菱角壳黄酮类化合物的提取工艺优化及抑菌活性研究

采用乙醇提取法对菱角壳中黄酮类化合物进行提取,以黄酮类化合物提取率作为指标,经正交实验获得菱角壳中黄酮类化合物提取的最佳工艺.结果表明,乙醇体积分数65％,液料比1:20,提取温度70℃,提取时间85min时,提取率为3.78％.抑菌试验发现菱角壳中黄酮类化合物提取物对尖孢镰刀菌、禾谷镰孢菌、灰葡萄孢菌病原菌的菌丝生长均有抑制效果,对灰葡萄孢菌、尖孢镰刀菌、禾谷镰孢菌菌丝生长的抑制率分别达到29.41％、23.52％、29.41％.     

混合盐胁迫对白榆幼苗形态及生理指标的影响

为揭示混合盐胁迫对白榆幼苗形态及生理指标的影响,以白榆幼苗为试验材料,采用盆栽法,设置6个混合盐（等浓度NaCl和NaHCO₃溶液）浓度［0（CK）、10（T1）、30（T2）、50（T3）、70（T4）、100（T5） mmol·L^-1］对白榆幼苗进行不同时间胁迫处理,分析混合盐胁迫下白榆幼苗的生长及生理指标的变化。结果表明,白榆幼苗生长对盐胁迫反应敏感,当盐浓度（10 mmol·L^-1）较低时即表现出明显的抑制作用,胁迫35 d后,随着盐浓度的升高,白榆幼苗的总生物量、株高及地径增长量均显著降低,当混合盐浓度高于50 mmol·L^-1时,各处理间降幅趋于稳定。不同盐浓度胁迫下,根冠比值均大于对照组;随着盐胁迫程度的加剧,丙二醛含量和相对电导率在不同处理时间下均逐渐增大,而可溶性糖、过氧化物酶及超氧化物歧化酶均呈现先升高后降低的趋势;不同处理时间下,叶绿素含量随着盐胁迫浓度的增加显著降低,混合盐浓度为100 mmol·L^-1时,不同处理时间下叶绿素含量均为最小值。混合盐胁迫对白榆幼苗的生长具有一定程度的抑制作用,但白榆幼苗可通过渗透调节及提高保护酶活性主动适应逆境,从而表现出较强的抗盐能力。研究结果旨在为白榆在盐碱地区的种植提供理论依据和技术参考。     

陆地棉花铃期抗旱指标筛选及评价

为分析棉花资源的抗旱性,以253份陆地棉资源为试验材料,于花铃期进行干旱胁迫处理,测定包括光合作用、农艺性状和产量性状相关的15个指标,通过主成分分析、相关性分析、抗旱隶属函数分析及聚类分析,对其进行抗旱性综合评价及抗旱指标筛选。以抗旱性度量值（D值）为参数,可将上述资源分为强抗旱、抗旱、耐旱、较敏感、敏旱5类。其中,强抗旱材料包括JK625、库车7946、肯尼亚2号等14份;敏旱材料包括HT-176、川R128、鄂棉18号等19份。有效铃数、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素相对值、有效果枝数、皮棉重和株高较其他指标更为敏感,可作为花铃期抗旱性鉴定的关键指标;另外,叶绿素相对值、株高、气孔导度和蒸腾速率可作为花铃期抗旱的立测指标。     

强还原土壤灭菌处理对人参连作土壤细菌群落结构及土壤酶活的影响

强还原土壤灭菌（reductive soil disinfestation,RSD）和土壤熏蒸（soil fumigation,SF）是缓解人参连作障碍的常用方法。为研究2种方法对土壤细菌群落和土壤酶活性的影响,采用高通量测序技术和化学分析方法对强还原土壤灭菌加氯化苦熏蒸（RSD+SF）、强还原土壤灭菌加复合菌（RSD+F）、氯化苦熏蒸加复合菌（SF+F）3种方式改良的土壤细菌群落和土壤酶活性进行分析。结果表明,RSD+F组细菌群落多样性与丰富度均最高,SF+F组均最低,3组拥有相同细菌菌属431个。RSD+SF组中,丰富度最高的细菌为Gemmatimonas,其丰富度为9.17%;RSD+F组中丰富度最高的细菌为norank_f_noranko_Gaiellales,其丰富度为8.72%;RSD+F组中丰富度最高的细菌为Bacillus,其丰富度为9.16%;Bacillus为3种方式改良土壤前10种优势菌群中共有的优势菌群。土壤酶活性与土壤细菌群落结构存在显著性关系,随着生长时间的增加,不同方式改良后的连作人参土壤酶活性均具有显著性差异（P<0.05）。由此可知,3种土壤改良方式均能在不同程度地增加有益细菌属的丰富度并提高土壤酶活性,其中RSD+SF组和RSD+F组的有益细菌属数量及土壤酶活性均高于SF+F组。     

华中地区水旱轮作酸性土磷、铁形态转化及机理

为探讨华中地区水旱轮作体系酸性土壤磷与铁的形态转化以及磷生物有效性变化,本研究于2018年和2019年水稻收获后采集该区域典型酸性红壤（低磷铁比）和黄棕壤（高磷铁比）,采用张守敬-杰克逊无机磷分级方法和梯度扩散薄膜（DGT）技术,对干湿交替培养样品磷形态、生物有效性磷（DGT-P）与铁（DGT-Fe）、Fe（Ⅱ）及无定形氧化铁（Fe_ox）等进行定量分析。结果表明：淹水过程中黄棕壤和红壤pH逐渐升高趋于中性;二者氧化还原电势（Eh）在淹水期间降低,土壤环境呈明显的还原条件。淹水过程黄棕壤和红壤中Fe²⁺与Fe_ox均增加,干燥后均明显降低。黄棕壤与红壤磷形态以铁结合态磷（Fe-P）与闭蓄态磷（Oc-P）为主,干湿交替过程中黄棕壤Oc-P向Fe-P转化,红壤Fe-P向Oc-P转化。在水-土界面以下120 mm土壤垂直剖面内,黄棕壤DGT-P和DGT-Fe释放水平先增加后减少;红壤DGT-Fe增加,DGT-P减少,黄棕壤P和Fe的同步释放相关性更显著。研究表明,干湿交替条件下酸性土壤磷形态主要是Fe-P与Oc-P之间转化,低P/Fe红壤以磷闭蓄化为主,高P/Fe黄棕壤Fe-P增加,以铁吸附磷为主;淹水导致DGT-P含量增加,生物有效性增加;干燥过程磷闭蓄化加深,但磷有效性并无明显降低,这与土壤磷水平有关。     

金属氧化物改性生物炭对镉污染土壤菠菜生长和镉积累的影响

对重金属具有良好吸附能力的金属氧化物改性生物炭材料是近年来热门的土壤修复材料,然而关于不同金属氧化物改性生物炭对土壤中Cd钝化的研究较少。本研究采用Cd污染农田土壤开展菠菜盆栽试验,研究了铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭对菠菜生长和Cd积累的影响。结果表明：在施用量均为5 g·kg^-1的条件下,金属氧化物改性生物炭处理可显著提高土壤pH和有机质含量。与对照相比,铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭使土壤DTPA-Cd含量分别降低了23.4%、24.8%和37.1%,生物富集系数降低了4.00%、13.3%和65.0%。此外,水滑石改性生物炭使植株干质量增加4.27倍,显著降低了Cd积累量（59.5%）。金属氧化物改性生物炭能提高土壤pH,增加土壤有机质含量,降低土壤Cd的有效性和移动性,提高土壤质量,进而促进菠菜的生长和抑制菠菜对Cd的积累。研究表明,水滑石改性生物炭在促进菠菜生长和钝化土壤Cd方面具有较大优势。     

长江流域农药面源多介质归趋评估

为明确长江流域典型农药面源时空分布,本研究基于逸度理论,构建了适合大尺度、多区域、长时期的农药面源多介质环境归趋模型,量化了1991—2020年长江流域克百威农药在水、土、气、沉积物等环境介质中的累积水平、赋存浓度及传输通量。结果表明：长江流域的克百威总残留量呈现先上升后下降的趋势,在2010年达到峰值（1 647 t）;水体和土壤为克百威的主要赋存介质,其范围分别为0.278~135 ng·L^-1和0.052 2~16.7 ng·g^-1;长江流域中下游地区为热点区域,尤其是赣江流域;每年施用的农药约5.40%会残留在环境中,主要去除方式为降解,其次是输移到近海（2017年约109 t·a^-1）。研究表明,农药面源在大时空尺度的累积和传输作用不容忽视,模型改进使得面源模拟结果更加合理,为长江流域农药面源的科学管控提供了重要的数据参考和技术支持。     

合肥草莓基地土壤重金属污染风险评价

采集合肥市某草莓基地区域100个样点的土壤,测定表层土壤（深度分别为0～10 cm和10～20 cm）的6种重金属（Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu）,利用地累积指数方法对草莓种植土壤重金属的污染程度和生态风险进行评价,并结合多元统计分析探讨重金属来源。结果表明,Pb、Cd、Hg、Cu和Cr虽对草莓基地部分区域的土壤有一定程度的累积和污染,但污染风险低;主成分分析表明,Pb、Cd、As、Cu和Hg源于人类农业活动,Cr源于土壤母质及风化累积。显示草莓基地整体区域的土壤重金属生态风险低,种植基地土壤重金属未对草莓质量安全产生影响。     

TOWARD SUSTAINABLE MAIZE PRODUCTION FOR SMALLHOLDERS THROUGH OPTIMIZED STRATEGIES IN NORTH CHINA

● County-level sustainability assessment of maize production is presented. ● County-level improvement potential exhibits a large spatial heterogeneity. ● Promoting technical innovations can facilitate China’s agricultural transition. Agricultural production by smallholders is crucial for ensuring food provision in China. However, smallholders face a series of challenges on their farms including high-to-excess resource inputs, low use efficiency, as well as negative environmental impacts, which may be unfavorable for sustainable agriculture production. This study developed a county-level sustainability assessment of maize production in Hebei, China, by applying multiple data sources in combination with emergy, carbon footprint, nitrogen footprint and cost-benefit analyses. Scenario analysis was applied to explore the localized implementation strategies to achieve the sustainable farming system. The results show that the average emergy sustainability index (ESI) of maize at 2.31 is relatively low. The average greenhouse gas (GHG) emissions and reactive nitrogen (Nr) losses are 0.15 g·kcal⁻¹ CO₂-eq and 3.75 mg·kcal⁻¹ N, respectively. The average cost and net income are 12,700 and 4340 CNY·ha⁻¹, respectively. These results indicate a great potential to improve the environmental-economic sustainability of the maize production system of smallholders. In addition, the environmental and economic indicators calculated from the maize production show a substantial spatial heterogeneity among counties, indicating a requirement for different optimization strategies to improve the environment-economy sustainability at a finer scale. Based on the multiple scenario analysis, optimal strategies targeting each county are proposed. By adopting the optimal strategies, the average ESI and net income could increase by 32% and 83%, respectively, and the average GHG emissions and Nr losses reduce by 33% and 35%, respectively. These findings provide an important reference for adopting different strategies to achieve environment-economy sustainability for smallholders production systems with diverse landscapes in North China and propose a transition pathway toward achieving agriculture sustainability for smallholders worldwide.