生物肥对氯嘧磺隆残留的降解及对水稻生长的影响

为筛选具有降解氯嘧磺隆残留和作物增产效果的优质生物肥, 采用田间小区模拟试验, 研究了不同浓度氯嘧磺隆施用下, 3种生物肥对氯嘧磺隆残留的降解及对水稻生长的影响。结果表明, 供试的农大生物菌剂、世绿环保生物肥和农大生物肥对施用量分别为3 μg·kg^-1和6 μg·kg^-1的氯嘧磺隆残留均有降解作用, 对施用量为6 μg·kg^-1的氯嘧磺隆残留的降解率分别为61.5%、58.3%和62.7%, 比自然降解率分别高17.8%、14.6%和19.0%。土壤中氯嘧磺隆施用量为0.03 μg·kg^-1时即对水稻株高、穗长、结实率和产量性状产生明显影响, 氯嘧磺隆施用量越大药害影响越显著。3种供试生物肥均可解除0.03 μg·kg^-1氯嘧磺隆的残留对水稻产量的影响, 但随氯嘧磺隆施用量的增加, 供试生物肥虽可减轻药害影响, 但不能完全解除残留药害。农大生物菌剂和农大生物肥解除氯嘧磺隆残留药害能力高于世绿环保生物肥。田间氯嘧磺隆的施用量小于0.03 μg·kg^-1时, 施用供试的3种生物肥均可保证水稻生产安全。     

除草剂降解真菌对氯嘧磺隆的降解作用

利用自行筛选和保存的3种高效降解真菌菌株,对氯嘧磺隆除草剂降解作用的影响进行了系统的研究,采用高效液相色谱法测定其降解率。真菌黑曲霉、黄曲霉、F8酿酒酵母均可以很好的降解氯嘧磺隆,其中黑曲霉的降解率最高,为96.52%;其次是黄曲霉为88.21%。混合菌株对氯嘧磺隆的降解效率均高于其单一菌株,真菌黑曲霉与黄曲霉混合菌株降解率最高,为98.74%;其次是真菌黑曲霉与F8混合菌株为98.22%。在培养基中随着氯嘧磺隆降解率的增加,反应液的pH逐渐降低。     

氯嘧磺隆对土壤微生物类群及土壤呼吸强度的影响

通过实验室培养试验研究了氯嘧磺隆对土壤微生物种群动态变化和土壤呼吸强度的影响。测定了0、5、10、20、100μg kg-1的氯嘧磺隆对土壤中三大类微生物种群动态变化的影响,结果表明,氯嘧磺隆促进土壤细菌和真菌的生长,抑制放线菌的生长,真菌是氯嘧磺隆胁迫下的优势菌群。密闭法测定了0.01、0.1、1、10、100μg g-1的氯嘧磺隆对土壤呼吸的影响,结果表明,0.01、0.1、1、10μg g-1的氯嘧磺隆轻微抑制土壤呼吸,但受抑制的土壤逐渐恢复,除10μg g-1外,其它处理可恢复到对照水平,高浓度100μg g-1的氯嘧磺隆促进土壤呼吸,不能恢复到对照水平,但根据危害系数法的分级方法计算,氯嘧磺隆属于无实际毒害的农药。     

氯嘧磺隆对土壤微生物数量,酶活性及呼吸强度的影响

氯嘧磺隆是一类高效广谱除草剂,研究其对土壤微生物的影响对其合理使用具有重要意义。通过室内瓶培养实验研究了不同浓度氯嘧磺隆对土壤呼吸强度、土壤微生物数量和土壤酶活性的影响。结果表明:氯嘧磺隆施入土壤2周后,可明显提高土壤呼吸强度,且浓度越大,提高效果越明显;氯嘧磺隆施入土壤1周后,不同浓度氯嘧磺隆处理均可提高土壤细菌和放线菌数量,45 d时表现出抑制作用,60 d可恢复到对照水平;氯嘧磺隆对土壤真菌数量表现为抑制作用,而后恢复到对照水平,45 d时田间施用量可抑制土壤真菌的增殖,但60 d可恢复到对照水平。土壤培养前1周,氯嘧磺对土壤过氧化氢酶、土壤转化酶、土壤脲酶活性均表现出不同程度的抑制作用,且浓度越大抑制作用越明显。之后三种酶表现出一定的激活作用,培养60 d可恢复到对照水平。以上试验结果可为合理施用氯嘧磺隆提供理论依据。     

氯嘧磺隆高效降解真菌F8的分离和鉴定

从田间多年施用氯嘧磺隆的土壤中,驯化分离得到一株能够以氯嘧磺隆为唯一碳源和能源生长的真菌F8,F8在麦芽汁液体培养基中发酵96h,对10mgL-1氯嘧磺隆的降解率为93.07%。F8明显促进土壤中氯嘧磺隆的降解,20μgkg-1氯嘧磺隆的降解半衰期由对照的46.52d缩短为15.03d。F8在麦芽汁平板培养基上形成的菌落为乳白色,圆形,干燥,绒毛状或粉状,中心突起;经电镜观察,细胞长宽比大于2,形成发达的假菌丝,连接成树枝状;糖类发酵试验表明:F8能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、半乳糖,不能发酵淀粉、乳糖;同化碳源试验表明:F8能利用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖,不能利用淀粉、乙酸钠;同化氮源试验表明:F8不能利用硝酸钾,能利用硫酸铵,尿素;能分解脂肪,能胨化牛奶,不能液化明胶,不能同化乙醇,不能产生淀粉化合物,不能产酸,不能产酯。根据其形态特征,生理生化特性、18SrRNA序列分析,初步鉴定F8为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。     

一株高效氯嘧磺隆降解菌的分离鉴定及其降解机理初探

消除农业生产中除草剂残留是现代农业绿色发展的关键,为发掘更多磺酰脲类除草剂高效降解微生物资源,系统阐述氯嘧磺隆的微生物降解途径。以氯嘧磺隆为唯一氮源,从某磺酰脲类除草剂生产厂废水处理活性污泥中分离出的高效氯嘧磺隆降解菌LAM2021。生理生化特性和16S rRNA基因序列比对分析结果表明,该菌株属小坂菌属(Kosakonia sp.)。单因素试验结果经RSM优化后,菌株LAM2021在无机盐培养基中对50 mg/L氯嘧磺隆的最佳降解条件为:接种量5%、培养温度30℃、pH 6.0,11 h后降解率可达94.6%。利用高效液相色谱(HPLC)对接菌后降解体系内代谢产生的酸类物质进行分离与鉴定,结果表明产物主要为柠檬酸。推测菌株LAM2021受高浓度氯嘧磺隆胁迫,利用葡萄糖产生柠檬酸,通过降低环境pH使氯嘧磺隆发生水解,从而解除其胁迫。从菌株全基因组信息中发现有参与氯嘧磺隆降解的酯酶编码基因。采用液相色谱-质谱联用(LC-MS)对菌株LAM2021与氯嘧磺隆混合培养后的代谢产物进行检测与鉴定,共有5种主要物质被检测到。根据氯嘧磺隆的化学结构式和中间代谢产物特征,推测菌株LAM2021降解氯嘧磺隆的代谢途径为:氯嘧磺隆中的脲桥先水解断裂成2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶和邻甲酸乙酯苯磺酰胺,随后酯键被脱酯断裂成邻甲酸乙酯苯磺酰胺,最后环化为N-醛基糖精。     

氯嘧磺隆降解菌筛选及基于16S rDNA序列的系统学分析

氯嘧磺隆是长残留除草剂,污染土壤后影响土壤肥力和后茬作物生长。筛选氯嘧磺隆降解菌21株,纯培养条件下,7 d对初始浓度50 mg/L氯嘧磺隆的降解达到0.75%~80.77%。对筛选到的氯嘧磺隆降解菌进行了16S rDNA基因扩增、序列测定和系统学分析,结果显示,所选菌株在系统发育地位上分别属于肠杆菌、短杆菌、柠檬酸杆菌、志贺氏菌、寡养单胞菌、无色杆菌、假单胞菌等7个属。     

吡嘧磺隆对土壤中与氮素转化有关微生物活性的影响

在室内培养条件下,研究了水田除草剂吡嘧磺隆在田间用量下对水稻土中与氮素转化有关的生物活性的影响。结果表明,吡嘧磺隆在培养7～30天内能显著抑制土壤脲酶的活性;在培养的前20天内表现为对土壤硝化作用和土壤微生物量氮的抑制作用;施用吡嘧磺隆处理的土壤脲酶活性、土壤硝化作用及土壤微生物量氮间存在显著相关关系。     

Assessment of the AquaCrop Model for Simulating Maize Response to Different Nitrogen Stresses under Semi-arid Climate

ABSTRACT

AquaCrop applies an automatic calibration procedure through semi-quantitative approach to determine degree of soil fertility stress on crop production and water productivity. The objective of this study was to assess this capability of AquaCrop to simulate maize grain yield and biomass production, canopy cover and soil water content in the root zone under different nitrogen (N) applications in a semi-arid environment. The field experiments were conducted at the research farm located in Tehran, over the 2015 and 2016 growing seasons. Five N treatments were investigated including no nitrogen (N0), 50(N1), 100(N2), 150(N3) and 200 kg N. ha^?1 (N4) for each year. Calibration was carried out using the data of N0 and N4 in 2015 and validation in the field was performed with remaining data. The results indicated that the range of relative root-mean-square error (RRMSE), coefficient of determination (R²) and mean bias error (MBE), for estimating final biomass production were obtained as 5.16%, 0.966, 0.28 ton. ha^?1, and for final grain yield were 14.64%, 0.939, 0.56 ton. ha^?1, respectively. The AquaCrop simulated canopy cover and biomass production development with RRMSE of 16.23–24.12% and 6.09–32.39%, respectively. The performance of the model for simulating soil water content was also good with RRMSE< 10.78%. Over all, these results confirmed that the AquaCrop model could be an applicable tool for managing maize production under different N stresses in a semi-arid environment.     

盐胁迫诱导玉米苗期DNA甲基化变异的研究

为研究不同浓度盐处理下玉米叶片DNA甲基化情况,以耐盐玉米自交系黑玉米为材料,利用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术,分析不同盐浓度胁迫7 d后,玉米苗期叶片胞嘧啶甲基化水平和模式的变化。结果表明,经0(CK)、50、100、150、200、250 mmol·L~(-1)NaCl处理后,基因组DNA甲基化比率分别为52.79%、57.47%、51.98%、47.39%、49.16%、47.06%,其中只有50 mmol·L~(-1)NaCl处理高于CK,其他处理呈降低趋势,去甲基化变化幅度相对较大(1.8%~12.2%);回收差异片段后测序并对序列进行同源比对,结果发现16个甲基化位点涉及植物生长发育的多个基因。本研究结果为玉米耐盐机理的深入研究提供了一定的依据。     

黔中地区玉米水分生产函数模型适应性评价

为探寻适合黔中地区的玉米水分生产函数,基于不同灌水处理下玉米的耗水量和产量数据,比较分析了Jensen模型、Minhas模型、Blank模型、Stewart模型和Singh模型5种水分生产函数模型.结果显示,乘法模型Minhas模型的λi顺序与玉米水分生理特征不符,加法模型Blank模型的Ai值在第②阶段最高、Stewart模型中Bi值②阶段＞④阶段、Singh模型中Ci值在第③和第⑤阶段出现负值,这都与玉米的水分生理特性及灌溉实践不符,而由Jensen模型推算出的作物缺水阶段敏感顺序与玉米的水分生理特性以及灌溉实践相一致,因此确定适合贵州黔中地区的玉米水分生产函数模型为Jensen模型.     

玉米生长指标对土壤外源铜镍毒害的敏感性比较研究

在重金属污染土壤的生态风险评价中,评价指标的确定至关重要,为此在田间试验条件下研究了不同添加水平的Cu和Ni（0、50、100、200、400、800、1600、3200mg·kg^-1）对玉米的毒害效应,并比较了玉米生长指标对Cu和Ni毒害的敏感性。结果表明,在相同的添加水平下Ni对玉米的毒害高于Cu;对Cu和Ni而言,苗期各项指标的敏感性依次为叶面积〉株高〉出苗率或可见叶数。与其他指标相比,叶面积是判别Cu和Ni污染最敏感的指标。苗期的株高、成熟期籽粒和秸秆的干重,这3项指标的敏感性接近,是较为敏感的指标,而出苗率和可见叶数与其他指标相比敏感性较差。因此,苗期株高和叶面积可以作为Cu或Ni毒害的评价指标。同时,两茬玉米的研究结果表明,土壤中的Cu对两茬玉米毒害的差异不显著,而土壤中的Ni对两茬玉米毒害的差异显著,说明Ni在石灰性土壤中的老化效应明显。     

蚯蚓体表液的组成及其减粘脱土机理分析

蚯蚓的体表液利于减粘脱土。本文利用现代测试仪器,结合生物化学分析技术,研究了蚯蚓体表液和泥鳅分泌液的组成;并应用土壤力学和生物化学等方面的理论,初步探讨了蚯蚓体表液减粘脱土的机理。     

不同土壤大气湿度组合下玉米生长及水分光合特性反应

通过对不同土壤大气湿度组合下玉米生长,水分及光合特性的研究,认为土壤水分亏缺对玉米的影响要超过大气干旱,玉米的水分状况及生理活性主要决定土壤的水分条件,短期干旱使气干土干,气湿土干处理净光合率下降的主要原因是非气孔限制,而气干土湿处理前期光合速率下降主要是由于气孔限制,后期则为非气孔限制。短期干旱过程中各处理的干物质仍持续增加。     

黄淮海地区夏玉米株型结构特征分析

利用抛物线法对夏玉米株型结构进行了计算机模拟，结果表明该方法可以较为准确地模拟出夏玉米株型结构特征，其要求确定的参数较少因而使用非常方便。利用抛物线法对黄淮海地区3种典型品种的夏玉米群体株型结构特征进行了全面系统的测定分析，给出了平展型沈丹7号、一般型掖单13号以及竖立型掖单4号不同生育期的叶面积密度分布函数，并对比了3个品种的叶倾角倾斜指数随生育期的变化特点，从而为黄淮海地区夏玉米农业气候资源数值模拟提供了最基本的重要模型参数，同时也为农学领域内玉米耕作栽培及育种提供了一定的理论依据。     

不同生育期积水对夏玉米生长和产量的影响试验

通过对拔节期和抽雄期田间不同积水深度和积水时间的试验,模拟研究夏玉米对不同洪涝灾害程度的耐受力和洪涝灾害对产量构成因素及最终产量的影响。结果表明：积水对夏玉米密度、绿叶数、果穗长、果穗粗和实产的影响较明显,而对发育期出现早晚和百粒重的影响不明显。拔节期积水5d以上,抽雄期积水7d以上,夏玉米基本绝收。玉米苗越小,耐洪涝的能力越弱。     

面向播种过程离散元仿真的玉米颗粒建模方法

为实现基于离散元法的玉米播种过程数字化重现,改善播种机械的性能,需要构建相应的玉米颗粒群体模型。该研究对东北地区常见的玉米品种的颗粒形状、尺寸分布进行统计分析,提出了一种通用的玉米颗粒形状分类方法;在此基础上,基于球填充构建了相应的玉米颗粒群体离散元法建模方法,并以吉平1和平安11两个品种玉米为研究对象,通过堆积试验和筛分试验对填充球数目进行了优化。仿真结果表明,当马齿形、球锥形和类球形玉米颗粒模型的填充球数目分别为10～14、18和1时,玉米颗粒离散元法模型群体特性与实际玉米颗粒群体特性相一致,初步证明了所提玉米颗粒群体建模方法的有效性;最后,基于所建立的玉米颗粒群体模型进行了内窝孔排种器排种过程仿真,对其排种轮转速进行了优化,仿真优化结果与试验结果一致,进一步验证了本文所提出的玉米颗粒群体建模方法的有效性。研究结果可为播种机械数字化设计提供一定参考。     

Response of Maize and Cowpea Grown Sequentially to Application of Phosphate Rock in the Humid Tropics

Field trials were conducted at the Institute of Agricultural Research and Training Ibadan in 2000 and 2001 cropping seasons to evaluate the efficiency of some phosphorus (P) sources, rates, and frequency of application on grain yields of maize and cowpea grown sequentially. The experiment was laid out in a split–split plot arrangement using randomized complete block design, with three replications. The main plot was frequency of fertilizer application (seasonal and annual). Source of P [single superphosphate (SSP: 18% P₂O₅)]; Ogun rock phosphate (OPR: 20.21% P₂O₅), and crystallizer super (CS: 31.4% P₂O₅) constituted the subplots. The P rates (0, 20, 40, and 60 kg P ha^?1) were the sub-subplots. An early maize cropping followed by a late-season cowpea was the sequential cropping, while an early maize followed by a late-season maize was the continuous cropping. The croppings were repeated the second year. Frequency of P application and source of P were significantly different while rates of application were not. Maize and cowpea grain yields from the control treatment were significantly less than yields from P-treated plots. Maize grain yields were slightly greater in plots alternated with cowpea, compared to continuous maize. Relative agronomic efficiency (RAE) values of OPR and CS were 67% and 75%, respectively, in annual application and 140% and 134% in seasonal applications, respectively, in 2000. In 2001, the trend was almost similar to 2000 except that there was a decline in RAE values of cowpea. Each Naira invested in the annual application returned about ?3.12 while about ?2.13 was returned with the seasonal application (?125.00 is the equivalent of USD$1.00). The OPR and CS can serve as alternatives to water-soluble sources such as SSP.