用核磁共振研究浸种方法对水稻种子吸水量的影响

为寻求较佳浸种方法,该文应用低场核磁共振检测技术,研究了不同的浸种方式及浸种溶剂对水稻种子吸水量的影响。试验利用横向弛豫时间 T2反演谱分析了水稻种子的水分状态变化及吸水特性,发现浸种过程改变了水稻种子内部的水分分布情况,水稻种子吸水量对初始含水率差异不显著(P>0.05),但对各种浸种方法差异显著(P<0.05)。研究表明,采用连续浸种4 h、浸种3 h-晾干1 h-浸种1 h、浸种2 h-晾干1 h-浸种2 h及浸种2 h-晾干2 h-浸种2 h这4种不同的浸种方式时,浸种2 h-晾干1 h-浸种2 h的间歇浸种方式吸水率较高;采用清水、强氯精300倍液、饱和澄清石灰水、质量分数为40%福尔马林的50倍液、100倍液及200倍液6种不同的浸种溶液时,应用质量分数为40%福尔马林50倍液药剂时吸水率较高。低场核磁共振检测技术揭示了水稻种子含水量的影响因素,为浸种过程中吸水量的测定提供了一种有效的方法。     

用低场核磁共振检测水稻浸种过程中种子水分的相态及分布特征

为研究水稻浸种过程中种子的水分相态及其分布特征,利用低场核磁共振快速、无损、准确的检测技术,通过硬脉冲回波序列CPMG(carr-purcell-meiboom-gill sequence)测量水稻种子横向弛豫时间T2,根据横向弛豫时间T2的差异区分种子内部的水分相态及其变化规律。试验结果表明:通过T2反演谱横向弛豫时间T2长短的差异,发现水稻浸种过程中种子内部水分存在结合水、自由水2种水分状态,同时可区分出内层水、中层水、外层水3种水分分层;二者均能通过回归方程合理的估测水稻在浸种过程中种子的吸水率情况;通过T2反演谱信号幅值大小的差异,发现水稻浸种过程中的种子总水含量不断上升,但由于判定依据及划分方式的不同,二者在水分的流动方式上略显差异。低场核磁共振技术对水稻浸种过程中种子内部的水分变化进行了直观的揭示,提供了一种高效的种子水分检测方法。     

柠檬酸盐对黑云母表面溶解及微结构变化的影响

采用离位培养法,结合原子力显微镜的接触成像和相位成像模式研究层状硅酸盐含钾矿物黑云母在根际环境条件下的表面溶解现象和矿物微结构转化过程。结果表明,在p H 4.0的弱酸水溶液中反应24 h时,黑云母(001)面上有微型蚀坑出现,其深度介于0.1~0.9 nm之间,表面变得比较粗糙;反应96 h时,黑云母(001)面上蚀坑较为明显,但仅占总表面的4.8%,蚀坑的深度平均为0.957 nm;反应140 h时,黑云母(001)面上有不稳定的覆盖物沉积,阻碍表层溶解过程的持续进行。在p H 4.0的柠檬酸溶液中,经过24 h培养,(001)面上有大量的蚀坑出现,单层溶解现象明显;48 h时,表面台阶溶解速率显著提高,溶解面积可达总表面的48.7%;140 h时,(001)面上有圆形状胀裂发生,表层(高度,1~2 nm)发生破裂、产生较多的黑云母碎片,溶解速率进一步提高。随着柠檬酸溶液中Na+浓度的增加,表层溶解速率增强,(001)面上也有次生覆盖物沉积。同时,界面上Na+-K+交换作用加剧,表层结构(高度,2~10 nm)胀裂现象更加明显。随着反应时间的延长,140 h时,黑云母(001)面的深层结构(深度,~20 nm)亦逐渐隆起并引起周边区域产生裂缝(深度,0.1~1.9 nm),最终导致表层微结构区域水化,形成水化云母(伊利石)。     

激光诱导击穿光谱技术检测土壤中的铅和镉含量

为了满足土壤重金属快速准确检测的需求,同时为土壤的重金属污染防治和农业的可持续发展提供理论指导,该研究利用激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术结合定标曲线法和化学计量学方法对土壤中重金属铅(Pb)和镉(Cd)元素进行定量分析。在获取LIBS数据之后,结合土壤LIBS发射谱线中Pb和Cd谱峰信息以及美国国家标准与技术研究院(national institute of standards and technology,NIST)的标准原子光谱数据库,选取了Pb和Cd的特征谱线分别为Pb I 405.78和Cd I 361.05 nm。首先对谱线信息进行预处理后,根据谱峰信息和元素的含量,分别建立了基于谱线峰强度、归一化后洛伦兹拟合强度、谱峰积分强度与对应元素浓度之间的关系模型和定标曲线。对于Pb元素的3种定标方法得到的线性关系的决定系数(R2)分别为0.983 85、0.970 97、0.993 21,且模型反演的结果与实际值的相对误差较小;而Cd元素的3种定标方法没有得到明显线性关系。然后运用偏最小二乘回归(partial least-squares regression,PLSR)建立了土壤Pb和Cd元素的定量分析模型,Pb元素PLSR模型的结果与定标曲线法的结果类似,其预测的相关系数(RP)为0.948 5,预测均方根误差(RMSEP)为2.044 mg/g;而Cd元素的PLSR模型的结果比起定标曲线法有较大提升,其预测的相关系数(RP)为0.994 9,预测均方根误差(RMSEP)为97.05μg/g,结果说明PLSR方法在光谱化学分析领域中比定标曲线法进行定量分析有更好的适用性。研究表明,LIBS技术能够实现对土壤重金属Pb和Cd含量的定量检测,为开发实时便携式LIBS土壤重金属检测仪提供了理论基础。     

蛋壳作为吸附材料的研究进展

中国是禽蛋生产和消费大国,每年会产生大量废弃蛋壳。蛋壳往往被当作废弃物处理,不能得到及时回收和处理,浪费资源的同时污染环境。因蛋壳作为廉价易得的吸附材料在修复环境污染方面具有潜在的利用价值,国内外学者对其吸附特性进行了广泛的研究。该文对已有研究进行了归纳,从蛋壳结构与吸附性的关系,处理工艺,吸附的应用及效果、影响因素等方面进行了分析,以便读者了解蛋壳的吸附特性。同时,选取典型研究实例,介绍蛋壳的吸附特性以及加工工艺,从而引起人们对蛋壳潜在价值的重视,以促进蛋壳资源的再利用。     

低场核磁探测水稻田改蔬菜地土壤水分的相态变化

为了解水稻土转变为设施蔬菜地后土壤水分的相态变化,该研究在田间土壤调查的基础上,结合低场核磁测氢技术,评价了田间状态的水稻土和不同转化年限设施蔬菜地土壤水分的相态分布情况。结果表明:随着转化时间的延长,耕层土壤大孔隙吸持的自由水比重下降,土壤小孔隙吸持的束缚水比重上升,犁底层土壤水分的相态分布却无明显变化,土壤水分吸持性能在转化时间序列上呈现下降的趋势,但长期施用有机肥可以优化耕层质量,提升土壤大孔隙吸持自由水的能力,改善土壤水分供释性能;水稻土转化为设施蔬菜地土壤2 a后,出现新犁底层,使得原有的耕层土壤变薄,土壤水分吸持性能下降。核磁共振作为一种新的技术手段,可以实现实时、快速、准确地检测土壤水分的相态变化,可为设施农业的可持续管理提供新的技术支持。     

腐植酸与氮肥互作对烤烟生长和氮素吸收的影响

采用盆栽试验,研究了腐植酸的三个水平(H1:0 mg kg~(-1)、H2:300 mg kg~(-1)、H3:900 mg kg~(-1))与氮肥三个水平(N1:0mg kg~(-1)、N2:40 mg kg~(-1)、N3:120 mg kg~(-1))互作对烤烟品种中烟100生长和氮素吸收的影响。结果表明,腐植酸与氮肥互作对烤烟干物质和氮素积累的影响达到极显著水平(P0.01)。其中腐植酸用量H2、H3与氮肥N2、N3互作时,与H1N1(CK,不施肥)相比,H2N2、H2N3、H3N2、H3N3处理的烤烟干物质积累量分别提高了97.6%、89.7%、77.7%和114.4%,氮素积累量提高了1.7、1.2、1.1和2.0倍;H3(900 mg kg~(-1))与N3(120 mg kg~(-1))二者互作效果较好。     

不同施氮水平对加工番茄养分吸收、分配及产量的影响

根据供试土壤的养分状况,通过2年不同施氮水平的田间小区试验,2007年设施N 0、135、270、405 kg/hm2四个水平,2008年设施N0、150、300、450 kg/hm2四个水平,在加工番茄的主要生育期,测定植株生物量和不同器官氮、磷、钾含量,并结合成熟期产量,研究不同施氮水平对加工番茄养分吸收、分配及产量的影响。结果表明,加工番茄对氮、钾需求量远大于磷;加工番茄干物质及氮、磷、钾养分的积累动态均呈"S"型增长;施氮可以极大地促进加工番茄植株对氮、磷、钾的吸收,各施氮处理比不施氮处理多吸收氮75.8%～189.2%,多吸收磷49.4%～162.7%,多吸收钾60.7%～176.8%;在一定的施氮范围内,吸收氮、磷、钾的量随施氮量增加而增加;植株吸收的养分最终50%以上都聚集在果实中;在施用磷、钾肥的基础上合理施用氮肥可以显著提高加工番茄的经济产量,2007和2008年增产分别达43.8%和114.3%;过量施氮可造成加工番茄贪青晚熟,但可以通过后期合理增施氮肥,作为解决加工番茄采收期短、加工紧张问题的一个辅助措施。     

A new method for evaluating symplastic cadmium absorption in the roots of Solanum melongena using enriched isotopes 113Cd and 114Cd

Radioisotope techniques are well known as methods for evaluating symplastic ion absorption in roots. In the present study, a new method for evaluating symplastic cadmium (Cd) absorption in plant roots was developed using the enriched isotopes ¹¹³Cd and ¹¹⁴Cd. Seedlings of Solanum melongena were exposed to an enriched isotope solution of ¹¹³Cd at 25°C for 30 min. The roots were excised from each seedling and were then immersed in a cold buffer solution without Cd at 2°C for 120 min to suppress the metabolic activity of the roots. Finally, the roots were treated with a cold buffer solution containing enriched stable isotope ¹¹⁴Cd at 2°C for 120 min, whereby the apoplastically bound ¹¹³Cd was desorbed. We tested the validity of our method for evaluating symplastic Cd in roots compared with the conventional method based on differences in the amount of Cd absorbed at 2°C and 25°C using unlabeled Cd. There was no difference in the symplastic Cd content of the roots between the two methods. These results indicate that it is possible to evaluate the symplastic Cd content in roots using the enriched isotopes ¹¹³Cd and ¹¹⁴Cd.     

磷营养胁迫对冬小麦冠层光谱的影响

因为磷素重要的营养作用,其胁迫的存在影响冬小麦的正常生长。借助地面遥感仪器获取冬小麦在磷营养胁迫下的多个生育期里的冠层光谱数据并对其影响特征进行了分析。利用因子分析方法提取主因子与含有丰富信息的光谱变量,并结合极显著水平(0.01)的均值比较与检验过程考察了冬小麦冠层光谱,确定了对磷营养胁迫敏感的光谱波段:760nm,810nm和870nm与950nm,并在此基础上结合冬小麦对磷素的吸收利用特征选定了运用冠层光谱敏感波段反射率探测和区分磷营养胁迫的关键生育期:拔节期。结果同时表明,对冬小麦磷营养胁迫而言,近红外区间(760nm~1100nm)光谱反射特征的区分能力要强于可见光区。本文同时指出了研究与发展利用遥感技术进行营养胁迫监测的方法和着重点。