不同材料生物炭和施用量对小麦和黄瓜种子萌发和根茎生长的影响

为明确不同生物炭材料和添加量对小麦和黄瓜种子萌发和根茎生长的影响,通过分析4种不同材料制备生物炭[花生壳生物炭(PBC)、玉米秸秆生物炭(MBC)、杨木屑生物炭(ABC)和竹屑生物炭(BBC)]组分特征,及设计发芽培养试验,测定4种生物炭的不同添加量(0、20.0、40.0、80.0、160.0 g·kg~(-1))对小麦种子(须根系)和黄瓜种子(直根系)发芽率和根、茎生长的影响。结果表明:4种生物炭均呈碱性,孔隙结构明显,表面有-O-、-OH、-C=O等含氧官能团。各生物炭除含有对植物生长有利的营养元素外,其浸提液和施用土壤也测出多种PAHs有机化合物,且不同材料生物炭PAHs含量存在显著差异。与CK相比,生物炭对小麦和黄瓜种子的发芽率无显著影响,但对其根、茎生长影响显著。随着生物炭添加量的增加,两种作物根长和茎长均表现出低添加量促进、高添加量抑制的趋势,达到160.0 g·kg~(-1)生物炭对两种作物的根长和茎长均表现出明显抑制作用。PBC添加量在80.0 g·kg~(-1)时,小麦根长、茎长提高101.67%和173.82%,对黄瓜根长、茎长分别提高了31.58%和85.14%,效果最优;而MBC、ABC和BBC则在添加量为40.0 g·kg~(-1)时达到最优效果,小麦根长、茎长生长率提高了45.26%～83.49%和79.30%～133.17%,对黄瓜根长、茎长生长率提高了18.55%～39.77%和63.14%～84.00%。总体上,各生物炭处理对须根系小麦种子根长和茎长的促进效果优于直根系黄瓜种子。研究表明,不同原料生物炭组分和性质差异显著,其材料种类和投入量均极显著影响小麦和黄瓜根、茎早期生长,且交互作用显著,因此,根据生物炭制备材料,探讨其理化特性,并筛选其最适用量,对生物炭的安全应用具有重要意义。     

施用生物炭对红壤和潮土种植小白菜氮素利用的影响

研究了施用不同剂量(0%、0.5%、1%、2%、4%)花生壳生物炭对红壤和潮土种植小白菜(Brassica rapa L.chinensis)生长及氮素养分利用效率的影响。利用淋溶土柱装置、根系扫描仪明确各处理小白菜生物量、根系形态指标,收获后土壤残留氮素养分含量,氮素利用效率,淋溶液氮含量等指标,探讨生物炭对不同类型土壤作物生长和养分利用的影响特征和机制。结果显示:与空白对照和单施氮肥处理相比,施用生物炭在潮土上显著降低小白菜地上和地下生物量,降幅分别达59.1%～77.2%、70.6%～80.6%,但在红壤上却显著增加小白菜地上和地下生物量,增幅分别达35.7%～69.0%、63.0%～77.1%。此外,生物炭对其根系形态指标亦影响显著,随生物炭施用量的增加,在潮土中施用生物炭,小白菜主根长降低了11.5%～30.1%,根表面积降低45.6%～55.9%,根冠比呈先增加后降低的趋势;而在红壤中施用生物炭,对小白菜根长影响不显著,根表面积增加47.5%和56.7%,根冠比显著降低。说明施用生物炭在红壤上促进小白菜根系发育,而在潮土上抑制小白菜根系发育。在潮土中施用生物炭,降低小白菜氮素吸收效率64.7%～73.5%,氮肥偏生产力降低65.1%～79.3%;在红壤中施用生物炭则提高了小白菜氮素吸收效率44.7%～59.6%,氮肥偏生产力增加了32.0%～63.2%。同时,施用生物炭显著降低小白菜植株硝酸盐含量,降幅分别达40.9%～84.6%和18.8%～75.0%。在红壤中施用生物炭,通过促进小白菜根系发育,提高其产量,降低红壤氮素残留,提高氮肥的利用效率,具有良好的生态效益;而对潮土施用生物炭,则抑制小白菜根系发育,降低其产量,降低其氮肥的利用效率,生物炭对潮土的高效安全施用仍需进一步探讨。     

花生壳生物炭对硝态氮的吸附机制研究

以花生壳为原料,300℃热解条件下制得生物炭。通过批量平衡吸附试验,结合吸附前后FTIR、XPS图谱表征分析探索硝态氮(NO-3-N)在生物炭表面的吸附机制。结果表明,生物炭对NO-3-N的吸附显著受溶液pH值影响,当pH6时有利于吸附的进行。随溶液初始NO-3-N浓度增加,生物炭对其吸附量逐渐增加,在初始浓度800 mg·L-1的吸附体系中,最大吸附量达40 mg·g-1,Freundlich方程可较好地拟合(R2=0.975)生物炭对NO-3-N等温吸附过程,吸附为非均一的多分子层吸附;生物炭对NO-3-N的吸附可在30 min达到平衡,伪二级动力学方程能够较好地描述吸附动力学过程,表明吸附以化学吸附为主。FTIR、XPS图谱分析表明,生物炭表面分布的羟基(-OH)、芳香环羰基(-C=O)及脂肪族醚类(-O-)等官能团参与了吸附过程,且与之相连的C原子结合能均增加。结合生物炭表面金属离子分布状况,综合分析认为,通过氢键形成和金属桥键作用是生物炭对NO-3-N吸附的主要机制。     

3种转非抗虫基因棉花田间节肢动物群落的多样性和食物网结构

以转基因耐盐碱棉花、转基因抗病棉花和转基因抗旱棉花3种转非抗虫基因棉花为材料,研究不同表达性状的转基因棉花种植对棉田节肢动物群落结构、多样性及食物网结构的影响。结果表明,3种转基因棉花在节肢动物群落Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度和优势集中性指数上与其对照受体棉花无显著差异(P0.05)。转基因棉花与其对应受体间的群落相似性指数均较高(73.18%~77.65%),食物网结构参数上也无显著性差异(P0.05)。表明3种转非抗虫基因棉花对棉田节肢动物多样性及食物网结构无显著影响。     

喷施不同形态硅对温室番茄生长发育及品质的影响

为了解决日光温室番茄生产中作物生长受阻、品质不高的问题,应用田间小区试验,研究叶面喷施不同形态硅（无机硅和有机硅）对日光温室番茄生长发育和品质的影响。结果表明：叶面喷施2种形态硅均能显著促进番茄生长发育,但无机硅(ISi)处理优于有机硅(OSi)处理。与对照相比,ISi处理植株叶绿素含量、茎粗和单果重分别增加6.03%~9.53%、8.74%~12.97%和35.06%,OSi处理分别增加5.60%~6.17%、5.35%~8.81%和26.37%;叶面喷施2种形态硅均能显著改善番茄品质,但OSi处理效果更优。与对照相比,ISi处理Vc和可溶性糖含量分别增加21.03%和15.82%,可滴定酸和硝酸盐含量分别降低11.40%和11.05%;OSi处理Vc和可溶性糖含量分别增加44.29%和23.91%,可滴定酸和硝酸盐含量分别降低13.66%和25.80%。     

转双价棉种植对土壤酶活性及土壤微生物的影响

转 Bt＋CpTI基因棉因其具有强有效的杀虫性能,近年来种植面积不断扩大,其种植对土壤生态系统的影响是环境风险评价的重要组成部分。本研究以转基因双抗虫棉sGK321和亲本同源常规棉石远321为研究对象,通过比较分析了不同生育期（苗期、蕾期、花铃期、吐絮期）转双价基因棉与其非转基因棉亲本在大田条件下种植13年后,根围土壤酶活性（脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶）变化和土壤可培养微生物（细菌、真菌、放线菌）数量的变化。结果表明,转双价棉与常规棉根际土壤脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性以及土壤可培养细菌、真菌、放线菌数量随生育进程的推进变化趋势一致。土壤细菌和放线菌数量在同一时期均无显著差异;土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶和土壤真菌数量在一些时期差异明显,转双价棉脲酶苗期、碱性磷酸酶苗期和蕾期,土壤可培养真菌数量花铃期低于常规棉,土壤过氧化氢酶苗期、碱性磷酸酶花铃期高于同源常规棉。聚类分析表明,土壤酶活性和土壤微生物种群数量变化主要受生育期的影响,而转双价 Bt＋CpTI种植对土壤酶活性和微生物影响是有限的。     

汞对烤烟光合作用和叶绿素荧光参数的影响

通过盆栽试验,研究了汞污染对烤烟光合作用和叶绿素荧光参数的影响.结果表明,汞能降低烤烟叶片气孔导度(Cond)和胞间CO2浓度(Ci),且低浓度(≤30mg·kg-1)的汞能提高烤烟叶片叶绿素含量和叶片光合速率(Pn),高浓度(≥60 mg·kg-1)的汞使叶绿素含量和叶片光合速率(Pn)下降;当汞浓度低于30 mg·kg-1时,PSⅡ最大光化学效率(Rv/Fm)和PSⅡ潜在光化学效率(Fv/Fo)升高,当汞浓度高于60 mg·kg-1时降低,而光化学猝灭系数(qP)变化趋势与其相反.非光化学猝灭系数(qNP)在汞处理浓度低于10mg·kg-1时降低,在汞处理浓度高于30mg·k-1时升高;烟叶中汞的残留量随汞处理浓度升高而增加,并与叶绿素含量显著负相关.表明土壤汞污染引起烤烟叶片与外界气体交换受阻,叶片光合速率变化受气孔和非气孔因素调节.低浓度的汞刺激叶绿素合成,提高PSⅡ化学活性和能量转化效率,改善PSⅡ反应中心结构,减少能量耗散,提高光合效率.高浓度的汞降低叶绿素含量,抑制PSⅡ化学活性和能量转化效率,加强能量耗散,降低光合效率.     

野艾蒿中双四氢呋喃类木脂素的提取分离及其抑菌活性

为筛选新型植物源杀菌剂,对野艾蒿Artemisia lavandulaefolia DC. 地上组织中的化学成分进行了研究。采用甲醇提取、液-液萃取、柱层析及半制备高效液相色谱等技术从乙酸乙酯浸膏中分离得到6个化合物;利用质谱及核磁共振等波谱技术确定这6个化合物分别是epiashchantin ( 1 )、ashantin ( 2 )、sesartemin ( 3 )、epimagnolin A ( 4 )、epiyangambin ( 5 ) 和diayangambin ( 6 ),均属于双四氢呋喃类木脂素。采用菌丝生长速率法测定了其抑菌活性,结果表明:化合物 1 和 3 对番茄早疫病菌Alternaria solani的菌丝生长表现出明显抑制作用,EC₅₀值分别为14.3和11.0 μg/mL;化合物 3 、 5 和 6 对玉米纹枯病菌Rhizoctonia solani的菌丝生长也表现出抑制作用,EC₅₀值分别为17.4、42.6和54.3 μg/mL。     

短期生物炭刺激对红壤和潮土微生物群落的影响

通过施用不同质量比的生物炭(0.5%、1.0%、2.0%、4.0%),研究生物炭施用对红壤和潮土微生物群落结构的影响。通过土柱培养试验,采用磷脂脂肪酸法测定不同处理土壤微生物的群落结构。添加1.0%、2.0%、4.0%生物炭处理与添加0.5%生物炭处理相比,潮土细菌PLFAs含量增加了9.5%～56.7%;添加0.5%和1.0%生物炭细菌的磷脂脂肪酸(PLFAs)含量分别显著降低了33.7%、27.3%;添加0.5%、2.0%、4.0%生物炭处理的革兰氏阴性细菌PLFAs的含量与单施氮肥处理相比显著下降了27.6%～48.8%,生物炭施用对真菌、放线菌、革兰氏阳性细菌、真菌PLFAs含量和细菌PLFAs含量的比值(真/细)和总PLFAs含量总体没有显著影响。生物炭施用对红壤的微生物PLFAs含量没有显著影响。在添加生物炭的处理中,生物炭施用量的增加使饱和脂肪酸含量/不饱和脂肪酸含量有降低的趋势。通过比值分析、多样性分析和主成分分析可知,短期生物炭刺激对红壤和潮土的微生物群落结构没有显著影响,2种土壤微生物生态位未产生分化。     

不同施肥方式下玉米田土壤中小型节肢动物的群落特征及稳定性

设置对照不施肥、单施有机肥、化肥减量50%配施有机肥、常规化肥配施有机肥、化肥增量50%配施有机肥、单施化肥6个长期定位试验处理,研究华北潮土区玉米田长期施肥处理下土壤中小型节肢动物的变化。结果表明,调查共获得3 140个中小型土壤动物,隶属于5纲9目35科。施肥增加了土壤中小型节肢动物数量和物种数,增加了表层土壤中小型节肢动物的多样性,对节肢动物有明显的促进作用,有利于小型节肢动物群落结构的稳定。大量配施化肥对某些土壤动物有抑制作用,降低了土壤动物的种类,显著减少了土壤中小型节肢动物的均匀性。变异主成分分析结果表明,弹尾目、真螨目对施肥处理有明显的相关性。有机肥与适量化肥配施对中小型土壤节肢动物群落有促进作用,过量配施化肥对土壤动物数量及种类有明显抑制作用,不利于土壤动物群落结构稳定。