放射性核素95Zr在蚕豆-土壤系统中的迁移动力学

采用模拟污染物的同位素示踪技术研究了95Zr在蚕豆-土壤系统中的迁移、消长和分配动态,并应用库室模型和非线性回归方法确定了各体系的拟合方程.结果表明: ① 95Zr由表土进入系统后即在系统中发生迁移,蚕豆主要经根吸收95Zr,然后向其各部位转移和分配.蚕豆植株中95Zr浓度起初随时间迅速增高,在达到某一最大值后开始下降.根中95Zr 的浓度显著高于植株其它部位,蚕豆各部位中95Zr 的浓度的大小顺序为:根>豆秸>豆壳>豆粒.②土壤中95Zr 主要滞留于表层6 cm内,其浓度与距土表深度呈单项指数负相关.③95Zr 在蚕豆-土壤系统中浓度的动态变化规律由多项指数描述.④蚕豆对土壤中的95Zr 具有一定的富集能力.     

95Zr在土壤中的淋溶和迁移分布

采用模拟土柱法研究了95Zr在2种淹水土壤(小粉土、红黄壤)中的淋溶和垂直迁移.结果表明:(1)淋溶后收集到的全部淋溶液中95Zr的含量较少,小粉土淋溶液中95Zr为总活度的3.05%,黄红壤淋溶液中95Zr为总活度的3.00%;(2)滞留于土壤中的95Zr绝大部分分布在土壤表层0～1.0 cm范围内,小粉土中有67.80%～80.18%的95Zr滞留于0～1.0 cm土层范围内,黄红壤中有74.05%～86.95%的95Zr滞留于0～1.0 cm土层范围内;(3)土壤中95Zr比活度与距土壤表层深度分布呈单项指数规律.     

95Zr在鲫鱼体内的分布及在水生生态系统中的消长动态

采用同位素示踪技术研究了鲫鱼对~(95)Zr的吸收和在其体内的分布动态以及95Zr在水生生态系统中的行为特性,并运用非线性拟合方法建立其数学模型。结果表明:(1)从水体中引入的95Zr由于沉降、土壤吸附、被鱼体摄入和金鱼藻的吸收、吸附作用使水体中的95Zr比活度呈快速下降,其消失动态符合二项指数衰减规律,Cw=43.36e-1.7439t 12.85e-0.1467t。(2)金鱼藻对95Zr有较强的吸收、吸附能力,其比活度变化动态(1～28d)符合单项指数衰减规律,Ch=166.69e-0.0361t,其浓集系数(CF值)随时间而增大,至试验结束时(28d)高达321.12。(3)鲫鱼从水体中摄入和吸收95Zr的主要器官是肠胃道(内脏),与水体直接接触而吸附、吸收的95Zr主要集中在鱼鳃和鱼鳍中,肉、骨和鱼卵中的比活度较低(略高于本底水平),表明通过肠胃道摄入和鳃、鳍等组织吸附、吸收的95Zr不易向肉、骨和鱼卵等内部组织输运,指数回归分析表明鲫鱼(全鱼)中95Zr的变化动态符合二项指数规律,C=12.12(e-0.2045t-e-1.4470t).     

不同玉米品种Cd、Pb积累特性及先玉335与大丰30对比研究

通过田间试验,研究22个玉米品种在镉(Cd)、铅(Pb)复合污染土壤条件下,植株各部位对Cd、Pb的富集和转运特性,并探讨土壤镉铅全量和离子交换态含量与玉米植株不同部位镉铅含量的相关性。结果表明：玉米植株Cd含量分布规律为根>茎叶>籽粒、茎叶>根>籽粒2种情况,而Pb含量分布规律为根>茎叶>籽粒,Zn含量分布规律为茎叶>根>籽粒,玉米植株各部位镉铅富集和转运系数的大小与各部位积累量高低基本保持一致,籽粒Cd和Pb积累量的差异主要取决于土壤中Cd和Pb的生物活性,以及茎叶部富集和向上转运的程度,地上部Zn含量较高主要取决于植物生长的元素需求。土壤中镉铅全量和离子交换态含量与玉米植株、地上部以及各部位镉铅含量总体呈显著正相关(P<0.05)或极显著正相关(P<0.01),且土壤中镉铅全量和离子交换态含量与茎叶部的相关性明显高于根部,同时茎叶与籽粒的相关性明显高于根与籽粒,表明玉米籽粒镉铅的积累与茎叶部的富集和转运密切相关,且地上部镉铅含量的差异是由镉铅在植株内的转运和分配不同引起的,而非吸收差异所致。通过22个玉米品种植株Cd和P...     

稀土元素在土壤-小麦体系中的迁移和分馏特征

通过观察土施和喷施两种条件下稀土元素从土壤向植物迁移过程中生物富集系数(Ax)大小和分布变化,研究了农用稀土在土壤-小麦体系中的迁移和分馏特征。结果表明,土施和喷施都存在一“效应期”,受稀土微肥成分的影响,在“效应期内植株有富集轻稀土的特征。在外源稀土影响较小时,小麦不同部位对稀土元素的富集具有不同的特点,根部稀土元素未出现分馏,但地上各部位出现Eu正异常,其中籽粒又有富集重稀土元素的特征。根据Eu异常值(δEu')的变化,初步确定稀土元素Eu在土壤-小麦体系迁移过程中发生分馏强弱的不同地上部位顺序为:茎≥籽粒>叶。利用相同方法对其他植物的研究表明,植物对稀土元素的富集模式因种类和生长环境的差异可能有很大不同。     

不同质地土壤中Cd胁迫对灌浆期小麦根际环境的影响

通过网室盆栽试验,研究砂土、壤土、粘土3种质地土壤上不同w(Cd)胁迫对灌浆期小麦根际环境的影响,测定小麦根的形态生理指标(根长、根系活力)、根际土壤酶活性(土壤脲酶、土壤蔗糖酶)、土壤w(Cd)及其有效态w(Cd)、小麦根和籽粒w(Cd)。结果表明,当w(Cd)≤40mg/kg时,小麦根长、根系活力和土壤酶活性均高于对照;当w(Cd)≥60mg/kg时,小麦根系生长受到抑制,土壤酶活性均明显下降。对于不同质地土壤,壤土上小麦根长、根系活力及土壤酶活性较砂土和粘土高;对w(Cd)来说,土壤w(Cd)依次为壤土>粘土>砂土,土壤有效态w(Cd)为砂土>粘土>壤土,小麦根w(Cd)为砂土>壤土>粘土,籽粒w(Cd)为砂土>壤土>粘土。说明壤土和粘土对Cd的吸附性较高,土壤中Cd的可利用性较差,因而Cd从土壤迁移到植株中较少;而砂土对Cd的吸附能力最差,进入小麦植株中也最多。因此,在壤土和粘土上种植小麦可在一定程度上减轻Cd的胁迫作用,能有效缓解Cd对小麦的毒害,而在砂土上种植小麦,Cd胁迫作用则表现的较为突出。     

磷硫配施对冬小麦硒吸收及转运的影响

为了探讨磷硫配施对冬小麦产量、硒的吸收及转运的影响,为生产富硒小麦或合理调控小麦硒含量提供理论依据,采用盆栽试验,设置不同磷、硫水平,在小麦成熟期测定产量及植株各部位硒含量。结果表明：硫磷的配合施用能显著提高冬小麦产量,S0.1P0.4处理下冬小麦产量最高。除颖壳外,冬小麦各部位硒含量最高值都出现在S0P0处理。不论施硫与否,施磷均能显著降低冬小麦各部位硒含量,提高小麦植株硒累积量,促进冬小麦茎叶向颖壳的硒迁移,降低根向茎叶、颖壳向籽粒的硒迁移系数,还会减小籽粒的硒分配。单独施硫会降低植株的硒累积量,促进冬小麦根向茎叶、茎叶向颖壳的硒迁移,降低颖壳向籽粒的硒迁移系数,低硫处理能增加小麦籽粒的硒分配,高硫处理则降低了籽粒的硒分配。S0P0.2处理能显著提高籽粒硒累积量,而高浓度的磷硫配施会降低籽粒硒累积量;S0.1P0和S0.1P0.2处理籽粒硒分配较大,分别是45.3%和44.8%。因此,硫磷的合理配施能显著提高小麦产量,低硫（S0.1）高磷（P0.4）处理增产最显著。低硫（S0.1）低磷（P0.2）处理能更有效地增加植株硒累积量,增强硒在籽粒中的累积。     

新型功能膜材料对污染土壤铅汞镉钝化作用研究

采用盆栽实验,研究了在未加钝化剂和添加钝化剂的条件下,Pb、Hg和Cd单因子污染及Pb-Cd和Pb-Hg-Cd复合污染对油菜生长性状的影响和重金属在土壤-油菜系统中迁移、积累的特性。结果表明,重金属Pb、Hg在油菜体内不同部位的分配规律为根>茎、叶,而Cd在油菜体内不同部位的分配规律为茎、叶>根。重金属在土壤-油菜系统中的迁移能力为Cd>Pb>Hg。钝化剂对Pb、Hg和Cd具有良好的吸附钝化作用,可有效地抑制Pb、Hg和Cd在油菜体内的积累。     

镉污染土壤中吐纳麝香的生物有效性及其评价

采用室内盆栽实验,以小麦为供试植物,研究重金属镉(Cd)和吐纳麝香(AHTN)复合污染对小麦植株生物量的影响以及Cd对土壤中AHTN生物有效性的影响,并应用聚2,6-二苯基对苯醚(Tenax-TA)、固相微萃取纤维(SPME)和三油酸甘油酯-醋酸纤维素复合膜(TECAMs)对土壤中的AHTN进行提取,以评价Cd污染土壤中AHTN对小麦的生物有效性。结果表明:AHTN-Cd复合污染土壤中的小麦植株生物量低于单一AHTN污染土壤;当AHTN浓度为5 mg·kg~(-1)时,共存重金属Cd抑制AHTN在小麦地上和地下部的累积,其抑制作用随Cd浓度的增大而增强,抑制率最高达39.1%,AHTN在小麦体内从地下到地上的迁移随着Cd浓度的增加受到抑制,且浓度越高抑制作用越强,抑制率可达到19.0%;当AHTN浓度为10 mg·kg~(-1)时,共存重金属Cd则促进AHTN在植物体内的累积,其促进率高达38.4%,AHTN从地下到地上的迁移受到诱导,促进率高达68.5%;在AHTN和Cd单一及复合污染土壤中,Tenax 24 h、SPME 12 h和TECAMs 12 h单点提取AHTN的量与小麦根部AHTN富集量显著相关,表明Tenax 24 h、SPME12 h以及TECAMs 12 h对土壤中AHTN的提取量可以用来评价其生物有效性。     

放射性锆在红壤中的淋溶特性研究

采用模拟土柱法研究了放射锆（^95Zr)在两种红壤（泮畈红壤和红黄壤）中的淋溶特性和垂直迁移。结果显示：1）淋溶收庥水中^95Zr的含量甚微，接近于0，且随着总淋溶水量的增加（250-750ml)，淋溶水中^95Zr的总量几乎没有变化，表明^95Zr一旦被土壤吸附，则不易被水流解吸；（2）滞留于土壤中的^95Zr绝大部分分布在土壤表层，泮畈红壤和红黄壤分别有90.05%-97.47%和96.02%-97.16%的^95Zr滞留于0-0.4cm土层范围内，表明二种红壤^95Zr均有较强的吸附能力；比较其变化动态，红黄壤对^95Zr的吸附能力略强于泮畈红壤。     

种植密度对冬小麦根系的影响

在大田和盆栽条件下,研究了种植密度对冬小麦根系的影响。单株次生根随密度增加而减少,且因生育期进展其影响更为显著;群体(?)生根量生育前期与密度呈正相关,生育后期处理间差异不显著。根干重的变化趋势与次生根相同。根系的垂直分布,密植处理拔节前发展较快;而稀播在生育后期发展迅速,(?)深层根比较发达。稀播小麦的根系活力强于密植的。单株次生根数、根重均与单株穗粒数、粒重呈正相关关系。所以,适当稀播可以培育壮根,增强根系活力,充分发挥土壤、特别是深层土壤的作用。     

大田不同播种间距单株小麦根长密度动态研究

【目的】为探明单粒精播种植方式种间距对小麦根系的土层分布影响,构建了基于根系数字化仪实测根系3D拓扑结构数据下MATLAB分割分析复合型小麦根长密度(RLD)定量技术,获取大田条件不同种间距单株稻茬麦RLD在不同土层的分布特征和相对根长密度(NRLD)分布模型。【方法】选用宁麦13为试验材料,采用免耕等距单粒线播法,分别于2020和2021年进行稻茬小麦的免耕种植试验,设置单粒精播种间距1.5、3.0、4.5、6.7、9.0 cm共5个处理(JT1.5、JT3、JT4.5、JT6.7、JT9),行距20 cm。RLD分析采用根系构型数字化仪实测根系3D拓扑结构配合Pro-E软件数字重构,辅以MATLAB实现基于“空间voxel元技术”的根系生长空间3 cm³精细分割和定量分析,跟踪各土层RLD分布动态和NRLD模型。【结果】不同处理的单株稻茬麦根长密度随土层深度的增加而逐步减小,0—9 cm土层深度内分布的稻茬麦根系达总根量95%以上,超过9 cm土层深度小麦根系急剧减小;单株小麦根系扩展面积随土层深度的增加先增加后减小,根构型以种子位作为中心点向四周拓展,且表现...     

模拟增温对春小麦生长发育、根区土壤呼吸速率及酶活性的影响

采用开顶式生长室连续2 a小尺度的模拟增温,同步监测模拟增温对春小麦生长发育、根区土壤呼吸速率及酶活性的影响,以期揭示春小麦对全球气候变化的响应机制,为实现全球气候变化背景下春小麦高产优质栽培提供科学依据和理论基础。结果表明:成熟期春小麦株高、茎粗、叶面积指数、比叶重、穗粒数和千粒质量均表现为模拟增温处理未增温处理,并且模拟增温提高了成熟期叶片叶绿素a、叶绿素b、碳水化合物、蛋白质及粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、无氮浸出物含量。模拟增温增加了生长期春小麦根区土壤呼吸速率和酶活性,土壤呼吸速率和酶活性均与土壤温度呈极显著的指数关系。综上,模拟增温促进了小麦的生长发育,而且提高了根区土壤呼吸速率和酶活性。     

滴灌小麦根系生理特性及其空间分布

通过管栽滴灌根区水分控制试验,研究不同滴灌条件下,春小麦根系生理特性、垂直分布变化及其产量构成等。结果表明:①孕穗～灌浆初期是滴灌春小麦根系生长的关键时期,此期根系的总根质量和总根长、根系总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力达最大值。②土壤水分过少,根系过氧化物酶活性降低,脯氨酸含量虽有所增加,但后期下降过快,根系过早衰亡;水分过多,影响根系吸收面积增加,根系活力下降,植株贪青晚熟,经济生产效率低;适宜水分(田间饱和质量含水量的70%～75%)处理能有效促进根系生长及生理功能提高,产量最高。通过滴灌控制小麦根区水分状况,可以实现以水调根,促进小麦高产形成并获得较高的水分利用效率。     

不同类型春小麦抗旱生理指标耐旱指数的主成分分析

以5种不同类型(人工合成六倍体、稀有种、农家种、推广品种、抗旱品种)春小麦为试验材料,研究严重干旱时(土壤最大持水量20%)不同类型春小麦抗旱生理指标耐旱指数的主成分分析。结果表明,不同抗旱指标对不同类型春小麦品种抗旱性的贡献率存在差异。人工合成六倍体小麦抗旱指标的贡献率顺序为脯氨酸>气孔开度>丙二醛>根系活力;稀有种抗旱指标贡献率顺序为气孔开度>丙二醛>干物重>脯氨酸含量;农家种抗旱指标贡献率顺序为干物重>丙二醛>植株相对含水量>根冠比;推广品种抗旱指标贡献率顺序为气孔开度>干物重>脯氨酸>丙二醛>植株相对含水量>根系活力;抗旱品种抗旱指标贡献率顺序为干物重>根系活力>丙二醛>根冠比>植株相对含水量>气孔开度。在进行抗源筛选和抗旱指标鉴定时,需结合品种自身特点和其所属类型而定。     

济麦22及其转TaPHR1基因植株的磷胁迫反应研究

采用营养液培养体系,研究不同供磷处理条件下,受体济麦22及其转磷高效基因TaPHR1株系的生长反应、根系形态特征及对磷的吸收、分配和利用能力的差异。结果表明:1)通过农杆菌介导方法获得的TaPHR1基因过量表达的转基因植株后代有更强的耐低磷胁迫的能力;2)在水培条件下,小麦对磷饥饿胁迫的反应总体上表现在生物量降低、根冠比提高、根长及表面积增大、根半径减小,磷吸收和利用效率改变,不同基因型间变化趋势相同,但变化幅度存在差异;3)对这些反应特征的分子机理的深入分析可为有效筛选磷高效小麦新种质以及发掘磷高效基因资源提供参考依据。     

旱地小麦休闲期耕作+播种方式对幼苗的影响

研究了休闲期耕作配套不同播种方式对越冬期0～60cm土壤蓄水量、单株干物质量、根系活力、叶片可溶性糖含量及保护酶活性的影响。结果表明,旱地小麦休闲期深松较深翻可提高越冬期0～60cm土壤蓄水量,且均以全膜覆土穴播显著最高,膜际条播次之。深松配套沟播、全膜覆土穴播、宽幅精播较深翻可提高越冬期单株干物质量、根系活力,深松配套条播、宽幅精播、膜际条播较深翻可增加叶片可溶性糖含量,深松可显著降低越冬期叶片POD、SOD活性。结果还表明,全膜覆土穴播可增加越冬期干物质量积累,降低POD、SOD活性。休闲期若采用深松,则配套全膜覆土穴播越冬期根系活力最高,若采用深翻,则配套膜际条播最高。膜际条播可显著增加越冬期叶片可溶性糖含量。可见,旱地小麦休闲期深松+全膜覆土穴播可促进冬前干物质量积累,休闲期采用深翻+膜际条播可提高越冬期根系活力,增加可溶性糖含量。本研究可以为旱地小麦休闲期耕作配套播种方式提供一定的理论依据,并为旱地小麦蓄水保墒开辟新途径。     

4种旱作谷类作物根系发育规律的研究

 【目的】探讨春小麦、谷子、高粱、黍子4种谷类作物根系分布的空间几何构型特点和根系生长时空分布规律。【方法】采用盆栽、根管土柱栽培、铁丝网箱栽培与田间调查相结合的方法,研究谷子、高粱、黍子、春小麦4种作物根系的生长规律。【结果】（1）4种供试作物根系的种子根数、次生根数、入土深度和根幅明显不同;根系最大入土深度为高粱＞谷子＞春小麦＞黍子;最大根幅为高粱＞黍子＞谷子＞春小麦。（2）随着生育时期的推进,谷子、黍子、春小麦和高粱根系的根长与根重的增长均表现为慢-快-慢的规律。（3）4种谷类作物苗期主要以根系纵向下扎为主,根长与根干重呈明显的“T”字型结构;拔节期春小麦根长分布呈现近似“8”字型,其它作物的根长和根重分布仍呈明显的“T”字型;抽穗期谷子、高粱、黍子根长在不同土层深度中的分布近“8”字型,而春小麦呈现近卵型。（4）4种谷类作物根重在不同深度土体中的垂直分布符合指数递减方程y=A·e-bx,但其垂直递减率b值大小不等。4种谷类作物的总根长在不同深度土体中的分布前期符合指数递减方程y=A·e-bx,但后期与多项式y=ax3+bx2+cx+d的拟合程度更好。【结论】4种谷类作物根系空间分布的存在相似性,该相似性可为谷类作物高产栽培的根系调控提供理论依据。     

宽窄行栽植模式下三倍体毛白杨?小麦复合系统的细根分布及形态特征

  目的  探讨宽窄行栽植模式下毛白杨?小麦复合系统中的细根根长密度(FRLD)分布及形态特征,为优化该系统的集约栽培措施提供了理论依据。  方法  在宽窄行栽植模式下的4年生三倍体毛白杨?小麦复合系统中,于小麦收获后,采取根钻法在3株平均标准木周围进行根系取样,取样位点为窄行距树75 cm、树行距树75 cm、宽行距树100、200、300、400 cm,取样深度为80 cm,共取得根样288个。对所有样品进行形态扫描和烘干称质量,得到不同深度、位点处的毛白杨和小麦细根的分布及形态数据。  结果  垂直方向上,毛白杨和小麦的细根均主要聚集在0 ~ 20 cm的浅土层,其中FRLD分别占总根长密度的68%和45%。毛白杨（R2 = 0.679 3,P < 0.05）和小麦（R2 = 0.922 9,P < 0.05）细根均随土层指数递减;两个物种的FRLD在浅土层没有显著差异（P > 0.05）,在深土层中则表现出小麦的FRLD显著高于毛白杨的特征（P < 0.05）。水平方向上,毛白杨细根主要聚集在窄行的浅土层中,而小麦细根则在宽行中大量分布。二维根系分布结果显示,毛白杨和小麦有各自的细根密集分布区域且总体上互不干涉。毛白杨的平均细根直径显著高于小麦（P < 0.05）,其比根长则显著低于小麦（P < 0.05）。  结论  在宽窄行栽植模式下的三倍体毛白杨?小麦复合系统中,毛白杨和小麦的细根分布产生了空间分离,密集分布区域重叠较少;此外,为了更有效地吸收土壤资源以占据竞争优势,小麦会生产更多吸收效率更高的细根。以上结果可为优化该栽植模式下农林复合系统的集约经营技术提供理论支撑。