水肥一体化中水肥混合效果数值模拟研究

为研究水肥一体化技术中的水肥混合特性,以流体力学中的两相流理论为基础,针对水肥混合过程中混合时间、混合区间长度、流速及管径对其混合效果的影响进行相应的数值模拟研究。结果表明,混合时间及混合区间长度越长有利于提高水肥混合效果及最终水肥混合均匀性;水肥流速比较低时管内水肥混合的均匀性较好,且水肥流速越大则其混合效果及均匀性越好;水肥流速较低时输水管及输肥管的管径比对水肥混合均匀性的影响较大,两者管径比越小则混合效果越好,随着流速的提高两者管径比对其混合效果的影响逐渐减弱。     

F17大肠杆菌在湖羊羔羊个体脾脏中LncRNA表达谱变化

【目的】通过筛选对大肠杆菌（E.coli）F17菌毛非腹泻型与腹泻型的绵羊脾脏中差异表达的lncRNA,来探究lncRNA对绵羊抗腹泻的作用。【方法】本研究通过对湖羊羔羊口服E.coli F17菌株获得非腹泻和腹泻型个体,利用羔羊肠道细菌计数、病理组织切片验证攻毒成功性;构建非腹泻组和腹泻组羔羊脾脏的cDNA文库,使用Illumina HiSeq 2500平台进行配对测序;通过Gene Ontology（GO）和KEGG Pathway富集分析对差异表达转录本功能描述和细胞通路分析,利用FPKM法估计lncRNA和mRNA转录物的表达水平,并用高通量测序技术RNA-seq筛选出非腹泻和腹泻个体脾脏中的差异表达lncRNA;然后利用荧光定量PCR技术检测了非腹泻组和腹泻组羔羊脾脏组织中DE lncRNA和DE mRNA的表达水平,来验证筛选的DE lncRNA在非腹泻组过程中发挥作用。【结果】羔羊口服E.coli F17菌株后,出现非腹泻和腹泻两种表型,腹泻组羔羊肠道中的细菌数量显著高于非腹泻组（P<0.05）,同时腹泻组羔羊空肠黏膜组织出现不同程度的损伤,色泽暗沉,小肠绒毛部分脱落。笔者利用RNA-seq在非腹泻和腹泻羔羊脾脏中筛选出34个差异表达的（DE）lncRNA,703个的DE mRNA,随机选择一共12个DE lncRNA和DE mRNA,用q-PCR验证它们在非腹泻型和腹泻型羔羊体内的相对表达水平,发现与RNA-seq结果一致。通过Gene Ontology（GO）和KEGG Pathway富集分析,将DE lncRNA与GO 数据库进行比对的结果表明一共有34条lncRNA被注释和分类到302个功能亚类中,绵羊蛋白质结合（GO：0005515）,细胞核（GO：0005634）,poly（A）RNA结合（GO：0044822）,细胞质（GO：0005737）,组织重塑（GO：0048771）,内肽酶活性的调节（GO：0052548））,6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-双磷酸酶复合物（GO：0043540）,磷脂酰肌醇磷酸化（GO：0046854）,果糖-2,6-二磷酸2-磷酸酶活性（GO：0004331）,钙依赖性磷脂酶C活性（GO：0050429）等10 个功能亚类的lncRNA较多,而其余的功能亚类的lncRNA分布较少。将DE lncRNA与KEGG 通路数据库进行比对的结果表明,一共有34条lncRNA被注释和归类到149个KEGG 通路中,绵羊甲状腺激素信号通路（路径：ko04919）,Spliceosome（路径：ko03040）,白细胞跨内皮迁移（路径：ko04670）,神经营养因子信号通路（路径：ko04722）,溶酶体（路径：ko04142）,MAPK信号通路 - 途径（路径： ko04011）,鞘脂信号通路（路径：ko04071）,吞噬体（路径：ko04145）,氧化磷酸化（路径：ko00190）等9 个KEGG 通路的lncRNA较多,而其余的KEGG 通路的lncRNA分布较少。 通过lncRNA-mRNA相互作用网络分析,发现6个共表达基因：MYO1G、TIMM29、CARM1、ADGRB1、SEPT4、DESI2。【结论】探究了对于腹泻产生非腹泻和腹泻型羔羊脾脏中lncRNA的表达谱,发现了非腹泻和腹泻羔羊脾脏中差异表达的lncRNA,有助于找出羔羊如何抵抗腹泻的发生机制,为羔羊抵抗腹泻提供科学的依据。     

铁基生物炭海绵与沉水植物协同净化水体中的氮磷

为探讨铁基生物炭海绵与沉水植物协同净化系统对农田退水中氮磷的去除效果,以苦草、伊乐藻、金鱼藻3种沉水植物和铁基生物炭海绵为材料,通过动态循环水模拟渠道的方式,研究不同净化系统对农田退水中总磷、总氮、氨氮的去除效果。结果表明：3种沉水植物均能在较高氮磷浓度农田退水中生长发育,株高及生物量有明显增长。在单一沉水植物净化系统中,金鱼藻对总磷的去除效率最高,达到29.85%,苦草对总氮的去除效率最高,为35.03%,金鱼藻对氨氮的去除效率最高,为83.09%。铁基生物炭与金鱼草协同净化系统对总磷和氨氮的去除效率最高,分别达到56.00%和91.86%,铁基生物炭与苦草协同净化系统对总氮的去除效率最高,为54.05%。研究表明,铁基生物炭海绵与沉水植物协同净化系统对氮磷的去除效果全面优于单一沉水植物净化系统。     

小麦栽培管理动态知识模型的构建与检验

 将系统分析方法和数学建模技术应用于小麦管理知识表达体系，通过解析和提炼小麦生育及管理指标与环境因子及生产水平之间的基础性关系和定量化算法，创建了小麦管理动态知识模型WheatKnow；充分利用软构件的技术特点，在Visual C++和Visual Basic平台上研制了数字化和组件化小麦管理动态知识模型系统，实现了播前栽培方案的设计和产中适宜调控指标动态的预测2大功能。其中，播前栽培方案包括产量目标、适宜品种、播期、基本苗及播种量、肥料运筹和水分管理；产中调控指标包括适宜生育期、穗分化进程、生长指标、源库指标和营养指标动态。利用不同生态点、不同品种、不同土壤等资料及大田对比试验对所建知识模型进行实例分析和检验的结果表明，所提出的小麦管理动态知识模型总体上具有较好的广适性和决策性。本研究克服了传统作物栽培模式与专家系统地域性强和广适性弱的不足，从而为实现作物栽培管理的精确化和数字化奠定了基础。     

玉米抗南方型锈病基因共分离分子标记的研究

本文以玉米(Zea mays L.)抗南方型锈病自交系P₂₅和感病自交系F₃₄₉的F₁与F₃₄₉回交,并连续回交所得BC₅代的F₃₄₉抗病近等基因系（nearly isogenic lines,NILs）为材料,以RGA（resistance gene analogs）的方法,在抗病自交系中克隆出一条321 bp的特异性DNA条带。根据序列比对的结果,设计出新的引物作为分子标记,在96株BC₇、BC₄F₅NILs及其亲本和杂种F₁群体上进行鉴定,其中94株的田间抗感结果与分子检测结果一致,选择的有效率达97.9%。此标记扩增效果清晰,可重复性强,在抗玉米南方型锈病的分子标记辅助育种研究中有应用价值。     

改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响

【目的】秸秆还田不仅可改良土壤和增加土壤有机质,还能提高作物产量和品质。但秸秆还田后,土壤有机酸积累和微生物固氮,抑制水稻前期生长。在长江流域稻麦两熟地区,当地农户往往通过增加施氮量来解决秸秆还田的负效应,造成肥料浪费和氮污染。因此,探索研究秸秆还田条件下水稻优化的氮肥运筹措施,阐明水稻产量形成和氮素吸收与利用对氮素响应特征,对于提高水稻产量和氮素利用效率具有重要意义。【方法】2012 2013年,以超级粳稻武运粳24号和宁粳3号为材料,在江苏省兴化市进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,设置常规施氮300 kg/hm2(N1)、增加施氮量345 kg/hm2(N2)和常规施氮运筹(CFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=3∶3∶4)、改进施氮运筹(MFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),以无氮处理为对照,研究施氮量和氮肥运筹措施对水稻产量及其产量构成、干物质积累、氮素积累、氮素吸收速率和氮肥利用效率的影响。【结果】随着氮肥水平提高,水稻穗数显著增加,每穗粒数、结实率和千粒重下降,最终增产不显著。与常规施氮运筹比较,改进氮肥运筹显著增加穗数,显著提高群体颖花量并增产,在N1水平下,改进施氮运筹增产幅度为5.18%7.10%,高于N2水平的2.70%4.29%。随着施氮量增加,水稻分蘖中期、拔节期、移栽期至分蘖中期、分蘖中期至拔节期干物质积累量、氮素积累量显著增加,最终成熟期干物质积累量和氮素积累量有所增加,但差异不显著,而氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生产力显著下降。与常规氮运筹处理相比,改进氮运筹显著增加水稻移栽期至分蘖中期干物质积累量、氮素积累量和氮素吸收速率,增加成熟期干物质积累量和氮素积累量,提高氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力,在N1水平下成熟期干物质积累量和氮素积累量分别增加6.52%和5.55%,氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力分别提高13.36%、8.55%、4.44%和5.29%,差异均达显著水平。【结论】秸秆全量还田条件下,增加氮肥用量水稻增产不显著,且氮肥利用效率低。不增加氮肥用量,通过适当提高基肥比例(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),可实现提高水稻产量、干物质积累量、氮素积累量和氮肥利用效率。     

萝卜主要糖分含量的配合力分析

以大青皮萝卜(P1)、青萝卜(P2)、灯笼红(P3)、满堂红(P4)和浙大长(P5)5个萝卜自交系为试验材料,按照5×5完全双列杂交设计对其主要糖分进行配合力分析,筛选优良亲本和优势组合,同时对其主要遗传参数进行估算。试验结果表明:P2和P4的可溶性总糖、果糖和蔗糖的一般配合力高,为优良亲本;根据特殊配合力和反交效应筛选出5个最佳杂交组合分别为P4×P1、P2×P3和P5×P3;可溶性总糖、果糖和蔗糖的狭义遗传力分别为42.35%、46.23%和13.42%,可溶性总糖和果糖以基因加性效应为主,蔗糖受非加性效应影响大。     

下垫面变化对喀斯特坡地地下产流产沙的影响

通过人工模拟降雨试验,探索表土剥离对喀斯特坡耕地侵蚀产沙的影响。采用钢槽装填土石模拟喀斯特坡地的二元结构,通过正交试验分析了下垫面类型(坡耕地、裸坡地)、雨强(0.5,0.8,1.3mm/min)和地下孔(裂)隙度(1%,2%,3%,4%,5%)对坡地地下产流、产沙的影响。结果表明:表土剥离导致下垫面土壤物理性质改变,是影响坡地产流、产沙特征变化的主要因素。降雨强度主要影响坡地地下产流量和产沙量,地下孔(裂)隙度主要影响径流和泥沙在地表和地下的分配比例。表土剥离后表层土壤的容重和土壤颗粒分形维数呈显著性增大,导致土壤透水性、孔隙大小等发生改变。相比之下,在0.5mm/min雨强下,裸坡地的地下产流量、产流系数、产沙比重均大于坡耕地,雨强增大至0.8,1.3mm/min后,则是坡耕地大于裸坡地。同时,随着降雨强度的增大,坡耕地产流量和产沙量随雨强的变化顺序为0.5mm/min雨强0.8mm/min雨强1.3mm/min雨强。而裸坡地的产流量大小随雨强的变化顺序为0.8mm/min雨强1.3mm/min雨强0.5 mm/min雨强,产沙量大小随雨强的变化顺序为0.5 mm/min雨强0.8mm/min雨强1.3mm/min雨强。增大地下孔裂隙度能显著(p0.05)的增大两种坡地的地下产流、产沙的贡献量。地下孔裂隙度为1%~3%条件下,2种坡地地下侵蚀产沙比重存在极显著差异(p0.01),随着地下孔(裂)隙度增大至4%和5%,两者间的差异缩小。虽然裸坡地的地下侵蚀产沙量小于坡耕地的,但是其地下产沙比重更大。在喀斯特地区进行开发建设时,应注重地下漏失的防治工作。研究成果能够为喀斯特坡地土壤侵蚀研究和水土流失防治提供重要参考。     

大白菜突变体库的构建及M2叶片表型变异的研究

 利用不同浓度甲基磺酸乙酯（EMS）诱变大白菜自交系‘A03’种子,根据M₁代植株发芽率、成活率、育性及M₂代成活率,筛选出适宜的EMS诱变浓度为0.4%。采取EMS种子诱变1次、EMS种子诱变2次及EMS花蕾诱变结合小孢子培养的方法构建了含有4 253个家系及相应自交M₂代种子的大白菜突变体库。在该突变体库M₂群体中分别对苗期6 404株幼苗及莲座期7 756个单株的叶片性状进行了形态学调查,总的表型变异频率高达37.62%和26.33%。     

5种植物源农药对食用菌生产中脉孢霉抑制效果研究

脉孢霉（Neurospora）是食用菌栽培中常见竞争性杂菌,其感染率高而且传播迅速,致使培养基质大量报废、菌袋成品率下降及栽培场所污染。从香菇栽培料中分离鉴定出好食脉孢霉（N.sitophila)菌株,采用药剂平板方法分析6个稀释浓度植物源农药对脉孢霉菌丝的生长抑制效果。结果表明：供试5种农药中,高于500倍稀释浓度药液均可对供试菌株生长产生显著抑制,抑菌率为55%~100%。其中丁子香酚和乙蒜素抑菌率最高,同为100%;印楝素抑菌率最低,为55%。值得一提的是,丁子香酚的1 000倍和2 000倍稀释液平板抑菌率也达100%,乙蒜素同浓度稀释液抑菌率与其相近。以上结果说明：乙蒜素和丁子香酚可作为食用菌脉孢霉绿色防控的优选植物源农药。