Is N‐feedback involved in the regulation of nitrogenase activity in Medicago truncatula?

To determine whether senescing leaves provoke an active nitrogen (N) remobilization that results in the reduction of nitrogenase activity, 60% of Medicago truncatula lower leaves were either darkened or individually excised for two weeks. Although a considerable amount of N was remobilized, N₂ fixation activity was found to be increased to maintain the N source/sink balance, indicating an absence of the negative N‐feedback regulation of nitrogenase activity in the senescing M. truncatula.     

基于突变级数法的江苏省资源环境承载力评价及障碍因素诊断

资源环境承载力研究对实现区域可持续发展,建设生态文明社会具有重要的意义。以江苏省作为研究区域,构建资源环境承载力评价指标体系,运用突变级数法对江苏省2004-2014年的资源环境承载力进行了动态评价,并运用障碍因素诊断模型进一步探索制约江苏省资源环境承载力提高的因素。研究表明:（1） 江苏省资源环境承载力在波动中逐步提高,承载力水平从2004年的0.829 0上升到2014年的0.967 8,资源环境承载能力由较弱承载力等级（Ⅱ）提高到较高承载力等级（Ⅳ）;（2） 经济社会复合系统承载力呈稳定上升趋势,承载力水平由2004年的0.682 7上升到2014年的0.993 1,而资源环境复合系统承载力呈波动上升趋势,承载力指数变化于0.687 3~0.936 6,经济社会复合系统与资源环境复合系统的共同作用促进了江苏省资源环境承载力的整体提高;（3） 经济子系统和资源子系统是制约江苏省资源环境承载力提高的主要因素,其中人均耕地面积是最重要的障碍因素。以上研究可为促进江苏省经济社会的可持续发展提供理论支撑。     

Involvement of Bradyrhizobium japonicum denitrification in symbiotic nitrogen fixation by soybean plants subjected to flooding

Denitrification by Bradyrhizobium japonicum bacteroids contributes to nitric oxide (NO) production within soybean nodules in response to flooding conditions. However, the physiological relevance of NO production by denitrification in B. japonicum-Glycine max symbiosis is still unclear. In this work, soybean plants were inoculated with B. japonicum strains lacking the nirK or norC genes which encode the copper-containing nitrite reductase and the c-type nitric oxide reductase enzymes, respectively. 14 days flooding increased nodule number of plants inoculated with the WT and norC strains, but not of plants inoculated with the nirK mutant. However, nodule dry weight was not affected by 14 days flooding regardless of the strain used for inoculation. Supporting this observation, individual nodule growth was significantly higher in plants inoculated with nirK than those inoculated with WT or norC after 14 days flooding. Nodule functioning was strongly inhibited by flooding since leghemoglobin content of the nodules induced by any of the strains was significantly decreased after 7 or 14 days flooding compared to control plants. However, this effect was more relevant in nodules of plants inoculated with the WT or norC mutant than in those inoculated with the nirK mutant. Nitrogen fixation was also estimated by analyzing nitrogen content derived from biological nitrogen fixation in shoots, using the ¹⁵N isotope dilution technique. By using this approach, we observed that the negative effect of 14 days flooding on nitrogen fixation was more pronounced in plants inoculated with the norC mutant. However, nitrogen fixation of plants inoculated with nirK showed the highest tolerance to 14 days flooding. These findings allowed us to demonstrate the previously proposed hypothesis which suggests that NO formed by copper-containing nitrite reductase in soybean nodules, in response to flooding, has a negative effect on nitrogenase activity. We propose that inoculation of soybeans with a B. japonicum nirK mutant, which does not produce NO from nitrate, increases the tolerance of symbiotic nitrogen fixation to flooding.     

耕地棕壤酸碱缓冲性能及酸化速率研究

辽宁省耕地棕壤自第二次土壤普查以来酸化趋势明显,pH整体平均值从第二次普查时期的6.42降至5.73。对辽宁省4个典型地区(昌图、沈阳、瓦房店、清原)的耕地棕壤耕层(0-20cm)缓冲性能、酸化速率及其影响因素进行研究,结果表明:各地区酸碱缓冲容量变幅为29.66～39.87mmol/kg.pH unit,其中辽宁北部和中部地区酸碱缓冲容量明显高于辽南和辽东地区。酸化速率以辽南地区下降速率最快,其值为2.69H+kmol/(hm2.a),而速率最慢的地区为辽东,其酸化速率为1.44H+kmol/(hm2.a)。土壤初始pH、阳离子交换量、颗粒组成及有机质含量均是影响酸碱缓冲容量变化的主要因素。北部和中部质地以粉(砂)壤土为主,阳离子交换量、盐基饱和度及粘粒含量均高于南部和东部地区,因此缓冲性能也较强。施肥及其他人为因素对辽宁耕地棕壤酸碱缓冲容量及酸化速率的影响有待进一步研究。     

植物叶面自由能特征和水滴形态对截留降水的影响

采用浸水法和喷水法测定21种植物叶片的最大持水量,初步探讨叶面润湿性、表面自由能及其极性和色散分量对叶片最大持水量的影响,并分析2种方法测定叶片持水量不同的可能原因。浸水法和喷水法测定的叶片最大持水量物种间有显著差异(P<0.001),叶片的最大持水量变化范围分别为29.4～180.0g/m2,94.1～278.3g/m2。浸水法测定的叶片最大持水量与表面自由能、色散分量分别呈正相关(P=0.002,P=0.000),与极性分量呈乘幂关系(P=0.006),与叶接触角呈指数关系(P=0.004)。喷水法测定的叶片最大持水量与表面自由能、极性分量、色散分量、叶接触角的相关关系均不显著(P>0.05)。这可能是由于喷水过程中,在叶片表面自由能的作用首先在叶面上形成了小液滴,随着喷水过程的进行,液滴在水的表面张力和重力的作用下逐渐聚集形成大的液滴。     

一株分离自葛藤根际高效溶磷细菌特性研究及菌株鉴定

对分离自葛藤(Pueraria lobata L.)根际的一株高效溶磷细菌GTR15进行促生特性、主要生理生化指标测定和16S rDNA序列分析。结果表明,菌株GTR15的HD/CD值(溶磷圈直径HD,菌落直径CD)为2.22,28℃液体振荡培养7 d后对磷酸钙的溶解量为138.72 mg.L-1,分泌IAA(3-吲哚乙酸)及有机酸量分别为14.44 mg.L-1、46.00 mmol.L-1。菌株革兰氏染色为阴性,细胞短杆状;淀粉水解、吲哚、V-P(二乙酰试验)、苯丙氨酸脱氨酶、明胶液化及M-R(甲基红)试验呈阴性;柠檬酸盐、过氧化氢酶、硫化氢及硝酸盐还原等试验呈阳性,结合菌株16S rDNA序列分析结果,初步鉴定为肠杆菌(Enterobacter sp.)。该菌株在研制高效微生物磷肥接种剂方面可能具有较大潜力。     

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。     

不同pH条件下添加纳米型蒙脱土和高岭土对溶液中铜的去除效果研究

通过有机插层法对蒙脱土、高岭土进行改性,制备成纳米型蒙脱土、高岭土,并利用制备的纳米型高岭土、蒙脱土对溶液中铜的吸附效果及吸附机理进行了研究。结果表明,纳米型蒙脱土和高岭土对溶液中的铜具有很好的去除效果,其吸附等温线可以用Langmuir和Freundlich方程进行拟合。相比而言,蒙脱土比高岭土具有较高的吸附量和吸附亲和力参数。在溶液中铜离子浓度低于120 mg/L时,纳米型蒙脱土、高岭土对铜的最大去除率分别达到99.5%和94.3%,对溶液中铜的去除率随铜离子浓度增加和溶液的pH降低而降低。     

小麦-玉米-大豆轮作下黑土农田土壤呼吸与碳平衡

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,探讨农田生态系统的土壤呼吸与碳平衡对于科学评价陆地生态系统在全球变化下的源汇效应具有重要意义。基于中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,对不同施肥处理下黑土小麦-玉米-大豆轮作体系2005—2007年的作物固碳量与土壤CO2排放通量进行了观测,并对该轮作体系下黑土农田生态系统的碳平衡状况进行了估算。结果表明:在小麦-玉米-大豆轮作体系中,作物固碳量的高低表现为:玉米>大豆>小麦,平均值分别为6 513 kg(C).hm-2、4 025 kg(C).hm-2和3 655kg(C).hm-2。从作物生长季土壤CO2排放总量来看,3种作物以大豆农田生态系统的土壤CO2排放总量最高,平均值达4 062 kg(C).hm-2;其次为玉米,为3 813 kg(C).hm-2;而小麦最低,为2 326 kg(C).hm-2。3种作物轮作下NEP(净生态系统生产力)均为正值,表明黑土农田土壤-作物系统为大气CO2的"汇",不同作物系统的碳汇强度表现为玉米>小麦>大豆,三者的平均值分别为3 215 kg(C).hm-2、1 643 kg(C).hm-2和512 kg(C).hm-2。长期均衡施用氮、磷、钾化肥或氮、磷、钾化肥配施有机肥后,小麦、玉米和大豆农田生态系统的固碳量和土壤CO2排放总量均明显增加,并在氮、磷、钾配施有机肥处理下达到最高。不同的施肥管理措施将改变土壤-植物系统作为大气CO2"汇"的程度,总体表现为化肥均衡施用下NEP值较高,而化肥与有机肥配施下农田生态系统的NEP值较低。     

几种胡敏酸还原容量的表征与比较

还原容量(RC)是衡量胡敏酸(HA)还原特性的重要指标。采用饱和H2振荡法和土壤溶液法对HA分别进行化学和微生物预处理,分别以硝酸铁(Fe(NO3)3)、柠檬酸铁(FeCit)作电子受体,测定了三种HA(上海巨枫SH,天津光复TJ,缙云山JY)的本底还原容量(NRC),化学还原容量(CRC),微生物还原容量(MRC)。对不同电子受体条件下、不同初始状态和不同种类的胡敏酸的RC进行比较。结果表明：三种HA中,以缙云山土壤提取的胡敏酸RC值最高,还原容量最大,分别为20.21?0.26mmolc mol-1C (NRC)、26.02?1.12mmolc mol-1C (CRC)和29.29?1.56mmolc mol-1C (MRC)。两种电子受体中,采用Fe(NO3)3得到的RC明显高于在FeCit条件下。另外,溶液态HA的RC明显高于固态。由此证明胡敏酸还原容量是一个相对量;其容量大小不仅和自身结构、性质有关,也受到HA初始形态和不同电子受体的影响。对比三个还原容量指标发现CRC和MRC显著大于NRC,而CRC和MRC之间无明确大小关系,因此用CRC来表征HA被微生物还原后的还原容量(MRC)还需作进一步验证。