耕作与秸秆还田方式对稻田N_2O排放、水稻氮吸收及产量的影响

保护性耕作是改善农田土壤肥力的重要举措,然而其对作物氮吸收与产量的作用尚不明确。为此,本试验于2016—2017年稻季在湖北省武穴市花桥镇,设置常规翻耕与免耕两种耕作方式以及前茬作物秸秆全量还田与不还田两种秸秆还田方法,研究耕作与秸秆还田方式对稻田土壤N_2O排放、根系酶活性、水稻氮吸收与产量的影响。结果表明,耕作方式显著影响土壤N_2O排放,但不影响根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性、水稻氮吸收与产量。与翻耕处理相比,免耕处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了12.5%～18.2%和21.1%～38.6%。秸秆还田显著影响土壤N_2O排放量、根系酶活性、水稻氮吸收与产量。相对于秸秆不还田处理,秸秆还田处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了38.5%～45.5%和13.1%～29.5%。秸秆还田处理相对于不还田处理根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性分别显著增加了6.7%～45.9%和9.0%～46.7%,水稻氮吸收量提高了12.5%～26.0%,产量增加了9.4%～12.6%。本文认为,虽然秸秆还田提高了水稻氮吸收与产量,但也促进了土壤N_2O的排放,因此在评估保护性耕作稻田温室效应时应加强对温室气体(CH4和N_2O)排放和土壤碳固定影响的长期监测,以期为发展低碳稻作提供理论依据和技术支撑。     

α-葡萄糖苷酶基因在黑曲霉中的同源表达

本实验以黑曲霉(Aspergillus niger)内源α-葡萄糖苷酶为基础,对黑曲霉菌株部分序列进行了克隆,构建了能够通过农杆菌介导法整合到黑曲霉基因组中的pSZH-10-6-agd C2表达载体。在转化黑曲霉之后检测到目的基因能够合成蛋白并分泌到细胞外的发酵液中。通过测定发酵液中的重组蛋白对底物的催化能力发现此基因在改造后仍具备酶活性,并且得出此酶的最适反应温度为40℃左右,最适pH值在6左右。     

鲤PPARγ基因序列特征及其与脂肪沉积的相关性

为探讨过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator activated receptor,PPARγ)对鲤（Cyprinus carpio）脂肪沉积的调控机制,采用RACE和实时荧光定量PCR技术克隆体质量（215.20±8.21）g鲤的PPARγ基因,分析其组织表达特征。结果显示,PPARγ基因c DNA全长为3 077 bp,包括233 bp的5′非编码区、1 311bp的3′非编码区和编码510个氨基酸的开放阅读框。鲤PPARγ包括4个功能结构域,即A/B区,DNA结合区（DNA binding domain,DBD区）,铰链区和配体结合区（ligand binding domain,LBD区）。鲤PPARγ与鲫（Carassius auratus）、斑马鱼（Danio rerio）的氨基酸序列相似性最高,分别为98.63%和87.28%。PPARγ基因在各组织均有表达,肝脏中相对表达量最高,脑次之,脾和心脏中最少。腹腔脂肪中PPARγ基因表达量多脂鲤显著高于少脂鲤（P<0.05）,背部肌肉中PPARγ基因表达量多脂鲤极显著高于少脂鲤（P&l...     

生物炭与无机氮配施对稻田温室气体排放及氮肥利用率的影响

【目的】生物炭作为比表面积大、富含有多种营养元素的一种物质已被广泛应用于农业生产。弄清生物炭与化肥氮配合施用对稻田温室气体排放和氮肥利用率的综合影响,为合理使用生物炭提供科学依据。【方法】在武穴市花桥镇进行两年大田试验,设置4个处理,即不施氮肥（CK）、常规施氮（180 kg·hm ^-2）（IF）、常规施氮+10 t·hm ^-2生物炭（IF+C）、减氮30%+10 t·hm ^-2生物炭（RIF+C）。采用静态箱-气相色谱法对2018和2019年水稻生长季节稻田CH₄和N₂O排放通量进行监测,并测定水稻产量,探讨生物炭配施不同量无机氮对稻田CH₄和N₂O排放、水稻产量以及氮肥利用率的影响。【结果】（1）稻季CH₄和N₂O排放呈现明显的季节性变化规律。CH₄排放峰值主要出现在分蘖期和齐穗期,N₂O排放峰值主要出现在氮肥施用和排水后。2018和2019年稻季各处理CH₄排放通量分别为0.01—48.97 mg·m ^-2·h ^-1和0.36—18.08 mg·m ^-2·h ^-1,N₂O排放通量分别为-0.002—0.17 mg·m ^-2·h ^-1和0.01—0.28 mg·m ^-2·h ^-1。2018年各处理CH₄和N₂O的平均排放通量分别为6.17—7.16 mg·m ^-2·h ^-1和0.02—0.04 mg·m ^-2·h ^-1,2019年的分别为5.16—5.83 mg·m ^-2·h ^-1和0.05—0.08 mg·m ^-2·h ^-1。（2）与CK相比,无机氮肥的施用对CH₄排放没有影响,但显著提高了N₂O排放,增幅为32.6%—113.0%。与IF处理相比,生物炭与无机氮配施（IF+C、RIF+C）显著降低N₂O排放,在2018年降幅为33.4%—43.1%,2019年为37.0%—39.5%,但对CH₄排放的影响不显著,因此对全球增温潜势的影响不显著。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间CH₄和N₂O排放差异不显著。CH₄排放是综合增温潜势（GWP）的主要贡献者,对GWP的贡献达84.4%—95.2%。（3）氮肥施用显著提高水稻产量,增幅达4.0%—6.0%。与IF处理相比,生物炭处理（IF+C、RIF+C）显著增加水稻产量,增幅达9.9%—11.9%。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间水稻产量差异不显著。与IF处理相比,IF+C、RIF+C处理氮肥利用率显著增加了7.7%—8.1%,且RIF+C的氮肥偏生产力两年分别增加了57.1%、52.3%。【结论】减氮30%配施生物炭能有效地降低稻田N₂O排放、增加水稻产量、提高氮肥利用率,是一项可持续的农艺措施。但生物炭对稻田温室气体减排的效应还要进一步研究探讨。     

基于ANSYS的基质草籽毯成型机挤出口优化与试验

基质草籽毯成型机主要以农业废弃物秸秆和牲畜粪便为主要原料,制作绿化用草坪,可以实现连续不间断成型生产。针对现有成型机挤出口质量较大,造成材料消耗多和螺栓连接负担重的现象,以挤出口缩颈处长度、缩颈处宽度、料板厚度和螺栓孔直径为研究对象,运用ANSYS Workbench19.2有限元软件在静态特性分析和参数化建模基础上,基于多目标优化的响应面方法对挤出口模型进行优化,得到尺寸参数最优值：缩颈处长度180 mm、缩颈处宽度60 mm、料板厚度3.5 mm、螺栓孔直径11 mm,此时挤出口部件最大变形和最大等效应力较优化前分别减小了35.95%和13.8%;为了进一步优化挤出口尺寸,利用拓扑优化使零件总质量减轻了36.60%。采用EDEM软件对参数优化和拓扑优化进行验证,得到成型颗粒密度和挤出颗粒质量分别为1 383.2 kg/m3和2 709g。利用优化结果制作样机,与优化前成型装置进行对比试验结果表明：成型颗粒密度和挤出颗粒质量与优化前相比分别提升5.84%和2.88%,进一步发芽和烘干试验表明,优化效果达到预期目标,可为相关设备的研发和生产提供理论参考。     

水稻生产碳中和现状及低碳稻作技术策略

稻田固碳减排,是国家实现碳中和战略的重要举措。为推动长江中下游地区水稻绿色生产,本文在界定水稻生产碳源、碳汇功能的基础上,分析了长江中下游省(市)区域碳排放及碳中和现状,解析了不同稻作模式的碳排放特征,评估了不同农艺措施对稻田固碳减排的影响及潜力,提出并构建了"增汇、减排、降耗、循环"的低碳稻作体系。基于文献统计结果显示:长江中下游省(市)区域的碳中和水平为-1.52～1.75 Mt C-eq;区域内稻作模式的碳中和水平为-401～2 673 kg C-eq/(hm~2·a);总体而言,免耕、秸秆还田、氮肥减施、间歇灌溉及稻田种养等农艺措施均可实现碳盈余,表明通过合理农艺措施、优化布局稻作模式,能够提高水稻生产碳中和水平。     

耕作方式与氮肥类型对稻田氨挥发、氮肥利用率和水稻产量的影响

通过大田试验,设置常规翻耕（CT）、免耕（NT）两种耕作方式和不施氮肥（N0）、无机氮肥（IF）、缓释氮肥（SR）、有机无机氮肥配施（IFOF）4种施肥模式,研究其对稻田NH₃挥发、氮肥利用率和水稻产量的影响。研究结果表明：耕作方式显著影响NH₃挥发,而对氮肥利用率和水稻产量影响不大。与CT处理相比,NT处理NH₃挥发量显著提高了15.5%。氮肥施用显著提高了NH₃挥发、氮肥利用率和水稻产量。与N0处理相比,IF、SR与IFOF处理NH₃挥发量分别提高了150.2%、75.8%与137.8%。氮肥处理中IFOF处理具有最高的氮肥利用率。与IF处理相比,IFOF处理氮肥吸收利用率（NRE）显著提高了43.2%,氮肥偏生产力（NPFP）提高了16.9%,氮肥农学效率（NAE）提高了20.1%;与SR处理相比,IFOF处理NRE显著提高了38.3%,NPFP提高了22.1%,NAE提高了51.3%。IF、SR与IFOF处理较N0处理水稻产量分别提高了43.6%、30.0%与44.4%。本研究结果表明,翻耕下有机无机氮肥配施能有效地降低NH₃挥发,提高氮肥利用率和产量,但未来如何达到稻田NH₃与温室气体的同步减排需要进一步研究。     

多拷贝脂肪酶基因在黑曲霉中表达研究

文章在使用含6个gla A box强启动子Pgla A6R和高效分泌信号肽Sgla A调控黑曲霉脂肪酶基因Anlip A表达基础上,用pyr G双向筛选标记,应用多拷贝黑曲霉脂肪酶基因策略,构建含1个拷贝Anlip A基因表达载体p SZHA6R-Anlip A和含2个拷贝Anlip A基因表达载体p SZHA6R-2Anlip A,通过农杆菌介导法转化黑曲霉CICC2462(Δpyr GΔas AA::pyr G),获得as AA基因位点整合纯合同源重组转化子CICC2462(p SZHA6R-Anlip A)和CICC2462(p SZHA6R-2Anlip A)。重组菌株经摇瓶发酵后,作荧光定量PCR、SDS-PAGE和脂肪酶活力检测。结果表明,重组菌株可分泌表达约37.0 ku目的蛋白条带,CICC2462(p SZHA6R-2Anlip A)中脂肪酶表达在m RNA水平和酶活水平皆高于CICC2462(p SZHA6R-Anlip A)。发酵第5天CICC2462(p SZHA6R-2Anlip A)中Anlip A基因转录水平为CICC2462(p SZHA6R-Anlip A)1.26倍。二者酶活力在发酵第8天达峰值,此时CICC2462(p SZHA6R-2Anlip A)是CICC2462(p SZHA6R-Anlip A)1.32倍,酶活力达1 480 U·m L-1。对重组菌株CICC2462(p SZHA6R-2Anlip A)第8天发酵液作酶学性质分析,结果表明,最适温度为35℃,最适p H为6.0。获得1株高效分泌表达脂肪酶食品级黑曲霉工程菌。     

耕作方式与氮肥类型对稻田氨挥发、氮肥利用率和水稻产量的影响

通过大田试验,设置常规翻耕(CT)、免耕(NT)两种耕作方式和不施氮肥(N0)、无机氮肥(IF)、缓释氮肥(SR)、有机无机氮肥配施(IFOF)4种施肥模式,研究其对稻田NH_3挥发、氮肥利用率和水稻产量的影响。研究结果表明:耕作方式显著影响NH_3挥发,而对氮肥利用率和水稻产量影响不大。与CT处理相比,NT处理NH_3挥发量显著提高了15.5%。氮肥施用显著提高了NH_3挥发、氮肥利用率和水稻产量。与N0处理相比,IF、SR与IFOF处理NH_3挥发量分别提高了150.2%、75.8%与137.8%。氮肥处理中IFOF处理具有最高的氮肥利用率。与IF处理相比,IFOF处理氮肥吸收利用率(NRE)显著提高了43.2%,氮肥偏生产力(NPFP)提高了16.9%,氮肥农学效率(NAE)提高了20.1%;与SR处理相比,IFOF处理NRE显著提高了38.3%,NPFP提高了22.1%,NAE提高了51.3%。IF、SR与IFOF处理较N0处理水稻产量分别提高了43.6%、30.0%与44.4%。本研究结果表明,翻耕下有机无机氮肥配施能有效地降低NH_3挥发,提高氮肥利用率和产量,但未来如何达到稻田NH_3与温室气体的同步减排需要进一步研究。     

耕作方式和秸秆还田对稻田表层土壤微生物群落的短期影响

土壤微生物作为土壤生态系统的重要组成部分,对农艺措施响应敏感,为此采用磷脂脂肪酸(PLFA)法研究短期耕作和小麦秸秆还田对稻田表层土壤(0～5cm)微生物群落结构和多样性的影响。2011年在湖北省均川镇,设置了免耕(NT)和翻耕(PT)两种耕作方式以及6000kg·hm-2(SR3)、4000kg·hm-2(SR2)、2000kg·hm-2(SR1)、0kg·hm-2(SR0)四种还田量试验。为期两年的试验结果表明,试验田土壤共检测出了21种不同的磷脂脂肪酸类型,以iC15:0、C16:0、10Me17:0、Cyc19:0为主,分别占总磷脂脂肪酸的9.6%～11.6%、16.1%～19.0%、8.7%～13.0%和7.6%～9.8%,各处理土壤总磷脂脂肪酸含量在25.35～43.06nmol·g-1波动;免耕显著提高了表层土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,显著降低真菌和革兰氏阴性菌的生物量以及真菌/细菌、单不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸和Shannon-Winner指数;秸秆还田显著提高了细菌、真菌、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的生物量以及真菌/细菌、Shannon-Winner指数、Simpson指数和Margalf丰度指数。因此,秸秆还田提高了表层土壤微生物生物量和微生物多样性,短期免耕主要影响微生物群落结构。