Response of soil respiration to nitrogen addition in two subtropical forest types

Anthropogenic activities have increased nitrogen (N) deposition in terrestrial ecosystems, which directly and indirectly affects soil biogeochemical processes, including soil respiration. However, the effects of the increases in N availability on soil respiration are not fully understood. In this study, soil respiration was measured using an infrared gas analyzer system with soil chambers under four N treatments (0, 5, 15, and 30 g N m^-2 year^-1 as control, low N (LN), moderate N (MN), and high N (HN), respectively) in camphor tree and slash pine forests in subtropical China. Results showed that soil respiration rates decreased by 37% in the camphor tree forest and 27% in the slash pine forest on average on an annual base, respectively, in the N-fertilized treatments when compared with the control. No significant differences were found in the soil respiration rate among the LN, MN, and HN treatments in both forest types as these fertilized plots reached an adequate N content zone. In addition, soil microbial biomass carbon (C) content and fine root biomass declined in N-treated plots compared to the control. Our results indicated that elevated N deposition might alter the tree growth pattern, C partitioning, and microbial activity, which further affect soil C sequestration by reducing soil respiration in subtropical forests of China.     

Effect of organic amendment amount on soil nematode community structure and metabolic footprints in soybean phase of a soybean-maize rotation on Mollisols

It has been well documented that organic amendment affects soil nematode community structure. However, little is known about the effect of organic amendment amount on soil nematodes. To assess the effect of the amount of organic amendments on soil nematode community structure and metabolic activity, the community composition, abundance, and metabolic footprints of soil nematodes were determined in a long-term field experiment with various amounts of organic amendment in Northeast China. Fertilization treatments included an unfertilized control (CK), chemical fertilizer without manure amendment (OM₀), manure applied at 7.5 Mg ha^-1 plus chemical fertilizer (OM₁), and manure applied at 22.5 Mg ha^-1 plus chemical fertilizer (OM₂). A total of 46 nematode genera were found. Treatments with the largest amount of organic amendment had the smallest number of plant parasite genera (5), but a largest number of dominant genera (7). Soil nematodes, bacterivores, and fungivores were the most abundant in OM₂, followed by OM₁, and the lowest in OM₀ and CK. Organic amendment increased the enrichment index (EI), and the large amount of organic amendment increased the metabolic footprints of bacterivore (Baf) and fungivore (Fuf) and enrichment footprint (Ef). The relationships between Baf (or Fuf) and the increases in soil organic carbon (ΔSOC) and total nitrogen (ΔTN) were stronger than those of bacterivore (or fungivore) abundance with ΔSOC and ΔTN, except for the relationship between bacterivore abundance and ΔSOC. The EI and Ef were positively correlated with ΔSOC and ΔTN. These findings suggest that the amount of organic amendment affects soil nematode activity and function at entry levels in soil food web, and that metabolic footprints of soil nematodes may be better indicators than their abundances in assessing their relationships with soil nutrients.     

茶树CsSNAT基因的克隆与表达分析

为明确茶树SNAT基因的序列特征和表达特点,在茶树转录组测序的基础上以茶树(Camellia sinensis)品种舒茶早为试验材料,通过SMART^TM RACE技术克隆茶树褪黑素合成途径中关键限速酶5-羟色胺-N-乙酰转移酶CsSNAT基因的cDNA全长序列,并分析其基因结构和表达模式。结果表明,CsSNAT基因序列全长1 014 bp,其中包含742 bp的完整开放阅读框(ORF),编码247个氨基酸,预测等电点7.64,蛋白分子量27.36 kDa。氨基酸序列比对显示,CsSNAT蛋白与其他高等植物的SNAT蛋白具有较高同源性,与葡萄 VvSNAT(CBI31163)同源性最高,为66.19%。诱导蛋白最佳条件为温度28℃,异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度0.5 mg·L^-1,诱导时间6 h,在上清液中可获得大量分子量为66 kDa的可溶性融合蛋白。实时定量 PCR 分析表明,CsSNAT在褪黑素处理6 h后表达量最高,为对照的3倍;茶尺蠖取食6 h后,CsSNAT表达显著上调。不同激素处理结果显示,CsSNAT受脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)诱导表达。本研究结果为5-羟色胺-N-乙酰转移酶功能研究奠定了一定的基础。     

60Co-γ射线对睡莲生物学效应的影响

为探究辐射对睡莲的生物学效应,对2个睡莲品种弗吉尼亚(Nymphaea Virginia)和奥毛斯特(N.Almost black)的块茎进行不同剂量的⁶⁰Co-γ射线辐射处理。结果表明,2个睡莲品种的存活率均随辐射剂量的增加而下降,半致死剂量分别为24.342和27.671 Gy。5~10 Gy 剂量⁶⁰Co-γ辐射处理使睡莲叶面积和浮叶数显著增加,20~40 Gy剂量⁶⁰Co-γ辐射处理使叶面积和浮叶数显著减少。2个睡莲品种的开花时间均随辐射剂量的增加而延迟,但整个花期长度无显著变化。10~40 Gy剂量⁶⁰Co-γ辐射处理显著降低了睡莲花径,但对睡莲开花率无显著影响。辐射处理导致2个睡莲品种的叶片均出现红棕色斑块、锯齿、皱缩、小孔、卷曲、黄化等变异,且红棕色斑块的面积随着辐射剂量的增加而增大。辐射处理使黑红色花品种奥毛斯特出现普遍的褪色现象,而白色花品种弗吉尼亚的花色未发生变异。此外,经⁶⁰Co-γ射线辐射处理后2个睡莲品种均出现了花型变异的现象。本研究结果为利用辐射诱变技术选育睡莲新品种奠定了基础。     

栽插和秸秆还田方式对水稻氮素吸收利用和产量的影响

【目的】秸秆还田方式影响土壤和肥料中养分的有效性,本研究通过比较不同还田方式下水稻产量、氮素吸收利用的差异,为水稻人工插秧和毯苗机插技术选择适宜的秸秆还田方式提供依据。【方法】本试验于2016-2018年在成都温江四川农业大学水稻研究所试验田进行,以籼型三系杂交稻F优498为试验材料,采用两因素裂区设计,主区为秸秆不还田(S0)、覆盖还田(S1)和翻埋还田(S2) 3种还田方式,副区为人工插秧(HT)和毯苗机插(MT) 2种栽插方式,氮肥用量为N 135 kg/hm^2,按基肥∶蘖肥∶促花肥∶保花肥=3∶3∶2∶2的比例施用。磷肥(过磷酸钙)用量为P2O5 90 kg/hm^2,作基肥一次施入;钾肥(氯化钾)用量为K2O 150 kg/hm^2,施用比例为基肥∶穗肥=7∶3。分别于分蘖盛期、拔节期、齐穗期和成熟期采集茎鞘、叶和穗样品测定干物重和氮含量,计算不同时期氮素积累、转运及氮素利用效率。【结果】秸秆还田方式对人工和机械插秧水稻产量、植株氮素积累及氮素利用具有显著影响。1)与S0相比,S1、S2处理提高了水稻产量,抑制了水稻分蘖盛期氮素积累,促进了拔节期至成熟期各器官及植株氮素积累,提高了植株氮含量,S1效果优于S2,且S1提高了氮素茎鞘转运量(44.1%)、茎鞘转运率(10.2%)、叶片转运量(23.5%)和穗氮增加幅度(21.2%),S2仅提高了氮素茎鞘转运量(24.7%)、茎鞘转运率(6.5%)和穗氮增加幅度(16.7%)。氮肥农学效率和氮素回收率表现为S1> S2,但S1、S2氮素的稻谷生产效率均有所降低。2)分蘖盛期至拔节期,HT处理的水稻各器官氮素积累、各时期植株氮素积累、氮素转运和产量均大于MT处理的,氮素回收率则显著低于MT处理的。秸秆还田方式对不同栽插方式氮素积累和转运的影响程度不一,分蘖盛期HT处理的氮素积累以S2处理最小,MT处理则以S1最小。两种栽插方式下拔节期至成熟期氮素积累和转运量、氮肥农学利用率及吸收利用率均以S1处理最大。【结论】从提高水稻产量和氮素利用率来看,人工插秧和毯苗机插均适宜采用小麦秸秆覆盖还田模式,并以覆盖还田结合人工插秧方式为最佳。     

活化风蚀坑沙障固沙技术及植被恢复

风蚀坑活化形成的流动沙地直接危害草场,使土地逐渐丧失生产力。结合风蚀坑内风速变化特征,采取风蚀坑及边坡、风蚀坑积沙区沙障固沙技术,恢复风蚀坑植被。结果表明:风蚀坑及边坡设置黄柳沙障3 a,植被覆盖率达到27.0%,植物种为7种;PE纱网沙障植被覆盖率为31.0%,植物种为11种;PLA沙障植被覆盖率达到15.6%,植物种为4种;黄柳+PE复合沙障植被覆盖率达到75.3%,植物种为6种,而对照植被覆盖率为1.6%,植物种2种。在风蚀坑积沙区,设置沙障3 a后,PE纱网沙障植物种达到10种,黄柳+PE沙障为8种,PLA沙障为4种,黄柳沙障6种,而对照为1种;植被覆盖率分别达到50.3%、50.7%、22.7%、40.0%,而对照为4.0%。采取网格或带状PE沙障,带状黄柳+带状PE沙障对风蚀坑植被恢复具有良好效果。     

红松人工纯林3种梢斑螟成虫种群动态分析

【目的】梢斑螟是黑龙江省红松人工林的主要果梢害虫,研究了其成虫种群动态及未来种群变化趋势,为种群预测以及防治提供科学理论依据。【方法】在梢斑螟成虫发生期6月下旬—8月初,每天夜间19:00—23:00在红松林缘利用灯光诱捕梢斑螟成虫,结合幼虫鉴定种类,分析其种群动态。【结果】1)在牡丹江林口林业局的湖水、曙光和西北楞3个地点,诱捕到的种类均为赤松梢斑螟Dioryctria sylvestrella、冷杉梢斑螟D.abietella和微红梢斑螟D.rubella。2)在湖水,梢斑螟的种群数量最多,平均每天诱捕111.38头;西北楞其次,平均每天诱捕79.625头;曙光最少,平均每天诱捕69.63头。微红梢斑螟在3个地点均是优势种。3)在整个诱捕期间,冷杉梢斑螟和赤松梢斑螟成虫期为6月上旬—7月下旬,高峰期为6月下旬;微红梢斑螟成虫期为6月上旬—8月下旬,高峰期为6月下旬和7月中旬。4)3种梢斑螟都是在21:00—22:00诱捕的数量最多。5)3种梢斑螟的雌雄性比随着季节的推移波动较大,由开始的小于1,到接近于1,最终大于1,但总的性比接近1:1。【结论】梢斑螟的种群动态随时间和小生境的不同变化明显,6月下旬和7月中旬是其羽化高峰期,21:00—22:00是其最活跃时间。因此,对其防治应适时适地采取有效措施。     

不同林龄湿地松林土壤酶活性与土壤养分特征

以大鹤国有防护林场3种不同林龄(15、23、34 a)的湿地松林为研究对象,研究了不同林龄湿地松林土壤酶活性及其养分含量变化特征。结果表明:土壤pH值随着林龄增加呈先降低后升高,随着土层深度的增加逐渐升高。随着林龄的增长,土壤有机质先增加后降低;土壤水解氮、有效磷和速效钾含量逐渐降低。土壤中的脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性随林龄的增长逐渐降低;酸性磷酸酶活性仅在表层土随着林龄的增长逐渐降低,而随着土层的加深表现为先增长后降低。土壤养分和酶活性随土层深度的变化均存在显著性变化。相关分析表明,土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶均与土壤有机质、水解氮、有效磷和速效钾存在极显著正相关(P<0.01),多酚氧化酶与速效钾呈显著负相关(P<0.05)。滨海地区湿地松在林龄较低阶段土壤养分较为充足,随着林龄的增长,土壤肥力逐渐下降,不利于森林可持续发展。     

ARz×扬麦158群体对小麦抗赤霉病性的QTL分析

通过单粒传法构建了含130个家系的AR z×扬麦158 F6∶7重组自交系群体(R IL),并采用田间病圃自然发病和喷洒悬浮孢子液两种方法对该群体进行赤霉病田间抗性鉴定;利用SSR标记对群体中控制抗赤霉病性的QTL进行定位分析。结果表明:群体中各家系的病情指数在所有试验中都存在很大的变异,在2002年、2003年和2005年其变异幅度分别为20.0%~80.0%,10.6%~74.6%和33.2%~89.0%;不同年份间的病情指数具有中等程度的相关性,且都达到了极显著水平(P<0.000 5);Xgwm114、Xgwm296、Xgwm111.2等15个SSR标记位点与群体抗赤霉病性显著相关,这些位点分别位于2DL、3BL和7DL等染色体上;经区间作图分析发现位于染色体7D上的Xwm c 94~Xwm c273.2区间存在一个抗赤霉病QTL,它在3年试验中的LOD值分别为1.5、2.6和2.0,可解释病情指数变异率的5.8%、8.7%和6.7%,Xgwm114是与该抗赤霉病QTL紧密连锁的标记位点,位于该抗性QTL的峰值区域。     

刮板式有机肥条铺与旋耕混合施肥机设计与试验

针对果园有机肥人工施肥量不准确、施肥不均匀等问题,本文根据施肥农艺要求,设计了一种有机肥条铺与旋耕混合施肥机。该装置采用刮板式结构,通过圆环链带动刮板向前排肥,将有机肥呈条状铺撒在地表,通过旋耕装置将其与土壤混合。通过计算确定了施肥装置最大开口高度、肥箱容积等结构参数,分析了上、下层有机肥排肥过程。以排肥口开口高度、前进速度、链轮转速和刮板间距为试验因素进行离散元仿真试验,以有机肥相对误差和变异系数为评价指标,对排肥过程工作参数进行优化求解,得到最优参数组合：开口高度为53.17 mm、前进速度为2.8 km/h、链轮转速为15.96 r/min、刮板间距为160 mm。在最优工作条件下进行试验验证,得到有机肥平均排肥量为5.099 kg/m²,与理论施肥量相对误差为4.5%,变异系数为8.8%,表明仿真优化结果可靠,排肥量准确且排肥均匀性较好,该施肥装置施肥性能较优。在旋耕混合试验中,通过测定得到上层有机肥混合比例为11.83%,下层有机肥混合比例为6.29%,表明经过旋耕后,能够实现土肥混合效果,上层土肥混合比例高于下层。