玉米秸秆不同发酵时期理化性状和细菌群落多样性

为了加快玉米秸秆腐熟,推动秸秆废弃物循环利用,开展了以玉米秸秆为主要原料的好氧发酵堆肥试验。利用常规方法对不同发酵时期堆料的理化性状进行测定,采用宏基因组测序技术和生物信息学方法对堆体细菌菌群进行多样性分析和物种分类。理化性状测定结果表明,好氧发酵期间堆体温度能够快速升高并维持在55.0℃以上,堆体含水量、有机物含量和C/N逐渐下降,w(C)/w(N)在建堆和前3次翻堆时均较高,后2次翻堆时大幅下降,p H值、E4/E6先下降后上升;宏基因组结果表明,玉米秸秆好氧堆肥中细菌菌群存在多样性;由Simpson指数和Shannon指数可知,第5次翻堆(CS5)细菌群落多样性最高,前3次翻堆(CS1、CS2和CS3)多样性差异不明显,第4次翻堆(CS4)的群落多样性最低。对6个发酵时期的OTU进行物种分类,所检测到的细菌门类、目类和属类在不同发酵时期的种类和丰度不同,表现出明显的群落演替现象。物种分类结果表明,玉米秸秆好氧发酵期间的主要优势门类为厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门和放线菌门;共享的主要优势目类为芽孢杆菌目、梭菌目、黄色单胞菌目、嗜热厌氧杆菌目、根瘤菌目、假单胞菌目和厌氧绳菌目;共享的主要属为Povalibacter、梭状芽孢杆菌属、芽孢杆菌属、赖氨酸芽孢杆菌属、嗜热脲芽孢杆菌属、假单胞菌属和Chryseolinea。其中,变形菌门黄色单胞菌目的 Povalibacter、厚壁菌门芽孢杆菌目的梭状芽孢杆菌属和赖氨酸芽孢杆菌属以及拟杆菌门噬纤维素菌目的 Chryseolinea尚未见与玉米秸秆木质纤维素降解有关的报道,有望从这些菌属中分离出加快玉米秸秆好氧发酵堆肥进程的新菌种。     

甘蓝、菜豆和玉米不同轮作组合对淡褐土细菌群落和作物产量的影响

为研究不同连作、轮作组合对土壤细菌群落和作物产量的影响,选择北方旱地常见种植作物甘蓝(C)、菜豆(B)和玉米(M),以3种作物轮作下甘蓝-玉米-甘蓝(CMC)、菜豆-玉米-甘蓝(BMC)、甘蓝-甘蓝-甘蓝(CCC)、甘蓝-玉米-菜豆(CMB)、菜豆-玉米-菜豆(BMB)、菜豆-菜豆-菜豆(BBB)、甘蓝-甘蓝-玉米(CCM)、甘蓝-菜豆-玉米(CBM)、菜豆-菜豆-玉米(BBM)、菜豆-甘蓝-玉米(BCM)共10种轮作组合为对象,利用IlluminaHiSeq高通量测序平台,基于16S rRNA基因序列扩增子测序,研究10种轮作模式下耕层土壤细菌群落结构和多样性的变化,分析其不同变化对作物产量的影响。结果表明:各处理间细菌OTU数目差异较小,丰富度间没有差异;前茬种植作物为甘蓝时,CCC处理特有OTU数为2,BMC处理特有OTU数为1;前茬种植作物为菜豆时,BBB处理无特有OTU,CMB处理轮作特有OTU数为1;前茬种植作物为玉米时,CCM、CBM、BCM处理均有1个特有OTU。BCM处理的土壤细菌丰富度指数(Ace指数和Chao1指数)显著低于CCC处理,但CCC、BCM处理与其余处理间无显著差异;与CCC处理相比,BCM处理的Ace指数降低了2.6%,Chao1指数降低了2.5%。CMC、BMC、CCC、BMB、CCM、BBM处理的土壤细菌多样性指数(Shannon指数)较CBM处理显著提高了3.3%~3.6%。与连作相比,CBM处理土壤细菌相对丰度和群落结构变化最大,BCM处理次之;与CCC处理相比,轮作能够降低土壤细菌丰富度和土壤细菌多样性。CMB和BMB处理细菌优势门(相对丰度>10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes),其余处理细菌优势门为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门(Firmicutes);各处理相对丰度最大的门是变形菌门(25.0%~31.1%)。与连作相比,CBM处理显著降低酸杆菌门、绿弯菌门、放线菌门相对丰度,显著提高拟杆菌门相对丰度。属水平相对丰度聚类热图显示,CMC、BBB、CCM处理与BMC、BBM、BCM处理土壤细菌群落相似性较高,CCC、CMB、BMB处理与CMC、BMC、BBB、CCM、BBM、BCM处理群落相似性次之,CBM处理与其余9种处理细菌群落差异最大。前茬种植作物相同时,各处理产量均无显著差异,其中CMC、BMB、BBM处理产量最高。综合而言,菜豆-菜豆-玉米为最优轮作组合。     

不同浓度沼液浸种对西瓜种子萌发的影响

以西瓜种子为供试材料,以正常周年产气的沼液为研究对象,通过对不同浓度沼液浸种后西瓜种子的发芽表现,以筛选适宜西瓜种子浸种的沼液浓度。结果表明,用25%的沼液处理西瓜种子,其发芽势、发芽率、胚根长、发芽指数、活力指数等指标均显著高于其他处理,与对照相比,差异不显著;随着沼液浓度的增大,西瓜种子吸水率呈先升后降的变化趋势,峰值在6～12 h;当沼液浓度大于50%时,沼液浸种对西瓜种子的萌发有明显的抑制作用;从灰色关联度分析来看,沼液浓度对西瓜种子的萌发影响从大到小为化感抑制率种子吸水率种子活力胚根长发芽率发芽势。适宜的沼液浓度有助于西瓜种子萌发,浓度过大,反而抑制其萌发。     

不同耕作措施对旱地玉米生长环境及产量的影响

采用田间定位试验,研究了羊粪4 m3+深耕30~35 cm(MP3)、羊粪4 m3+深耕20~25 cm(MP2)、羊粪4 m3+旋耕10~15 cm(MP1)、深耕30~35 cm(P3)、深耕20~25 cm(P2)、旋耕10~15 cm(P1)6种耕作措施下旱地玉米土壤温度、土壤水分、土壤呼吸速率及产量的变化。结果表明:采用不同耕作措施均能有效促进旱地玉米生长,与传统耕作方式(P1)相比,MP3、P3处理的土壤体积含水量分别提高了39.00%、32.44%;MP3处理下土壤温度显著高于传统耕作0.94℃;随着旱地玉米生育期的推进,土壤呼吸速率峰值出现在6月底,不同耕作方式下土壤呼吸速率较传统耕作提高了0.68~1.26倍;深耕处理、深耕+羊粪处理的旱地玉米产量均显著高于传统耕作,其增幅在11.94%~36.51%。通过3年试验比较,羊粪4 m3+深耕30~35 cm、羊粪4 m3+深耕20~25 cm、深耕30~35 cm效果较好。     

沼液营养液对设施西瓜生长的影响

以西瓜为材料,通过水培试验,在EC值相同条件下,研究了沼液与营养液配施对西瓜生长特性、根系活力、产量以及可溶性固形物、可溶性蛋白质、维生素C含量及硝酸盐含量的影响。结果表明:合理配施沼液,能有效改善西瓜品质,提高产量。与单独施用营养液相比,配施稀释16倍沼液处理下西瓜产量显著提高了9.26%,可溶性固形物含量显著增加了1.65%,维生素C含量是对照的1.77倍,增幅显著,硝酸盐含量较对照较低了8.96mg·g~(-1)。配施稀释16倍沼液的有机营养液,可以有效促进设施西瓜生长,增加株高,促进根系生长,提高设施西瓜产量,改善果实品质。     

几种有机物料与市售草炭基质理化性状比较分析

以白灵菇渣、杏鲍菇菇渣、木耳渣、沼渣等有机物料为试材,通过模糊相似优先比方法,研究了不同物料理化性状、植物毒性与市售草炭育苗基质的差别。结果表明:各物料容重、总孔隙度均在适宜范围之内,白灵菇渣、杏鲍菇菇渣、木耳渣水气比显著高于市面出售的草炭育苗基质和沼渣,说明白灵菇渣、杏鲍菇菇渣、木耳渣这几种基质材料透气性好,但持水性、储水能力弱;白灵菇渣、杏鲍菇菇渣、木耳渣以及沼渣pH值均高于市售草炭育苗基质,杏鲍菇菇渣、沼渣偏碱性;白灵菇渣EC值为2.25mS/cm,与市售草炭育苗基质的EC值差异不显著,其它物料EC值均显著高于市售草炭育苗基质,不宜单独作为栽培基质;用小白菜种子做发芽试验,白灵菇渣、杏鲍菇菇渣发芽率与市售草炭育苗基质接近,分别为80.00%、75.00%。白灵菇渣、杏鲍菇菇渣、木耳渣、沼渣都可以作为基质替代材料,但是不宜单独作为栽培基质,应该与其它栽培基质搭配使用,沼渣各性状指标与市售草炭基质最接近。该试验旨在为筛选适宜的有机基质材料及不同物料的合理配比提供可行的方案及理论支持。     

不同配比杏鲍菇渣基质对西瓜生长及光合特性的影响

以"早春红玉"西瓜为试材,采用温室槽式栽培的方式,将发酵完全的杏鲍菇菇渣与草炭、珍珠岩和蛭石按不同体积比配制成4种配方基质,以V(草炭)∶V(珍珠岩)=2∶1为对照(CK),研究了不同配比基质理化性质及其对西瓜生长和光合特性的影响,通过相关分析和隶属函数法综合评价,筛选出适合西瓜栽培的基质配方,以期为山西省西瓜基质栽培提供参考依据.结果 表明:与CK相比,各配比基质不同程度提高了其容重、pH和EC值;降低总孔隙度、持水孔隙度和通气孔隙度,均能满足西瓜的生长.随着生长期的延长(5月31日后),不同处理西瓜的株高和茎粗均高于CK,且不同处理间存在较大差异;T2处理优于其它处理.各处理西瓜的生长速率和茎粗增加幅度均极显著高于CK;T3处理的生长速率和茎粗增加幅度最小,但分别比CK提高11.28％和9.22％(P＜0.01).在膨瓜期,不同处理的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度均高于CK,而气孔限制值低于CK.不同配比基质应用效果的综合评价依次为T2＞T4＞T1＞T3＞CK.总之,不同配比基质均能促进西瓜植株的生长,其中T2[V(草炭)∶V(杏鲍菇渣)∶V(珍珠岩)∶V(蛭石)=2∶ 1∶3∶ 1]效果最好.     

畜禽粪便好氧堆肥腐熟度及其用于设施栽培基质的可行性分析

采用条垛堆和圆锥堆进行牛粪好氧堆肥,对比2种堆体在好氧发酵过程中腐熟度的相关指标,并对腐熟料是否达到设施作物栽培基质要求进行了分析。结果表明,圆锥堆的各项腐熟度指标均优于条垛堆,其中,在好氧发酵期间,圆锥堆在距堆体外侧45、60、75 cm处分别比条垛堆对应部位升温提前10、16、20 h,在45、75 cm处的高温持续时间分别比条垛堆多3、5 d;在好氧发酵结束时,圆锥堆和条垛堆的有机质含量分别降低了28.12%和25.42%,E4/E6值分别上升1.01和0.35;圆锥堆的GI在整个堆肥期均高于80%,而条垛堆下降至73.41%;2个堆体的pH值均为8.0左右,EC值较建堆初期均有上升。经60 d腐熟后,腐熟料的生物学性状和物理性状均能达到基质理想指标要求,化学性状除GI达到要求外,稍偏碱性,EC值偏高;通过基质混配后,相比单一腐熟料,各处理的容重、总孔隙度、持水孔隙度、pH值和EC值均降低,通气孔隙度增加,气水比降低,以处理T3(泥炭∶腐熟料∶珍珠岩(体积比)为1∶1∶1,50%替代泥炭)处理的理化性状基本满足理想基质要求,EC值降至3.5 m S/cm以下,不影响植株生长。说明腐熟料通过混配用于基质栽培是可行的。     

农杆菌介导抗草甘膦基因(EPSPS)的玉米转化及相关因子的影响研究

对影响农杆菌转化效率的一些因素进行了研究优化,结果表明,诱导培养基中添加200 mg/L的头孢霉素既能抑制农杆菌的生长又不影响幼胚的愈伤诱导;诱导和筛选培养基中添加5 mg/L硝酸银能有效抑制玉米愈伤组织褐变,显著改善愈伤组织及胚性愈伤组织的诱导率;分化培养基中添加2μmol/L的嘧啶醇能延缓试管苗的生长速度,使苗更健壮。利用优化的根癌农杆菌介导转化体系将抗草甘膦基因(EPSPS)转入玉米杂交材料HiⅡ中,获得了PCR阳性植株。     

不同磷水平菜园土对生菜产量及磷素利用效果的影响

通过盆栽试验研究了3种菜园土壤(高磷、中磷和低磷土壤)与4种不同水平磷肥配施对生菜产量及土壤中不同浸提形态磷素的吸收转化率的影响。结果表明,菜园土磷素含量对生菜产量的影响依次为高磷土>中磷土>低磷土,且以高、中磷土配施中水平磷肥以及低磷土配施高水平磷肥可使生菜显著增产;不同磷素含量菜园土对磷素的吸收转化率的影响依次为中磷土>低磷土>高磷土,且以高磷土不施磷或施低水平磷、中磷土不施磷或施中水平磷、低磷土施高水平磷可使磷素吸收转化率显著提高;不同浸提形态磷素的吸收转化率以中磷土NaHCO3和H2O、低磷土H2O和NaOH、高磷土NaHCO3和NaOH表现较高。