不同来源有机肥释放的溶解有机质粒径分布与光谱特征

  【目的】  研究不同来源有机肥释放的溶解有机质 (DOM) 的粒径分布与光谱特征,为有机肥在农业生产中的应用及DOM后续环境行为的研究提供理论指导。  【方法】  本研究选择海藻、羊粪、虾肽以及小麦秸秆生物炭4种有机肥,提取有机肥中的DOM (<0.7 μm)。利用超滤分级技术对提取的DOM进一步区分为 <1 kDa、1～100 kDa、100 kDa～0.2 μm和0.2～0.7 μm 4个粒级,使用总有机碳 (TOC) 分析仪测定各粒径DOM的含量并使用傅里叶变换红外光谱 (FTIR)、紫外?可见吸收光谱 (UV-Vis) 和三维荧光光谱 (3D-EEM) 进行光谱表征。  【结果】  从全量 (粒径<0.7 μm) 溶解有机碳(DOC)来看,小麦秸秆生物炭 (308 mg/kg)<虾肽 (1060 mg/kg)<海藻 (1266 mg/kg)<羊粪 (2989 mg/kg)。供试有机肥中不同粒径的DOC所占比例和含量差异明显,均以最小粒径 (<1 kDa) 所占比例最高,除海藻为47%外,其余有机肥处理皆达到50%及以上。4种不同来源有机肥DOM的紫外和荧光特征值表明,4种有机肥的荧光指数 (FI) 和自生源指数(BIX)随着DOM粒径的减小而增大,而SUVA₂₅₄、SUVA₂₆₀和腐殖化指数 (HIX)随着DOM粒径的减小而减小。虾肽DOM各粒径的类蛋白组分含量高且主要为内源DOM,自生来源有机质丰富,生物可利用性高;羊粪DOM各粒径受人类活动影响较大;而小麦秸秆生物炭的DOM大粒径(>100 kDa)组分的FI<1.4,表明其大粒径DOM主要为外源性的,自身生产和微生物活动贡献相对较低。此外,尽管海藻、羊粪和虾肽各粒径的DOM的HIX值随着粒径的减小而逐渐减小,除虾肽DOM的<1 kDa组分外,其腐殖化程度依旧较高 (HIX>10),而小麦秸秆生物炭小粒径DOM的HIX<4,表明小麦秸秆生物炭的小粒径DOM疏水组分含量高,腐殖化程度相对较低。荧光组分和红外光谱表明了4种不同来源有机肥DOM以类腐殖质物质为主,且含有大量氨基酸N—H键、O—H键和C—O键等官能团。  【结论】  依据有机肥释放的DOM的粒径分布和光谱特征,海藻、羊粪、虾肽有机肥中的DOM主要以小粒径为主,其腐殖化程度高,蛋白组分含量较低。小麦秸秆生物炭DOM的生物稳定性要高于其他有机肥,生物可利用性较低,因此,施加过量的生物炭不利于微生物对土壤DOM的降解利用;而虾肽来源有机肥的DOM类蛋白组分贡献最大,生物可利用性高,施用虾肽有机肥可能有利于微生物对土壤DOM的降解利用。     

西宁盆地黄土区坡形及植被类型对坡面土壤入渗影响

为进一步探讨青藏高原东北部黄土区草本植物护坡机理,选取西宁盆地长岭沟流域自建试验区,通过设计2种不同坡形和选取适宜当地气候条件生长的3种草本植物,采用野外试验区人工模拟降雨方法,首先分析了坡面土壤水文参数(土壤入渗、坡面土体含水量)分布变化,进而探讨了影响种植草本坡面土壤水分入渗的主要因素与特征,最后对坡面土壤水分入渗过程进行模型模拟与评价。结果表明:种植垂穗披碱草阶梯形边坡产流时间相对最晚,直形裸坡阶段产流量最大,其最大阶段累积径流量在降雨试验40~45 min时,为17 730 mL;2种坡形边坡坡面平均稳定入渗速率由大到小依次为阶梯形种植垂穗披碱草边坡(0.519 mm/min)、直形垂穗披碱草边坡(0.423 mm/min)、直形老芒麦边坡(0.422 mm/min)、直形细茎冰草边坡(0.318 mm/min)、阶梯形裸坡(0.321 mm/min)和直形裸坡(0.192 mm/min),且种植垂穗披碱草和老芒麦边坡土体含水量在地表以下0—50 cm增幅相对最高,说明种植草本有助于边坡土体内部水分入渗。在此基础上,采用Horton模型、Kostiakov模型和通用经验模型进行坡面土壤水分入渗模拟,结果表明直形边坡土壤水分入渗过程以Horton模型和通用经验模型的拟合效果相对较为理想;阶梯形边坡则以Horton模型得到的土壤水分入渗拟合效果相对最优;最后,通过Pearson相关性分析得出,区内边坡土壤水分入渗特性主要影响因素为土壤有机质与植被覆盖度,且土壤有机质与初始入渗率间呈显著正相关关系(R²为0.986),植被覆盖度与稳定入渗率间则呈极显著相关关系(R²为0.997)。研究结果对于科学有效防治高寒半干旱区水土流失以及研究不同植被类型及坡形水土保持能力具有理论研究价值和实际指导意义。     

麦-豆周年不同施氮组合对复播大豆土壤肥力及周年产量的影响

为了揭示周年施氮对复播大豆土壤有机质、养分和酶活性的后效及叠加效应的影响,并从中筛选出提高冬小麦-夏大豆轮作体系农田土壤肥力和周年产量的施氮组合。以冬小麦-夏大豆为研究对象,于2017～2019年采用裂区试验,前茬麦季设置4个施氮水平:0 kg·hm-2(N0)、104 kg·hm-2(N1)、173 kg·hm-2(N2)、242 kg·hm-2(N3);复播大豆设置3个施氮水平:0 kg·hm-2(S0)、69 kg·hm-2(S1)、138 kg·hm-2(S2),探究周年不同施氮组合对复播大豆土壤有机质、养分含量、土壤酶活性和周年产量变化规律的影响。结果表明:在大豆不施氮条件下,麦季施氮越多对大豆季土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量以及土壤蔗糖酶和夏大豆产量的促进作用越明显。在麦季不施氮条件下,大豆季施氮越多越有利于增加土壤有机质、全氮含量以及土壤过氧化氢酶、脲酶活性和夏大豆产量,而土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量和土壤蔗糖酶活性均随豆茬施氮量的增加呈先升后降的趋势,基本在豆茬N0S1施氮处理达到最大。在麦季各施氮基础上,与豆季S2施氮各组合处理基本能显著提高土壤全氮含量,而与豆季S1施氮的各组合处理基本有利于提高土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量以及土壤酶活性和产量,且与豆季S0各组合处理基本呈显著差异。相关性分析表明,复播大豆产量与土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及蔗糖酶活性均呈极显著正相关,与土壤脲酶呈显著正相关。因此,对于冬小麦-夏大豆轮作体系的施氮,要周年统筹安排,前茬麦季施氮量大,后茬相对要小,否则即使具有固氮能力的大豆也需要施一定的氮肥。在本试验条件下,麦季施氮水平为173 kg·hm-2时,大豆季再施69 kg·hm-2的周年氮肥组合,不仅有利于提高夏大豆土壤养分含量和酶活性,而且夏大豆产量和周年产量增产效果     

水稻幼穗响应稻曲病菌毒素胁迫早期的转录组分析

【目的】由稻曲病菌引起的稻曲病不仅造成水稻减产,而且还会产生对动物和植物有毒的真菌毒素。探明水稻幼穗对稻曲病菌毒素胁迫响应的分子机制,可为发掘水稻抗稻曲病基因以及抗病分子育种开辟新的思路。【方法】用稻曲病菌毒素处理水稻幼穗,采用转录组测序技术对水稻幼穗进行转录组测序,以水稻9311基因组作为参考基因组进行对比,利用TPM法计算基因表达量,设定参数（差异倍数的绝对值不小于2,且q值不大于0.05）筛选差异表达基因。结合基因差异表达分析、富集功能分析,鉴定水稻响应胁迫的关键基因,并利用实时荧光定量PCR技术对差异表达基因进行验证。【结果】在稻曲病菌毒素胁迫12 h后,水稻幼穗出现2526个差异表达基因（DEG）;通过GO富集、KEGG代谢途经和KOG功能分析,将差异基因划分为GO功能下的64个条目、32个代谢途径和KOG功能下23个类别,包括淀粉和蔗糖代谢、苯丙类生物合成、碳代谢、糖酵解/糖异生、氨基糖和核苷酸糖代谢等生物学过程。DEG中有66个植物转录因子,分属7种植物转录因子家族,包括WRKY和Myb两大转录因子。分析二萜类生物合成与淀粉和蔗糖代谢途径相关基因发现,OsCPS2、OsKSL4和细胞色素P450等基因表达量上调,而淀粉酶、β-呋喃果糖苷酶和UDP-焦磷酸化酶等基因表达量下调,推测这些基因在水稻响应稻曲病菌毒素胁迫时发挥重要的作用。【结论】稻曲病菌毒素作为非生物胁迫因素对水稻幼穗具有毒性;通过干扰淀粉和蔗糖代谢等途径而影响种子营养物质的合成,降低水稻抵抗病原菌侵染水稻的能力。     

镍矿区周边不同距离玉米农田的重金属污染及转移规律

以吉林省镍矿区作为污染中心,调查周边1～5 km不同距离玉米农田中铬、镍、镉、砷和铅共5种重金属的含量及其在玉米体内的蓄积量和分配规律,为合理评价重金属污染状况及制定治理措施提供借鉴和参考。结果表明,镍矿区周边不同距离农田中,镍、镉含量超标1.3至8.9倍,砷含量接近标准上限,铬、铅不超标;在漂移性方面,镍和镉较弱,而砷、铬和铅较强。重金属含量高的农田,玉米子粒生物量呈显著下降趋势,降幅可达15.8%～31.7%。玉米对镍、铬和砷的富集量较多,对镉和铅的富集量较少,且倾向于砷、铬富集于子粒,镍、镉、铅富集于营养器官。吉林省镍矿区周边不同距离农田重金属污染和转移规律存在显著差异,玉米适合做镍的修复植物,在砷或铬含量高地区不宜种植食用玉米。     

花生二倍体野生种Arachis duranensis和A. ipaensis新种间杂种的创制及鉴定

野生种Arachis duranensis（AA）和A. ipaensis（BB）是花生栽培种最可能的二倍体祖先种,而其合成的四倍体是研究花生起源与进化的重要材料。本研究利用A. duranensis系（PI 497262）和A. ipaensis（PI 468322）,通过杂交、组织培养、寡核苷酸探针染色荧光原位杂交（OS FISH）和基因组原位杂交（GISH）技术创制和鉴定了一个新的种间杂种W1824,进一步对其花粉育性、减数分裂行为和表型性状进行分析,发现W1824花粉高度不育,染色体平均构型为0.5 III + 3.5 II + 11.5 I,主茎高、侧枝长和叶面积均表现出超亲优势。表明PI 497262和PI 468322具有较高的杂交亲和性,暗示由上述两个系合成的四倍体花生可能具有显著高于亲本的生物产量和不稳定的染色体遗传方式。     

小型民用风力发电系统最大功率跟踪策略研究

根据建立的风力发电系统模型,分析风力机输出特性,确定风力机输出功率与风力机的角速度有关。采用扰动观察法对最大功率点进行跟踪,通过查找风力机的最佳旋转角速度,实现基本风速不变和变化时的最大功率跟踪。     

改良S1选择法对12个玉米群体改良效果的比较分析

为了对玉米群体进行合理有效的改良利用,通过改良S1选择法对12个玉米群体改良一轮后进行效果比较分析。结果表明,穗行数、行粒数和百粒重是构成产量的三因素,遗传增益最大的群体为蒙群2,其它依次为蒙群4、蒙群1等7个群体,蒙群3及3个国外引进群体遗传增益为负值;玉米群体在穗部、植株性状以及遗传变异中均存在一定的变化。试验研究得出,蒙群2、蒙群4、中综7号、蒙 C群、蒙 A群产量遗传增益均较大,并在其他农艺性状中改良效果显著,可直接选择优株自交进行选系,而其余7个群体遗传增益小,改良利用潜力不大。     

中外高速铁路发展与安全防灾体系研究

针对近年来我国高速铁路运营方面事故与故障多发、频发的现状,从分析我国及日本、法国、德国等发达国家高速铁路发展状况入手,对四国高速铁路安全防灾体系特征进行了概括分析,提出了进一步加强我国高速铁路安全防灾体系建设的建议,为高速铁路安全管理和运营提供参考。     

天津市3座水库大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系(英文)

[目的]研究天津市3座水库大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系。[方法]2011年5月、7月、9月分别对天津市于桥水库、北大港水库、尔王庄水库的14个采样点的大型底栖动物进行调查,分析各水库大型底栖动物物种多样性状况,并评价各水库的水质情况。[结果]所有采样点共采集到大型底栖动物22种,其中水生昆虫6种,软体动物7种,甲壳类2种,寡毛类7种。于桥水库5月、7月、9月大型底栖动物的种类分别为11种、8种、10种,大型底栖动物的平均密度和平均生物量分别为132.43 ind./m2、50.09 g/m2;采用Margalef物种丰富度指数d值、Shannon多样性指数(H)和Pielou均匀度指数综合评价,于桥水库为轻-中度污染。北大港水库5月、7月、9月种类分别为5种、5种、5种。大型底栖动物的平均密度和平均生物量分别为218ind./m2、2.70 g/m2;采用物种丰富度指数d值、Shannon多样性指数H值和均匀度指数综合评价,北大港水库为重度污染。尔王庄水库5月、7月、9月大型底栖动物的种类分别为3种、5种、5种。大型底栖动物的平均密度和平均生物量分别为104 ind./m2、0.20 g/m2;采用物种丰富度指数d值、Shannon多样性指数H值和均匀度指数综合评价,结果表明尔王庄水库为中度污染。[结论]三座水库均受到了富营养化污染,污染程度为:北大港水库尔王庄水库于桥水库。