绿洲化过程中塔里木地区农田土壤固碳速率与驱动因素分析

通过对不同时期塔里木北部灌区农田样地土壤采样及剖面分析,结合第二次全国土壤普查和塔里木北部灌区相关农业资料,利用Arc GIS软件分析农田土壤有机碳储量和碳密度变化,揭示绿洲化过程中塔里木北部灌区农田土壤有机碳库的演变规律,分析影响土壤有机碳固存的主要因素。结果表明:1灌区不同类型土壤的固碳能力差异显著,有机碳含量从高至低依次为草甸土、盐土、潮土和风沙土;剖面土壤有机碳含量自上而下递减,其中表层土壤有机碳含量高达2~8 g·kg~(-1)。2剖面0~20 cm和20~40 cm深度的平均土壤有机碳密度分别为(1.36±0.09)kg·m~(-2)和(1.10±0.07)kg·m~(-2),其中风沙土的土壤有机碳密度远低于该区平均水平。3与1981年相比,2011年塔里木北部灌区土壤有机碳密度增量不明显,固碳速率为-0.01~0.03 kg·m~(-2)·a~(-1);不同类型土壤的有机碳密度变化差异显著。总体而言,在绿洲化过程中,新疆塔里木北部灌区的土壤有机碳含量呈增加趋势,土地开发年限及农田管理措施是影响该变化的主要因素。     

生物有机肥对马铃薯根际土壤生物活性 及根系活力的影响

针对大量化肥长期施用对马铃薯田土壤造成的生物活性降低等问题,利用根际益生菌（PGPR）制成生物有机肥,通过盆栽试验,研究了不施肥（对照,CK）以及分别施化肥（CF）、普通有机肥（OF）和5种生物有机肥（BOF1,BOF2,BOF3,BOF4和BOF5）对马铃薯根际土壤生物活性和根系活力的影响。结果表明,在马铃薯的成熟期,5种生物有机肥处理的可培养细菌数量平均比CF及OF高52%和37%,微生物量碳比CF和OF处理平均增加了30%,其中以BOF3效果最明显,比其它生物有机肥处理的可培养细菌数量和微生物量碳增加达3%～7%和2%～7%;且土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性显著提高(P<0.05),相比CF和OF,5种生物有机肥处理土壤酶活性的增幅为11%～114%;根系活力分别增加了265%和224%,块茎产量分别增加了16%和21%,根系活力和块茎产量的提高也以BOF3效果最明显,其根系活力比BOF5高出166%,其块茎产量比其它生物有机肥处理的增幅为5%～9%。说明生物有机肥有助于提高土壤的生物活性,改善马铃薯的根际环境,进而提高了马铃薯的根系活力,增加了马铃薯的块茎产量。     

近20年新疆农田生态系统碳足迹时空变化

利用1994—2013年新疆农田生产投入和农作物产量等数据,采用碳排放系数法估算了新疆农田生态系统的碳排放量、碳吸收量及碳足迹的变化动态以及在各县市的空间分布特征。结果表明:新疆农田生态系统的碳排量从1994年的179.46万t增长到2013年的474.15万t;不同年份农业碳排放均主要源于化肥使用量的增加和不科学的灌溉方式,其最大贡献率分别为40.02%和41.56%;农田生态系统的碳吸收量20年间增加了2185.04万t,棉花对新疆农田生态系统的碳吸收量贡献最大,多年平均贡献率达47%;新疆农田生态系统的碳排放量、碳吸收量区域主要集中在南疆的县市并呈现出沿天山对称的趋势;1994—2013年,农田生态系统碳足迹呈现快速增长态势,从1994年的2 732.63×104C·hm-2·a-1增加至2013年的4 474.89×104C·hm-2·a-1,碳足迹增加了283.59×104C·hm-2·a-1,表明新疆农田生态系统存在碳生态盈余的现象,种植结构生态效益指数大于1的年份为11个,种植结构的调整迫在眉睫。     

不同增稠剂对农药可分散油悬浮剂稳定性的影响

为明确不同增稠剂对以矿物油为分散介质的油悬浮体系稳定性的影响,以12.5%丙炔·吡嘧(丙炔噁草酮·吡嘧磺隆)可分散油悬浮剂为对象,通过流变学和多重光散射方法,研究了有机膨润土、有机高分子和气相二氧化硅3类增稠剂单独使用及有机膨润土和其他两类增稠剂分别搭配使用对可分散油悬浮剂物理稳定性的影响。结果表明:所有样品的流动特性指数(n)均小于1,为假塑性流体,具有触变性。除有机膨润土和高分子增稠剂Atlox Rheostrux100组合使用时体系更符合Casson方程外,其余样品均更符合Herschel-Bulkley方程。单独使用时,有机膨润土对保证体系稳定的效果相对较好;Atlox Rheostrux 100和Atlox Rheostrux200两种高分子增稠剂的效果差别较大,其中Atlox Rheostrux 100效果更好,这可能是由分子结构差异造成;两种气相二氧化硅类增稠剂由于不能有效形成氢键,效果较差。将有机膨润土和有机高分子增稠剂组合使用时,体系的稳定性有所提升,其中有机膨润土869和Atlox Rheostrux 100组合使用效果更好,体系具有较高的黏度,且具有良好的触变性,物理稳定性优异;有机膨润土869和疏水气相二氧化硅R974组合使用时则效果没有明显的提升。研究表明,流变学和多重光散射两种方法均能较好地表征可分散油悬浮剂的物理稳定性;新型高分子增稠剂和有机膨润土具有协同作用,将二者合理组合添加能大幅提升可分散油悬浮剂的稳定性。     

Identification,Characteristics and Function of Phosphoglucomutase (PGM) in the Agar Biosynthesis and Carbon Flux in the Agarophyte Gracilariopsis lemaneiformis (Rhodophyta)

Agar is widely applied across the food, pharmaceutical and biotechnology industries, owing to its various bioactive functions. To better understand the agar biosynthesis in commercial seaweed Gracilariopsis lemaneiformis, the activities of four enzymes participating in the agar biosynthesis were detected, and phosphoglucomutase (PGM) was confirmed as highly correlated with agar accumulation. Three genes of PGM (GlPGM1, GlPGM2 and GlPGM3) were identified from the G. lemaneiformis genome. The subcellular localization analysis validated that GlPGM1 was located in the chloroplast and GlPGM3 was not significantly distributed in the organelles. Both the GlPGM1 and GlPGM3 protein levels showed a remarkable consistency with the agar variations, and GlPGM3 may participate in the carbon flux between (iso)floridoside, floridean starch and agar synthesis. After treatment with the PGM inhibitor, the agar and floridean starch contents and the activities of floridean starch synthase were significantly decreased; products identified in the Calvin cycle, the pentose phosphate pathway, the Embden-Meyerhof-Parnas pathway and the tricarboxylic acid cycle were depressed; however, lipids, phenolic acids and the intermediate metabolites, fructose-1,6-phosphate were upregulated. These findings reveal the essential role of PGM in regulating the carbon flux between agar and other carbohydrates in G. lemaneiformis, providing a guide for the artificial regulation of agar accumulation.     

新疆5个枣品种叶片碳同位素组成、瞬时水分利用效率的季节变化及与气象因子的关系

利用稳定碳同位素技术,对新疆环塔里木盆地主栽的5个枣品种叶片δ13C值进行了比较测定,同时测定各品种的瞬时光合速率、蒸腾速率、光合有效辐射及空气温湿度等因子。结果表明,(1)新疆栽培枣品种叶片δ13C值分布在-25.559‰～-27.861‰,平均值为-26.463‰;(2)5个枣品种叶片δ13C值季节变化差异显著(P<0.05),表现为春季(-26.088‰)>夏季(-26.395‰)>秋季(-26.904‰),且品种间差异极显著,最大的为-25.559‰(骏枣春季),最小的为-27.861‰(冬枣秋季),变幅2.302‰;(3)空气相对湿度是引起δ13C值季节变化的主要因素;(4)5个枣品种长期水分利用效率(WUEsl)大小顺序为:冬枣<梨枣<灰枣<赞皇大枣<骏枣,顺时水分利用效率(WUEi)大小顺序为:冬枣<骏枣<赞皇大枣<梨枣<灰枣,2种方法测定的结果均反映出鲜食品种中冬枣对当地干旱的适应能力最弱。     

Integration of soil, crop and weed management in low-external-input farming systems

Greater adoption and refinement of low-external-input (LEI) farming systems have been proposed as ways to ameliorate economic, environmental and health problems associated with conventional farming systems. Organic soil amendments and crop diversification are basic components of LEI systems. Weed scientists can improve the use of these practices for weed management by improving knowledge of four relevant ecological mechanisms. First, multispecies crop rotations, intercrops and cover crops may reduce opportunities for weed growth and regeneration through resource competition and niche disruption. Secondly, weed species appear to be more susceptible to phytotoxic effects of crop residues and other organic soil amendments than crop species, possibly because of differences in seed mass. Thirdly, delayed patterns of N availability in LEI systems may favour large-seeded crops over small-seeded weeds. Finally, additions of organic materials can change the incidence and severity of soil-borne diseases affecting weeds and crops. Our research on LEI sweetcorn and potato production systems in central and northern Maine (USA) suggests that these mechanisms can reduce weed density and growth while maintaining crop yields. Low-external-input farming systems will advance most quickly through the application of interdisciplinary research focused on these and other ecological mechanisms.     

NaCl胁迫对骆驼蓬属植物渗透调节作用的影响

研究NaCl处理对骆驼蓬属植物幼苗生物量、植株中主要无机离子和有机溶质的含量及渗透调节能力的影响。结果表明,骆驼蓬在NaCl浓度小于200 mmol/L,骆驼蒿和多裂骆驼蓬小于100 mmol/L时促进根系和地上部干重的增加,超过相应浓度时,幼苗生物量明显下降。3种植物根系和叶片的Na 和Cl-含量随NaCl浓度升高而增加,NO3-含量及K /Na 比则下降,K 对Na 的选择性吸收和运输SK,Na增大,但多裂骆驼蓬叶片的离子运输SK,Na则降低,Ca2 、Mg2 含量有升有降。无机离子占总计算渗透势(COP)的68.37%~83.82%,但随NaCl浓度增大而降低;可溶性糖和氨基酸含量随NaCl浓度增大明显增加,有机酸和脯氨酸变化不明显。有机物质约占COP的16.18%~31.63%,且随NaCl浓度提高而增大。骆驼蓬、骆驼蒿和多裂骆驼蓬的渗透调节能力随NaCl浓度增加而增强,其中叶片的渗透调节能力大于根系,渗透调节能力骆驼蓬>骆驼蒿>多裂骆驼蓬,表明骆驼蓬比骆驼蒿和多裂骆驼蓬具有更强适应盐渍生境的能力。     

盐类对南方根结线虫迁移能力和侵入能力的影响

为探讨无机盐和有机盐对南方根结线虫的作用方式,在室内利用沙柱法和染色法测定了二者对南方根结线虫2龄幼虫迁移能力及侵入番茄根部能力的影响。结果表明,随着各盐处理浓度的增加,南方根结线虫2龄幼虫的迁移能力和侵入能力显著降低。在4μg/m L KSCN、C6H8O7、KCl、KH2PO4、KHCO3和Mn SO4·H2O沙柱中,15 d后2龄幼虫的平均迁移距离最小,分别为0、0.33、0.52、0.53、0.55和0.58 cm,而对照为0.94 cm。2龄幼虫在Ba NO3、K2HPO4、KHCO3、Cs Cl和KSCN各浓度沙柱中的平均迁移距离均小于0.94 cm。2μg/m L NH4NO3、KH2PO4、(NH4)2CO3、Cs Cl、(NH4)2SO4、Na SCN和NH4SCN处理15 d后,2龄幼虫对番茄根部的侵入率最低,分别为1%、2.33%、1.33%、2%、2%、1%和1.67%。表明对2龄幼虫侵入番茄根部抑制效果最明显的盐为NH4NO3、KH2PO4、(NH4)2CO3、Cs Cl、(NH4)2SO4、Na SCN和NH4SCN。     

有机修饰改性对旱地土壤吸附镉离子特性的影响

研究了以不同比例十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)单一修饰和十六烷基三甲基溴化铵 十二烷基磺酸钠(CTMAB SDS)混合修饰土娄土耕层对重金属镉离子吸附的影响,结果表明:吸附量顺序为耕层原土>50%CTMAB>100%CTMAB 20%SDS>100%CTMAB,温度升高,吸附量上升;最佳吸附等温线模型可以用BET模型描述,热力学参数的研究表明,吸附自发性与吸附量具有相同的变化规律,反应的焓变与熵变共同决定了反应的自发性。从热力学角度对修饰改性土娄土对Cd2 吸附的机理进行了探讨。