Resistance and resilience of soil biological indicators: A case study with multi-walled carbon nanotube

Soil ecosystem is experiencing stresses due to climate change, and soil inhabitants try to demonstrate their inherent resistance and resilience against those stresses. Application of nanomaterials as agricultural inputs could bring shifts in resistance and resilience patterns of soil microbes and associated enzymes, especially under short-term heat stress. With this background, the impacts of multi-walled carbon nanotube (MWCNT) on the resistance and resilience of soil biological indicators were evaluated. An incubation experiment was conducted with varied MWCNT concentrations (0, 50, 100, 250, and 500 mg kg^-1 soil) for 90 d after 24-h heat stress at 48 ±2 ℃ to assess the impacts of MWCNT on soil enzyme activities and microbial populations vis-à-vis their resistance and resilience indices under short-term exposure to heat stress. Enzyme activities were reduced after exposure to heat stress. Resistance indices of enzyme activities were enhanced by MWCNT application on day 1 after heat stress, whereas there was no recovery of enzyme activities after 90-d incubation. Like soil enzyme activities, resistance index values of soil microbial populations followed the similar trend and were improved by MWCNT application. Multi-walled carbon nanotube has the potential to improve resistance indices of soil enzyme activities and microbial populations under heat stress, although they could not recover to their original state during periodical incubation after heat stress. This study helps to understand the relative changes of biological indicators under MWCNT and their ability to withstand heat stress.     

中国粮食生产发展特征及土地资源承载力空间格局现状

首先分析了1949－2008年中国粮食生产发展过程特点,随后以粮食为判据,基于人口与粮食关系,建立土地资源承载力模型和土地资源承载指数模型,从分县尺度对中国土地资源承载力空间格局现状进行了分析。结果表明： 1949－2008年中国粮食生产呈台阶式上升特征,且伴随周期性波动,具有明显的不稳定性;人口增幅小于粮食产量增幅,人均粮食占有量从建国初期的不足209 kg,增长至21世纪初期的400 kg,呈稳步提升态势;2007年我国分县土地资源承载力主要以人口超载、粮食短缺为主要特征。东北平原、华北平原、长江中下游、河西走廊、河套地区及四川盆地等主要粮食生产区表现为粮食盈余,而人口压力较大的东南沿海以及粮食生产水平较低的西北干旱半干旱地区则表现为人口超载。国家尺度上,中国粮食尚处于盈余状态,因此粮食短缺地区需通过贸易、调配来满足超载人口的粮食需求。东、中部城市密集地区人粮关系尤为紧张,随着城市化进程不断加快,这些地区人粮矛盾会进一步加剧,粮食贸易和调配趋势也会越来越明显。该研究可为国家粮食安全与区域可持续发展提供科学依据和决策支持。     

乳熟阶段短期高温对不同品种早籼稻直链淀粉含量和RVA谱特征参数的影响

以2个杂交稻（淦鑫203和金优402）和4个常规稻（中531、B670、E134和ST66）为材料,于水稻乳熟期进行高温处理3d,处理温度分别为35℃和38℃,以同期田间自然温度为对照,研究乳熟期高温对不同品种早籼稻直链淀粉含量和RVA谱特征参数的影响,并对稻米淀粉RVA谱特征值与直链淀粉含量进行相关分析.结果表明,无论是对照还是高温处理,中531和B670的直链淀粉含量、消减值及回复值较低,但崩解值较高,而E134和ST66表现为直链淀粉含量、消减值及回复值较高,崩解值较低;杂交稻淦鑫203和金优402则介于两者中间.与对照相比,38℃高温显著降低淦鑫203、金优402、中531和E134的崩解值,显著提高淦鑫203、中531的消减值、显著降低金优402、中531、B670和E134的回复值.各处理淀粉RVA谱变化趋势较一致,但因品种及温度而略有差异.38℃高温处理下稻米淀粉黏滞性曲线始终低于对照,但常规稻中531和B670的RVA谱形态与对照差异不大.此外,稻米直链淀粉含量与RVA谱各特征值间存在显著相关性.     

灌浆结实期高温对水稻剑叶生理特性和稻米品质的影响

以水稻耐热品系996和热敏感品系4628为材料,在灌浆结实期利用人工气候室进行高温处理（9：00-17：00,37℃,17：00-翌日9：00,30℃）和适温处理（CK,9：00-17：00,30℃,17：00-翌日9：00,25℃）22d,研究高温胁迫对水稻剑叶光合特性、膜透性、抗氧化酶活性及稻米品质的影响,并进行对比分析.结果表明：（1）灌浆结实期高温胁迫下水稻剑叶叶绿素含量、叶绿素a/b和净光合速率均降低,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性表现出胁迫初期升高,高温处理5d后,随胁迫时间延长呈降低趋势,热敏感品系4628剑叶中叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性下降幅度大于耐热品系996;（2）高温下剑叶丙二醛（MDA）含量上升,相对电导率增加,热敏感品系4628增加幅度大于耐热品系996;（3）高温胁迫下垩白粒率和垩白度显著增加,精米率和整精米率显著降低,直链淀粉含量降低,蛋白质含量增加.灌浆结实期高温胁迫下,水稻功能叶抗氧化酶活性降低,膜透性增加,光合能力及光合产物的运输与卸载能力下降,可能是稻米品质降低的重要原因.     

高温对茶树叶片光合及抗逆特性的影响和恢复*3

以4个茶树品种福鼎大白茶、鸠坑、龙井43和乌牛早7a生植株为研究对象,采用人工气候箱模拟高温（35℃和40℃）处理6、12、18、24、48h,取出后置于人工气候箱中（25℃）恢复3、6、9d,以未经高温处理置于人工气候箱中（温度25℃）的各品种茶树为对照（CK）,测定茶树叶片的最大净光合速率、荧光参数、抗氧化酶活性以及细胞伤害率。结果表明：高温胁迫显著抑制了茶树的最大净光合速率（Pnmax）和最大光化学效率（Fv/Fm）,处理时间越长、温度越高,Pnmax和Fv/Fm下降越快,除35℃处理的福鼎大白茶外,其它3种茶树经过高温处理后,在恢复期间其Fv/Fm无法恢复至正常水平;茶树叶片的SOD酶活性在高温处理的前12h迅速上升,随着处理时间的延长,其活性降低;叶片MDA含量的平均值在高温处理第48小时达到最大,恢复期间缓慢下降;随着处理温度的升高和处理时间的延长,各茶树叶片的细胞伤害率均呈增加趋势。4种茶树耐热性的强弱由高到低依次为福鼎大白茶＞乌牛早＞鸠坑＞龙井43。     

外源四环素对菜田土壤微生物活性及数量的影响

通过向土壤中添加四环素溶液的方法研究了油菜种植条件下,不同浓度(0.3,0.6,0.9mg/kg)的外源四环素对土壤微生物活性及数量的影响,以评价其环境生态效应。结果表明,土壤中加入四环素后,不同浓度的四环素药物对微生物量碳的影响表现为抑制作用,在27d达到最低,为空白的6.25%～11.97%;而对土壤代谢商qCO2却表现出明显的激活作用,7d达到最高,为空白的550%～622%,且微生物活性的受抑制—激活程度及持续时间与处理浓度成负相关,50d后施药土壤和对照组土壤的代谢商qCO2基本趋于一致。土壤中加入四环素后,各浓度处理对土壤微生物数量有强烈的抑制作用。     

五台山南台山地草甸种群对旅游干扰的生态响应

以五台山南台为例,利用生态位的宽度指数,研究了草甸种群对旅游干扰的生态响应。结果表明:(1)紫羊茅、珠芽蓼和北方嵩草的生态位宽度较大,是群落的建群种。随着距离的增加,旅游干扰减小,不仅物种的数量越来越多,而且其生态优势也趋于增强,说明旅游干扰限制了种群对其周围资源的利用。其中,紫羊茅的相对优势在下降,而北方嵩草的相对优势却不断增强。(2)两种划分方法表明,北方嵩草、雪白委陵菜、零零香、歪头菜、小红菊和兰花棘豆是增长型的种类;扁蓄是衰退型的种类;地榆是波动型的种类。     

甲砜霉素在鲤鱼及鲫鱼体内的残留研究

本研究旨在分析甲砜霉素在鲤鱼和鲫鱼体内的残留消除规律并为制定休药期提供依据。按照30 mg/kg的给药量对鲤鱼和鲫鱼连续口灌给药甲砜霉素3天,定时取样,外标法定量,采用高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)检测采样组织中甲砜霉素的残留量。结果显示：甲砜霉素在0.1~200 ng/mL范围内有良好的线性关系,相关系数为0.9987。回收率在81.33%~109.72%之间。甲砜霉素在停止给药后鱼体各检测组织中残留量呈下降趋势,在停药25天后,甲砜霉素残留量低于中国与欧盟规定的最高残留限量(MRLs)。根据结果,建议休药期为25天。     

绿色超级稻品种的农艺与生理性状分析

探明绿色超级稻的农艺与生理性状,对于培育和选用绿色超级稻品种有重要意义。本研究以4个绿色超级稻品种为材料,1个超级稻品种和1个非超级稻品种为对照,观察了绿色超级稻的农艺与生理表现。结果表明,与对照品种相比,绿色超级稻品种具有较高的产量和氮素利用效率。绿色超级稻品种较高的产量得益于总颖花数和结实率的同步提高,较高的氮素利用率主要在于较高的植株氮素籽粒生产效率(氮素内部利用效率)。绿色超级稻具有较高的茎蘖成穗率和粒叶比,抽穗期较高的糖花比,灌浆期较高的作物生长速率、净同化率、根系氧化力和茎中同化物向籽粒的运转率和成熟期较高的收获指数。这些性状与产量及植株氮素籽粒生产效率均呈极显著的正相关。建议将上述性状作为培育和选用绿色超级稻品种的参考指标。     

正齿行星轮分插机构的动力学分析

采用推导的刚体复合运动微分方程和动力学方程组逐次求解的方法对正齿行星轮分插机构进行动力学分析,建立其动力学模型,得到在插秧过程中链条、太阳轮轴心、中间轮轴心、行星轮轴心、太阳轮与中间轮啮合点和中间轮与行星轮啮合点受力与行星架转角的关系,为进一步对该机构强度分析和动力学优化提供理论基础。