长期植稻年限序列土壤耐药组演替特征

以杭州湾南岸两个前期已鉴定的跨2 000 a的水稻土序列（上虞：30~2 000 a;慈溪：9~2 000 a）为模型,探究长期植稻下稻田土壤耐药组演替特征,以期拓展对人为水耕土土壤耐药组形成与发展趋势的科学认识。研究采用了高通量荧光定量PCR（HTqPCR）技术,分析了不同土壤深度（耕作层、犁底层、母质层）下水稻土序列中320个耐药基因（ARGs）的检出情况、丰度、多样性及其随植稻年限的变化规律。结果表明：两个水稻土序列共检出289种ARGs,以氨基糖苷类和多重耐药类ARGs最为丰富多样,两个地区共有181种ARGs。主坐标分析（PCoA）结果指出,上虞和慈溪水稻土序列的ARGs组成存在显著差异,部分体现在ARGs亚型数量上。慈溪持有108种在上虞水稻土序列中不存在的ARGs,但85%的慈溪特有ARGs在植稻100 a后消失。因此,随植稻年限增加,不同地区水稻土序列在ARGs亚型数量上的差异缩小,在植稻千年后趋于接近。同时,随着植稻年限增加,水稻土耕作层、犁底层和母质层土壤间的ARGs亚型数量差异缩小。进一步研究发现,杭州湾南岸水稻土序列的ARGs丰富度和多样性随耕作年限的增加整体呈衰减趋势,同时伴随ARGs相对丰度的上升,其中相比耕作层和犁底层,母质层ARGs与植稻年限间的相关性达到了显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）水平。综上,时间驱动了稻田土壤耐药组发展,而植稻年限对母质层中ARGs组成有强烈的塑造作用。在杭州湾南岸,新生稻田土壤（≤50 a）比成熟稻田土壤（≥1 000 a）拥有更为丰富的ARGs亚型但更低的ARGs相对丰度。水稻土序列中细菌丰度与ARGs相对丰度呈显著负相关,进一步暗示成土过程中ARGs演替与微生物间的密切关联。     

基于穗光谱指数的水稻产量预测

为探索运用水稻穗光谱植被指数预测水稻产量的可行性,以2个水稻品种为材料,设置3个氮素水平,测定了3个时期水稻叶片和穗的高光谱反射(350~2 500 nm)和色素含量,并测定了水稻的产量构成组分和籽粒产量。结果表明:与典型的植物反射光谱相比,水稻穗的反射光谱具有“绿峰消失”的特征;与叶片光谱指数[归一化差值指数(normalized vegetation index,NDVI)和光化学反射指数(photochemical reflectance index,PRI)]相比,穗光谱指数对叶绿素更敏感,而且能更准确地区分氮素水平。水稻叶片NDVI和PRI预测产量的均方根误差(RSME)分别为873.4~1 125.0、723.3~889.4 kg·hm^-2,而穗NDVI和PRI预测产量的RSME分别为681.7~743.1、515.0~637.8 kg·hm^-2,表明水稻穗光谱指数比叶片光谱指数更适合于水稻产量预测。