江苏沿海滩涂农牧结合技术体系的构思

江苏省人多地少,沿海滩涂是江苏省农业可持续发展的重要后备资源。本文基于粮-经-饲三元种植结构的优化和发展节粮型畜牧业的思路,对江苏沿海滩涂农牧结合循环农业的技术体系进行了初步的探讨。该技术包括以下几个方面:沿海滩涂秸秆覆盖快速脱盐技术,耐盐饲草品种的筛选及规模化种植技术,饲草青贮技术。最后,对农牧结合循环农业的发展进行初步展望。     

不同类型萝卜芽菜的生长及营养成分

为萝卜芽菜资源的开发利用提供理论依据,采用方差分析法研究白、青及红3种类型萝卜芽菜的生长和营养成分差异。结果表明:培养3d、6d和9d时均以青萝卜芽菜的生物量最高,分别为117.0mg/株、120.8mg/株、133.2mg/株,显著高于白、红萝卜芽菜;红萝卜芽菜花青素含量在幼苗生长3d、6d和9d时均最高,分别为0.053 1mg/g、0.047 5mg/g和0.094 5mg/g,显著高于白、青萝卜芽菜;3种萝卜芽菜的VC含量在幼苗生长3d时均最高,分别为白萝卜0.73mg/g、青萝卜0.51mg/g及红萝卜0.56mg/g,白萝卜芽菜VC含量显著高于青萝卜和红萝卜;随生长时间延长3种萝卜芽菜VC含量均呈下降趋势。综合考虑萝卜芽菜的产量和营养,幼苗生长6d时为最适采芽时间。     

葡萄糖-赖氨酸美拉德产物分级组分对香蕉酶促褐变的抑制

酶促褐变是香蕉加工中拟解决的关键问题,非硫安全高效抑制剂的筛选是目前的研究热点。美拉德产物（Maillard reaction products,简称MRPs）展示了其良好的抑制酶促褐变的能力,然而美拉德产物分级组分的相关研究尚未见报道。通过透析处理得到大于和小于3 500 u的分级组分,比较其抑制香蕉酶促褐变的相关能力,并对抑制机理进行研究。结果显示：3种MRPs中,MW>3 500 u的MRPs具有较好的还原力,MW<3 500 u的MRPs具有较好的DPPH·清除率、螯合铜离子能力以及抑制多酚氧化酶酶活的能力。MW<3 500 u的MRPs对游离酶抑制常数（KI）和对酶-底物络合物的抑制常数（KIS）分别为0.198 mmol/L和1.508 mmol/L,抑制类型属于混合型抑制。     

光抑制条件下不同水稻品种叶片的PSⅡ光化学效率和CO2交换特性的差异

 比较了光抑制条件下两个水稻品种叶片的PSⅡ电子传递活性、D1蛋白量、叶绿素荧光Fv／Fm、净光合（PN）和光呼吸（PR）速率、碳酸酐酶（CA）、PEPC和RuBP羧化/加氧酶活性的变化,并对RuBP羧化酶进行了动力学分析。经光抑制处理后,耐光抑制品种02428较对光抑制敏感品种3037中D1 蛋白净降解少、PSⅡ活性和PSⅡ原初光化学效率高,光抑制较轻;RuBP羧化/加氧酶活性和RuBP羧化酶的Km(CO₂)和Vmax(CO₂)值没有变化,且在品种间无差异。CA和PEPC活性出现诱导增高,尤以品种02428中活性诱导的幅度更高。CO₂交换特点发生了显著变化,在PN降低的同时,PR／PN比值明显增加,品种3037的PR／PN比值比02428的更大。在水稻耐光抑制特性上,D1蛋白、CA和PEPC可能分别对PSⅡ光化学效率和CO₂交换起着重要的调节作用。     

响应曲面法优化美拉德反应以制备蘑菇酪氨酸酶活性抑制组分

MRPs作为天然抗褐变剂,可抑制引起果蔬酶促褐变的酪氨酸酶的酶活。为进一步优化美拉德反应以制备酪氨酸酶活性抑制组分,本研究采用响应面法对MRPs制备工艺进行研究。在单因素实验基础上,确定美拉德反应初始pH、反应温度、反应时间、底物浓度比(糖∶氨基酸)4个因素,设计4因素5水平的二次回归中心组合试验。经响应面法分析,为方便实际操作,确定最佳工艺条件为:初始pH为2.94,反应时间为1.9 h,反应温度为110.09℃,底物浓度比(糖∶氨基酸)为0.57。经实验验证,得出结果与理论值相对误差较小,故采用二次回归中心组合设计得到的最优MRPs制备条件参数准确可靠。     

射流式浒苔打捞机的设计与试验

近两年青岛夏季沿岸浒苔(Enteromorpha prolifera)大量出现,为高效完成浒苔打捞工作,在现有船用离心泵和喷射泵的基础上,组装成射流式打捞机,从青岛市小麦岛浒苔收集处采集新鲜浒苔,在水池中进行浒苔打捞试验.结果表明,射流式浒苔打捞装置的工作效率达到7.2 t/h.为了进一步提高装置的工作效率,在原有设备的基础上,对离心泵和喷射泵均进行改进,喷射泵改为双吸口,位于泵体两侧,同时离心泵的入水口也作为浒苔吸口使用,并给出喷射泵主要设计参数.     

利用无人机多光谱估算小麦叶面积指数和叶绿素含量

利用无人机遥感的方式进行农作物长势监测是目前精准农业、智慧农业发展的重要方向,为了探究无人机多光谱反演小麦叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)和叶绿素含量的模型估算潜力,该研究在3个飞行高度(30、60、120 m)采集多光谱影像,通过使用全波段差值光谱指数(Difference Spectral Index,DSI)、比值光谱指数(Ratio Spectral Index,RSI)、归一化光谱指数(Normalized Spectral Index,NDSI)和经验植被指数与地面实测数据进行相关性分析,获得不同高度下的光谱指数与LAI和叶绿素含量的关系模型及其决定系数,以决定系数为依据分别构建多元逐步回归、偏最小二乘回归和人工神经网络模型,分析不同飞行高度无人机多光谱反演小麦冠层LAI和叶绿素含量SPAD(Soil and Plant Analyzer Development)值的精度。结果表明:1)30 m高度下,绿-红比值光谱指数与小麦LAI的相关性最高,相关系数为0.84;60 m高度下,红-蓝比值光谱指数与小麦叶绿素含量的相关性最高,相关系数为0.68;2)在60 m高度下,经验植被指数与小麦LAI和叶绿素含量的相关性较好,最大相关系数分别为0.77和0.50;3)利用偏最小二乘回归反演小麦LAI的精度最高,决定系数为0.732,均方根误差为0.055;利用人工神经网络模型反演小麦叶绿素含量的精度最高,决定系数为0.804,均方根误差0.135。该研究成果可为基于无人机平台的高通量作物监测提供理论依据,并为筛选无人机多光谱波段实现作物长势参数快速估测提供应用参考。     

红壤溶磷菌的筛选及溶磷机制

采用以磷酸铝为磷源的蒙金娜(PVK)液体培养基研究了从红壤土中筛选出的4种溶磷菌的溶磷效果,选出其中的优势菌株B1,并对其溶磷机理做出初步探讨。结果表明,所筛选出的4株溶磷菌在液体培养条件下均有显著的溶磷效果,其中菌株B1在培养4 d后有效溶磷量最大,达到292.8 mg L-1。各处理培养液pH在培养期间均有显著下降,pH从7.0下降至3.2~4.7。高效液相色谱测定发现,各菌株培养液中有机酸的种类与含量随培养时间变化而不同,其中菌株B1主要分泌草酸和苹果酸,培养1 d后有机酸总量可达到5 mmol L-1;通过添加有机酸对磷酸铝活化的试验表明,分泌有机酸溶磷仅是菌株B1溶磷机制之一,可能还存在其他溶磷机制。菌株B1生长的适宜pH范围为5~9,最适培养温度为30℃,100 ml三角瓶的最适装液量为30~40 ml。经鉴定,菌株B1与苏云金芽孢杆菌有99.9%的相似性。     

Long-term cultivation impact on the heavy metal behavior in a reclaimed wetland,Northeast China

Purpose

Heavy metal fractionation varies according to land uses. To understand the behavior of heavy metals in wetland soils under long-term agricultural cultivation, we examined the distribution, source, and associated environmental risk of heavy metals in different types of wetland soils.

Materials and methods

Soils were collected in cultivated lands, artificial ditches, and riparian zones from a reclaimed wetland in the Sanjiang Plain, Northeast China. They were analyzed for total concentrations and chemical fractions of Pb, Cd, Cu, Zn, Cr, and Ni, as well as pH, soil organic matter, total phosphorus, and particle size distribution.

Results and discussion

Heavy metal concentrations were significantly lower in cultivated wetland than in ditch and riparian wetlands. Riparian wetland was found to exhibit the highest metal concentrations. When compared with other two wetland types, the cultivated wetland showed much higher partitioning levels of heavy metals in the acid-soluble fraction and lower partitioning levels in the oxidizable fraction. Although Cr, Cu, and Ni in ditch and riparian wetlands were identified as the metal pollutants of primary concern, they had a low or no risk of further dispersion to other environmental components. Weathering of parent materials was the main source of Cr and Cu, Pb, Cd, and Zn originated mainly from agricultural practices, and Ni emanated from a mixture of sources.

Conclusions

Long-term agricultural cultivation can lead to significant heavy metal loss in cultivated wetland but enrich heavy metal concentrations in ditch and riparian wetlands. Periodic ditch dredging is considered an effective measure for decreasing heavy metal input into the fluvial system and thereby reducing the dispersion to the regional water environment.     

参与碳氮磷转化的水解酶对不同施肥响应的差异

本文旨在研究土壤水解酶对不同施肥的响应差异以及影响因素。通过在红壤中添加牛粪有机肥、化肥进行90d的室内土壤培养试验,采用微孔板荧光法动态分析5、30和90d参与碳氮磷转化的土壤水解酶(α-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、纤维素酶、木聚糖酶、亮氨酸氨基肽酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、磷酸酶)活性。与不施肥(对照)相比,在30 d后,化肥处理的总酶活性显著下降,对应的参与碳氮磷转化酶活性均有不同程度下降;而有机肥处理的总酶活性在培养期内均未发生显著变化,但是其α-1,4-葡萄糖苷酶显著增加,而磷酸酶活性显著降低。参与碳转化的4种水解酶中,只有α-1,4-葡萄糖苷酶活性对施肥的响应较强,且施加有机肥增加其活性而无机肥则降低其活性;对于参与氮转化的水解酶而言,化肥明显抑制了亮氨酸氨基肽酶活性,而有机肥增加了β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性;磷酸酶活性明显受到有机肥的抑制作用,而对化肥的响应总体不明显。不同水解酶对不同施肥的响应有明显差异,NMDS分析表明,α-1,4-葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶响应最明显,其次为磷酸酶与木聚糖酶;相关和冗余分析显示,土壤p H、可溶性有机碳对酶活性的影响最大,一定程度说明了不同肥料通过影响土壤理化性质进而影响水解酶活性。