生物质炭对植物表型及其相关基因表达影响的研究进展

【目的】生物质炭研究是近十年农业可持续发展研究的重要前沿领域。作为一种良好的土壤改良剂,生物质炭不仅能改善土壤肥力,而且能够通过改变土壤与植物的相互作用关系影响植物生长发育,最终影响作物的生产力。因此,以植物表型及其相关基因表达为视角的生物质炭研究有助于深入了解生物质炭对土壤和植物效应的作用机理,进一步充实生物质炭的农业应用的理论基础。 主要进展本文回顾了近年来国内外关于生物质炭对植物生长影响的研究,从作物生产力、作物根系生长、作物病虫害和作物基因表达四个方面论述了生物质炭对植物表型和相关基因表达的影响;分析了生物质炭对植物表型及其相关基因表达的可能机理,探讨了生物质炭对植物表型及其相关基因表达研究的不足,提出了未来研究的发展方向。 问题与展望未来生物质炭对植物表型和相关基因表达的研究应注重其系统性和全面性,例如建立规范化的生物质炭试验技术,特别是生物质炭相关标准和数据库的建立,同时应加强生物质炭对转基因作物的影响等方面的研究。     

基于GF-1与Landsat8 OLI影像的作物种植结构与产量分析

作物种植结构监测和估产是精准农业遥感的重点领域,其研究对于指导作物种植结构和制定农业政策具有重要意义。该文以黑龙江省北安市为研究区,以2015年的Landsat8 OLI和多时相GF-1为遥感数据源,基于物候信息和光谱特征确定的农作物识别关键时期和特征参数,构建面向对象的决策树分类模型,开展作物种植结构监测研究;综合植被光谱指数和地面采样数据,采用逐步回归方法建立产量遥感估算模型。结果表明:多源与多时相的遥感数据可以反映不同农作物的季相特征,应用本文所构建的决策树分类模型,作物分类效果较好,总体精度达87.54%,Kappa系数为0.8115;2015年,北安市的主要作物类型为大豆、玉米、水稻和小麦,面积分别为2204、1955、122和19 km~2,其中大豆的种植面积最大,占作物种植面积的51.24%。基于NDVI、EVI和GNDVI构建的多元回归模型为北安市大豆和玉米产量估算最优模型(R~2=0.823 7,均方根误差135.45 g/m~2,精度80.55%);北安市玉米高产区集中分布在西部,大豆的高产区主要分布在东部;2015年北安市玉米和大豆的单产分别为8 659、2 846 kg/hm~2,总产量分别为16.93×10~8、6.27×10~8 kg。利用作物关键物候期的多源多时相遥感数据能够精确高效地提取作物种植结构,构建的产量估算多元回归模型,为精准农业科学发展提供参考。     

Characterization of Burkholderia sp. XTB‐5 for Phenol Degradation and Plant Growth Promotion and Its Application in Bioremediation of Contaminated Soil

A key issue when researching land degradation is the pollution of soils. For bioremediation of contaminated soil, Burkholderia sp. XTB‐5 cells were obtained from soil and grown on mineral salt medium with initial phenol concentrations of 650 mg L⁻¹ and 850 mg L⁻¹, which were found to degrade more than 98% of phenol content in less than 4 days. About 90% of phenol content (with initial concentration of 250 mg kg⁻¹ soil) was removed from soil inoculated with XTB‐5 cells in 6 days. More than 90% of phenol content was removed within 20 days after co‐introduction of XTB‐5 cells and plants to sterilized soil in a greenhouse or to natural soil in field trials. But under the same conditions, individual introduction of plants to sterilized soil in the greenhouse reduced phenol content by about 50% and introduction to natural soil in field trials reduced phenol content by about 38%, suggesting that phytoremediation of phenol is often inefficient and microorganisms can efficiently degrade this pollutant. In addition, strain XTB‐5 was found to solubilize phosphate and produce 1‐Aminocyclopropane‐1‐Carboxylate (ACC) deaminase and siderophore. Strain XTB‐5 promoted plant growth in both phenol‐absent and phenol‐spiked soil under greenhouse and field conditions. Considering that ACC deaminase is beneficial to plant growth under adverse environmental conditions, plant growth promotion by XTB‐5 in phenol‐contaminated soil is not only due to XTB‐5 cell‐degradation of phenol and reduced phytotoxicity but also to production of ACC deaminase. Hence, Burkholderia sp. XTB‐5 presents an attractive microorganism for phytoremediation of contaminated soil and agronomic application. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

智能植保机械专题数据库设计技术研究

传统植保机械不仅机械化、自动化、精确化程度不高,而且施药效率较低下,浪费的农药对环境造成了巨大的污染。因此研究智能化植保机械迫在眉睫,以减少防治成本,提高农药使用效率,保护生态环境。在分析植保机械发展现状的基础上,针对智能植保机械分析了建立数据库的必要性,开发完成了包括气象数据库、林木病虫害管理数据库、植保机械数据库、气候条件与喷施农药决策系统、植保机械作业决策系统在内的智能植保机械专题数据库,为科学合理地利用气候条件,提高林木病虫害防治效果提供科学依据和技术支持。     

当量比对猪粪空气气化效果的影响

畜禽养殖废弃物的减量化和资源化利用是畜禽养殖污染控制的主要途径,热化学处理技术为畜禽养殖废弃物的资源化利用提供了新的方式。试验采用自主设计制造的流化床反应器,对猪粪展开以空气为气化剂的气化研究。该文主要考察了当量比（ER）对气化过程和效果的影响,结果表明ER对气化过程的影响具有双重性和复杂性。ER的改变直接影响反应器内流化气体的流动速度,对反应器内温度场分布产生显著影响,随着ER的提高,使氧化还原区和高温区向反应器上部移动。ER值升高,固体得率减小,对热解气化有利,但ER值过大,使液态产物增加,对气化过程不利。燃气热值随ER值升高而降低,碳转化率随ER值升高而升高,ER值对气化效率的影响呈波动特性。猪粪气化的ER调节范围应该在0.25左右。在实际生产中根据反应器内温度分布情况、气体输出情况和反应器内的物料流化状况等对ER的作适当调控非常重要。     

植物叶片润湿性特征的初步研究

植物叶片的润湿性表现了叶片对水的亲和能力,叶片上润湿的一层水膜对植物的光合作用、叶片截流降水有重要的影响.测定了陕西省境内34种植物叶片对水的接触角,初步探讨了叶片润湿性的一些特征.所研究植物叶片正面的接触角为O°～140°,平均85.4°.接触角大于95°不润湿的植物占到测定总数的31.4%;小于85°润湿植物中占到51%以上;而介于润湿与不润湿之间的物种占17.1%.叶片的正面和背面的润湿性具有一定水平的差异.叶面角质与腊质的比例对润湿性有重要的影响.叶片上附属物的多少也会对润湿性产生影响,附属物愈多,润湿性愈差;人为去除附属物可以极大地增加叶片的润湿性能.植物叶片上的气孔和叶脉通过影响叶片的粗糙程度来影响叶片的湿润性.     

微曝气生态浮床水芹吸收NP的特性及其对系统去除NP贡献的研究

针对污染河水黑臭缺氧、NH4^＋—N含量高等问题,研发了一种“漂浮载体悬挂弹性生物膜填料＋水生植物并辅以人工微曝气系统”的微曝气生态浮床系统,以漂浮植物水芹为例研究了系统中水芹对N、P的吸收特性和去除作用。结果表明,随着水芹的生长其生物量干重显著增加,生长80d左右时总生物干重在2497．2—3144．4g·m^-2之之间,上、下部生物量比平均为13．4。不同部位水芹N、P的含量不同,总的趋势为含N量叶〉根〉茎,含P量茎〉根〉叶。不同生长时间水芹N、P含量及其吸收速率不同：随着水芹的生长,组织内N、P含量逐渐降低,N的吸收速率总趋势为60-80d〉35-60d〉1-35d,P的吸收速率总趋势为35-60d〉1-35d〉60-80d。而随着水芹的生长吸收N、P的总量却在逐渐增加,吸收N的总量从17．69g·m^-2增加到61．66g·m^-2,吸收P的总量从4．99g·m^-2增加到13．55g·m^-2,这主要取决于自身的生物量和N、P的含量。水芹对N、P的积累主要集中在上部,分别占N、P吸收总量的92．2％-93．4％、92．5％～93．1％。水芹生长35、60、80d时,吸收N量占系统TN去除量的比率分别为4．50％、6．06％和6．87％,水芹对P的吸收量分别占系统去除P总量的18．53％、26．82％、22．00％。水芹对N、P的吸收仅是微曝气生态浮床净化系统去除N、P的一个途径,但水芹根际微生物的作用不可忽视。     

氮水平对水稻植株氮素损失的影响

利用15N差值法,在溶液培养条件下研究了不同氮肥水平对水稻植株氮损失的影响,并就影响水稻氮损失的因素进行了分析。结果表明,对前期正常供氮的水稻幼苗做为期10 d的不同氮(N 04、0、801、60 mg/L)处理,水稻植株生物量未受显著影响,表明前期吸收氮可维持水稻生长。但是,随着供氮水平的提高,叶片及根的含氮量显著增加,而15N的丰度却显著下降,叶片15N的丰度显著高于根。说明高氮处理增加了水稻植株吸氮量并稀释了前期吸收的15N,而且根系累积的氮向地上部转移。缺氮(N 0 mg/L)与过量供氮(N 160 mg/L)均显著增加植株氮的损失率,而适量供氮(N 80 mg/L)则氮肥利用率显著提高。水稻的生长期显著影响植物氮的损失率,在N 80 mg/L的条件下,随着水稻生长期的延长,植株氮损失从11.6%增加到22.3%。同时,随着供氮水平的增加,叶片中NH4+-N含量和谷草转氨酶(GOT)活性均显著增加,叶片组织pH也随之增加。表明植物体内铵浓度增加而引起的氨挥发是导致植物氮损失增加的原因之一。     

施肥对幼龄腰果植株生长和结果的影响

采用L9(34)正交设计,探讨氮、磷、钾肥配施对幼龄腰果植株生长和结果的影响.试验结果表明,对于2龄腰果植株,最佳施肥组合为N1P1K1,年施氮(N)150 g/株、磷(P2O5) 50 g/株和钾(K2O) 50 g/株处理,可以促进植株生长;对于3龄腰果植株,年施氮250～450 g/株处理,植株的冠幅、株高增量随着氮施用量增加而增大,磷、钾影响不显著;现蕾期和初花期,P2O5 90 g/株和K2O 200 g/株处理的植株现蕾、开花枝梢比例最高,施氮影响不显著;盛花坐果期,施N 350 g/株、P2O5 150 g/株和K2O 150 g/株处理的植株现蕾开花枝梢比例最高.氮和钾对3龄植株结果影响较大,年施N 250～450 g/株处理,平均株产量随着氮施用量的增加而增加,最佳施肥组合为N3P1K2,施N 450 g/株、P2O5 90 g/株和K2O 150 g/株处理,可以促进3龄腰果植株结果.3龄植株腰果产量与初花期叶片钾(K)含量(0.43%～0.47%)和盛花坐果期叶片N含量(1.89%～2.20%)呈直线显著正相关.     

基于水基反应成膜技术的聚合物包膜肥料的研制

以3种水基硅丙乳液(SD-528、SD-5281和GA-1710)为材料,利用水基反应成膜技术对这3种材料进行化学改性,制备了聚合物包膜肥料模型膜;研究了模型膜的养分扩散性能,在此基础上研制了水基聚合物包膜肥料;测定了包膜肥料养分释放曲线,并利用红外光声光谱对聚合物膜进行原位表征.结果表明,通过化学交联改性,硅丙基模型膜具有优良的成膜性和扩散性能,不同的乳液对包膜尿素的缓释效果影响显著;GA-1710和SD-528的缓释效果较好,在静态水中的释放时间可达到30 d,而SD-5281缓释性能较差,需要做进一步的化学改性;不同的乳液类型制备的包膜尿素的释放模式也不同,GA-1710累积释放曲线为"S"型,而SD-528为"L"型.因此,利用反应成膜技术,硅丙乳液在水基包膜肥料的研制中具有广阔的应用前景.