循环曝气灌溉条件下小白菜生长及水分与养分利用

研究循环曝气灌溉对不同土壤作物水分及养分利用影响的规律可为循环曝气灌溉技术在不同土壤中的应用提供理论指导。以河南省3种典型土壤(郑州黏土、洛阳粉壤土和驻马店砂壤土)为供试对象,小白菜为供试作物,设置常规地下滴灌为对照组(CK)、循环曝气灌溉为试验组(CAI)开展盆栽试验,研究了循环曝气灌溉对作物生长生理指标及水分与养分利用的影响。结果表明,与CK相比,CAI可促进根系生长,其中郑州黏土和洛阳粉壤土CAI根系活力分别显著增大46.36%和16.79%(P0.05),根干质量分别显著增大35.33%和26.22%(P0.05)。CAI处理净光合速率较CK有显著提高(P0.05),其中郑州黏土、洛阳粉壤土、驻马店砂壤土依次增大了17.69%、12.41%和21.43%。循环曝气处理有效提高了作物氮、磷、钾的吸收效率,其中,郑州黏土和洛阳粉壤土氮素吸收量较CK分别显著提高23.68%和27.72%(P0.05);3种土壤CAI作物磷、钾吸收效率均有显著提高(P0.05),其中郑州黏土分别增加了27.54%和62.81%,洛阳粉壤土增加了25.20%和63.26%,驻马店砂壤土增加了26.86%和23.97%。循环曝气灌溉能显著提高小白菜产量和水分利用效率,其中,郑州黏土和洛阳粉壤土小白菜地上部鲜质量较CK分别提高了58.42%和62.03%,水分利用效率分别提高了27.86%和16.47%。综合比较小白菜生长指标、产量、水分利用及养分吸收效率,郑州黏土循环曝气灌溉处理具有最为显著的改善作用。     

基于DGT技术的土壤铅生物有效性评价研究

采集我国15个省份的耕作土壤进行盆栽试验,通过外源添加不同浓度梯度的Pb并种植小白菜,比较梯度薄膜扩散技术(Diffusive gradients in thin-films,DGT)与传统化学方法(土壤溶液法、EDTA法、HAc法、CaCl_2法和全量法)评价土壤中Pb生物有效性。简单回归分析表明,各评价方法测定的土壤Pb含量与小白菜Pb含量都呈显著相关关系,但DGT技术相关性(R~2=0.97)最高。通过逐步多元线性回归分析,融合土壤pH值、有机碳(OC)含量、阳离子交换量(CEC)、粘粒含量等土壤基本理化性质,建立多元回归模型,结果表明:各传统评价方法融合了pH值、OC含量等土壤性质,R~2较对应的简单回归分析有所提高,都能用于评价土壤Pb的生物有效性,但通过DGT技术所构建的模型方程(R~2=0.97,p0.01)几乎不受土壤性质的影响,且较传统化学方法相关性更高,因此,DGT技术是一种可以用于评价土壤中Pb生物性的较优方法。     

硒对小白菜生长和养分吸收的影响

以小白菜为材料 ,研究了硒对植株生长和养分吸收的影响。结果表明 ,当营养液中加入低浓度硒 (Se 1.0mg L)时促进了小白菜的生长 ,增加了产量 ;加高浓度硒 (Se 2 .5mg L)时则抑制了小白菜的生长。加硒后增加了小白菜地上部可溶性总糖、还原糖含量 ;降低了蔗糖和淀粉的含量 ;低浓度硒增加了粗纤维含量 ,而高浓度硒则降低了其含量 ;Se 1.0mg L的硒处理降低了植株地上部总蛋白质的含量 ,但随着硒浓度的进一步增加 (Se 1.0mg L)植株体内的总蛋白质含量逐渐升高 ,并大于对照。加硒后增加了小白菜地上部游离氨基酸总量和N、Ca、Mg、Mn、Zn含量 ,降低了P、K、S元素的含量 ;与对照相比 ,加硒后增加了小白菜地下部N、S元素的含量 ,降低了P、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn元素的含量 ,但对K元素的影响不大。无论是小白菜地上部还是地下部 ,体内硒的含量均与营养液中硒的浓度呈显著的正相关。植物地上部硒的含量以有机态硒为主 ,有机硒转化率均在 80 %以上。     

生物炭基复合材料对镉污染土壤理化性状和 小白菜生长的影响

采用盆栽试验研究了生物炭基复合材料(MPC-BC)不同添加量(质量比 1%、3%、5%,记为 T1、T2、 T3 处理)对土壤理化性质、镉(Cd)形态转化以及小白菜生长、生理特性及 Cd 吸收的影响。结果表明:添加 MPC-BC 能显著促进 Cd 胁迫下小白菜的生长,与不添加 MPC-BC(CK)比,小白菜株高、地上和地下部生物 量显著增加,T3 处理增加最多,分别较 CK 提升 78.11%、137.72% 和 60.64%;随着 MPC-BC 施入量增多,超氧 化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,丙二醛(MDA)含量显著 降低,T2 处理小白菜叶片 SOD、POD 和 CAT 活性最高;小白菜中 Cd 含量随 MPC-BC 施用量增加而减少。添加 MPC-BC 处理土壤 pH 降低 0.13 ～ 0.42 个 pH 单位,土壤电导率增加了 6.92% ～ 137.6%,土壤全氮速效钾、有 机质含量和阳离子交换量升高,但土壤有效磷含量降低。添加 MPC-BC 可有效降低土壤中有效态 Cd 含量,同时 促进弱酸提取态 Cd 和可还原态 Cd 向残渣态 Cd 转化。因此,复合材料能有效地固定污染土壤中的 Cd,缓解 Cd 胁迫对作物的伤害,本试验条件下配施 3% 的 MPC-BC 修复效果最佳。     

一株 Cr（Ⅵ）还原菌对 Cr（Ⅵ）胁迫下小白菜幼苗植物毒性及植物有效性的缓解效应

【目的】研究Cr(Ⅵ)还原菌Exiguobacterium sp.EH5(简称菌株E)对Cr(Ⅵ)胁迫下四季青小白菜幼苗的植物毒性及植物有效性的影响。【方法】通过水培盆栽试验,向等体积、含有不同Cr(Ⅵ)质量浓度(0、1、2、3、4、5 mg/L)的水培营养液中按体积比1%添加菌悬液(菌悬液OD_(600nm)≈4),考察菌株E对Cr(Ⅵ)胁迫下小白菜幼苗的生长量、叶绿素含量、蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化歧化酶(SOD)活性及铬含量的影响。【结果】(1)Cr(Ⅵ)质量浓度越高,Cr(Ⅵ)毒性抑制小白菜幼苗生长及其蛋白质、叶绿素合成的效果越显著。加入菌株E后,在相同最高Cr(Ⅵ)质量浓度(5 mg/L)对比下,小白菜幼苗茎长、根长、鲜重、叶绿素总量及蛋白质含量比不加菌E对照分别增加98.10%、5.32%、90.49%、10.07%、11.11%。(2)随着Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度升高,小白菜幼苗叶片中MDA含量增加,SOD活性随着Cr(Ⅵ)质量浓度升高呈先增后降趋势。加入菌株E后,在相同质量浓度1～5 mg/L下,小白菜幼苗叶片中MDA含量比不加菌对照分别降低19.60%、17.05%、58.85%、28.19%、11.66%。在Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度≤4 mg/L时,加菌株E的SOD活性比不加菌对照有所降低,随着Cr(Ⅵ)质量浓度升高(4 mg/L),加菌株E的SOD活性比不加菌对照提高11.51%。(3)Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度越高,小白菜幼苗体内(根、茎叶)Cr含量越高。加入菌株E后,小白菜幼苗根、茎叶部分的Cr含量比不加菌对照均有不同程度的降低。【结论】添加菌株E可以在一定程度上缓解Cr(Ⅵ)对小白菜幼苗的生长毒性以及Cr(Ⅵ)诱导的氧化胁迫,并降低小白菜幼苗对Cr(Ⅵ)的可利用度。     

Cd胁迫对油菜和小白菜苗POD、PPO和SOD活性的影响

通过盆栽土培的方式研究了不同浓度Cd处理时耐性不同的两个基因型油菜和小白菜叶的POD、PPO及SOD的活性变化。结果表明: 油菜和小白菜SOD和POD活性在一定范围内均随胁迫强度的增加而升高; PPO活性随Cd处理浓度的增大呈明显的上升趋势。三种酶呈现不同程度的积极性保护作用, 且变化与其耐性一致。这说明POD、PPO、SOD活性的提高与维持是植物耐Cd胁迫的物质基础之一。     

肥料"一减一增"对小白菜产量·品质及土壤养分含量的影响

开展化肥减量增施有机肥对小白菜产量、品质和土壤养分含量的影响,以期为指导该地区推广应用有机肥部分替代化肥技术提供科学依据。结果表明,肥料"一减一增"对小白菜的产量、品质及土壤养分含量有明显的影响,随着有机肥含量的增加,小白菜的产量先降后增,纯施有机肥的处理小白菜产量最高,比对照极显著增产32.04%;增施有机肥可改善小白菜的品质,特别是亚硝酸盐含量变化显著,比对照降低55.6%～97.8%。增施有机肥土壤有机质含量增加,硝态氮含量降低,有效磷及有效钾含量高于对照。说明有机肥对提高小白菜产量、改善小白菜品质、改良和提质土壤都有很好的促进作用。试验后土壤中养分含量总体水平较高,土壤酸化,建议采用配方施肥方法科学施肥。     

原料、炭化温度和生物质炭组分对小白菜生长的影响

【目的】探究不同原料、炭化温度和生物质炭不同组分对植物生长的影响,进而揭示生物质炭的增产机制。【方法】分别以木屑和玉米秸秆为原料,在350、450、550℃下裂解得到生物质炭。采用热水浸提法将生物质炭中的可溶性组分（浸提液）与难溶性组分（炭骨架）分离。通过盆栽试验,研究不同生物质炭及组分对小白菜生长的影响。【结果】添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下,小白菜地上部生物量平均为16.1 g/盆,显著高于添加木屑生物质炭及其各组分（13.0 g/盆）和对照处理（13.5 g/盆）。与地上部生物量类似,添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数等形态学指标较木屑生物质炭和对照处理显著改善。添加炭骨架处理下小白菜地上部生物量平均为16.5 g/盆,较添加原状生物质炭和浸提液分别提高26.9%和17.9%。添加炭骨架处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数较添加浸提液处理分别提高64.1%、51.1%、38.3%和80.0%。不同炭化温度裂解得到的生物质炭对小白菜地上部生物量和根系生长无显著影响。与添加原状生物质炭处理相比,添加炭骨架处理下小白菜地上部氮含量提高25.9%,而磷和钾含量分别降低39.7%和14.1%。添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下土壤pH、有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量较添加木屑生物质炭处理分别提高0.1个单位、20.3%、19.1%、29.1%和189.2%。与添加原状生物质炭相比,添加生物质炭骨架处理下土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别降低14.6%、6.6%、41.3%和55.1%,土壤pH升高0.13个单位;而添加生物质炭浸提液处理下土壤有机碳、全氮和速效磷含量分别降低49.8%、18.9%和24.2%,土壤pH和速效钾含量无显著变化。相关分析表明,不同处理下小白菜地上部生物量与根长、表面积、平均直径、根体积、根尖数等根系形态指标和土壤pH呈正相关,与小白菜地上部磷含量呈负相关。【结论】生物质炭制备原料和组成是影响植物生长的重要因素,玉米秸秆生物质炭较木屑生物质炭有更好的增产效果;玉米秸秆生物质炭经热水浸提后再添加至土壤中有更好的增产效果。生物质炭中可溶性组分对根系生长的促进作用是生物质炭增产的主要机制,而可溶性组分对根系促生作用与原料、制备温度和其本身物质组成密切相关。     

不同有机物料的Cd2+吸附特性及其对Cd污染土壤的修复效果研究

为探究经济有效的农田土壤重金属污染修复技术,首先通过等温吸附试验明确了废烟末、甘蔗滤泥和油菜籽油枯对Cd~(2+)的吸附特性,其次通过土培试验和盆栽试验研究了3种有机物料添加对土壤有效态Cd含量、小白菜Cd含量和小白菜生物量的影响。结果表明,3种有机物料对Cd~(2+)的吸附量大小顺序为:甘蔗滤泥油菜籽油枯废烟末,甘蔗滤泥的最大吸附量(Qmax)可达2 106.20mg·kg-1;废烟末、甘蔗滤泥、油菜籽油枯的施用均显著降低土壤有效态Cd含量,降幅分别为39.79%、48.81%、47.77%。施用甘蔗滤泥和油菜籽油枯可显著降低小白菜对Cd的吸收量,降幅分别为35.93%和34.43%。施用甘蔗滤泥和油菜籽油枯也可显著增加小白菜的鲜重和干重,鲜重分别增加了81.42%、96.88%,干重分别增加了131.75%、128.91%。因此,以甘蔗滤泥降低农田土壤有效态Cd含量的效果最好。     

NO3--N/NH4+-N配比对小白菜生长及硝酸盐含量的影响

利用NO3^--N/NH4^＋-N不同配比的营养液对11个小白菜品种进行水培试验。结果表明,不同的NO3^--N/NH4^＋-N配比对不同品种小白菜生长和的硝酸盐含量有着显著的影响,同一氮源培养下不同的小白菜品种间表现出显著的差异,在5.0∶5.0（B）处理条件下,各品种小白菜表现良好;供试的小白菜品种的硝酸盐积累量随着铵态氮比例的增加而下降,表明适当地配施铵态氮较纯硝态氮营养液培养小白菜能获得较低的硝酸盐积累量,但不影响生长。