山西省功能农业现状与未来

根据功能农业的概念及其发展理念,结合山西的生态系统现状、特色种植业结构和政策机遇,进一步分析了在山西发展功能农业的优势和不足。山西省发展功能农业具有先天的资源禀赋、初具规模的产业基础及先人一步的政策支撑等;不足在于功能农业科研创新基础薄弱、标准制定落后、基础设施和品牌建设滞后等。结合以上分析内容,本文梳理出发展功能农业的主要思路,为山西省发展功能农业提供理论依据。     

模拟降雨条件下地表起伏对产流产沙的影响

揭示地表起伏形态对产流和产沙的影响及作用机理,为蓄水保土、调节径流和控制径流提供参考依据。通过野外人工模拟降雨试验,在3种降雨强度(60,90,120 mm/h)下,分析了5种起伏的地表(单凸起、单凹陷、凹凸相间、凹凸相连、光滑)坡面的产流产沙情况。结果表明:(1)在3种雨强下,5种地形的初始产流时间表现为:光滑地表单凸起地表单凹陷地表凹凸相间地表凹凸相连地表,且产流越早的地表其产流量和径流系数也越高;(2)在3种雨强下,5种地表的次降雨产沙量和产沙强度由小到大依次为:凹凸相连地表凹凸相间地表单凹陷地表光滑地表单凸起地表,产沙强度越大的地表其产沙过程越不稳定;(3)与光滑地表相比,地表凸起会加剧土壤流失,地表凹陷会减轻土壤流失,且凸起和凹陷组合的地表其减轻土壤流失的效应更显著;(4)降雨强度的增大会削弱不同地表起伏对产流产沙的影响。研究结论为地表起伏类型对坡面产流产沙有重要影响,光滑地表最易产生径流,凸起地表土壤流失最严重,凹凸相连地表蓄水保土效益最好。     

生物炭对滨海盐渍土理化性质及玉米幼苗抗氧化系统的影响

以黄河三角洲典型盐化潮土为供试土壤,设置12.5,25.0,50.0,100 g/kg 4个梯度生物炭添加量,通过盆栽试验研究不同添加量下生物炭对滨海盐渍土理化性质及玉米幼苗抗氧化系统的影响。结果表明:(1)与对照相比,随着生物炭添加量的增加,盐渍土的电导率、速效磷、速效钾、阳离子交换量及易氧化有机碳的含量呈现显著增加的趋势;不同生物炭添加量下,盐渍土的pH、碱解氮含量略有下降,但各添加量处理间差异不显著;而生物炭对盐渍土可交换态钠含量无显著影响。(2)添加适量生物炭(12.5,25.0,50.0 g/kg)可显著提高玉米幼苗叶片抗氧化酶活性和根系活力,并降低叶片超氧阴离子产生速率和过氧化氢含量,从而改善玉米幼苗的生理性状;然而,较高的生物炭添加量(100 g/kg)对幼苗抗氧化系统产生不良影响,造成植物体内活性氧的累积。因此,添加适量生物炭可以改善滨海盐渍土的理化性质,并在一定程度上有效改善盐胁迫下玉米幼苗的生理特性,但较高用量对作物抗氧化系统具有抑制作用。     

盐碱胁迫对滴灌加工番茄生理生长和干物质积累的影响

为探讨盐碱胁迫对加工番茄生理生长和和干物质积累的影响,采用桶栽试验方法,人工配制不同盐碱程度的土壤(CK:1.5g/kg,S1:4g/kg,S2:7g/kg,S3:10g/kg),研究滴灌条件盐碱胁迫下加工番茄生长指标、生理指标、干物质积累和产量的变化规律。结果表明:S1处理对加工番茄的生长指标、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶片水分利用效率及叶绿素含量均有一定程度的促进作用,但与CK处理无显著性差异(P0.05);S2与S3处理对以上指标均有一定的抑制性,最小值均出现在S3处理,但在生育后期,S2与S3这2个高盐碱处理下,加工番茄的气孔限制值降低,普遍低于S1与CK处理(P0.01),说明在生育后期高盐碱胁迫下加工番茄光合能力的下降主要是由高盐碱胁迫导致叶片气孔关闭的非气孔限制因素造成的;S1处理使加工番茄增产2.1%,而S2与S3处理因抑制加工番茄生长,使其分别减产18.7%和65.4%;果实膨大一期是加工番茄生长发育的一个非常重要时期,此时,加工番茄长势迅速,干物质积累加快,达到全生育期的最大值。研究结果为新疆盐碱地加工番茄栽培管理技术提供理论依据。     

生物质炭对贵州黄壤朝天椒减氮的生物效应及氮肥利用率的影响

为探究生物质炭对贵州黄壤朝天椒减氮的施用效果,采用大田试验,研究了生物质炭与氮肥减量配施(CF_(100)B_0(化肥氮100%)、CF_(90)B_(10)(化肥氮90%+生物质炭氮10%)、CF_(85)B_(15)(化肥氮85%+生物质炭氮15%)、CF_(80)B_(20)(化肥氮80%+生物质炭氮20%))对贵州黄壤朝天椒产量、品质、养分积累和氮肥利用率的影响。结果表明:与常规施肥(CF_(100)B_0)处理相比,CF_(90)B_(10)处理可提高朝天椒产量,其中鲜椒增产7.3%、干椒增产2.5%,但是增产效果并不显著,而CF_(85)B_(15)和CF_(80)B_(20)处理的产量略有降低;生物质炭与氮肥减量配施处理可显著影响朝天椒果实中的硝酸盐和Vc含量,其中,CF_(90)B_(10)、CF_(85)B_(15)和CF_(80)B_(20)处理的硝酸盐含量降低了4.8%～8.9%,而CF_(90)B_(10)处理的Vc含量则较CF_(100)B_0处理提高了9.6%,但还原糖和游离氨基酸含量在各处理间无差异;此外,与CF_(100)B_0处理相比,生物质炭与氮肥减量配施可使氮肥偏生产力(PFP_N)提高2.08～2.62 kg·kg~(-1),以CF_(90)B_(10)处理最高,而氮肥农学效率(AE_N)和氮肥表观利用率(RE_N)则随着生物质炭替代化学氮肥比例的增加呈降低趋势,以CF_(90)B_(10)处理的AE_N和RE_N最高,分别为7.70 kg·kg~(-1)和40.3%。综上,生物质炭与氮肥减量配施可有效保证贵州朝天椒稳产增效,因此,短期条件下推荐生物质炭替代化学氮肥10%作为贵州黄壤朝天椒氮肥减施替代的最适比例。     

不同林型红松林土壤真菌群落组成和多样性

采用基于ITS(Internal Transcribed Spacer)序列的Illumina MiSeq高通量测序技术,分析凉水国家级自然保护区的云冷杉红松林、椴树红松林、红松人工林和红松天然次生林四种林型的土壤真菌群落组成和多样性。共获得1 316个OTUs,四种林型的土壤含有大量未知真菌,在已知真菌类群中,子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为优势菌门,其中后者在四种林型土壤中的分布差异显著(P0.05)。α多样性分析结果表明:原始红松林(云冷杉红松林和椴树红松林)真菌群落丰富度指数(Ace和Chao1指数)显著高于红松天然次生林(P0.05)。β多样性分析显示:四种林型土壤真菌群落组成差异显著(R=0.537,P=0.001),但两种原始红松林之间、人工林和天然次生林之间组成无显著差异。土壤全氮、总有机碳、pH、水分含量和总孔隙度是显著影响四种林型土壤真菌群落组成的环境因子(P0.05)。研究结果为原始红松林的保护、人工植被恢复和真菌资源的开发利用提供依据。     

外源钙对干旱胁迫下岩溶山区白刺花幼苗生长、生理特性的影响

为揭示岩溶山区白刺花耐旱性与外源钙的关系及抗旱机理,以贵州野生白刺花为试验材料,利用聚乙二醇(PEG)溶液模拟干旱,以未加PEG的1/2浓度Hoagland营养液为对照,研究了外源钙对PEG诱导的干旱胁迫下白刺花幼苗生长和生理的影响,并利用隶属函数综合评价出最佳的外源钙施用量。结果表明,未施入外源钙时,随着PEG诱导的干旱胁迫强度的增加,白刺花幼苗根干重、根冠比、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性均逐渐增加,当胁迫浓度为10%时,以上指标均显著高于对照;可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)呈先升高后降低趋势,均(除POD外)在胁迫浓度为10%时达到最大值,与对照相比差异显著;白刺花幼苗地上部生物量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈降低趋势,其中地上部生物量、Pn在胁迫浓度为10%时显著降低,Gs和Tr在胁迫浓度为15%时显著降低。在PEG诱导的干旱胁迫下,白刺花幼苗通过提高渗透调节物质含量、增强保护酶活性、增加根冠比等来适应干旱环境。施入适宜浓度的外源钙,显著抑制了PEG诱导的干旱胁迫下白刺花幼苗地上部生物量、Pn、Gs和Tr降低的幅度以及MDA含量增加的幅度;显著促进了根干重、可溶性蛋白含量及SOD、POD和CAT活性的增加,即PEG诱导的干旱胁迫下外源钙可以进一步提高白刺花幼苗根干重和幼苗中渗透调节物质含量,增强保护酶活性,降低Tr,维持生长、生理和光合功能,增强白刺花的抗旱能力。隶属函数综合评价指出,本试验条件下施入50 mmol·L~(-1)的外源钙对提高白刺花幼苗抗旱性的效果最佳。本研究结果为更加充分、合理地利用白刺花灌丛资源提供了理论依据。     

改良剂对柴油污染土壤中黑麦草生理代谢的调节

开展了土壤柴油污染的单因素盆栽实验和柴油污染盐渍化土壤中添加锯末-硝酸铵-磷酸二氢钾的三因素正交盆栽实验,对黑麦草幼苗抗氧化酶活性和叶绿素含量进行了分析,探究了柴油污染土壤中黑麦草幼苗的生理变化与调节。结果表明,土壤柴油污染显著减小了黑麦草幼苗生物量,与对照相比,叶SOD活性在柴油浓度0.3%和0.9%时显著降低,POD和CAT活性在0.6%和0.9%柴油浓度下显著降低;根SOD活性在0.9%柴油浓度下显著增大,POD活性在0.6%和0.9%柴油浓度下显著下降。受柴油污染的盐渍化土壤,施加锯末体积分数为10%时,黑麦草幼苗叶POD和CAT活性显著增强,叶绿素a和叶绿素b含量显著增加;施氮量为0.3 g·kg~(-1)土时,黑麦草幼苗叶绿素a和叶绿素b含量显著增加。可见,土壤受柴油污染时,添加锯末和硝酸铵可有效调节黑麦草幼苗的生理代谢。     

长期施用有机肥对水稻产量和氮磷养分利用效率的影响

以长三角地区典型土壤类型青紫泥为背景土壤,研究连续7年有机肥不同施用量和化肥减量条件下水稻产量、氮磷吸收累积特性和氮磷利用效率,并对影响水稻氮磷吸收利用效率的原因进行分析。结果表明,与纯化肥处理相比,施用有机肥处理在不同程度上增加了水稻产量,其中以处理C4(30 t·hm~(-2)有机肥+1/2常量化肥)增加比例最大,为5.67%。当有机肥单施用量达60 t·hm~(-2)时,水稻产量比纯化肥处理增加5.56%,地上部氮磷累积均高于其它各处理,其中,氮累积尤为明显,增加比例为16.5%~25.4%。有机肥不同用量配合化肥减量施用时水稻地上部氮磷转运量、生理利用效率与纯化肥处理间无明显差异。然而,当单施有机肥用量达60 t·hm~(-2)时,氮转运量明显增加,生理利用效率明显降低,磷生理利用效率亦有所降低,但不如氮明显。水稻氮磷生理利用效率降低的主要原因是长期大量施用有机肥使土壤养分含量增加特别明显,可能超过利于水稻利用的浓度范围。另外,土壤矿质元素铵态氮在水稻生长过程中含量过高也与之紧密相关。     

烫漂时间对香椿嫩芽颜色及挥发性风味成分的影响研究

为了研究香椿嫩芽烫漂过程中颜色热降解规律及挥发性风味成分的变化,分别采用分光光度法和光电反射光度法对香椿嫩芽叶绿素含量和色差进行测定,同时利用顶空固相微萃取及GC-MS联用技术对不同烫漂时间下香椿嫩芽的挥发性成分进行鉴定,并对各种处理后的风味物质进行主成分分析。结果表明,香椿嫩芽叶绿素降解和绿色损失均属于一级动力学反应,且叶绿素的减少与绿色损失相关性较好,呈极显著水平。烫漂后香椿嫩芽挥发性成分种类增多,含硫类等呈刺激性气味的化合物相对含量减少,烯类等呈柔和气味增加,提升了香椿的香味品质。综合颜色及挥发性成分随烫漂时间的变化规律,确定最佳烫漂时间为30s。主成分分析结果显示,第1、第2和第3主成分累积贡献率达98.742%,能够较好的代表原始数据所反应的信息。第1主成分包含噻吩类、烯类、醇类和醛类,贡献率大小为噻吩类烯类醇类醛类;第2主成分包含酮类和其它类,贡献率大小为酮类其它类;第3主成分为烃类。本研究结果为香椿嫩芽精深加工过程中颜色和风味的控制提供了理论依据。