深翻、有机无机肥配施对稻田水分渗漏和氮素淋溶的影响

【目的】针对我国长江中下游地区稻麦轮作区常年浅耕与不合理施肥导致的土壤犁底层增厚与土壤板结的问题,研究深耕（打破部分犁底层）与施肥方式对稻田土壤容重、土壤紧实度、土壤水分渗漏量、氮素淋溶量及氮素形态的影响,阐明稻田氮素淋溶量与耕作、施肥方式的响应机制,为稻田合理耕层构建提供理论依据。【方法】（1）基于2015年安徽省舒城县设置两种耕作方式（旋耕12 cm、深翻20 cm）、3种等氮量施肥方式（仅施化肥处理T1、秸秆还田配施化肥处理T2、有机与无机肥配施处理T3）的田间定位试验,2019—2020年监测土壤容重与紧实度以及稻季水分渗漏与氮素淋溶量。（2）通过原状土柱模拟试验,研究深翻30 cm（打破犁底层）对稻田水分渗漏量的影响。【结果】（1）田间试验结果表明,深翻20 cm较旋耕12 cm降低了耕层土壤容重与紧实度,但没有显著增加水稻生育期的水分渗漏量,仅在分蘖期增加7.4%,孕穗期之后无显著影响。（2）土柱试验结果显示,深翻30 cm（打破犁底层）水分渗漏量较旋耕12 cm和深翻20 cm显著增加,淹水时分别增加19.0%与11.0%,非淹水时分别增加23.0%与21.5%。（3）田间试验水分渗漏液中的氮素主要以硝态氮的形式存在,T3较T1和T2处理在水稻进入孕穗期后显著降低渗漏液中硝态氮的浓度;各施肥处理间铵态氮浓度差异不显著。（4）从整个水稻生育期看,两种耕作方式对氮素淋溶量影响不显著,而3种施肥方式下氮素淋溶量存在明显差异,T3处理降低了氮素淋溶量。深翻条件下T1、T2与T3处理氮素淋溶量分别为10.69、11.74和9.14 kg N·hm^-2,旋耕条件下分别为9.83、11.21和8.58 kg N·hm^-2。【结论】深翻20 cm可以改善土壤物理性状,但不会增加土壤水分渗漏及氮素淋溶;相同耕作方式下,有机与无机肥配施不会增加土壤水分渗漏与氮素淋溶。因此,在长江中下游黏质且犁底层厚（如红黄壤型）的水稻土区,部分打破犁底层,有机与无机肥配施,可构建深厚肥沃的耕作层,且不会增加水分渗漏和氮素的淋溶。     

种植密度对玉米-大豆带状间作下大豆光合、产量及茎秆抗倒的影响

【目的】阐明玉米-大豆带状间作下大豆植株冠层在不同种植密度下的光环境变化规律,明确种植密度对间作大豆叶片光合特性、产量形成及茎秆抗倒的影响,为构建寡日照地区间作大豆合理群体密度提供理论参考。【方法】本研究以大豆（川豆-16）和玉米（正红-505）为试验材料。采用双因素随机区组设计,主因素为种植方式,设玉米-大豆带状间作和大豆带状单作2个水平,副因素为大豆的3个种植密度（PD1=17株/m²,PD2=20株/m²,PD3=25株/m²),研究种植密度对间作大豆冠层内部光环境变化、叶片光合特性、植株生长动态、田间倒伏率及产量构成等的影响。【结果】2年结果表明,在玉米-大豆带状间作系统中,大豆生长中后期受高位作物玉米遮荫和自荫性增加的影响,其植株群体冠层内部的光合有效辐射（PAR）、叶面积指数（LAI）、叶片光合能力、分枝数及产量显著降低,但受玉米影响的程度因大豆种植密度的不同而不同。在间作模式下,PD1和PD2处理的大豆植株群体冠层光合有效辐射比PD3处理分别增加了45.4%和24.8%,净光合速率分别增加了46.1%和12.3%,单株有效荚数分别增加了53.2%和27.2%,单株分枝数分别增加了270.4%和140.9%,田间倒伏率分别降低了50.3%和19.3%。相关性分析发现,间作大豆的田间倒伏率与冠层内部光合有效辐射、叶片净光合速率、茎秆抗折力、茎叶干物质比、单株分枝数及单株有效荚数呈显著负相关,与株高、叶面积指数和单株无效荚数呈显著正相关。【结论】在玉米-大豆带状间作模式下,20株/m²的大豆密度（PD2）有利于创造良好的群体冠层内部光环境,降低植株田间大豆倒伏率,增加光合产物积累,从而提高大豆产量。     

葡萄Fe-S簇装配基因的鉴定、克隆和表达特征分析

【目的】从葡萄中克隆并鉴定Fe-S簇装配基因,在转录水平探索其组织特异性表达特征及其对缺铁胁迫的差异响应,明确主效基因。【方法】通过同源克隆法,在葡萄基因组中筛选并鉴定参与Fe-S簇装配的基因;借助生物信息学软件分析葡萄Fe-S簇装配相关基因及其编码蛋白的详细特征;利用实时荧光定量PCR分析Fe-S簇装配相关基因在葡萄不同组织部位的表达模式及其对缺铁胁迫的响应情况;利用MEGE 7.0软件建立不同植物ISU1同源蛋白的系统进化树。【结果】在葡萄基因组中检索并克隆获得46个Fe-S簇装配基因,分布于16条染色体上,含有1—21个长度不一的内含子,且主要分布于质体、线粒体和细胞质,分别含有14、21和11个基因成员;葡萄Fe-S簇装配蛋白在多种亚细胞结构中均有定位,且不同装配机制中蛋白的亚细胞定位情况差异很大;所选10种植物ISU1蛋白序列的一致性高达77%,系统发育树分析表明同一属的ISU1同源蛋白如十字花科的拟南芥和盐芥、禾本科的水稻和短柄草、蔷薇科的桃和苹果,倾向于紧密聚在一起,但葡萄ISU1和番茄ISU1紧密聚集在一起;葡萄Fe-S簇装配基因在3年生‘马瑟兰’成年树体和组培幼苗不同组织中的表达水平差异较大,其中,ISU1整体水平的表达量最为丰富（尤其是成熟期果实中的表达量最高）,其次是HSCA1、ISA2、NFU2、SUFA和SUFB等基因,而SUFE2、NFS1、HSCA2、HSCA6、TAH18和CIA2在本研究所有葡萄组织中均未检测到表达量;在‘马瑟兰’幼苗中,葡萄Fe-S簇装配基因对缺铁处理较为敏感,所有基因至少在1个检测的组织部位对缺铁处理有响应,其中,22个基因的表达水平在所有检测组织中均受缺铁处理调控：根部Fe-S簇装配基因的表达水平易受缺铁胁迫诱导而上调,但地上部（茎和叶）Fe-S簇装配基因的表达水平易受缺铁胁迫抑制而下调。【结论】从葡萄中克隆并鉴定了46个Fe-S簇装配基因,分别定位于质体、线粒体和细胞质;葡萄Fe-S簇装配基因在三年生成年树体和组培幼苗不同组织中的表达水平差异较大,且在葡萄幼苗不同组织中的转录水平对缺铁胁迫的响应具有显著差异;ISU1在葡萄所有组织中的整体表达量较高;葡萄ISU1和番茄ISU1同源蛋白遗传进化距离最接近。     

基于近红外光谱技术的杉木总酚含量模型构建与应用

【目的】木样总酚含量化学测定耗时长、过程复杂,建立杉木木样总酚含量的快速无损检测模型,对实现木材无损检测及木材腐朽预测具有重要意义。【方法】试验以114个杉木（Cunninghamia lanceolata）木样为研究对象,用福林酚法测定样品总酚含量,利用MPA傅立叶变换光谱仪对杉木木材进行漫反射光谱数据采集。将木样分为校正集和验证集,通过不同光谱预处理方法和建模方法建立总酚的定量模型,选择出最优模型并用验证集对其进行验证。【结果】测定的114个杉木木样中总酚含量变异幅度大,可用于构建近红外模型。对114个杉木木样进行近红外光谱扫描,得出建模光谱范围为9403.9~7498.4 cm-1、6102.1~5446.4 cm-1及4605.5~4242.9 cm-1。对杉木木样的近红外光谱进行预处理,得出最优组合:标准正态变量转换法（SNV）和一阶导数,采用偏最小二乘回归法（PLS）建立模型最优。校正集和交叉验证集的决定系数分别是0.8679和0.7549;校正均方根误差（RMSEE）和交叉验证均方根误差（RMSECV）分别为0.448和0.586,数值均较小且接近,说明模型具有很好稳定性;预测均方根误差（RMSEP）和相对标准偏差（RPD）分别为0.521和2.16,说明模型可进行定量分析。【结论】采用近红外光谱技术检测杉木总酚含量可行,能为木材化学成分快速测定提供一种有效、无损方法。受拟合规则影响,构建的模型虽然不能用于精确定量测定,仍可应用于日常科研和生产检测,在木材材质预测及良种选育等方面具有广阔应用前景。     

不同土壤改良剂对土壤养分及烤烟内在品质的影响

为探讨不同土壤改良剂对植烟土壤和烤烟品质的改良效果,设置不施用肥料（CK）和分别施用聚丙烯酰胺（T1）、生物炭（T2）和高碳基有机肥（T3）共4个处理,采用大田试验研究了不同处理对烤烟农艺性状、土壤理化性质、烟叶内在品质和经济性状的影响。结果表明,T3处理烤烟具有更高的生长指标,尤其在最大叶面积上显著高于T1和T2处理,增幅分别为17.06%和14.48%;T3处理土壤电导率显著增高,较T1和T2处理分别提高了83.38%和85.82%;T2处理土壤有机碳含量最高,相比于T1和T3处理,增幅分别为113.60%和53.45%;相比于CK,T3处理土壤细菌数量显著提高了10.44%,真菌数量显著降低17.51%;与CK相比,T2和T3处理显著提高了烟叶总糖、还原糖、钾含量和糖碱比、钾氯比,烟叶氯含量不同程度降低。T3处理下烟叶总糖、还原糖和钾含量较T1处理显著提高了8.22%、12.67%和5.26%;在产量、产值指标上,T3处理较T1和T2处理分别显著提高了14.29%和7.01%、20.81%和12.62%。说明施用土壤改良剂能不同程度提高土壤养分和烟叶内在品质,以高碳基有机肥处理效果最佳。     

黄花蒿精油及其单体桉叶油醇对兰州百合采后病害的防治效果

【目的】利用黄花蒿精油及其单体桉叶油醇（1,8-cineole）对兰州百合采后病害进行防治,为延长兰州百合贮存期提供参考。【方法】以新鲜兰州百合、黄花蒿精油及其单体桉叶油醇为材料,以病原细菌摩加夫芽孢杆菌（B-6）和病原真菌李氏木霉（F-2）、篮状菌（F-3）和镰刀菌（F-6）为靶标菌,采用倍比稀释法测定黄花蒿精油及其单体桉叶油醇对兰州百合病原细菌B-6的最小抑菌浓度和最小杀菌浓度;采用熏蒸法测定黄花蒿精油及其单体桉叶油醇对3种病原真菌的抑制率,并建立毒力回归方程;采用扫描电镜观察黄花蒿精油及其单体桉叶油醇对病原菌细胞壁的影响;分别用黄花蒿精油及其单体桉叶油醇处理含有病原细菌悬浮液和病原真菌孢子悬浮液的兰州百合,筛选最佳的防治浓度;测定兰州百合自由基清除率,褐变度,总酚、类黄酮、可溶性总糖和丙二醛含量及保护酶活性。【结果】抑菌结果显示, 黄花蒿精油及其单体桉叶油醇对兰州百合病原细菌B-6具有较强的抑制作用,其对病原细菌B-6的MIC值均为1.25 mL/L,MBC值分别为1.25和5.00 mL/L;黄花蒿精油及其单体桉叶油醇对兰州百合病原真菌均有较强的毒力作用, 黄花蒿精油和桉叶油醇对F-2、F-3、F-6的EC₅₀分别为0.314,0.336,0.357 mL/L和0.280,0.289,0.420 mL/L。扫描电镜结果显示,对照组病原细菌细胞菌体完整,而黄花蒿精油及其单体桉叶油醇处理细菌单个菌体不完整,大量菌体堆积,内容物渗出;对照组病原真菌菌丝为均匀而规则的管状,而黄花蒿精油及其单体桉叶油醇处理菌丝表面出现大量褶皱、断裂及扭曲。黄花蒿精油和桉叶油醇对接种病原菌后的兰州百合最佳防治浓度均为15.38 μL/L。生理生化指标测定结果显示,黄花蒿精油及其单体桉叶油醇均能抑制兰州百合自身抗氧化活性的下降,降低兰州百合的褐变率,减少MDA积累,增加SOD活性,抑制POD和PPO活性。【结论】黄花蒿精油及其单体桉叶油醇具有良好的抑菌能力和抗氧化活性,对兰州百合的最佳防治浓度均为15.38 μL/L。     

AMF根外菌丝对重金属铅的吸收与转运

【目的】探讨丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi,AMF）异形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis,Ri）和摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae,Fm）根外菌丝对重金属铅的吸收及转运能力,为明确AMF根外菌丝的铅转运能力提供依据。【方法】以菌根植物蒺藜苜蓿（Medicago truncatula,寄主）和非菌根植物油菜（Brassica napus）为试验材料,采用三室培养系统（菌根室-施铅室-非菌根室）进行研究,其中菌根室种植蒺藜苜蓿并进行AMF处理,包括接种Ri、Fm和未接种对照（CK）3个处理;施铅室（中间隔室）设置0和800 mg/kg 2个铅处理;非菌根室种植油菜,试验共设CK、Ri、Fm、Pb、Ri×Pb、Fm×Pb 6个处理,研究铅胁迫下2种AMF根外菌丝对植物生长及铅离子富集的影响。【结果】（1）与CK处理比,Ri和Fm处理蒺藜苜蓿总生物量分别提高了43.55%和256.98%,铅胁迫对Ri和Fm处理蒺藜苜蓿的生物量无显著影响。（2）0 mg/kg 铅胁迫下,2种AMF均能够与蒺藜苜蓿形成良好共生关系,Fm和Ri处理菌根侵染率达到90%以上。Fm和Fm×Pb处理侵染根段丛枝丰度分别是Ri和Ri×Pb处理的8.75和2.51倍。（3）与Ri处理比,Ri×Pb处理菌根室培养基质中菌丝密度显著提高231.57%,施铅室培养基质中菌丝密度显著降低49.56%;与Fm处理比,Fm×Pb处理菌根室培养基质中菌丝密度提高314.09%,施铅室培养基质中菌丝密度降低21.09%。（4）Ri×Pb、Fm×Pb处理蒺藜苜蓿地上部铅含量分别是CK处理的3.60和8.45倍,根系铅含量分别是CK处理的7.45和217.87倍;Fm×Pb处理油菜根系铅含量是CK处理的62.15倍。【结论】AMF根外菌丝能够直接吸收并转运铅至寄主植物根部,并可能借由“外排”效应将铅运输至非菌根植物根系,且Fm促进植物生长及根外菌丝吸收转运铅的能力显著高于Ri。     

石墨烯对喹诺酮在饱和多孔介质中运移的影响

为研究石墨烯（Graphene,GN）对喹诺酮类抗生素在地下水中运移的影响,以环丙沙星（Ciprofloxacin,CIP）和诺氟沙星（Norfloxacin,NOR）作为两种典型的喹诺酮类抗生素污染物,通过批量吸附实验和砂柱实验研究GN对CIP和NOR在饱和多孔介质中运移的影响。吸附实验结果表明,GN对两种抗生素污染物均具有较好的吸附性能,GN对CIP和NOR的Langmuir最大吸附容量分别为270.68 mg·g^-1和178.36 mg·g^-1。砂柱实验结果表明：随着多孔介质中GN含量从10 mg增加到80 mg,CIP和NOR在一维砂柱中的迁移能力降低;随着流速和电解质浓度（Na⁺和Ca²⁺）的增大,回收率逐步升高,CIP和NOR的运移能力也逐步增强。根据BDST模型对不同条件下的CIP和NOR在一维砂柱中的运移过程进行了模拟和预测,模型对穿透时间的预测值与实验值接近,表明BDST模型能较好地预测多孔介质中GN对CIP和NOR迁移能力的影响。