棉花黄萎病生防芽孢杆菌S12产芽孢培养基的响应面优化

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)S12是分离自新疆棉田根际土壤的一株广谱抑菌菌株,尤其对棉花黄萎病大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)孢子萌发和菌丝生长具有较强的抑制作用。为了提高菌株S12发酵液中芽孢产量,对其发酵培养基组分及配比进行优化。首先通过单因素试验分别分析6种不同碳源、氮源和无机盐对菌株S12芽孢产量的影响,随后采用Plackett-Burman试验设计确定影响芽孢产量的主要因子,并利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法优化确定主要影响因子的最佳配比。最终获得菌株S12产芽孢培养基的优化配比组合为:玉米粉1.30%、大豆蛋白胨1.51%、CaCO30.08%、NaH2PO4·2H2O0.2%、Na2HPO4·2H2O 0.4%。优化后芽孢产量达到7.46×108 mL-1,与初始培养基相比提高了387.58%。可见,通过优化培养基组分,提高发酵液中芽孢产量,降低生产原料成本,为其进一步生防菌剂的工业化生产奠定基础。     

大气CO2浓度升高与氮肥营养对滴灌棉田“棉花-土壤”系统氮分布的影响

通过半开顶式CO₂人工气候室,研究了CO₂浓度升高（360、540 μmol·mol^-1和720 μmol·mol^-1）与不同氮肥营养（0、150、300 kg·hm^-2和450 kg·hm^-2）相互作用对蕾铃期棉花-土壤氮含量变化及棉花氮素吸收的影响,结果显示：大气CO₂浓度增加,高氮肥处理下棉花叶片、蕾铃中氮含量显著降低,茎秆、根系中氮含量增加,棉花整株氮含量表现为下降;相同的CO₂浓度下,随着氮素营养的增加棉花各器官氮积累量呈增加趋势,其中蕾铃、叶片氮积累量较高,茎秆、根系氮积累量相对较少,说明CO₂浓度增加与增施氮肥促进了土壤氮素向植株叶片和生殖器官运输。通过对土壤无机氮含量的测定分析,CO₂浓度升高为540 μmol·mol^-1,各施氮水平下棉田土壤NO₃^--N含量显著降低,NH₄⁺-N含量在低氮水平下有少量增加,在高氮水平下表现为降低;CO₂浓度升高为720 μmol·mol^-1,土壤NO₃^--N含量表现为降低,NH₄⁺-N含量呈增加趋势。研究表明：大气CO₂浓度增加且浓度范围在500～720 μmol·mol^-1,增加氮肥施用量可有效促进棉花对氮素养分尤其是NO₃^--N的吸收利用。     

墒度对滴灌春小麦灌浆期旗叶光合特性和产量的影响

为筛选适宜北疆绿洲区滴灌春小麦高产栽培的水分管理模式,比较分析了耕层(0~40cm土层)不同墒度条件下滴灌春小麦旗叶SPAD值、灌浆期光合和荧光参数及产量的差异。结果表明,拔节至乳熟期土壤墒度过高或过低均会显著降低旗叶SPAD值(P0.05),乳熟期增加土壤墒度延缓了叶片衰老。在灌浆期,旗叶光合速率随土壤墒度的增加而显著提高;蒸腾速率在15∶00时T4处理(苗期-拔节、孕穗-乳熟和成熟-收获阶段耕层土壤平均含水量分别为田间持水量的75%、80%和65%)显著高于其他处理,高墒度处理T5(苗期-拔节、孕穗-乳熟和成熟-收获阶段耕层土壤平均含水量分别为田间持水量的80%、85%和70%)最低;气孔导度(Gs)在15∶00时显著降低后,在17∶00时又逐渐升高,且T4处理显著高于其他处理;胞间CO2浓度变化趋势同Gs一致;叶绿素荧光参数Fv/Fo、Fv/Fm、ΦPSⅡ等随土壤墒度升高而显著增加;土壤墒度较低处理的qP相对较低,NPQ较高;土壤墒度过高或过低均会降低小麦籽粒产量,产量构成中穗粒数对土壤墒度最敏感,千粒重次之。说明在本试验条件下,苗期-拔节、孕穗-乳熟和成熟期耕层土壤平均含水量分别占田间持水量的70%~75%、75%~80%和60%~65%是滴灌春小麦获得高产的最佳水分管理模式。     

CO2 浓度升高与氮肥施用对棉田土壤氮素的影响

设置半封闭开顶式人工气候室,研究大气CO2浓度升高与不同施氮肥处理相互作用对新疆滴灌棉田土壤氮含量变化的影响。在不同CO2浓度（360、540 μmol•mol-1和720 μmol•mol-1）条件下,不同施N处理（0、150、300 kg•hm-2 和450 kg•hm-2）对棉花花铃期0~20 cm和20~40 cm土壤NH+4 N、NO-3 N和全N含量变化进行测定。结果显示：相对于对照CO2 浓度处理,当CO2浓度为540 μmol•mol-1时,各施氮水平下土壤NO-3 N含量降低,且高氮处理下降低更为显著,全N含量无显著变化;土壤NH+4 N含量在N0、N150水平有小幅度增加,在N300、N450水平降低。当CO2 浓度为720 μmol•mol-1时,土壤NO-3 N、全N含量仍是降低的,但降低幅度低于CO2 540处理;而土壤NH+4 N含量表现为显著增加。每个CO2浓度处理下,随着施氮肥水平增加,土壤NH+4 N、全N含量呈增加趋势,但高N处理增加比例低于低N处理;土壤NO-3 N含量变化不大。总体比较,CO2 540 N300处理,土壤NO-3 N含量显著低于其他C、N组合。0~20 cm、20~40 cm两个土层之间,土壤中不同N素变化趋势基本一致,但0~20 cm土层土壤N养分含量变化更为明显。研究表明：大气 CO2浓度升高为540 μmol•mol-1时,在施N 300 kg•hm-2处理下,更有利于棉花对土壤N尤其是NO-3 N养分的吸收利用。     

水分散粒剂H14对棉花黄萎病发生及土壤细菌群落的影响

试验设置水分散粒剂(H14)、商业可湿性粉剂(SY)和空白对照(CK)3组处理,在棉花花铃期调查黄萎病发生状况,并通过高通量测序分析不同处理中细菌群落多样性。结果显示同CK处理相比,H14和SY处理中棉花黄萎病发病率分别显著下降42.35%和39.25%,病情指数分别显著下降52.41%和48.78%;大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)相对丰度分别显著下降45.73%和24.47%。3组处理样品测序后共获得517 453个优质序列,基于97%的序列相似度进行聚类分析,获得可操作分类单元(OTUs)24 353个,经鉴定属于细菌的54个门、244个科和571个属。其中变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为各处理样品的优势菌群。H14、SY处理中Chao1和ACE指数相较于CK处理分别增加16.27%和14.71%、13.84%和12.90%;Shannon和Simpson指数相较于CK处理分别增加2.65%和1.02%、1.38%和0.00%。全部样品丰度前35个属通过聚类分为A、B、C、D 4个类群,其中C和D两个类群是H14处理中优势类群,此类群中的芽孢杆菌属(Bacillus)、芽生球菌属(Blastococcus)和类诺卡氏菌属(Nocardioides)多为生防菌;斯科曼氏球菌属(Skermanella)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)多为氮循环功能菌;酸杆菌属(Acidibacter)和土壤红杆菌属(Solirubrobacter)多为产铁载体促生菌。施用水分散粒剂H14可以提高棉花根围土壤细菌群落物种丰富度和多样性,增加防治土传病害以及氮铁等营养元素转化的相关菌属丰度,有利于改善土壤生态环境,抑制大丽轮枝菌繁殖,促进棉花健康生长。     

滴头压力对玉米生长发育及产量的影响

为研究不同滴头压力对玉米生长发育及其产量的影响。基于大田试验,研究4个滴头压力水平对滴灌玉米生长的影响。结果表明:灌后不同时间滴头压力为0.03 MPa处理的玉米叶绿素SPAD值均为最高;滴灌玉米抽雄期和成熟期整株生物量均随着压力减少而呈现单峰增长趋势,抽雄期各处理整体生物量呈现0.04 MPa处理0.02 MPa处理0.03 MPa处理0.05 MPa处理,成熟期各处理整体生物量呈现0.03MPa处理0.04 MPa处理0.05 MPa处理0.02 MPa处理;滴头压力为0.03 MPa的处理产量最高,显著高于0.05 MPa处理和常规种植,增产幅度分别为20.3%和21.0%。可见,滴头压力0.03~0.04 MPa对于北疆膜下滴灌玉米生长过程较为有利。