我国农田生态环境质量现状及发展对策

农业是国民经济的基础,保障国家粮食安全和农产品安全是建设现代农业的首要任务。然而,随着我国经济的快速发展,工业化、城市化步伐加快,耕地被占用,耕地用养失调及化肥和农药等化工产品过量使用,导致农田面积减少,耕层土壤变薄,土壤有机质含量降低,土壤养分不均衡,水土流失加剧,部分地区土壤重金属污染和酸化加重,土壤退化和污染加速,农田生态环境质量呈恶化趋势,威胁我国农产品安全和人民健康。我国不同地区经济发展不均衡一定程度上导致了农田生态环境质量的不均衡。本文评述了我国农田生态环境质量现状及成因,分析了我国农田生态环境质量发展趋势,为尽快实现我国农田生态环境质量改善目标,从6个方面提出了应采取的建议。     

作物驯化对根际微生物组的选择效应

驯化是指经过人为干预技术对野生物种的某些可利用性状加以选择、修饰和利用的过程。驯化不仅会引起植物表型的变化,还会进一步导致植物根系形态结构以及相应根际次生代谢产物含量的变化,最终导致根际微生物群落结构和功能发生变化。本文综述了作物驯化过程对作物表型、根系形态及对根际微生物群落结构的影响,初步探讨了作物驯化对根际微生物影响机制,并着重阐述了共生微生物包括丛枝菌根真菌以及根瘤菌与作物驯化的关系,为更好地利用作物野生近缘种的根际有益微生物奠定理论基础。     

玉米秸秆及其生物炭对东北黑土溶解有机质特性的影响

以典型东北黑土为研究对象,连续3年(2016—2018年)在吉林省长春市中国科学院东北地理与农业生态研究所长春综合农业实验站开展田间定位试验,研究生物炭(BR)、秸秆(SR)以及生物炭和秸秆联合施用(BS)对土壤理化性质和溶解有机质(DOM)特性的影响。结果表明:与对照(CK)相比,BR、SR和BS处理显著增加玉米产量和生物量、土壤团聚体平均重量直径以及亮氨酸氨基肽酶活性。此外,与CK相比,BR显著降低腐殖化指数(HIX)10.0%,显著增加活性有机碳和速效磷含量,增幅分别达35.6%和51.3%;SR显著增加激发波长为355 nm时发射波长为440~470 nm范围内最大荧光强度(Fn(355))、HIX、DOM在254 nm处的吸光度值与溶解有机碳浓度的比值(SUVA 254)和全氮/全磷,增幅分别达43.6%,4.1%,45.5%和18.8%;BS显著提高土壤pH、有机碳/全磷、速效钾含量和DOM在250 nm处与365 nm处吸光度值的比值(E2/E3)。总体上,施用生物炭可降低DOM腐殖化程度和复杂性,但会提高土壤活性有机碳含量,而秸秆还田可增加DOM腐殖化程度和复杂性。     

时空因素对火山优势树种根际真菌群落多样性的影响

以五大连池地区喷发年代相差较大的老黑山(0.02万年前)、东焦得布山(80万年前)和南格拉球山(200万年前)3座火山南北坡为代表,采用PCR-DGGE联用技术研究了火山优势树种根际真菌多样性。结果表明:(1)采用UPGMA法对根际真菌群落结构相似性的分析表明,3座火山根际真菌群落结构相似性随着火山喷发后时间的延长先不变后升高;但南坡和北坡根际真菌群落结构相似性不同。(2)运用BIODAP软件对根际真菌群落多样性的分析表明,3座火山南北坡的均匀度无明显变化,均为0.99;3座火山南坡丰富度和多样性指数均随火山喷发后时间的延长先降低后增加;北坡丰富度和多样性指数均随火山喷发后时间的延长先持平后增加。(3)采用SPSS分析软件对土壤理化性质和根际真菌多样性的相关性分析表明,3座火山南北坡丰富度和多样性指数与土壤有机质之间相关显著(p0.05)。     

盘吸式水稻排种器吸种动力学过程模拟及参数优化

准确控制盘吸式排种器的吸种位置是提高水稻育秧播种精度的关键因素,吸盘的吸种位置能够根据种盘内籽粒数量的变化进行自适应调节则是稳定排种器连续作业性能的重要保证。该文通过多球拟合建立了2种椭球体水稻籽粒模型,采用标准k–ε湍流模型和Euler气固两相流模型进行计算流体动力学和离散元(CFD-DEM)耦合,完成了排种器的吸种动力学过程仿真。根据籽粒的空间分布特点,采用均匀分布模型和矩估计法计算了籽粒的空间分布范围和离散系数,获取了垂直往复振动激励下的籽粒离散运动状态和稳定特性,确定了理想的种层厚度范围。以能够有效吸附籽粒为条件,仿真获取了不同种层厚度下的临界吸种位置,分析了吸种距离的变化规律、籽粒形状对吸种性能的影响以及造成漏吸和重吸的原因。受到籽粒相互碰撞挤压等因素影响,CFD-DEM仿真获取的吸种距离小于静止状态下的籽粒吸附临界距离,考虑到实际振动种盘内种群运动的随机性更强,提出在仿真获取的临界吸种位置基础上,适当降低调节距离以提高吸盘的整体吸种性能。结合振动种盘内种层厚度的实时监测技术,以PLC为控制器设计了排种器吸种位置的自动控制装置,并在排种器性能试验台上以压差、吸种位置调节距离、种盘振动频率、种层厚度为因素进行正交试验,通过对吸种合格率的数学回归建模和优化得到:当吸孔直径为2.5 mm、种盘振幅为4.0 mm时,理想的压差为4.4 k Pa、种盘振动频率为10.6 Hz、吸种位置调节距离为2.7 mm。根据优化结果进行吸种性能试验,当种层厚度在15~25 mm范围变化时,排种器的吸种合格率达到94.5%。研究结果可以为提高盘吸式排种器的自动化水平和连续作业性能提供借鉴。     

刺槐共生菌盆栽接种试验

在盆栽实验条件下通过生物接种技术 ,对豆科固氮树木刺槐进行联合共生体的人工构建 ,定量研究了VA菌根真菌、外生菌根真菌、根瘤菌不同组合情况下对刺槐生长的促进作用并对 3者之间的相互关系进行了探讨。研究表明外生菌根菌与内生菌根菌两者之间的混接具有增效作用 ;菌根菌与根瘤菌之间存在着协同增效作用。促进植株生长的最佳接菌组合是根瘤菌 ) 36 6 ) VAR 毛边华锈伞 (H .mesophaseum 870 191)     

盐碱胁迫对大豆根际细菌群落多样性的影响

以野生大豆(Glycine soja)和栽培大豆(Glycine max,吉农18号)为研究对象,通过盆栽试验,以浇灌盐碱液(A)及覆盖盐碱土(B)2种方式分别设置4个不同盐碱浓度的处理,利用变性凝胶电泳技术(DGGE)分析大豆根际细菌的多样性。结果表明:盐碱胁迫下野生大豆和栽培大豆根际中16Sr DNA V3区片段达31条,DGGE指纹图谱中可见,野生大豆和栽培大豆在2种盐碱胁迫处理方式下各有不同的特征条带。适当的盐碱浓度处理能增加野生大豆和栽培大豆根际细菌的丰富度,且覆盖盐碱土处理的野生大豆表现较强的抗逆性。通过对DGGE部分条带的克隆测序与NCBI基因库比对得出部分相对耐盐碱的菌株,如野生大豆中的Altererythrobacter sp.(交替赤杆菌属)、Rhizobium sp.(根瘤菌属)、Psychrobacillus psychrodurans(嗜冷芽孢杆菌属)等和栽培大豆中的Sphingobium sp.(鞘氨醇菌属)、Olivibacter soli(橄榄形菌属)、Uncultured Sphingomonadaceae bacterium(不可培鞘脂单胞菌)、Sphingomonas sp.(鞘氨醇单孢菌属)等。     

盐碱胁迫下大豆根际土壤真菌多样性分析

为进一步了解大豆根际土壤中真菌对盐碱胁迫的适应性,利用DGGE技术,通过浇灌盐碱液(A)及覆盖盐碱土(B)两种盐碱胁迫方式对野生大豆和栽培大豆根际真菌多样性进行分析。结果表明:不同盐碱胁迫方式对大豆根际真菌相似性影响较大,如野生大豆和栽培大豆在相同的盐碱胁迫处理A1浓度下,野生大豆和栽培大豆根际真菌群落结构的相似性可达0.70;适当的盐碱浓度可增加大豆根际真菌的均匀度和Shannon指数,如野生大豆在B1浓度时均匀度为0.99,在A2浓度时Shannon指数为1.87;其中对DGGE特异条带测序与基因库比对,获得一些相对优势的菌株如:Fusarium oxysporum、Actinomucor elegans、Marcelleina tuberculispora、Marcelleina persoonii、Tofieldiaceae environmental sample clone、Uncultured eukaryote clone等。     

五大连池火山岩土壤发育过程中根际细菌多样性分析

选取五大连池火山群中三座火山为研究对象,采用PCR-DGGEB联用技术研究火山岩土壤发育过程与根际细菌多样性间相关性。结果表明,随火山喷发后时间推移,三座火山南坡有机质和全氮含量先增后稳,北坡土壤有机质和全氮含量先增后减,南北坡土壤p H不断升高。运用Bio-Dap软件分析发现,随时间推移,三座火山南坡细菌丰富度和多样性指数变化趋势为先增后减,北坡为先减后增,南北坡均匀度变化趋势均先增后稳。采用SPSS软件作相关性分析,三座火山南北坡根际细菌多样性指数及丰富度与土壤有机质显著正相关(P0.05)。根际细菌群落多样性受火山岩土壤发育程度影响。