一流本科专业建设背景下科教融合型教师基层组织的构建与实践

在一流本科专业建设的背景下,立足国家对高素质本科人才的迫切需求,细致分析当前我国高校师资队伍基层组织建设过程中要克服的主要问题,在高校“二级学院”层面上,通过科研团队和教学团队结合,增强高校本科教学的组织规范性。以南京农业大学资源与环境科学学院农业资源与环境本科专业为例,研究和构建教学和科研相结合的新型基层组织体系,实现高校人才培养和科技创新的“双赢”。     

南方稻田紫云英作冬绿肥的增产节肥效应与机制

本文对我国南方稻田紫云英作冬绿肥以及紫云英与稻草共同利用的增产和节肥效应及其植物营养学、土壤微生物学等相关作用机制进行综述。2008—2019年间开展的11个联合定位试验结果 (n = 930) 表明，冬种紫云英在不减肥或者减肥20%条件下增产效果显著，水稻产量增加幅度分别为6.53%和4.15%；在减施40%化肥时可保障水稻与常规施肥相比不减产。紫云英的增产和节肥效应随种植年限的增加而增强，5个联合定位试验连续7年的监测结果表明，冬种紫云英减施40%化肥条件下，紫云英种植第一年相对常规施肥增产0.87%，至种植第7年增幅为3.98%。紫云英与稻草联合利用是近些年稻区推行的重要技术模式，2016—2019年间开展的7个联合定位试验结果 (n = 342) 表明，紫云英–稻草联合还田相对于单独稻草还田，水稻产量增加了11.71%。本文分别从优化水稻产量构成、促进水稻养分吸收、提升土壤肥力3方面阐释了紫云英作冬绿肥的增产、节肥机制。稻田冬种紫云英可增加水稻有效穗数和每穗实粒数，优化了产量构成。与常规施肥相比，紫云英配施减量化肥的水稻吸氮量增加了6.4%～6.9%，氮肥利用率提高了6.6%～31.1%。稻田种植紫云英使土壤碳、氮库得到培育，土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性提高，土壤速效养分、土壤物理性状明显改善。以有机质和全氮为例，相比常规施肥处理，种植翻压紫云英后减施20%和40%化肥处理的土壤有机质含量分别增加3.95%和4.15%，土壤全氮含量分别增加1.22%和1.74%。在紫云英调控土壤微生物及氮转化机制方面，冬种绿肥有利于土壤微生物的生长繁殖，增强与微生物活性密切相关的土壤酶活性，并通过改变土壤微生物的群落结构及功能微生物影响土壤养分循环。紫云英配施减量化肥可提高土壤固氮菌丰度，通过合理的调控措施可优化紫云英的生物固氮作用。硝化作用对冬绿肥的响应在不同类型土壤中有较大差异，碱性水稻土中冬种绿肥可通过抑制硝化作用降低氮素淋失风险，氨氧化微生物群落结构的变化是冬绿肥影响硝化作用的重要机制。通过近十多年来的研究，逐渐明晰了我国南方稻田冬种紫云英的增产、节肥效应及其机制，为今后稻田绿肥的效应与机制研究提供了重要借鉴和参考。     

土壤不同形态碳氮含量和酶活性对培养时间及外源碳投入的响应

在绿色农业科技的推动下,有机物料资源化利用备受青睐,但有机物料种类不同对土壤肥力的提升效果不同,为探究有机物料施用对潮土不同形态碳氮含量及酶活性的动态影响,通过为期1年的培养试验,设置添加10 g/kg的秸秆菌渣(S)、树枝菌渣(B)、小麦秸秆(W)、黑麦草秸秆(R)和蚕豆秸秆(BB),并以空白处理作为对照(CK)。结果表明:与CK相比,有机物料施用显著增加土壤不同形态碳氮含量及酶活性,随培养时间的延长,有机碳及全氮含量呈增加的趋势,增幅分别为25.4%～42.9%和35%～60%,易氧化有机碳和碱解氮含量呈先上升后下降的趋势,最大值分别为2.80,43.26 mg/kg,水溶性有机碳、微生物量碳氮和酶活性则呈下降的趋势,最大值分别为346 mg/kg,293μg/g和23.08μg/g。有机物料施用会增加土壤酶活性提高土壤呼吸速率,通过对3个取样期7种水解酶的分析发现,酶活性表现为:LAPPHOSNAGBGCBAGXYL,即参与氮循环酶活性参与磷循环酶活性参与碳循环酶活性,绿肥秸秆主要增加氮循环酶活性,且以BB处理酶活性最高,菌菇渣主要增加碳循环酶活性,B处理酶活性高于S处理。有机物料施用会影响土壤酶活性,增加不同形态碳氮含量,但增幅因有机物料种类不同而有所差异,且碳氮组分对培养时间的响应不一。总体而言,小麦秸秆和蚕豆秸秆腐殖化系数最高,对不同组分碳氮含量增加效果最优。     

高温秸秆降解菌的筛选及其纤维素酶活性研究

筛选能在高温（55~75℃）好氧堆肥中高效降解纤维素的菌株，并评估其降解秸秆的能力与产纤维素酶的热稳定性。从高温期堆肥中采样，以水稻秸秆粉为唯一碳源，通过55、65℃和75℃连续高温传代驯化并分离筛选耐高温菌，结合水解圈和水稻秸秆崩解试验筛选不同高温下高效降解秸秆的目标菌株，采用16S rRNA测序和系统发育分析鉴定目标菌株分类地位，通过分析目标菌株纤维素降解相关酶在50~90℃之间的热稳定性，解析其高温适应性机制，评价其在实际生产中的应用潜力。高温驯化分离得到13株耐高温降解菌，其中B-5、B-6、B-7和B-11的纤维素和秸秆降解能力较强，而只有B-7和B-11在55~65℃和75℃具有高效降解水稻秸秆的能力，将其认定为目标菌株。系统发育分析表明B-7和B-11菌株与芽孢杆菌科高度相似，分别命名为短小芽孢杆菌B-7和嗜热脂肪芽孢杆菌B-11。酶活热稳定性分析发现B-7和B-11各纤维素酶活性在50~90℃之间先升高后降低，其最适温度范围不同，分别为55~65℃和70~80℃，其中B-11在85℃时的相对酶活仍高于60%。研究表明，菌株B-7和B-11是耐高温高效秸秆降解菌，其具有不同高温偏好性，纤维素酶热稳定性强，在秸秆高温好氧堆肥中具有潜在的应用前景。     

长江中下游冬油菜产区有机无机肥配施下减氮增效潜力分析

【目的】评估长江中下游冬油菜主产区化肥减施增效的潜力与区域适宜性,为该区域油菜产业减肥增效提供科学依据。【方法】于2018年在江苏（高淳）、湖南（安仁）、湖北（沙洋）、安徽（休宁和当涂）四省（共5个地点）布置以有机肥（M）用量（0、2 250 kg·hm^-2）和施氮（N）水平（0、90、135、180、225、270 kg·hm^-2）为控制因素的冬油菜田间试验,分析有机无机肥配施对油菜产量、化学氮肥利用率和经济效益的影响,并评估不同区域冬油菜最佳产量和施肥效益下适宜的有机无机配施技术模式及其减肥潜力。【结果】相比于单施化肥,增施有机肥显著提升油菜产量,增产幅度达7.7%—43.3%。以最高产量为目标,各试验点在增施有机肥的基础上推荐化肥氮施用量分别为：高淳195 kg·hm^-2,安仁199 kg·hm^-2,沙洋195 kg·hm^-2,休宁179 kg·hm^-2,当涂185 kg·hm^-2。通过模型拟合发现各试验点达到单施化肥最高产量时,有机肥施用可替代26.7%—45.9%的化肥氮投入,且随着土壤基础肥力提高,化肥氮减施潜力增加。不同有机肥用量下,油菜化学氮肥利用率均随施氮量的增加呈下降趋势,但有机无机配施能够有效提高各氮肥梯度下油菜的化学氮肥偏生产力和农学效率,各试验点化学氮肥偏生产力增幅为24.4%—53.0%,化学氮肥农学利用效率增幅为26.3%—89.9%。与不施氮处理（N₀）相比,安仁、休宁和当涂试验点在施用180 kg N·hm^-2并配施有机肥处理下增收效益最大,依次为8 915、10 358和6 569元/hm²;而高淳和沙洋试验点在单施化肥（225 kg N·hm^-2）处理下增收效益最大,分别为11 252、8 500元/hm²。【结论】长江中下游部分冬油菜产区采用有机无机肥配施技术可实现减化肥氮26.7%—45.9%的同时提高籽粒产量、化学氮肥利用率及氮肥或有机肥增收效益,实现减氮增效。     

电感耦合等离子体质谱与电感耦合等离子体发射光谱测定绿叶蔬菜重金属的方法比较

比较了电感耦合等离子体质谱(Inductively coupled plasma mass,ICP-MS)/电感耦合等离子体发射光谱(Inductively coupled plasma optical emission spectrometry,ICP-OES)两种方法的检测限、精密度和准确度,并对绿叶蔬菜(芹菜)中Cr、Cu、Zn、Cd和Pb的含量分别进行了测定。主要结果如下:1)ICP-MS具有更高的灵敏度,测定的5种元素的检测限在0~0.29μg kg-1;ICP-OES测定的检测限在0~0.059 mg kg-1。两种方法的精密度均较高,ICP-MS测定的相对标准偏差RSD(%)在1.98%~4.87%、ICP-OES的RSD(%)在2.19%~4.79%。两种方法测定标准土壤的回收率在75%以上、测定芹菜Cr、Cu、Zn和Cd的加标回收率都在90%以上。然而,ICP-MS未检测出Pb,ICP-OES测定Pb的加标回收率为60%~80%。2)T检验分析的结果表明,ICP-MS测定芹菜Cr、Cu和Zn的值显著高于ICP-OES(P<0.05),但是Cd的值显著低于ICP-OES(P<0.05)。3)ICP-MS、ICP-OES都是以等离子体为发射源的光谱分析技术,但是由于两者在工作原理、测定条件等方面不尽相同而给测定结果带来偏差。研究可以为两种方法测定绿叶蔬菜的重金属提供一定技术指导、为食品安全的监督和管理提供一定依据。     

不同农田有机物料组合对物料分解过程的影响

试验采用凋落袋法来研究农田有机物料混合后的分解状况。选取风干的水稻秸秆、花生秸秆和猪粪三种有机物料,设置九种处理,田间分解30 d、90 d、180 d和360 d四个阶段取样,测定物料分解率、基本养分及pH值等指标。结果显示,不同农田有机物料混合分解时,SZ、HZ、7S3H及3S7H混合处理的分解率均表现出正交互作用效应,而SHZ及SH混合处理均表现出负交互作用效应。农田有机物料混合可以调节物料的营养结构,优化不同营养物质搭配比例,使调节后物料促进微生物活性的增强,对碳源利用更加彻底,充分吸收周围可被利用的营养物质(N、P、K),有利于营养物质的富集。物料组合对pH值的影响均表现出正交互作用效应。     

有机物料投入对作物产量及潮土固碳的影响

通过连续2年施入不同用量有机肥、秸秆菌渣和树枝菌渣,探究有机物料投入下环境因子及土壤理化性质对作物产量及土壤碳矿化、积累的影响,为作物稳产高产及土壤培肥的最佳碳投入方案提供理论依据。采用Li-8100田间原位法监测不同生育期土壤呼吸速率,设置7个施肥处理:6 000 kg/hm~2有机肥(M1)、12 000 kg/hm~2有机肥(M2)、6 000 kg/hm~2树枝菌渣(B1)、12 000 kg/hm~2树枝菌渣(B2)、6 000 kg/hm~2秸秆菌渣(S1)、12 000 kg/hm~2秸秆菌渣(S2)和不施有机物的对照(CK)。结果显示,3种有机物料投入均提高了土壤总有机碳及活性碳氮含量,增加了玉米和小麦的产量,玉米产量增幅17.5%～45.9%,小麦产量增幅30.8%～68.6%,其中B2处理增产效果最佳。外源碳投入显著增加土壤总有机碳含量,与此同时也引发土壤碳的矿化,增强土壤呼吸,表现为:总有机碳含量树枝菌渣处理秸秆菌渣处理≥有机肥处理,呼吸总量秸秆菌渣处理有机肥处理树枝菌渣处理。相关性分析结果表明,土壤碳固存量与碳投入量和作物产量呈极显著正相关关系,与易氧化有机碳、全氮和碱解氮含量呈显著正相关关系,而与pH的相关性不显著。总之,有机物料投入可提高土壤养分含量,促进作物增产,其中12 000 kg/hm~2树枝菌渣施肥处理的培肥和增产效果最佳。     

解磷真菌驱动磷灰石固定重金属铅的地球化学模拟研究

结合磷灰石和解磷菌进行农业土壤铅修复是环境修复领域的新兴技术。然而仅靠实验很难全面解析修复过程中的详细反应过程和铅的成矿机制,特别是难以解释目标稳定矿物氟基磷酸铅为何不是主要产物。本文主要利用GWB软件中的React和Act2两个程序模块,基于前人实验数据设置模拟参数,对这一科学问题进行探究。首先用React程序模块的滴定模式(Titration)来研究黑曲霉复合氟基磷灰石的除铅过程,即通过向反应体系中逐步滴加草酸来模拟黑曲霉分泌草酸的过程。反应体系中Pb~(2+)初始浓度为8.4 mmol·L~(-1),草酸总添加量为2.0 g·L~(-1),氟基磷灰石总添加量为8.3 g,其中草酸和氟基磷灰石分为100步添加到体系中。React模拟过程终止后,可得到体系pH值、主要离子浓度(Pb~(2+)、Ca~(2+)、H_2PO-_4~-、F~-和C_2O_4~(2-))以及生成产物随着草酸和氟基磷灰石添加的变化曲线。然后将黑曲霉与氟基磷灰石培养后的浸出液与Pb(NO-_3)_2溶液混合后,用Act2模块模拟其草酸和F~-浓度变化对铅矿物形态的影响。模拟结果表明:草酸引起的pH值变化是影响铅矿化结果的最重要参数,体系中的Pb~(2+)主要以草酸铅形式沉淀,和原实验结果吻合。此外,只有在弱酸或碱性环境下,且溶液中氟离子浓度大于27 mmol·L~(-1)时,体系中才会生成氟基磷酸铅。该结果为利用磷酸盐矿物材料进行土壤铅修复提供了理论指导。