3水分条件下0—10和10—20 cm土层平均根长分别下降30.18%和27.55%、41.83%和41.02%，根系干物质量分别下降36.62%和33.61%、49.72%和48.11%；而20—30和30—45 cm土层中的苦荞平均根长则分别增加33.53%和42.52%、31.74%和50.95%，根系干物质量分别增加13.70%和26.84%、5.85%和28.64%。深层施磷促进施磷层土壤根系生长，与P-all处理相比，P10处理10—20 cm土层根长平均增加18.96%，P20处理20—30 cm土层平均增加32.39%，P30处理30—45 cm土层平均增加28.73%，根系干物质量依次分别增加26.62%、30.74%和24.65%。方差分析结果表明，各水分处理条件下，0—10和10—20 cm土层根系干物质量均表现为P10处理显著高于其他施磷处理，且其他处理间差异也达显著水平；而20—30、30—45 cm土层根系干物质量则表现为P20、P30施磷处理显著高于其他处理。  【结论】  水分和施磷深度对苦荞苗期植株生长以及根系分布均有显著影响。在干旱胁迫下，增加磷肥的施用深度可促进苦荞根系在20—45 cm深土壤中的分布，显著扩大根系对土壤养分和水分的获取空间，并最终促进苦荞的生长。本试验条件下，采样仅限于苦荞苗期，在水分胁迫条件下磷肥以10 cm的施肥深度效果最佳。     

植物根系对土壤团聚体形成作用机制研究回顾

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,土壤水力侵蚀的微观描述即为土壤团聚体的破裂过程。研究表明:植物根系可以改变土壤的力学以及水文特征,促进土壤团聚体的形成和稳定。因此,对近20年国内外的相关研究成果进行较为系统的回顾,从根系对土壤团聚体的物理、生物、电化学作用3个研究视角,分析了植物根系对土壤团聚体形成的作用机制,提出了现有研究中存在的问题及研究趋势,这对深入认识植物根系对土壤团聚体的影响及其作用机制、发展根-土相互作用的土壤侵蚀过程模型具有重要的意义。     

SiO2纳米颗粒对黄瓜“新唐山秋瓜”幼苗根系 解剖结构和气体交换的影响

硅是地壳内含量第二丰富的元素。近年来,人们开始探索硅的纳米材料在农业领域的运用。为更好地将二氧化硅纳米颗粒应用于园艺植物生产,以黄瓜栽培品种新唐山秋瓜(Cucumissativuscv."QiuguaofNew Tangshan")为材料,采用盆栽的方式研究不同施入量下(0、5、10和20m L)浓度为30%的二氧化硅溶液对黄瓜根系解剖结构、根毛形成、黄瓜叶片光合色素含量、叶绿素荧光参数以及气体交换的影响。结果表明,二氧化硅纳米颗粒对黄瓜的根系解剖结构并没有显著的影响,但对根毛形成的影响较大,在每盆20m L二氧化硅溶液条件下的根毛密度最高。施入不同量的二氧化硅溶液对黄瓜叶片光合色素含量均有提高但并不明显,且在较低施入浓度下,光合作用机制得到一定的提高。黄瓜叶片的净光合速率随着二氧化硅施入量的增加逐渐增加,但施入量对蒸腾速率的影响不明显。综上,二氧化硅纳米颗粒通过促进根毛形成以及提高净光合速率能够提高植物的生长机理,进而促进植物生长和产量的提高,将其运用于农业生产及园艺作物生产上具有广阔前景。     

栽培密度对高产大豆根系生长及花荚形成的影响

为探明栽培密度对高产大豆根系生长和花荚形成的影响规律，田间试验设置21.0（D₁）、30.0（D₂）、48.0（D₃）×104株·hm^-2 3种栽培密度，研究了新大豆27号、新大豆8号在0~60 cm土层中根系生长、开花、结荚过程及产量的变化。结果表明，相对于D1，D2、D3密度下新大豆27号总根干重增加了23.68%、18.48%，总根长增加了9.33%、26.72%，新大豆8号总根干重增加了27.25%、19.71%，总根长增加了6.94%、30.80%，且增量以40~60 cm为主；增加至密度D₃时，新大豆27号开花和结荚高峰出现时间较D₁分别推迟了2、8 d，新大豆8号推迟了2、6 d，但二者单位面积的总花数、总荚数、总腔数和总粒数分别较D₁提高了51.92%、10.29%、7.66%、23.05%和49.47%、31.91%、35.40%、16.11%；总花数与始荚期根干重、根长度呈正相关关系，新大豆27号R²值分别为0.8477^*、0.9106^*，新大豆8号R²值分别为0.7531、0.9993^**；总腔数与始粒期根干重、根长度呈正相关关系，新大豆27号R²值分别为0.6954、0.9837^**，新大豆8号R²值分别为0.7902^*、0.9277^*；且根长度与总花数、总腔数的关系比根干重更密切。合理密植显著提高大豆籽粒产量，是密植促进了大豆根系生长，增加了单位面积总根长和深层根量，进而增加了单位面积花数、荚数、腔数和粒数的结果。