模拟氮沉降对杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(N 60 kg/(hm2.a))、N2(N 120 kg/(hm2.a))和N3(N 240 kg/(hm2.a))等4个氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究了外加氮源对土壤酶活性及群落功能多样性的影响。相同氮沉降处理下,参与土壤碳循环的6种主要酶(蔗糖酶、纤维素酶、淀粉酶、β-葡糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶)活性、土壤微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数均随土层加深而降低。氮沉降对纤维素酶和多酚氧化酶具有促进作用,而对淀粉酶和过氧化物酶表现出一定的抑制作用;中?低氮沉降(N1、N2)对蔗糖酶无影响,而对β-葡糖苷酶具有促进作用,高氮沉降(N3)促进了蔗糖酶活性,但抑制了β-葡糖苷酶活性。各土层中,低氮处理(N1)促进了微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数的增加,而中?高氮处理(N2、N3)则呈抑制作用。主成分分析表明,土壤微生物群落利用的主要碳源为碳水化合物和羧酸,不同氮沉降处理碳源利用类型存在差异。因此,氮沉降促进了表层土壤纤维素酶、多酚氧化酶和蔗糖酶的活性,但在一定程度上抑制了淀粉酶、过氧化物酶和β-葡糖苷酶活性;氮沉降增加改变了杉木人工林土壤微生物群落的功能多样性。     

设施蔬菜生产系统重金属积累特征及生态效应

研究土壤重金属的空间变异特征,可以揭示人为活动对土壤中重金属积累特征的影响,进而为土壤利用、污染风险评价提供重要的基础资料.选取南京市郊区一处典型的设施蔬菜生产系统为研究对象,测定了土壤、灌溉用水、肥料、蔬菜等介质中重金属砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)、铅(Pb)、锌(Zn)含量,研究了土壤中重金属的空间变异及积累特征,分析了积累产生的原因,讨论了系统中作物的重金属积累效应.结果表明:(1)与露天蔬菜地相比,设施蔬菜地土壤重金属Cu、Hg、Pb、Zn均产生明显的累积,且土壤中Cu、Hg、Pb平均含量超过温室蔬菜产地环境质量评价标准.(2)农用投入品的大量输入对土壤性质的空间变异产生了明显影响,而土壤Cu、Hg、Pb、Zn也呈现与之一致的空间变异特征,且这些元素与土壤性质存在显著相关性.(3)土壤性质的变化和重金属的积累对叶菜类作物重金属吸收影响较大,且前者更为重要.     

铜基叶面肥及控释肥对辣椒生长发育和叶片保护酶等生理特性的影响

【目的】针对辣椒喜肥、耐肥、对水分要求严格的特点,采用铜基叶面肥、控释肥两种新技术,研究了叶面喷施铜基叶面肥和土施控释肥对辣椒产量、矿质养分在植株体内的分布、保护性酶活性以及果实品质的影响,为提高果蔬产量和改善品质提供理论依据。【方法】分别于2011年4~11月和2012年3~9月,在山东农业大学南校区土肥资源高效利用国家工程实验室新型肥料中试基地, 以赤峰牛角王为供试辣椒品种设置肥料盆栽试验,试验设8个处理: 1）喷清水土壤不施肥对照（CKW- NF）;2）喷清水+土施普通肥（CKW+CCF）; 3）喷清水+土施控释肥（CKW+CRF）; 4）喷清水+土施控释肥+保水剂（CKW+CRF+W）; 5）喷铜基叶面肥土壤不施肥（CBFF-NF）; 6）喷铜基叶面肥+土施普通肥（CBFF+CCF）; 7）喷铜基叶面肥+土施控释肥（CBFF+CRF）;8）喷铜基叶面肥+土施控释肥+保水剂（CBFF+CRF+W）。采用称重法测定辣椒产量,于收获期取果实及叶片鲜样用于果实品质和生理生化指标测定,植株各部位干样用于微量元素测定。【结果】1）两年内喷施铜基叶面肥和土施控释肥均能提高辣椒产量,其中叶面喷施铜基叶面肥+土施控释肥+保水剂（CBFF+CRF+W）组合对辣椒产量的提高幅度最大,与CKW+CRF+W相比2011年增产24.1%,2012年增产29.0%。2）相同的土壤施肥条件下,与喷清水相比,喷施铜基叶面肥能够显著提高辣椒植株体内的铜浓度。其中,土施控释肥加保水剂基础上喷施铜基叶面肥处理的辣椒果实中铜浓度比叶面喷清水显著提高了103.9%;土施控释肥条件下,叶面喷施铜基叶面肥较喷清水处理下的果实铜浓度增加了41.5%。3）喷施铜基叶面肥后,辣椒叶片的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性升高,而过氧化氢酶（CAT）活性下降。CBFF+CRF+W处理下的辣椒叶片SOD活性较CKW+CRF+W处理显著提高了26.6%,CBFF+CRF+W组合的叶片的POD活性和CAT活性与CKW+CRF差异显著。4）与喷清水处理相比,无论在土壤施用控释肥还是土壤施用控释肥+保水剂的条件下,叶面喷施铜基叶面肥均使辣椒果实可溶性蛋白和维生素C的含量显著提高,其增加幅度在12.8%~178.4%。【结论】综合考虑几种肥料组合,叶面喷施铜基叶面肥和土施控释肥可在一定程度上调控植株微量元素的积累,改善辣椒营养品质,提高辣椒产量。     

不同配肥方案对塿土酶活性和小麦产量的影响

以塿土为研究对象,探讨不同有机无机肥料配比对土壤酶活性和作物产量的影响。结果表明,不同有机无机肥料配比条件下,蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的动态变化特征没有明显改变;但对蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的影响显著,显著影响小麦干物质量和子粒产量。2/3CN+3/5OM处理蔗糖酶活性最高,达29.51 mg/g,分别比3/3CN、3/3CN+1/5OM、1/3CN+5/5OM和5/5OM处理提高33%、32%、89%和146%;2/3CN+3/5OM处理脲酶活性最高为0.75 mg/g,与其余处理差异达显著水平。2/3CN+3/5OM处理碱性磷酸酶活性则与其它处理差异不显著;但小麦子粒产量为5.7 t/hm2,比其它处理分别提高22%、18%、27%和45%。     

Effects of three soil tillage systems on some biological activities in an Ultisol from southern Chile

Intensive tillage for annual crop production may be affecting soil health and quality. However, tillage intensity effects on biological activities of volcanic-derived soils have not been systematically investigated. We evaluated the effects of three different tillage practices on some biological activities of an Ultisol from southern Chile during the third year of a wheat–lupin–wheat crop sequence. Treatments were: no tillage with stubble burning (NTB), no tillage without stubble burning (NT) and conventional tillage with disk-harrowing and stubble burning (CT). Biological activities were evaluated in winter and summer at 0–200 mm and at three soil depths (0–50, 50–100 and 100–200 mm) in winter. Total organic C and N were significantly higher under no-tillage systems than CT. In general, NT increased C and N of microbial biomass in comparison with CT, especially in winter. Microbial biomass C was closely associated with microbial biomass N (r = 0.986, P < 0.05); acid phosphomonoesterase (r = 0.999, P < 0.05); β-glucosidase (r = 0.978, P < 0.05), and others. Changes in biological activities occurred mainly in the upper soil layer (0–50 mm depth) in spite of the short duration of the experiment. Biological activities could be used as practical biological indicators to apply the more appropriate management systems for increasing soil sustainability or productivity.     

基于动力学模型的人口与淡水资源问题研究

世界淡水资源正面临着空前的危机,研究人口、经济和淡水资源的关系是世界面临的重大课题.从系统动力学出发,建立了人口与淡水资源二元非线性动力模式,并进行了平衡态分析,研究结果表明:(1)淡水资源承载力的提高将使淡水资源总量保持在较低水平上,平衡态人口数量线性增加;在保持淡水资源承载力不变的情况下,将迫使人口总量非线性减少;(2)无节制的灌溉面积扩张、工业盲目发展以及持续加速的水污染,都将导致平衡态淡水资源和人口总量的减少,并对全球淡水生态系统造成无法估量的影响;(3)人口-淡水资源系统的可持续发展,必须建立在     

盐胁迫对枸杞叶片糖代谢及相关酶活性的影响研究

试验研究盐胁迫对枸杞叶片糖代谢及相关酶活性的影响结果表明,随NaCl浓度升高和处理时间的延长,枸杞叶片多糖和可溶性糖含量显著增加(P<0.05),蔗糖含量呈上升趋势,而淀粉含量显著下降(P<0.05),还原糖含量呈下降趋势。随NaCl浓度的增加,枸杞叶片中中性转化酶活性显著降低(P<0.05);3g/kg、6g/kg NaCl处理对酸性转化酶活性影响较小,3g/kg NaCl处理降低蔗糖合成酶而对蔗糖磷酸合成酶活性基本无影响;6g/kg NaCl处理蔗糖合成酶活性随时间先降后升,而对蔗糖磷酸合成酶活性影响较小;但9g/kg NaCl处理显著降低酸性转化酶、蔗糖磷酸合成酶活性(P<0.05)。     

小豆种质资源抗氧化性鉴定与评价

为了鉴定评价出小豆资源抗氧化性高的品种,通过测定小豆的总抗氧化能力和羟自由基清除能力,研究来源于不同地区不同颜色的181个小豆品种的抗氧化性。结果表明,粒色,百粒重和所在地区对小豆抗氧化性有不同程度的影响。通过实验研究最终得出,绿色小豆总抗氧化性最高,黄白颜色次之,红色最低;百粒重与抗氧化性成反比,百粒重越大,抗氧化能力越弱,反之则越大;对其中156个红小豆品种进行比较,东北辽宁地区的红小豆品种总抗氧化能力最高,日本最低,但日本品种的羟自由基清除能力很高。     

锡林郭勒草原植被覆盖度时空动态与影响因素分析

以MODIS地表辐射率数据对内蒙古自治区锡林郭勒草地进行研究,分析了2001—2013年生长季(4—10月份)草甸草原、典型草原、沙地草原和荒漠草原4种草地类型植被覆盖度(fv)的时空变化特征,用变异系数(C_v)衡量各类草原f_v的变化程度,并结合气象和放牧数据分析气候变化和人类活动(放牧)对草地f_v的影响。结果表明,在不同年份各类型草原f_v均表现为由东向西递减的规律,同类型草原年际间fv呈不显著波动变化。研究区多年f_v的Cv结果表明有78.66%地区属脆弱和很脆弱水平,其中典型草原和沙地草原属脆弱级别,而荒漠草原属很脆弱级别,只有草甸草原属稳定级别。降水量对f_v的影响较大,呈显著正相关关系;而温度对fv的影响较小,呈不显著负相关关系;牲畜养殖数量对f_v影响较大,锡林郭勒盟草原的适宜综合牲畜养殖数量为39只/km~2(以标准羊计)。     

Hydrolase activity, microbial biomass and community structure in long-term Cd-contaminated soils

Long-term effects of high Cd concentrations on enzyme activities, microbial biomass and respiration and bacterial community structure of soils were assessed in sandy soils where Cd was added between 1988 and 1990 as Cd(NO₃)₂ to reach concentrations ranging from 0 to 0.36 mmol Cd kg⁻¹ dry weight soil. Soils were mantained under maize and grass cultivation, or ‘set-aside’ regimes, for 1 year. Solubility of Cd and its bioavailability were measured by chemical extractions or by the BIOMET bacterial biosensor system. Cadmium solubility was very low, and Cd bioavailability was barely detectable even in soils polluted with 0.36 mmol Cd kg⁻¹. Soil microbial biomass carbon (B_C) was slightly decreased and respiration was increased significantly even at the lower Cd concentration and as a consequence the metabolic quotient (qCO₂) was increased, indicating a stressful condition for soil microflora. However, Cd-contaminated soils also had a lower total organic C (TOC) content and thus the microbial biomass C-to-TOC ratio was unaffected by Cd. Alkaline phosphomonoesterase, arylsulphatase and protease activities were significantly reduced in all Cd-contaminated soils whereas acid phosphomonoesterase, β-glucosidase and urease activites were unaffected by Cd. Neither changes in physiological groups of bacteria, nor of Cd resistant bacteria could be detected in numbers of the culturable bacterial community. Denaturing gradient gel electrophoresis analysis of the bacterial community showed slight changes in maize cropped soils containing 0.18 and 0.36 mmol Cd kg⁻¹ soil as compared to the control. It was concluded that high Cd concentrations induced mainly physiological adaptations rather than selection for metal-resistant culturable soil microflora, regardless of Cd concentration, and that some biochemical parameters were more sensitive to stress than others.