马铃薯的钾素需求及营养诊断

了解马铃薯的钾素营养特点是马铃薯养分管理的基础,综述了马铃薯钾素营养的研究进展,并提出了进一步研究的方向。尽管文献报道的马铃薯需钾量存在差异,但已有的研究结果表明,马铃薯是需钾量较大的作物,其对钾素的需求多于其他元素。而且与小麦等作物相比,马铃薯的钾素营养效率较低。已有的研究还证实土壤交换性钾含量与马铃薯产量的关系并不稳定,仅依靠土壤测试制定钾肥施用方案存在较大的误差,因而马铃薯钾素营养状况诊断并依此指导生育期钾肥施用就显得必要。业已发现叶柄钾浓度能很好的反映马铃薯植株的钾素营养状况,对土壤供钾高度敏感,与块茎产量存在很好的数量关系,因此,用于指导马铃薯施肥的叶柄的临界钾浓度被不同研究人员确立,但干重基础的叶柄钾浓度指标指导施肥实践的时效性较差,这意味着简便快速的诊断方法有待建立。     

Molecular weight-dependent electron transfer capacities of dissolved organic matter derived from sewage sludge compost

Purpose

Dissolved organic matter (DOM) has been shown to be an efficient electron transfer facilitator in biogeochemical reactions due to its ability to mediate redox reactions. It has been known that various fractions of DOM differed in their chemical and biogeochemical behaviors in environment. However, there has been relatively little work directed at predicting the dependence of redox properties of DOM on its fractions.

Materials and methods

DOM was extracted from sewage sludge compost. Freeze-dried DOM was grouped into three fractions of different molecular sizes (<3,500, 3,500–14,000, and >14,000 Da) using dialysis bags (Spectra/Por 3 and 4, Spectrum Industries, California, US). Cycle voltammetry was used to investigate the redox behavior of the fractions. Chronoamperometry was employed to study their electron accepting capacities and electron donating capacities by applying fixed positive or negative potential to the working electrode in a conventional three-electrode cell. Fourier-transform infrared and three-dimensional excitation/emission matrix fluorescence spectroscopies were used to determine the functional groups in the fractions. Shewanella putrefaciens 200 (SP200) and Klebsiella pneumoniae L17 (L17) were used for all microbial iron(III) reduction experiments.

Results and discussion

Electrochemical methods show that the electron transfer capacity (ETC) of DOM depends on its molecular weight, and ETC is in the order of high-molecular weight DOM (H-DOM) > moderate-molecular weight DOM > low-molecular weight DOM. The same trend is discovered in the DOM-stimulated iron(III) oxide bioreduction where DOM fractions act as electron shuttles transferring electrons from the Fe(III)-reducing bacteria to the iron oxide. Both spectroscopic and cyclic voltammogram assays show the highest abundance of redox moieties associated to H-DOM, which is possibly responsible for its strongest electron-shuttling ability.

Conclusions

DOM has a wide molecular weight (MW) distribution due to the complexity of its chemical composition and structure. In addition to structural variations, DOM fractions with different MW have different redox properties and electron-shuttling capacities in microbial Fe(III) reduction. The results are of great significance for further studies on DOM geochemical behavior in environment.     

基于光谱吸收特征的土壤含水量预测模型研究

为了定量分析土壤含水量与反射光谱特征之间关系,并为土壤含水量速测提供理论依据。以黑土作为研究对象,测定实验室光谱反射率,利用去包络线方法提取反射光谱特征指标,建立土壤水分含量高光谱预测模型。结果表明:黑土含水量与1 420 nm、1 920 nm附近吸收谷的主要光谱特征(吸收谷深度、宽度、面积)呈显著正相关;1 920 nm附近吸收谷可作为黑土土壤水分的特征吸收谷,由其光谱特征参数预测黑土含水量;以1 920 nm附近吸收谷面积为自变量建立的一元线性回归模型预测精度高,输入量少,可以作为土壤含水量速测仪器研制的理论依据。     

福建省永定县的水土流失动态变化

[目的]研究永定县近10a来水土流失动态变化,为该区后期进行水土流失的治理提供科学依据。[方法]应用2000,2010年的Landsat TM影像数据,结合1∶10 000数字地形图对永定县的水土流失进行了动态监测研究。[结果]永定县水土流失分布主要集中于东北部、东南部两大区域;水土流失强度主要以轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀为主,极强烈、剧烈侵蚀只在区域内呈点状、少量分布;水土流失主要集中分布在300~800m的低山丘陵地带;近10a来,永定县水土流失呈现面积减小、侵蚀强度下降的趋势。[结论]永定县水土流失范围较广,强度较大,治理时间长,因此近10a来的水土流失的动态变化在南方红壤区具有较强的代表性;目前该区水土流失严重的区域也是开发建设项目和人口活动密集的区域,因此应该加强对开发建设项目水土保持的监测和治理,减少人类活动对水土流失的影响。     

加工番茄连作对土壤理化性状及微生物量的影响

通过在石河子大学农学院试验站开展加工番茄连作定点微区试验,研究了不同连作处理(种植1 a、连作3 a、5 a和7 a)对新疆加工番茄土壤理化性状、微生物生物量和酶活性的影响。结果表明,随着连作年限的延长,土壤p H升高,全磷、速效磷及全钾含量呈先升后降的趋势,土壤容重无明显变化。连作7 a时土壤有机质、全氮及速效钾含量较对照分别下降了8%、21%和29%(p0.05)。土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物商(q MB)呈显著下降趋势,与对照相比分别降低了52.3%、78.8%和48.2%(p0.01);微生物量磷(SMBP)呈先升后降趋势,连作3a时,SMBP含量达到最大值,是对照的1.65倍(p0.01)。土壤过氧化氢酶活性呈显著升高趋势,而脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶及磷酸酶活性的变化则相反。连作导致加工番茄产量显著下降,连作7 a时产量下降达34%(p0.01)。相关分析表明,p H、微生物量、q MB、酶活性及养分之间相关性极为密切,说明土壤微生物量和酶活性相结合,可以反映土壤质量的变化。加工番茄连作导致土壤p H和电导率升高,显著抑制了土壤微生物活性,降低了土壤肥力,最终造成产量下降,连作障碍明显。     

节理化岩石高陡边坡滑坡分析与治理技术研究

针对广东省省道K223线梅州—丙村一级公路路堑节理化岩石高陡边坡的变形破坏问题,进行了深入的调查研究与分析评价,详细分析了该边坡的变形破坏机理并进行了潜在滑面的稳定性计算,据此提出了削坡、格梁锚杆(锚索)、浆砌块石护坡、三维网植草及排水等综合治理措施,治理效果良好。     

西南复杂山地农业气候要素空间插值方法比较

用反距离加权法、普通克里格法、薄盘光滑样条函数法三种空间插值方法,对西南地区复杂山地92个气象站点30a(1971-2000年)的温度、降水和相对湿度月平均资料进行分辨率为1.0km×1.0km的空间插值,并进行了交叉验证和随机站点验证.结果表明:薄盘光滑样条函数法的插值精度最优,特别是温度和降水的效果尤其明显;对于三种插值方法,相对湿度的插值精度在夏季差异不明显.在样本数选取上,样本数的增加使温度和湿度的插值精度有较大提高,但对降水插值精度的影响不明显.     

基于土地生态要素分区的坝上生态用地生态服务价值分析

坝上地区是京津冀地区的重要生态屏障,也是京津冀的重要水源涵养地和生物多样性保护重要基地,对保障京津冀地区的生态安全和水资源供给有着不可替代的作用。本研究运用软件ARCGIS 10.2,将坝上地区的土壤类型与地貌类型两大主要土地生态要素进行叠加,划分典型类型区,并结合现行的土地利用分类系统和生态系统服务功能,构建生态用地分类体系,在此基础上,以粮食单产进行区位修订,采用当量因子法估算2015年坝上各类型分区内生态用地的生态系统服务价值,以期为坝上地区的生态用地格局规划与区域生态保护管理政策制定提供理论依据。结果表明:1)河北省坝上地区粮食单产大体趋势是自中部向两翼方向逐渐递增,高产区主要是东南部的褐土侵蚀剥蚀低山类型区和褐土侵蚀剥蚀中山类型区,产量高达5 000 kg×hm~(-2)以上;低产区则是主要位于西南的张北县栗钙土玄武岩台地类型区和尚义县粗骨土侵蚀剥蚀中山类型区,产量不足2 500 kg×hm~(-2)。2)河北省坝上生态用地类型以草地和林地为主,两者面积之和占总面积的73.95%。沼泽土侵蚀剥蚀中山类型区、沼泽土冲积风积高原类型区、灰色森林土侵蚀剥蚀中山类型区以及灰色森林土冲积风积高原类型区的生态用地面积占其类型区总面积的95%以上,而盐土湖积高原类型区的生态用地所占比例最小,仅占39.74%。3)2015年坝上生态服务总价值高达634.77亿元,其中坝上地区东部的棕壤侵蚀剥蚀中山类型区生态服务价值最大,主要由林地提供;位于西北部的盐土湖积高原类型区生态服务价值最小,基本为草地所提供。本研究表明,不同的土壤类型和地貌类型均影响着土地生产能力的大小,从而影响着该地区的生态系统服务价值大小。     

紫花苜蓿甘氨酸脱羧酶H-蛋白基因MsGDC-H1功能分析

光呼吸通过清除2-磷酸乙醇酸（2-PG）使氧合光合作用成为可能,该过程对C3植物至关重要。H-蛋白是光呼吸过程中将甘氨酸转化为丝氨酸的甘氨酸脱羧酶（GDC）的关键组成蛋白之一。本研究克隆了紫花苜蓿MsGDCH1,该基因编码166个氨基酸,具有1个硫辛酰基附着位点保守结构域和1个N6-硫辛酰赖氨酸保守位点。进化分析表明,MsGDC-H1蛋白与双子叶植物的甘氨酸脱羧酶H-蛋白（GDC-H）亲缘关系近。表达模式分析表明,MsGDC-H1在苜蓿叶中表达丰度高,且受光诱导。为了探究MsGDC-H1基因对拟南芥生长的影响,分别使用光诱导的茎叶特异性启动子ST-LS1和组成型启动子CaMV 35S驱动MsGDC-H1(ST-LS1::MsGDC-H1;CaMV35S::MsGDC-H1)在拟南芥中异源表达。检测过表达植株生物量、淀粉、可溶性糖含量以及光合速率。数据分析显示,CaMV 35S::MsGDC-H1过表达拟南芥（G系列植株）生长受阻,淀粉含量比ST-LS1::MsGDC-H1特异性表达拟南芥（GS系列植株）增加了34%～67%,比野生型（WT）增加了7。3%～33。7%;可溶性糖含量比GS...     

氮素添加对中国苜蓿产量与品质效应的Meta分析

氮素在苜蓿产量累积与品质提升中发挥着重要作用,但其不合理添加不仅会造成资源浪费,还会加剧环境污染,且其添加效应因试验区域、添加模式和种植管理等因素不同存在较大差异。本研究通过整合已发表的相关田间试验数据,利用Meta分析方法定量研究了氮素添加对苜蓿产量与品质(粗蛋白含量、酸性和中性洗涤纤维含量)的效应及主要影响因素。结果表明,与不添加氮素相比,添加氮素可显著提高苜蓿产量与品质,其中产量和粗蛋白含量分别平均提高12.6%(置信区间9.0%～16.2%)和7.3%(置信区间4.1%～10.6%),酸性和中性洗涤纤维含量分别平均降低5.6%(置信区间3.5%～7.8%)和3.0%(置信区间1.0%～4.9%)。在甘肃,年平均气温<8℃和年平均降水量200～400 mm的地区,采用硝酸铵分次施肥及灌溉和播种量为26～30 kg·hm^-2时,更有利于添加氮素对苜蓿产量和粗蛋白含量的提高效应及对酸性和中性洗涤纤维含量的降低效应;但适宜的施氮量及生长年限在产量与品质方面存在差异。该研究可为苜蓿生产力提升及氮营养高效利用提供参考。