LED补光对水稻秧苗素质及其生理特征和产量的影响

采用发光二极管(light-emitting diode,LED)精确调制光谱能量,研究不同光质对水稻秧苗素质(株高、根长和鲜干重)和生理特征(内源激素、抗氧化酶、可溶性蛋白和丙二醛)的影响,探讨生理特征与秧苗素质和补光移栽后产量的耦合关系。水稻秧苗分别在5种光质下进行补光照射:R (100%红光),B (100%蓝光),RB (80%红光+20%蓝光)RBG_12.5(62.5%红光+25%蓝光+12.5%绿光),RBG₂₅(50%红光+25%蓝光+25%绿光),光量子通量均为1 000μmol·m^-2·s^-1,照射30 d (6 h/d)后采样,并插秧至稻田,以无补光作为对照(CK)。与CK相比,LED补充光源显著(P<0.05)影响水稻秧苗的株高、根长和鲜干重。株高和地上部分干重最大值分别出现在R和RBG_12.5处理,而根长和地下部分干重的最大值均出现在RBG_12.5处理。LED补充光源对内源激素、抗氧化酶、可溶性蛋白和丙二醛的影响程度因光质和植物部位而异。与CK相比,RBG_12.5二显著(P<0.05)提高地上部生长素(IAA)含量和可溶性蛋白含量,B显著(P<0.05)提高地上部超氧化歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量;RBG_12.5和RBG₂₅显著(P<0.05)提高地下部IAA含量,RBC₂₅显著(P<0.05)提高地下部可溶性蛋白含量和MDA含量。补光移栽后水稻产量的变化趋势与光质对水稻秧苗壮苗指数的影响趋势一致:RBG_12.5> RBG25> RB> B> R> CK。逐步回归分析发现,壮苗指数与地上部赤霉素(GA_3)含量和IAA含量及地下部IAA含量和SOD活性显著正相关;补光移栽后产量与秧苗地上部IAA含量及地下部IAA含量和过氧化氢酶(CAT)活性显著正相关。LED补充光源通过调节水稻秧苗生理特征影响其素质,且影响效应延续至水稻成熟期。RBG_12.5光源更利于培育水稻壮苗和水稻增产,适宜用作工厂化育秧的补充光源。     

LED补光对番茄光合特性的影响

为找出适于番茄生长的最佳光谱成分,采用发光二极管(light-emitting diode,LED)研究不同光质处理对番茄‘菜都5号’叶片光合特性的影响。结果表明,补光改变了番茄叶片光合速率日变化规律,使番茄光合速率日变化曲线由“单峰”型变为“双峰”型;LED光源虽然可以延长光合作用时间,但对胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率的影响不明显。LED光源对番茄光合速率的影响因光质而异,红灯和蓝灯的光合速率显著大于绿灯,这表明红灯和蓝灯比绿灯更有利于增加番茄的光合速率,促进番茄叶片内有机物质的积累。     

东北黑土线虫群落对长期免耕后土壤扰动的响应

【目的】目前对长期免耕土壤实施扰动后土壤生态系统稳定性的响应情况尚不了解。本研究选择土壤线虫作为指示生物,研究土壤线虫群落结构对长期免耕扰动前和扰动后的响应情况,为东北黑土区合理选择耕作措施提供科学依据和参考。【方法】以吉林省德惠市中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土长期保护性耕作实验站为依托平台,分别设置长期免耕（NT）及长期免耕后扰动（DNT）两种不同免耕耕作方式;在作物播种前,采集耕层（0—15 cm）土壤,进行线虫的分离鉴定。使用效应值（lnR）,以常规耕作（CT）为对照,度量不同轮作方式下（玉米-大豆轮作,CS;玉米连作,CC）长期免耕及长期免耕后扰动对土壤线虫的属数、多度和生态指数的影响效应。利用主成分分析（PCA）和冗余分析（RDA）进行土壤线虫群落组成及其驱动因子的分析。【结果】与CT相比,NT处理促进了各轮作方式下杂食/捕食线虫的多度,DNT处理显著（P<0.05）促进了玉米-大豆轮作下食细菌线虫的属数及多度、食真菌线虫和总线虫的多度,而对玉米连作下所有线虫营养类群的属数及多度具有抑制效应。NT、DNT处理的线虫群落组成与CT处理截然不同,其主要的土壤驱动因子分别是全氮含量和容重,可以解释线虫群落组成差异的10.5%和11.4%。此外,与CT相比,NT处理显著（P<0.05）促进了各轮作方式下的结构代谢足迹（Fs）,而DNT处理显著（P<0.05）抑制了几乎所有生态指数（除自由生活线虫与植物寄生线虫成熟度指数比率（MI/PPI）之外）。DNT处理对土壤线虫生态指数的抑制程度因轮作方式而异,与玉米连作相比,玉米-大豆轮作仍能维持对MI/PPI的促进效应。【结论】长期免耕能够在各轮作方式下形成较为稳定的土壤线虫群落结构;深翻和移除秸秆等土壤扰动会破坏长期免耕下土壤线虫群落结构的稳定性,但破坏程度因轮作方式而异。     

耕作措施对东北黑土微生物呼吸的影响

【目的】利用东北黑土13年保护性耕作定位试验,研究耕作措施（免耕和秋翻处理）对土壤微生物的影响,从土壤微生物角度分析免耕是否有利于土壤有机碳（SOC）的固定,为合理评价农田黑土碳“源”与“汇”功能提供科学依据。【方法】以连作玉米为研究对象,采用单因素随机区组设计,耕作处理包括免耕和秋翻。免耕除播种外不扰动土壤,秸秆覆盖地表。秋翻处理的田间管理包括人工除草、中耕起垄和秋翻,秋翻时将秸秆翻于地表之下。土壤微生物呼吸速率通过PVC环在野外采用动态气室法（Li-Cor8100）直接测定（去除植物根系）,定期监测土壤微生物呼吸速率的季节变化,并在土壤微生物呼吸速率最高的季节取样分析不同处理土壤微生物量碳和数量特征。【结果】生长季节内免耕和秋翻处理下土壤微生物呼吸速率分别为0.42-3.35和0.48-3.24 μmolCO₂·m^-2·s^-1,两处理平均值差异不显著（8.8%）,但土壤累积CO₂-C释放量免耕比秋翻高10.0%（2012）和4.3%（2013）（P＜0.05）。免耕显著地增加0-5 cm表层土壤细菌、真菌和放线菌的数量,分别比秋翻高125.7%、112.4%和53.3%;还显著地增加了其他土层的真菌数量,分别为105.3%（5-10 cm）,159.4%（10-20 cm）和114.7%（20-30 cm）。耕作处理影响土壤温度,主要体现在春季,秋翻（0-5 cm,5-10 cm）春季（6月）土壤温度比免耕分别高2.8%和5.8%。土壤微生物呼吸速率表现出显著的季节变化规律,与土壤温度具有相似的动态变化,夏季（7、8月份）最高,秋季较低。尽管耕作处理没有明显地影响土壤微生物呼吸速率的季节动态格局,但秋翻的土壤微生物呼吸最高值比免耕晚半个月。土壤微生物呼吸速率随土壤温度（5 cm和10 cm）呈指数型增长,10 cm处的回归模型明显好于5 cm。耕作处理只改变了5 cm的Q₁₀值,免耕比秋翻高10.8%。土壤微生物呼吸速率与土壤温度、水分混合回归模型能更好地反应其变化规律,解释土壤微生物呼吸速率变异的65%（秋翻）和81%（免耕）。【结论】免耕增加了表层（0-5 cm）的SOC含量,从而使得该土层的土壤微生物量碳和活性增加,但是由于免耕处理增加0-30 cm 土层SOC含量的加权平均值,因此相对于传统的耕作措施（秋翻）,免耕有利于SOC含量的增加。     

镧、钕对小麦和油菜幼苗可溶性蛋白质含量变化的影响

以小麦、油菜为供试作物,分别研究了稀土元素La、Nd对小麦、油菜幼苗可溶性蛋白质含量的影响。结果表明:La、Nd浓度在0~50 mg/L时,对小麦、油菜幼苗地上部分可溶性蛋白质含量有一定的促进作用;而对小麦、油菜幼苗地下部分有明显的抑制作用,并且随着稀土元素浓度的升高抑制作用越明显。可溶性蛋白质含量在幼苗根与地上部分的变化趋势完全不同,可能是因为稀土元素在植物根部和地上部分的富集程度不同,导致根系浓度高,地上部分浓度低,使根部蛋白质的合成受抑制而地上部分受刺激。     

秸秆还田对东北黑土碳氮磷钾化学计量特征及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是提升农田土壤肥力,改善土壤养分含量及有效性的重要措施。我们分析了东北黑土区不同秸秆还田方式下土壤碳氮磷钾含量和玉米产量的年际变化,并从土壤化学计量特征角度研究了土壤养分的有效性。【方法】依托2012年在东北黑土区建立的秸秆还田长期定位试验,选取秸秆移除(CK)、秸秆混合还入0—20 cm耕层(RI)和秸秆覆盖还田(RC) 3个处理,测定了处理实施1年(2013)、3年(2015)、5年(2017)和8年(2020)后,不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量及玉米产量,计算了土壤化学计量特征(C∶N、C∶P、N∶P),并分析了各指标之间的相关性。【结果】随试验年限的增加,在0—20 cm土层,CK处理SOC含量有所下降,TN含量基本保持不变,而RI和RC处理的SOC和TN含量均有所增加,RC处理下均为最高;RI处理的SOC和TN含量在0—20 cm土层分布相对均匀,RC处理SOC和TN含量在0—5 cm土层中明显增加,尤其在试验5～8年间的增幅明显升高。CK、RI和RC 3个处理的TP和TK含量均随试验年限的增加缓慢升高,处理间无显著...