不同保水处理下苏丹草光合特性研究

为了研究矿区生态修复过程中植物对不同保水措施的生理响应,以常用修复植物苏丹草为研究对象,利用CIRAS-2型(PP-Systems)光合仪测定苏丹草的光合指标,探讨高温下苏丹草对不同保水措施的生理响应,以期为矿区生态修复中的保水措施提供理论依据。结果表明：不同保水处理下苏丹草的光合速率Pn和瞬间水分利用效率WUE日变化均呈“W”型曲线,蒸腾速率Tr日变化呈“M”型曲线。苏丹草的Pn有“午休”现象存在,主要受非气孔因素的影响。影响苏丹草Pn、Tr的主要环境因子为大气CO₂浓度Ca、大气温度Tc、大气相对湿度RH。在土壤上覆盖火烧石和添加粉煤灰均显著增大了苏丹草的Pn和WUE,增强了苏丹草适应高温环境的能力。从Pn的指标来看,土壤表面覆盖火烧石处理比土壤中添加粉煤灰处理的效果好,但两者同时作用效果略低于单独用火烧石处理,原因有待进一步研究。     

黄河故道区域不同种植模式及秸秆还田方式对土壤的改良效果

由于长期受到流水冲击,黄河故道区域农田以中低产田为主,因此本区域农田质量提升成为黄河中下游平原绿色发展的重要研究课题。在河南濮阳清丰地区秸秆还田方式的基础上,选取黄河故道区域广泛种植的小麦、玉米和花生三大主要农作物,于2009年进行4种种植模式长期定位试验：小麦-玉米、小麦-花生、小麦-玉米-小麦-花生和单季花生,其中小麦和玉米秸秆全部还田,花生秸秆不还田,探究不同种植模式对土壤理化性质和微生物群落结构的影响。结果表明,秸秆还田量越多,土壤有机质含量提高越多,小麦-花生、小麦-玉米-小麦-花生种植模式下土壤有机质含量最高,且其土壤含水量也显著高于其他处理,上层土壤容重有所降低,显著改善了土壤砂质化,提升了土壤的蓄水能力;秸秆还田量较大的种植模式的养分保持能力明显提高,养分含量显著增加;微生物群落结构对不同种植模式响应结果为,花生可以显著提升微生物丰度,微生物群落多样性随种植作物类型的增加而增加。因此,小麦-玉米-小麦-花生种植模式较为适宜濮阳清丰黄河故道区域,有利于土壤改良和区域农业的可持续发展。     

基于机器学习算法的土壤有机质 质量比估算

为快速高效地估测干旱、半干旱地区土壤有机质(soil organic matter, SOM)质量比,提出了一种结合竞争适应重加权法(CARS)和随机森林(RF)的估测模型.以内陆干旱区艾比湖流域为研究区,测定土壤高光谱反射率和SOM质量比,经预处理后,利用CARS对原始光谱(R)、一阶导数(R′)、吸光度(log(1/R))及吸光度一阶导数［log(1/R)］′4种光谱变量的可见-近红外光谱进行筛选,并结合RF算法,建立全谱段RF模型与CARS-RF模型.结果表明,基于CARS方法对光谱进行变量筛选后,得出4种光谱变量的优选变量集个数分别为35,26,34和121;在4种光谱变量中,R′和［log(1/R)］′的SOM估测模型精度较高,以［log(1/R)］′为基础数据获得的模型精度最高;CARS-RF模型精度优于全谱段RF模型,模型验证集决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)、相对分析误差(RPD)分别为0.881,6.438 g/kg和2.177.该研究在预处理的基础上通过变量优选,应用较少的变量个数获得较高的估测精度,为干旱、半干旱区SOM高光谱估测提供了适宜高效的方法.     

Effects of dietary protein on growth performance,nutrient utilization,digestive enzymes and physiological status of grey mullet,Mugil cephalus L. fingerlings reared in inland saline water

A 60 days feeding trial was conducted to illustrate the effect of graded levels of protein on the growth and metabolic enzymes of grey mullet (Mugil cephalus L.) fingerlings reared in inland saline water (ISW). Six isoenergetic (16 MJ/kg) and isolipidic (60 g/kg) diets containing 240, 260, 280, 300, 320 and 340 g crude protein (CP)/kg diet were formulated and fed to triplicate. Weight gain %, specific growth rate, protein utilizing efficiency, feed efficiency and RNA:DNA ratio were significantly higher (p < .05) in 320 and 300 g CP/kg diets. Fish fed with 240 g CP/kg diet showed significantly higher (p < .05) feed intake, whole‐body lipid content, hepatosomatic index value and liver glycogen content. Transaminase enzymes and malate dehydrogenase activities were elevated in fish fed 340 g CP/kg diet. Protease activity increased with increasing dietary CP level, but amylase activities showed an inverse relationship. No significant (p > .05) variations were observed for lactate dehydrogenase, oxidative stress enzymes, blood parameters and serum osmolality among all the treatment groups, but red blood cell count increases with increasing dietary CP levels. Based on the results, feeding dietary protein level of 300 g CP/kg is economically viable for rearing of grey mullet in ISW.     

Effects of bioflocs with different C/N ratios on growth,immunological parameters,antioxidants and culture water quality in Opsariichthys kaopingensis Dybowski

Biofloc technology (BFT) is a new ecological aquaculture technology that is intended not only to eradicate pollutants and elevate feed utilization but also to enhance immunity and antioxidant activity in aquatic animals. A 28‐day feeding trial was implemented to evaluate the effects of promoted bioflocs on the water quality, growth performance, immunological parameters and antioxidant status of Opsariichthys kaopingensis Dybowski juveniles in low exchange culture tanks. Three hundred sixty healthy O. kaopingensis juveniles (7.1 ± 0.02 g) were irregularly distributed among 12 tanks. Four C:N ratios in triplicate tanks were tried: C/N = 10.8:1 with a commercial diet (control), C/N = 15:1, C/N = 20:1 and C/N = 25:1. Anhydrous glucose (99.97%) was added to the commercial diet to maintain elevated carbon ratio in the three treatments. Uninterrupted 24‐hr aeration was supplied during the test by using an air‐stone connected to an air pump to develop the bioflocs in the water column. The results indicated that BFT significantly reduced total ammonia nitrogen (TAN), nitrite (NO2^?‐N), total phosphorus (TP) concentrations and water transparency (Secchi depth) in C/N 15, C/N 20 and C/N 25 (p < .05), whereas the chemical oxygen demand (COD) and nitrate nitrogen (NO3^?‐N) concentrations gradually increased over time. In addition, weight gain, specific growth rate (SGR), survival and protein efficiency ratio (PER) were significantly elevated in C/N 20, while food conversion rate (FCR) was considerably decreased (p < .05) in C/N 20, compared with the control. Significant increases in lysozyme (LSZ), glutamic pyruvic transaminase (GPT), glutamic oxaloacetic transaminase (GOT) and alkaline phosphatase (AKP) activities of O. kaopingensis were found in the C/N 20 group after a 28‐day feeding trial (p < .05). Comparing the antioxidant capacity of O. kaopingensis in gills, brains, kidneys, hepatopancreas, intestines and serum of juveniles from the four experimental groups, the activity of superoxide dismutase (SOD), total antioxidant capacity (T‐AOC), catalase (CAT) activity and glutathione peroxidase (GSH‐PX) activity of juveniles in the C/N 20 group were significant higher (p < .05), and the content of malondialdehyde (MDA) was considerably lower, than in the control. Overall, these findings suggest that BFT not only can enhance O. kaopingensis growth performance and strengthen antioxidant status but also can upgrade immune response, ensuring the sustainable development of aquaculture.     

间伐对秦岭南坡锐齿栎林土壤腐殖质及微生物的影响

【目的】以秦岭南坡锐齿栎林为研究对象,探讨间伐对锐齿栎林地土壤腐殖质及土壤微生物的影响,为秦岭林区锐齿栎林抚育经营提供理论依据。【方法】2012年3月,在秦岭南坡陕西省宁东林业局沙沟林场林地阳坡的中下部选择生长状况接近、林分密度基本一致的锐齿栎天然次生林,设置锐齿栎天然次生林样地12块,间伐强度分别为林分蓄积量的0(CK)、5%(T1)、10%(T2)、15%(T3)、20%(T4)和25%(T5),2018年7月采集0～30 cm土层土样,测定土壤腐殖质及其组分(胡敏酸、富啡酸和胡敏素)含量以及土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量,并分析土壤胡敏酸、富啡酸和胡敏素含量与细菌、真菌、放线菌数量的相关性。【结果】(1)间伐6年后,在0～30 cm土层,各间伐强度处理土壤腐殖质含量平均值均大于CK,且T1处理的土壤腐殖质含量最高,为(60.78±10.53) g/kg。各间伐强度下土壤胡敏酸含量平均值较CK均有明显减少,不同处理土壤胡敏酸含量平均值由大到小依次为CKT4T3T5T2T1。除T3处理外,其余间伐强度处理土壤富啡酸含量平均值均高于CK,富啡酸含量平均值由大到小依次为T2T1T5T4CKT3。与CK相比,除T1处理外,其余各间伐强度处理土壤胡敏素含量平均值均增加,各间伐强度处理土壤胡敏素含量平均值由大到小依次为T2T3T4T5CKT1。(2)不同间伐强度下土壤胡敏酸/腐殖酸含量比值(PQ)由大到小依次为CK15%20%25%10%5%。(3)间伐6年后,在0～30 cm土层,土壤微生物总量随着间伐强度的增加呈先增加后减少的趋势,微生物总量在间伐强度为10%时达到最高;土壤细菌、放线菌数量在间伐强度为5%～10%时较高,真菌数量在间伐强度为15%～20%时较高。(4)土壤细菌、真菌和放线菌数量均与土壤胡敏酸、胡敏素含量呈极显著正相关,土壤真菌数量与富啡酸含量呈显著正相关。【结论】土壤微生物各种群数量可以显著影响土壤腐殖质的积累,合理的抚育间伐可以显著增加土壤腐殖质含量及微生物数量,选择10%～15%的间伐强度作为提高林地土壤腐殖质的参考指标较为合理。     

天麻茎秆水提物的抗惊厥作用

【目的】研究天麻茎秆(Gastrodia elata stalk)水提物的抗惊厥作用及其可能的作用机制。【方法】以SPF级ICR小鼠为研究对象，采用戊四氮(PTZ)和N-甲基-D -冬氨酸(NMDA)构建2种小鼠癫痫模型，以卡马西平(80 mg/kg)为阳性对照，以相同体积的蒸馏水为空白对照，通过检测小鼠脑中γ-氨基丁酸(GABA)、谷氨酸(Glu)、一氧化氮(NO)、五羟色胺(5-HT)、Na⁺-K⁺-ATP酶(Na⁺-K⁺-ATP)、天冬氨酸(Asp)、总抗氧化能力(AOC)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GSR)、丙二醛 (MDA)、白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素10(IL-10)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)水平的变化，分析天麻茎秆水提物高、中、低(2 000，1 000，500 mg/kg) 3个剂量对模型小鼠惊厥发作的行为学影响，观察各组小鼠脑皮层及海马组织的病理学变化，免疫组织化学方法测定脑皮层、海马组织中c-Fos、TLR4蛋白的表达水平。【结果】与空白对照组相比，2种模型组小鼠发生惊厥数及死亡率极高，其脑组织中GABA、5-HT、Na⁺-K⁺-ATP、AOC、CAT、GSH、SOD、GSR、IL-10的含量降低，Glu、Asp、NO、MDA、IL-1β、TNF-α的含量升高，脑皮层和海马组织中c-Fos、TLR4蛋白表达水平升高，海马神经元受损。天麻茎秆高、中、低剂量组和卡马西平组均可改善由PTZ、NMDA所致上述指标的变化，延长小鼠的惊厥潜伏期，缩短惊厥持续时间，减少惊厥次数，降低惊厥强度及死亡率。【结论】天麻茎秆具有良好的抗惊厥作用，能缓解由PTZ和NMDA诱发的小鼠惊厥。     

灌草立体配置对退化草地土壤水分和养分的影响

【目的】比较灌草立体配置模式下3种不同生境的土壤水分、养分和植物根系相关参数的差异，探究灌草立体配置30年对退化草地土壤水分和养分以及植物根系的影响，为黄土高原水土保持和生态恢复提供理论依据。【方法】以位于黄土高原云雾山国家草原自然保护区种植30年的人工柠条和野山桃搭配灌丛带样地为研究对象，采集灌丛带内部、灌丛带边缘和灌丛带外部不同土层的土样和植物根系，比较3种位置下土壤水分、养分含量和植物根系特征的差异，并分析了根长与土壤水分和养分含量的相关性。【结果】在0～80 cm土层，灌丛带内部的土壤含水量明显高于灌丛带边缘和灌丛带外部。在0～80 cm土层，随着土层深度增加，灌丛带3个位置土壤全氮、碱解氮和有机碳含量均呈下降趋势，而全磷含量变化不明显；在同一土层，灌丛带内部的全氮、碱解氮和有机碳含量均明显高于灌丛带边缘和灌丛带外部。在灌丛带内部、灌丛带边缘和灌丛带外部3个位置，植物根系生物量呈减小的趋势。从垂直分布来看，灌丛带内部、灌丛带边缘和灌丛带外部0～15 cm土层的植物根系生物量分别占0～40 cm土层植物根系生物量的90.86%，90.79%，92.91%，说明植物根系生物量主要集中分布于0～15 cm土层。3个取样位置中，灌丛带内部植物根长、根表面积和根体积均最大。相关性分析表明，灌丛带植物根长与0～20 cm土层的土壤含水量，0～40 cm土层土壤有机碳和全氮、0～80 cm土层碱解氮均呈显著或极显著正相关。【结论】在黄土高原退化草地上进行灌草立体配置可以促进植物根系生长，提高土壤水分和养分含量，有利于退化草地的恢复。     

土壤外源钴对大麦根伸长的毒害及其预测模型

选取我国11种不同性质的农田土壤，通过外源添加重金属钴（Co），研究其对大麦（Hordeum vulgare L.）根伸长的毒性阈值及土壤性质对Co毒性的影响。结果发现，Co对大麦根伸长10%抑制效应（EC₁₀）在11种土壤中的变化范围为37.1~3 914 mg·kg^-1土（105.5倍），50%抑制效应（EC₅₀）的变化范围为166.1~6 030 mg·kg^-1土（36.3倍）。建立土壤性质与毒性阈值的回归方程，结果表明土壤pH是影响土壤Co毒性阈值最重要的因子，作为单因子时分别可以解释77.6%、72%的EC₁₀和EC₅₀的变异（P≤0.001）。当在EC₁₀预测模型中引入土壤pH和土壤黏粒（Clay）双因子时，可以解释83.9%的EC₁₀的变异（P<0.001），EC₅₀预测模型中引入土壤pH和总碳（TC）双因子时，可以解释86.1%的EC₅₀的变异（P<0.001）。将我国土壤中得到的Co毒性阈值预测模型和欧洲北美10种土壤的预测模型进行比较验证，结果发现基于我国土壤得到的预测模型可以较为准确地预测欧洲北美土壤中Co的大麦根伸长毒性阈值，但基于欧洲北美土壤的预测模型不能准确预测我国土壤中Co的毒性阈值。研究表明，我国土壤性质对Co毒性有显著的影响，基于土壤性质建立的预测模型可为土壤中Co生态风险评价提供参考依据。     

紫花苜蓿土壤浸提液对蜀葵的化感作用

为探究紫花苜蓿对蜀葵种子萌发和生长的化感作用，采取了紫花苜蓿根际及距离根际20、40、60 cm处表层5~10 cm的土壤，采用高效液相色谱法（HPLC）检测土壤浸提液（分别表示为R、D20、D40、D60）中5种有机酸类化感物质的含量。采用生物检测方法分析测定了土壤浸提液对蜀葵种子萌发的影响，并通过盆栽试验测定了紫花苜蓿与蜀葵间作条件下蜀葵叶绿素、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白及生物量等生理生态学指标。结果表明： 5种有机酸在紫花苜蓿根际的含量最高，随着与根际距离的增加有机酸含量逐渐减少；R处理下，蜀葵发芽率和发芽指数比对照（蒸馏水）分别降低6.23%和31.32%，根长和苗长则与对照相比分别显著减少了56.11%和48.94%。盆栽实验结果表明，紫花苜蓿和蜀葵间作对蜀葵地上和地下生物量均产生明显抑制作用，与单种时相比分别减少8.01%和23.99%；间作使蜀葵叶绿素含量降低、MDA和可溶性蛋白含量升高。研究表明，紫花苜蓿对蜀葵有明显的化感作用，种植时不宜过密，应至少保持间距60 cm。