长期施肥和秸秆还田对红壤水稻土氮素分布和矿化特性的影响

为明确长期施肥和秸秆还田对稻田土壤生态系统氮素循环过程的影响,探索维持稻田土壤长期供氮潜力的途径,利用始于1990年的湖南红壤水稻土长期定位试验,研究了长期施肥和秸秆还田对水稻土剖面氮素迁移分布和C/N的影响,比较了不同温度下土壤氮素矿化曲线变化和不同施肥方式氮素矿化动态差异,分析了氮素累积矿化量与有效积温的关系。结果表明,长期施肥或秸秆可以促进红壤水稻土氮素的积累,其主要影响020cm土层,而化肥和秸秆配合施用作用更明显;长期施NPK化肥使土壤C/N降低,而秸秆还田使土壤C/N明显升高。在两种温度下的土壤矿质氮含量和累积矿化量曲线比较相似,10℃下土壤矿化速率达到稳定所需的时间要比30℃下长;30℃下不同施肥处理之间的矿化过程存在显著差异,而10℃下的差异较小,其在56d内矿化出来的矿质氮是10℃下的近两倍。化肥NP（仅施化肥NP）及NP+C（施化肥NP+秸秆还田）处理均有较高氮素矿化量,秸秆还田对土壤氮素矿化的促进作用比仅施化肥明显。在30℃下,土壤积累矿化量与有效积温的关系较好地符合有效积温方程式（EATM）（p0.01）。仅施化肥处理和对照方程中的K值相差不大,而秸秆还田与化肥配施处理方程的K值则有增大趋势,NPK+C（施化肥NPK+秸秆还田）处理的矿化潜力较大,且养分供应能力较强;秸秆配施化肥处理方程中n值的绝对值有减小趋势。随着培养时间延长,秸秆还田配施化肥处理土壤的累积矿化量保持在一个较稳定范围。     

基于遥感与GIS的LUCC及马尔柯夫过程趋势预测——以重庆市南岸区为例

重庆市南岸区近年来经济迅速发展,但土地利用中也存在一定的问题,通过对其土地利用/土地覆盖变化的研究,为_十地合理规划、管理和使用提供有力工具.以南岸区1993年、2001年、2007年3个时期的遥感数据作数据源,在遥感和GIS技术支持下对该区域1993-2007年土地利用/土地覆盖类型的动态度变化、转换变化和驱动力进行分析,确定了土地利用/土地覆盖类型的初始状态矩阵和转移概率矩阵,并且用马尔柯夫过程模型预测了该区2012-2024年LUCC的演变趋势.结果表明,在这14 a内,城市建设用地的增加主要是由耕地和林地转换来的,还有部分水域的出入转换.南岸区经济的快速发展是导致土地利用/土地覆盖类型发生变化的主要驱动力.此外,政府在城市发展中对城市的规划对土地利用的变化也起着重要的作用.经预测表明,在现有干扰不变的情况下,南岸区2012-2024年土地利用/土地覆盖类型将呈现耕地、林地和未利用地面积逐渐减少,而水域和城市建设用地面积逐渐增加的趋势.凶此为实现研究区土地资源的可持续利用,必须采取措施保护耕地和林地,加强城市建设用地的管理.     

农村环境污染识别方法与应用研究

本研究提出了基于农户分类的农村环境污染识别方法并用于实地研究。以经济活动类型、地理位置为基础,将农户分为典型种植户、典型养殖户、种养结合户、城郊农户4大类,并细划这4大类的污染类型,具体包括农户生活、农业种植、畜禽养殖、水产养殖、乡村旅游;识别各类型农户生产与生活全过程的污染源与污染强度,如单位面积化肥施用量、人均生活垃圾产生量等;统计区域内污染状况,通过估算污染源的贡献率,定量识别重点污染源与重点污染物;引入等标污染负荷率及水质指数,识别区域污染程度、主要污染类型。应用此方法在河北省曲周县进行实地研究,识别出曲周县重点污染物为TN,重点污染源为农业种植;农村环境引起的地表水TN污染指数为1.26,已经造成地表水TN超标;将曲周县10个乡镇污染类型分3类,种植养殖污染型、农业种植污染型和综合污染型。识别结果为有效控制不同区域农村环境污染提供必要的前提条件。     

人工合成抗菌肽D2A21基因的克隆和表达

为了获得高效表达的抗菌肽D2A21,本研究根据抗菌肽D2A21的氨基酸序列及大肠杆菌偏爱的密码子,设计并人工合成D2A21基因,并将该合成基因克隆至pProEXHTb载体中,构建成含有含6个组氨酸标签的重组质粒。重组质粒转化至大肠杆菌中,经摇瓶发酵,IPTG诱导后,发酵液用聚丙烯酰胺凝胶电泳分析。结果表明,成功合成D2A21基因,并构建了抗菌肽D2A21表达载体。通过镍柱亲和层析纯化,聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,抗菌肽D2A21能够在大肠杆菌中稳定表达。本研究将为大规模表达纯化D2A21及其进一步的研究和利用提供一定基础。     

大沽河湿地表层沉积物重金属分布特征及污染评价

胶州湾属半封闭海湾,水体交换能力较弱,受多条河流入海影响,污染日趋加重,通过大沽河的径流量、输沙量和溶解污染物占到胶州湾入海河流的首位。根据区域特征,于2009年2、5、8、11月对大沽河湿地48个采样点表层沉积物中的Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As、有机碳、粒度进行测定,探讨了重金属含量和污染特征与总有机碳、粒度的关系,利用污染评价法和潜在生态风险评价法进行污染和风险分析。结果表明：胶州湾大沽河湿地表层沉积物重金属含量较低,大部分测站符合海洋沉积物质量（GB 18668—2002）Ⅰ类标准的要求。表层沉积物中Cu、Pb、Zn含量8月份最高、2月份次之、5月份最低。Pb、Hg、As 3种重金属含量在2月份最高。Cu、Pb、Zn和Cd重金属之间存在显著正相关关系,Hg与As存在明显的相关关系;除Cd和As外的4种重金属与沉积物粘土、有机碳含量之间也存在显著正相关性。重金属单因子污染程度总体较轻,属于低污染水平,污染程度依次为Hg〉Cd〉Pb〉Cu〉As〉Zn。大沽河河口区表层沉积物重金属潜在生态风险总体处于较低水平,风险程度依次为Hg〉Cd〉Pb〉Cu〉As〉Zn。     

不同耕作方式与秸秆还田对稻田氮磷养分径流流失的影响

为明确自然降雨条件下稻田田面水氮磷养分径流流失特征,寻求秸秆还田和耕作方式结合下较为有效的减排农艺措施,通过田间试验研究自然降雨条件下不同耕作方式和秸秆还田对稻田田面水氮磷养分径流流失的影响。结果表明:秸秆还田处理较秸秆不还田处理更能够有效减少稻田氮磷养分径流流失总量;秸秆不还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮径流流失量分别为6.78,8.50,11.09kg/hm2,总磷流失量分别为0.50,0.63,0.78kg/hm2;秸秆还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮流失量分别为4.82,6.44,8.87kg/hm2,总磷流失量分别为0.39,0.51,0.70kg/hm2;整个稻季氮素径流流失率以免耕秸秆不还田为最高,达3.70%,翻耕秸秆还田为最低,仅为1.61%,磷素径流流失率也是免耕秸秆不还田最高,翻耕秸秆还田最低,分别为1.31%和0.65%。     

不同配肥方案对塿土酶活性和小麦产量的影响

以塿土为研究对象,探讨不同有机无机肥料配比对土壤酶活性和作物产量的影响。结果表明,不同有机无机肥料配比条件下,蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的动态变化特征没有明显改变;但对蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的影响显著,显著影响小麦干物质量和子粒产量。2/3CN+3/5OM处理蔗糖酶活性最高,达29.51 mg/g,分别比3/3CN、3/3CN+1/5OM、1/3CN+5/5OM和5/5OM处理提高33%、32%、89%和146%;2/3CN+3/5OM处理脲酶活性最高为0.75 mg/g,与其余处理差异达显著水平。2/3CN+3/5OM处理碱性磷酸酶活性则与其它处理差异不显著;但小麦子粒产量为5.7 t/hm2,比其它处理分别提高22%、18%、27%和45%。     

基于生态足迹模型的西部资源型城市可持续发展评价

生态足迹是衡量区域自然资源可持续利用的重要指标。该文运用调整后的生态足迹模型,计算西部9个典型性资源型城市的生态足迹及其生态承载力,并对各城市资源利用程度和生态环境可持续发展状况进行评价与分析。结果表明:西部资源型城市普遍存在生态赤字,表现出较强的不可持续性,而造成这些问题的主要原因就是经济发展对化石能源的高度依赖,使得能源用地的需求量远远大于供给量。最后,文中提出了减少生态足迹需求和增强生态承载力供给的政策建议。     

单次污水灌溉后长期污灌土壤镉的垂向分布特征

以河南省新乡市娘娘庙污灌区一块约328 m2的田块为研究区,采用均值、变异系数、半方差函数及分维数等相结合的方法,分析一次污水灌溉前后10 d内东西向剖面A、B、C和D(南北向每相距10.5 m设置1个剖面,由北至南依次编号为A、B、C和D)的土壤有效镉的垂向空间变异及其分布特征,为田块土壤中有效态镉分布与土壤植物修复相结合的研究思路提供基础性探讨。结果表明:灌水后,土壤有效镉含量在剖面A、B、C和D的均值分别减少0.06 mg?kg?1、0.11 mg?kg?1、0.14 mg?kg?1和0.23 mg?kg?1,呈现中等离散程度;在0.393~1.308 m变程范围内,块基比C0/(C0+C)25%,土壤有效镉剖面总体表现出由随机性引发的变异较小,空间相关性较强;剖面A、C和D土壤有效态镉的分维数降低,空间变异程度减弱。Kriging插值结果表明该区有效镉呈条带状分布格局,且在0~15 cm土层呈现累积现象;沿灌水方向,土壤有效镉含量剖面等值线分布由密集到稀疏。相关分析表明,土壤有效镉含量与土壤有机质含量呈正相关,与土壤含水率呈中等程度相关,与p H呈现强负相关,表现为土壤有机质含量越高土壤有效镉含量越大,p H越高土壤有效镉含量越小;污水灌溉对土壤有效镉、土壤含水率、土壤p H和土壤有机质的影响显著,同时会削弱有效镉与各影响因子间的相关关系。伴随着污水灌溉动态的有效镉分布和变异特征可以为应用植物吸附进行土壤重金属污染修复方面的研究提供基础数据。     

蒺藜苜蓿WRKY转录因子密码子使用偏好性分析

密码子使用偏好性普遍存在于各种生物中,但突变和自然选择压力对每种生物密码子使用偏好性不同.WRKY基因家族是一类只存在于植物的转录因子,主要参与植物体内转录调控和信号转导过程.本研究以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)WRKY转录因子(MtWRKY)为研究对象,揭示Mt WRKY基因密码子使用偏好性形成的主要因素,并筛选最优密码子.研究结果表明,代表MtWRKY基因的点均分布在有效密码子数(effective number of codons,ENC)标准曲线以下,表明密码子受自然选择压力或突变选择压力或其他因素影响;密码子第1、2位平均GC含量(GC12)与密码子第3位GC含量(GC3)相关性分析发现,GC12与GC3呈显著正相关(r=0.34,P＜0.01),表明突变压力导致密码子3个位点具有相似的GC含量;GC3s值分布在0.2～0.5之间,表明密码子使用偏好性主要受突变压力影响.奇偶偏好分析表明,MtWRKY基因第3位密码子CT含量＞AG含量.G和C(或者A和T)不成比例分布在密码子第3位上,表明密码子使用偏好性受到自然选择压力影响,但很可能突变压力仍起主要作用.最优密码子使用频率(frequency of optimal codons,Fop)与GC含量以及序列长度相关性分析发现,Fop与外显予GC含量呈显著正相关(r=0.57,P＜0.01),而与内含子GC含量呈较弱正相关(r=0.09,P＞0.05);Fop与外显子序列的长度呈正相关(r=0.28,P＜0.05),而与内含子长度呈负相关(r=-0.01,P＞0.05).表明MtWRKY基因外显子和内含子序列的形成受不同选择压力影响;外显子密码子使用偏好性受突变压力影响,而内含子可能是由于自然选择压力作用于突变选择形成的.确定了4个以G或C结尾的最优密码子.研究结果为WRKY转基因研究过程中密码子优化提供了理论支持.