淹水条件下玉米耐淹阈值研究

以沿淮低洼地砂姜黑土为研究对象,研究玉米对淹水胁迫的反应及水淹程度的定量表达和耐淹阈值。试验在砂姜黑土原装土柱中进行,共设置6个处理,每个处理埋设相应的根袋,分别在六叶期和大喇叭口期进行淹水。淹水期间每天取2个根袋测定玉米植株养分含量和生物量;淹水结束后再统一取样进行相应的测定。结果显示,淹水对玉米生长影响很大,2个时期的生物量均随淹水时间的延长大幅度下降,营养元素（N、P、K）的吸收受到严重抑制,六叶期比大喇叭口期更敏感。六叶期处理间生物量与淹水时间呈极显著的（0.996*）抛物线关系。根据方程计算,减至对照50%生物量的淹水阈值约为3 d,这一结果和生物量与氮素含量或累积量的相关分析结果完全一致。淹水严重影响玉米生长、降低生物量、抑制养分的吸收。不同时期淹水只是影响程度不同。六叶期淹水其耐淹阈值约为3 d。     

ABC转运蛋白介导离子跨膜运输的研究进展

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transporter,ABC转运蛋白）是一类大量存在于原核生物及真核生物的跨膜转运蛋白,其种类繁多、家族庞大且功能多样,主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度跨膜运输,同时还参与抗原传递、信号传导和细胞解毒等很多重要的生物生理过程。综述了ABC转运蛋白的结构特点、跨膜吸收机制及影响因素,为研究ABC转运蛋白跨膜吸收转运养分离子及其抵抗非生物逆境胁迫提供理论支撑和研究思路。     

玉米秸秆还田对砂姜黑土水分动态及冬小麦水分利用效率的影响

为给冬小麦水分高效利用提供科学依据,根据土壤-植物-大气连续体(SPAC)原理,利用野外小型蒸渗仪,以不施肥为对照(CK),原位研究了配方施肥(PF)以及配方施肥+秸秆还田(PF+JG)处理对砂姜黑土水分动态和冬小麦水分利用效率的影响.结果表明,秸秆还田主要影响0～40 cm土层土壤剖面水分含量,而40～80 cm土层土壤水分含量基本保持稳定.在小麦出苗期和拔节期,PF+JG处理的0～40 cm土层土壤含水量较PF处理分别提高50.9％和34.6％.土壤水分最大有效库容在小麦全生育期呈单峰变化趋势,峰值在返青期;PF+JG处理的出苗期土壤水分最大有效库容较CK和PF处理增加了8.25％和20.82％,拔节期增加8.07％和10.95％,且均差异显著(P＜0.05).PF+JG处理的土壤水分入渗量分别是CK和PF处理的4.53和3.55倍;小麦耗水量较PF处理降低9.2％;小麦产量和水分利用效率分别比CK和PF处理增加124.1％、18.8％和144.0％、30.8％,且差异达显著水平(P＜0.05).说明秸秆还田对冬小麦产量和水分利用效率的提高作用与增加土壤水分有效库容、水分入渗量和减少总耗水量有关.     

水稻根系形态与氮素吸收累积的相关性分析

【目的】氮肥过量施用,不仅造成氮肥大量流失,还增加了农业生产成本,对生态环境带来了巨大的威胁。水稻根系形态作为影响养分吸收和利用的主要因素之一,明确其与氮素吸收累积的相关性是提高氮素利用效率、降低环境污染的有效途径。【方法】利用营养液培养方法,研究了 55 个水稻品种在 NH₄+-N 和 NO₃–-N 供应条件下苗期植株生物量、氮含量和氮素累积量及其与根系形态指标的相关性。【结果】在 NH₄+-N 培养下,水稻营养指标与根系形态指标的相关性高于其在 NO₃–-N 培养下的相关性。在相同供氮水平下,供应 NH₄+-N 的水稻苗期平均生物量为 55.77 mg/plant,比供应 NO₃–-N 的量高 4.94 mg/plant;水稻苗期平均氮含量为 4.22%,比供应 NO₃–-N 的高 0.72%;水稻苗期平均氮累积量为 1.91 mg/plant,比供应 NO₃–-N 的苗期平均氮累积量高 0.67 mg/plant。在 NH₄+-N 和 NO₃–-N 两种氮素形态培养条件下,水稻根系形态指标品种间根尖数变异系数最大,平均根系直径变异系数最小。总根体积、总根面积、总根长、分枝数四个形态指标与植株生物量、植株氮含量、植株氮累积量相关性最为显著,且相关系数 (r) 呈总根体积 > 总根面积 > 总根长 > 分枝数的规律。在 NH₄+-N 培养下的水稻营养指标与根系形态指标的相关性要高于其在 NO₃–-N 培养下的相关性。【结论】水稻苗期总根体积、总根面积、总根长、分枝数可作为水稻氮高效评价的重要指标。     

茶树根系跨膜主动吸收氟的表观特征

为研究茶树根系跨膜主动吸收氟的过程,采用溶液培养法分析了茶树吸收氟的动力学特性,探究了温度、代谢抑制剂和氯离子等因素对茶树根系主动吸收氟的影响。结果表明,浓度吸收试验可用Michaelis-Menten动力学模型拟合,获得动力学参数Vmax=13.9μg·h~(-1)·g~(-1)(根干重,DW),Km=0.59 mmol·L~(-1)。与在25℃培养条件下相比,低温处理(4℃)明显抑制了茶树对氟的吸收,抑制率达到49.75%。代谢抑制剂2,4-Dinitrophenol(2,4-DNP)、叠氮钠(NaN_3)和正钒酸钠(Na_3VO_4)均抑制了茶树根系对氟的吸收过程,而且随着代谢抑制剂处理浓度的增加,茶树根系氟含量和累积量也随之不断减少。在2,4-DNP、叠氮钠和正钒酸钠浓度分别为2、0.2mmol·L~(-1)和0.6 mmol·L~(-1)条件下,茶树根系氟含量分别比对照减少了16.1%、39.1%和20.6%。当营养液中氟和氯浓度均为5 mmol·L~(-1)时,氯离子显著抑制了茶树对氟的吸收,抑制率达到73.1%,存在拮抗作用。从表观上分析,茶树根系对氟的吸收是一个与跨质膜电化学势梯度、代谢能量和载体蛋白有关的主动运输过程。     

施肥措施对砂姜黑土水分入渗性能的影响

土壤水分入渗是降雨和灌溉水转变为土壤有效水的过程,是降水、地表水、土壤水和地下水相互作用的环节,是影响作物水分利用效率的重要因素。砂姜黑土黏粒含量高,具有楔型结构等障碍因子,水分入渗性能和持水能力较弱,作物水分利用效率低。改良土体结构是提高土壤入渗与持水能力,增加作物水分利用效率的重要途径。为研究施肥措施对砂姜黑土理化性质及水分入渗性能的影响,设置不施肥对照(CK)、测土配方施肥(PF)、测土配方施肥+秸秆还田(PF+JG)和测土配方施肥+粉煤灰(PF+FMH)4个试验处理,进行小麦-玉米田间轮作试验。研究了土壤容重、颗粒组成、总孔隙度和有机质含量的变化规律,分析了土壤水分入渗特征及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明,PF+JG、PF+FMH处理使土壤有机质含量分别较CK和PF提高18.01%、8.92%和11.18%、2.61%,土壤容重分别降低12.90%、11.29%和4.48%、2.98%,土壤总孔隙度分别增加13.89%、5.87%和12.46%、4.56%,土壤水分累积入渗量分别增加98.08%、90.39%和34.64%、29.41%。PF+JG(1.18×10-4 m·s-1)和PF+FMH(1.13×10-4 m·s-1)处理的土壤水分稳定入渗速率分别是CK(5.92×10-5 m·s-1)和PF(8.73×10-5 m·s-1)的1.99倍、1.91倍和1.35倍、1.29倍。土壤水分稳定入渗速率与有机质及总孔隙度显著正相关(P0.01),与土壤容重呈显著负相关(P0.05)。该研究表明,秸秆还田和粉煤灰处理,可提高土壤有机质含量,降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤水分稳渗速率,可为土壤水分入渗性能提升提供理论依据。     

厌氧和好气条件下油菜秸秆腐解的红外光谱特征研究

采用尼龙网袋法,研究了油菜(Brassica campestris L.)秸秆在厌氧和好气条件下的腐解规律及其红外光谱特征。结果表明:油菜秸秆还田后,腐解速率表现为前期快、后期较慢的规律。在360 d培养时间内,厌氧和好气条件下的油菜秸秆腐解率分别为60.50%和68.20%,腐解速率常数(k)分别为0.004-d-1和0.010-d-1,腐解1/2时所需时间分别为229 d和117 d。在厌氧和好气条件下,油菜秸秆的碳释放率分别为70.33%和77.43%,厌氧条件下的释放速率常数(0.025-d-1)低于好气条件(0.026-d-1)。油菜秸秆中氮的释放率分别为82.20%和87.48%,油菜秸秆在厌氧条件下的氮残留量比其在好气条件下高38.25%,且达到显著性差异水平(P0.05)。厌氧条件下的氮残留率始终高于好气条件下,且在60~90 d培养期内差异最大。红外图谱分析显示,油菜秸秆腐解过程最明显的变化在波数为3 430~3 410 cm-1、2 930 cm-1处,吸收峰吸收强度降低,表明油菜秸秆的脂族性下降。在波数为1 740 cm-1、1 419~1 425 cm-1处的吸收峰吸收强度降低,表明油菜秸秆木质素含量下降,且厌氧条件下的吸收强度高于其在好气条件下,表明厌氧条件的木质素残留较多。结果表明,油菜秸秆中羟基、甲基、亚甲基含量随腐解时间延长而降低,碳水化合物减少,脂族性下降,芳构化程度增强。好气条件有利于秸秆中纤维素、半纤维素和脂肪族化合物的分解,提高其芳香性,对土壤碳、氮的补充作用更大。     

配方施肥对水稻养分吸收动态及产量的影响

本文主要研究配方施肥与常规施肥对水稻养分吸收和产量的效应,检验大配方的区域适宜性和合理性。以水稻品种晚稻187为材料,采用大小区随机区组设计,在安徽省怀宁县进行了大配方小调整田间试验,结果表明,整个生育期内,水稻对氮素的总吸收量以小调整配方T4处理 （施肥量为N150 kg/hm2、 P2O5 120 kg/hm2、 K2O 105 kg/hm2）最高,为N 1.25 g/plant;对磷、 钾的吸收总量配方施肥均高于常规施肥,也以小调整配方T4处理最高（P2O5 0.18 g/plant、 K2O 0.95 g/plant）。配方施肥的产量均高于常规施肥,以大配方2（T3, 施肥量为N 232.5 kg/hm2、 P2O5 120 kg/hm2、 K2O 120 kg/hm2）的产量最高,达到了11129 kg/hm2,但小调整配方（T4）的产投比优于大配方。总体而言,配方施肥的施肥配比与肥料运筹较之常规施肥更为科学合理,大配方适宜该地区的水稻生产。     

淹水胁迫对玉米苗期根系形态与养分吸收累积的影响

采用盆栽试验的方法,研究了不同淹水时间对玉米苗期(四叶期)根系长度、根表面积、根体积、分枝数、交叉数等根系形态,根系生物量,氮磷钾含量和累积量的影响,对比分析正常生长和淹水条件下玉米根系形态与养分吸收的耦合关系。结果表明,正常生长的玉米,其根系的主根长、总根长、根表面积、根体积以及分枝数、交叉数等形态指标均随培养时间延长而逐渐增加;而淹水胁迫使这些根系形态指标均呈先增加后减少的变化规律,并于淹水处理72 h后分别低于正常生长53.8%、51.0%、34.2%、13.3%、49.5%和37.5%。玉米幼苗正常生长时,根系中氮含量、磷含量、钾含量随培养时间增加均呈递增趋势;而淹水处理使根系中氮含量先增加后减少并高于正常生长;磷含量先增加,处理48 h后趋于稳定;钾含量先增加后减少,并于淹水48 h后低于正常生长。正常生长和淹水处理根系中氮素、磷素、钾素累积量均持续增加,而淹水处理72 h后三者累积量分别显著低于正常生长7.0%、20.2%和39.1%(P0.05)。正常生长的玉米,根体积对氮、磷含量影响最大、主根长对钾含量影响最大,总根表面积对氮、磷、钾素累积量影响最大;淹水胁迫后,以总根表面积对氮、磷含量影响最大,交叉数对根系钾含量以及氮累积量影响最大,以总根体积对氮素、磷素累积量影响最大。综上,淹水胁迫抑制了玉米幼苗根系的生长发育,降低了根系对氮、磷和钾的吸收与累积,导致玉米生长受阻。     

蔬菜不同部位对DDTs的富集与分配作用

在可控条件下研究了人为污染土壤中DDT类污染物在蔬菜（菠菜和胡萝卜）不同部位的富集与分配规律。结果表明,DDT类污染物在菠菜和胡萝卜叶部和根部均有一定富集,其中菠菜叶面富集量占富集总量的68.6%～92.2%之间;而胡萝卜叶部富集占富集总量的34.9%～41.6%之间。不同DDTs在菠菜和胡萝卜体内的生物富集量呈：p,p＇-DDE〉p,p＇-DDT〉p,p＇-DDD〉o,p＇-DDE〉o,p＇-DDT的规律。DDTs通过不同途径在菠菜和胡萝卜内的生物富集系数表现如下规律：BCF大气－菠菜〉BCF大气－胡萝卜〉BCF土壤－胡萝卜〉BCF土壤－菠菜。不同DDTs在蔬菜体内的生物富集系数表现为：BCFp,p＇-DDE〉BCFo,p＇-DDE〉BCFp,p＇-DDD〉BCFp,p＇-DDT〉BCFo,p＇-DDT。由于DDTs在蔬菜体内富集后,可沿食物链传递和放大,对农产品质量和人体健康构成直接威胁。