The solid-solution distribution of copper added to soils: influencing factors and models

Purpose

A series of empirical and mechanistic geochemical models were developed to describe the solid-solution partitioning of copper (Cu) in typical fresh spiked Chinese soils.

Materials and methods

The influence of soil properties on Cu partitioning was assessed in a wide range of soils using multiple regression analysis. Geochemical models (WHAM VI and Visual MINTEQ) and simulation analyses in combination with experimental data (i.e., the bulk of soil properties and Cu contents) were performed in order to provide additional insight into the mechanisms controlling the Cu partitioning. Calculation of soluble Cu contents based on the two models was then simplified and optimized by adjusting input variables, and the calibrated outputs were used to produce reasonable predictions of soluble metal concentrations.

Results and discussion

The results of the multiple regression analyses presented in this paper show strong correlations between soluble Cu concentrations and soil Cu concentrations and properties, with adjusted coefficients of determination (R_adj²) ranging between 0.84 and 0.91. Soil organic carbon (OC) content was an insignificant factor in most cases, but the active fraction of dissolved organic matter was important in improving model estimates. The best fit of root mean square error (RMSE) varied between 0.42 and 0.77 for the WHAM VI model and between 0.28 and 0.57 for the Visual MINTEQ model across all pH categories.

Conclusions

The models presented in this paper are suitable for investigating and simulating Cu solid-solution partitioning in a wide range of Chinese soils.

     

设施葡萄不同新梢间距处理对冠层光环境及果实品质的影响

选用6年生‘贝达’砧木嫁接的‘京蜜’葡萄为试材,在控制果实负载量相同的前提下,设置10、15和20 cm新梢间距处理,连续两年研究其3种新梢间距处理条件下葡萄冠层光环境及果实品质的差异。结果表明：树体冠层总孔隙度和开度为新梢间距20 cm处理 > 15 cm处理 > 10 cm处理,叶面积指数和光能截获率表现相反,新梢间距10 cm 处理 > 15 cm处理 > 20 cm处理。20 cm间距处理光能利用率低,10 cm处理叶面积指数过高,树体郁闭,15 cm处理叶面积指数合理,光能利用率高。果实单粒质量在新梢间距15 和20 cm处理间无显著差异,显著高于10 cm处理;果皮色泽以15 cm间距处理最佳,其次为20 cm处理,10 cm处理最差。果实内在品质,可溶性糖和维生素C含量以新梢间距15 cm处理 > 20 cm处理 > 10 cm处理,可滴定酸含量表现相反趋势,10 cm间距处理最高,15和20 cm处理间无显著差异。特征香气组分中具有玫瑰香味的芳樟醇与绿叶清香和果香的正己醛含量均以15 cm间距处理显著高于其他两个处理;清香和果香味的橙花醇、花香味的香叶醇、甜玫瑰香味的香茅醇及绿叶清香和果香味的2–己烯醛含量均以15和20 cm新梢间距处理显著高于10 cm处理。15 cm间距处理挥发性香气物质的含量较高,表现更浓的品种香气。综合认为,设施栽培中水平龙干树形配合高光效V形叶幕的‘京蜜’葡萄以新梢间距15 cm处理表现最佳。     

苹果茎沟病毒吉林沙果分离物全基因组序列分析

通过RT-PCR结合RACE技术扩增到苹果茎沟病毒（Apple stem grooving virus,ASGV）吉林沙果分离物（ASGV-JLSG）全长基因组（登录号：FM616381）,共含有6 496个核苷酸（nt）,编码两个彼此重叠的开放阅读框（Open reading frame,ORF）。ORF1（37 ~ 6 354 nt）编码1个241 kD的多聚蛋白,含有甲基转移酶（Methyltransferase）、木瓜蛋白酶（Papain-like-protease）、解旋酶（Nucleotide triphosphate-binding helicase）、RNA依赖的RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase）和C端的外壳蛋白（Coat protein,CP）等结构域。ORF2（4 788 ~ 5 750 nt）编码1个36 kD的运动蛋白（Movement protein,MP）。ASGV-JLSG分离物与GenBank公布的29个ASGV分离物全基因核苷酸序列一致性为79.20% ~ 86.60%。系统发育分析结果表明,30个ASGV分离物分成2个组,分离物间没有表现出寄主专一性和地理分布规律。重组分析发现,ASGV-JLSG分离物是苹果茎沟病毒黄花梨分离物（ASGV-HH,JN701424）和柑橘碎叶病毒满头红分离物（CTLV-MTHK,C588948）的重组体。本研究中获得的ASGV-JLSG分离物基因组是来源于中国东北地区的首个ASGV基因组序列。     

菊花抗白色锈病相关基因CmDREBa-2的克隆及表达分析

以菊花（Chrysanthemum morifolium）免疫白色锈病品种‘C029’为试验材料,基于白色锈病病原菌诱导的菊花转录组数据库,采用RACE（rapid-amplification of cDNA ends）方法克隆得到菊花DREB（Dehydration responsive element binding protein）基因,命名为CmDREBa-2。对其进行生物信息学分析和表达分析,结果表明：CmDREBa-2开放阅读框（ORF）全长291 bp,编码96个氨基酸;预测CmDREBa-2蛋白相对分子质量为11 159.04,pI为11.34,是一个定位于细胞核、亲水的不稳定蛋白;氨基酸序列和结构分析显示该蛋白含有1个由49个氨基酸残基组成的AP2保守结构域,所以该蛋白属于AP2/EREBP家族;进化树分析表明CmDREBa-2属于DREB家族的A-1组,CmDREBa-2蛋白与菊花的其他两个DREB类蛋白CmDREBa和CmDREBb的同源性较高;菊花‘C029’接种白色锈病病原菌6 h后,CmDREBa-2表达量达到最高,约为未接菌对照的34倍;用水杨酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）和乙烯利（ETH）处理‘C029’菊花叶片,结果表明CmDREBa-2受3种激素的诱导表达。     

基于叶绿体DNA信息的南方梨属种质的遗传多样性和演化分析

选取5个叶绿体DNA非编码区trnL-trnF-1、trnL-trnF-2、trnS-psbC、accD-psaI、rps16-trnQ和1个基因区域rbcL,对中国秦岭淮河以南地区的梨（Pyrus L.）资源进行遗传多样性和演化分析。将188份梨资源的测序结果整合得到长度为5 612 bp（包含缺失片段）,共检测出13个单倍型、4个单一突变位点、16个简约性信息位点和14个插入/缺失片段（InDels）,单倍型多样性Hd为0.7178,核苷酸多样性为0.35 × 10-3。accD-psaI区域的分析结果显示该区域的Hd值最高,为0.7177;rbcL区域的Hd值最低,为0.0317。其中162份梨资源检测出12个单倍型,Hd为0.713,核苷酸多样性为0.29 × 10-3;梨的不同地理群体中湖南省的10个梨地方品种的Hd最高,为0.889;来自贵州省的8个品种的Hd最低,为0。138份砂梨地方品种共检测出8个叶绿体单倍型,其中单倍型H2、H4和H5在130份砂梨和37份白梨品种中检测到,单倍型H6、H10、H11、H12和H13在8份砂梨地方品种‘青皮钟’、‘甜宵梨’、‘细花红梨’、‘惠阳红梨’、‘麝香梨’、‘塘湖青’、‘红粉’和‘横县浸泡梨’中检测到。Median-joining Network图显示单倍型H6和H11为古老单倍型,H1、H4和H5为较进化的单倍型。根据叶绿体DNA序列变异信息可推测秦岭淮河以南地区的砂梨和白梨亲缘关系较近,同时来自湖南地区的砂梨种质资源具有丰富的遗传多样性。     

番茄新品种‘辽粉185’

番茄新品种‘辽粉185’为无限生长类型一代杂种。生长势强,果实扁圆形,粉红色,有绿肩,平均单果质量185 g。果实口感较好,可溶性固形物含量6.2%。硬度中等,较耐贮运。产量高,留3 穗果平均产量可达118.9 t ? hm-2。抗黄化曲叶病毒病、烟草花叶病毒病、叶霉病、根结线虫病、灰叶斑病、枯萎病、黄萎病等。     

自然环境下苹果作业机器人双果重叠目标侦测方法

为进一步提升苹果的侦测精度,从而提高苹果作业机器人的果实作业效率,以果园重叠苹果为对象,研究了自然环境下双果重叠目标的机器侦测方法。首先将采集到的苹果图像在Lab色彩空间中利用K-means聚类算法提取重叠苹果目标区域;其次在得到重叠苹果边界上的Harris角点后,通过关键角点检测算法定位苹果重叠部分的果实轮廓所在区域,并利用Canny边缘检测算子提取出苹果重叠部分的果实轮廓;然后利用Y型节点搜索算法实现重叠苹果目标的单果轮廓分离,并得到未遮挡果实的完整轮廓;最终利用距离最小二乘算法对被遮挡苹果目标进行果实轮廓重建。为验证方法的有效性,将Hough变换法、Spline样条内插法的重叠果实侦测结果与本文方法所得结果进行对比。试验结果显示,本文方法不仅可以侦测出未遮挡果实的完整轮廓,同时对被遮挡苹果目标也有较好的轮廓重建效果,其果实平均重合度和定位误差分别为95.43%和4.44%,侦测性能明显优于前两种方法,表明本文方法可以较好实现自然环境下苹果双果重叠目标的侦测,该结果为苹果作业机器人多果重叠目标的自动化侦测提供参考。     

不同生态区域玉米种子收获期与种子活力关系研究

以辽单588亲本为试验材料,在3个不同生态区域杂交制种,研究不同生态区气象因子及收获期对玉米种子活力影响。结果表明,不同生态区与收获期的同一杂交组合的种子活力指标差异明显,不同收获期种子的子粒含水量下降趋势为海南甘肃辽宁,脱水速率平均为海南甘肃辽宁,灌浆速率平均为海南甘肃辽宁。制种区域的活动积温与活力指标呈极显著正相关;有效积温与活力指标呈显著正相关;降雨量与标准发芽率和冷发芽值呈显著负相关,与人工加速老化值相关性不显著;日照时数与标准发芽率和人工加速老化值均达到显著正相关,与冷发芽值相关不显著。辽单588种子在辽宁地区适宜收获期为授粉后53 d,甘肃地区为授粉后56 d,海南地区为授粉后47 d。     

不同类型有机肥与化肥配施对小麦品质的影响

【目的】 综合分析不同类型有机肥与化肥配施对小麦籽粒、面粉、面团品质指标的影响,为提升小麦品质提供有机肥科学施用基础。 【方法】 以鸡粪、猪粪和牛粪为供试有机肥料,冬小麦品种济麦22为供试作物进行了田间试验。在施N 225 kg/hm2前提下,设单施化肥（尿素）、鸡粪、猪粪、牛粪处理,及三种有机肥各自分别以25%、50%和75%配合75%、50%、25%的化肥处理,以及化肥、鸡粪、猪粪、牛粪施肥料量加倍处理,共18个处理。小麦收获后,分析了3个籽粒品质指标、5个面粉品质指标、7个面团品质指标,运用多元统计分析方法评价了三种有机肥的不同利用方式和用量对小麦品质的影响。 【结果】 施N 225 kg/hm2条件下,单施鸡粪、猪粪对小麦各品质指标的提升作用与单施化肥处理相当,明显优于牛粪;与单施牛粪处理相比,单施鸡粪、猪粪、化肥处理的平均面团形成时间延长了50.85%,平均粉质指数提高了25.75%,平均湿面筋含量提升了19.71%,平均沉淀值提升了18.17%,平均粗蛋白含量提升了14.37%,面团拉伸比降低了36.84%。增加肥料用量一倍对小麦品质指标的提升作用不显著。常量处理中,25%有机肥+75%化肥最有利于籽粒蛋白含量的提高。将15个品质指标分为3个主成分组,以湿面筋为代表的第一主成分方差贡献率占到60.2%,代表了大部分的数据信息。根据各施肥处理对品质指标影响的相似性,将18种施肥方式聚为四类:1)不施肥;2)单施常量、加倍牛粪处理;3)常量鸡粪、猪粪、化肥单施及常量配施处理;4)加倍化肥、加倍鸡粪和加倍猪粪处理,从1）至4）小麦多数品质指标呈现依次升高的趋势。 【结论】 以常规施氮量(225 kg/hm2)为前提,鸡粪、猪粪配施少量或者不配施化肥,牛粪配施75%化肥都可以显著提升小麦品质,单施牛粪提升小麦品质作用不显著。因此,在有机肥源充足的条件下,在总施氮量不增加的前提下,鸡粪、猪粪氮的施用比例可提高至75%,牛粪的实用比例控制在25%,以获得优质的小麦籽粒品质。     

壮秧剂对寒地超级稻龙稻5号秧苗素质及产量提高的作用

以寒地超级稻龙稻5号为供试品种,在寒地早春大棚旱育秧条件下,研究了不同壮秧剂及用量对水稻秧苗素质及本田产量构成的影响,旨在探讨适龄、健壮、适合机插秧苗群体在苗期的调控措施,为黑龙江地区培育高质量的秧苗提供理论依据和技术指导。结果表明：施用壮秧剂处理秧苗地上部鲜、干重,株高,叶片最大长度、宽度及面积,叶挺长、叶龄,苗基宽,本田最终分蘖和穗结实率均显著大于对照处理（不使用壮秧剂）。研究结果还表明,壮秧剂施入后增产的主要原因是显著提高了穗数和二次枝梗结实率。此外,处理3（育苗伴侣每育秧钵盘使用12g,用机插秧专用拌种剂旱育保姆包衣水稻种子后,直接播种）、处理 4（育苗伴侣每育秧钵盘使用12g,用机插秧专用拌种剂旱育保姆包衣水稻种子后,浸种催芽播种）秧苗根干重、根冠比均显著大于其他处理（根冠比CK除外）;处理5（三金壮秧剂当地用量,每育秧钵盘使用41.6g,水稻种子浸种催芽播种）叶长和株高显著大于其他处理,但其充实度小于处理1（育苗伴侣每盘使用15g,水稻种子浸种催芽播种）、处理2（育苗伴侣每盘使用12g,水稻种子浸种催芽播种）、处理3、处理4,且与处理3、处理4差异显著。