土壤团聚体有机碳研究进展

土壤有机碳是衡量土壤肥力的重要指标,对于促进土壤养分循环、增加养分有效性有重要作用。土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是组成土壤结构的最小单元,受到自然因素和人为因素的影响,其形成转化过程与土壤固碳过程息息相关,因而研究团聚体和有机碳的关系及团聚体有机碳影响因素对于土壤结构的改善和土壤质量的提升具有重要意义。本文通过对文献的总结,明晰了土壤团聚体和有机碳的关系,阐述了土壤类型、施肥方式、土地利用和矿区复垦对土壤团聚体有机碳的影响,并从生物质炭的长期定位研究和复垦矿区的土壤修复两方面对土壤团聚体有机碳的研究进行展望,研究结果可为合理的农业生产提供科学依据。     

甘蔗热带种金属硫蛋白家族基因的克隆及响应重金属胁迫的表达分析

金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白,在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料,分别测定了其在CdCl2、ZnSO4和CuCl2水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量,结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1(登录号为KJ504373)、ScMT2-1-5(登录号为MH191346)和ScMT3(登录号为KJ5043704)3个金属硫蛋白家族基因,它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子,开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长228 bp,编码75个氨基酸;ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子,ORF长246 bp,编码81个氨基酸;ScMT3含有1个内含子和2个外显子,ORF长198 bp,编码65个氨基酸。RT-qPCR显示,Cd2+胁迫下,在甘蔗地上部和地下部,ScMT2-1-5均连续显著上调表达,而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟,在地下部呈“扬-抑”趋势,提示甘蔗响应Cd^2+胁迫过程中ScMT2-1-5起更积极的作用,ScMT1参与胁迫后期的分子响应,而ScMT3不起主导作用。Cu^2+胁迫下,地上部ScMT1连续显著上调表达,ScMT2-1-5和ScMT3呈总体上调的表达趋势;地下部,ScMT1和ScMT2-1-5的上调表答均出现延迟,仅在胁迫后期显著上调表达,而ScMT3仅在胁迫前期显著上调表达。该结果提示了ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在Cu2+胁迫响应过程中的协作关系,三者共同参与了地上部的胁迫响应,其中ScMT1起更积极的作用;此外三者还先后参与了地下部对Cu^2+胁迫的分子响应。Zn^2+胁迫下,ScMT1和ScMT3分别仅在地上部和地下部显著上调表达;ScMT2-1-5在地上部和地下部均呈“扬-抑”的应答趋势;提示了在甘蔗响应Cd^2+胁迫应答过程中ScMT1和ScMT3分别在地上部和地下部起主要作用,ScMT2-1-5参与了胁迫前期的分子响应。ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在甘蔗不同组织中及在重金属(Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+)不同累积水平下呈现出相似或互补的应答特性,提示上述甘蔗MT家族不同成员在重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面产生了功能分化,且三者在应对过量Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+对甘蔗组织造成伤害的过程中存在时空上的协同作用。该研究为深入理解多倍体植物甘蔗中MT家族各成员基因在重金属耐受过程中的协同作用机制奠定了基础。     

滴灌下生物质改良材料对盐渍土水盐氮运移的调控效应

为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应，采用土箱模拟试验，研究了水肥一体化滴灌条件下，生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下，盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程；铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势，在空间上的运移再分布特征较弱；硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征，受铵态氮硝化作用的多重影响，后期空间分布与铵态氮空间分布相似；生物炭通过提高土壤饱和导水率，增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围；腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度，同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时，还影响土壤氮素转化运移过程及其分布，这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。     

内蒙古高原紫花苜蓿土壤氮素丰缺指标和推荐施氮量

为了给内蒙古高原紫花苜蓿（Medicago sativa L.）测土施氮奠定科学基础，本研究采用“零散实验数据整合法”和“养分平衡-地力差减法”新应用公式，开展了该自然区域紫花苜蓿土壤氮素丰缺指标和推荐施氮量研究。结果表明：内蒙古高原生长第1年紫花苜蓿土壤碱解氮第1~6级丰缺指标为≥48，20~48，8~20，4~8，2~4和<2 mg·kg^-1，土壤全氮第1~5级丰缺指标为≥1.4，0.8~1.4，0.4~0.8，0.2~0.4和<0.2 g·kg^-1，土壤有机质第1~6级丰缺指标为≥17，10~17，6~10，3~6，2~3和<2 g·kg^-1。当紫花苜蓿目标产量9~18 t·hm^-2、氮肥利用率40%时，内蒙古高原紫花苜蓿第1~6级土壤推荐施氮量分别为0，68~135，135~270，203~405，270~540和338~675 kg·hm^-2。     

不同施肥处理对马铃薯农田土壤理化性状及产量的影响

为了探究不同施肥处理对马铃薯农田土壤理化性状及产量的影响,试验地采用马铃薯连作模式,设置3个施肥处理,即：单施化肥(T)、有机肥配施化肥(YTF 1/2)、全量有机肥(YTF)。结果表明：在不同施肥处理下马铃薯农田土壤的理化性质和马铃薯产量发生了变化,其中变化最为明显的土壤指标有土壤容重、孔隙度、饱和导水率、有效磷。YTF处理较T处理可分别显著(P<0.05)降低土壤容重16.8%,增加土壤孔隙度12.7%,提升饱和导水率25.3%。YTF处理可显著提升土壤有效磷含量43.0%,但各处理间土壤pH、有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效钾之间差异并未达到显著水平。同时,较之T处理,YTF处理亦可显著提升土壤团聚体含量。YTF和YTF 1/2处理可分别较T处理提升马铃薯产量24.6%和12.8%。因此,施用有机肥不仅可以改善土壤结构,改良土壤物理性状,亦能促产增收。     

茶树花青素形成分子机理的研究进展

花青素是由类黄酮合成途径产生的次生代谢产物,含量高时会使茶树新梢呈现红色或紫色。同时,花青素相比儿茶素等具有更明显的抗氧化、预防肿瘤等药理保健作用。文章就茶树花青素合成途径、转录及转录后调控等方面进行综述,以期更好地为高花青素茶树的育种研究提供理论依据。     

岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

气候变化情景下流苏香竹潜在分布区预测

流苏香竹（Chimonocalamus fimbriatus）是云南特有珍稀竹种，主要分布于云南西南部。文章以野外调查获取的流苏香竹分布信息为主，运用最大熵模型（MaxEnt）同时结合地理信息系统（ArcGIS），基于19个气候因子，预测其在当前及未来气候变化情景下的潜在分布区。结果表明：当前流苏香竹的高适生区和中适生区主要分布于德宏州、保山市和临沧市等地，除迪庆州、丽江市和昭通市外，云南其他区域均有低适生区零星分布。在未来2050s和2070s的2个时间段，基于2种不同共享社会经济路径（SSP1-2.6和SSP5-8.5），流苏香竹的高适生区面积呈减少的趋势，尤其是SSP5-8.5路径下，高适生区面积仅为当前的12.51%（2050s）和18.63%（2070s）；中、低适生区在SSP1-2.6路径下，显著扩张（2050s）或略微扩张（2070s），在SSP5-8.5路径下，则大幅收缩。流苏香竹野外实际分布区及其潜在分布区均以斑块状为主，可能与云南特殊的地形、地貌有关。影响流苏香竹分布的主导气候因子为最湿月份降水量、最暖月份最高温度、最干季度降水量和平均气温日较差。流苏香竹对气候变化比较敏感，根据其野外分布状况，建议以就地保护为主、迁地保护为辅，在其潜在适生区内适当引种栽培。     

Exogenous application of allelopathic water extracts helps improving tolerance against terminal heat and drought stresses in bread wheat (Triticum aestivum L. Em. Thell.)

The allelopathic water extracts (AWEs) may help improve the tolerance of crop plants against abiotic stresses owing to the presence of the secondary metabolites (i.e., allelochemicals). We conducted four independent experiments to evaluate the influence of exogenous application of AWEs (applied through seed priming or foliage spray) in improving the terminal heat and drought tolerance in bread wheat. In all the experiments, two wheat cultivars, viz. Mairaj‐2008 (drought and heat tolerant) and Faisalabad‐2008 (drought and heat sensitive), were raised in pots. Both wheat cultivars were raised under ambient conditions in the wire house till leaf boot stage (booting) by maintaining the pots at 75% water‐holding capacity (WHC). Then, managed drought and heat stresses were imposed by maintaining the pots at 35% WHC, or shifting the pots inside the glass canopies (at 75% WHC), at booting, anthesis and the grain filling stages. Drought stress reduced the grain yield of wheat by 39%–49%. Foliar application of AWEs improved the grain yield of wheat by 26%–31%, while seed priming with AWEs improved the grain yield by 18%–26%, respectively, than drought stress. Terminal heat stress reduced the grain yield of wheat by 38%. Seed priming with AWEs improved the grain yield by 21%–27%; while foliar application of AWEs improved the grain yield by 25%–29% than the heat stress treatment. In conclusion, the exogenous application of AWEs improved the stay green, accumulation of proline, soluble phenolics and glycine betaine, which helped to stabilize the biological membranes and improved the tolerance against terminal drought and heat stresses.     

Utilizing a DUALEM‐421 and inversion modelling to map baseline soil salinity along toposequences in the Hunter Valley Wine district

In the oldest commercial wine district of Australia, the Hunter Valley, there is the threat of soil salinization because marine sediments underlie the area. To understand the risk requires information about the spatial distribution of soil properties. Electromagnetic (EM) induction instruments have been used to identify and map the spatial variation of average soil salinity to a certain depth. However, soils vary with depth dependent on soil forming factors. We collected data from a single‐frequency and multiple‐coil DUALEM‐421 along a toposequence. We inverted this data using EM4Soil software and evaluated the resultant 2‐dimensional model of true electrical conductivity (σ – mS/m) with depth against electrical conductivity of saturated soil pastes (EC_p – dS/m). Using a fitted linear regression (LR) model calibration approach and by varying the forward model (cumulative function‐CF and full solution‐FS), inversion algorithm (S1 and S2), damping factor (λ) and number of arrays, we determined a suitable electromagnetic conductivity image (EMCI), which was optimal (R² = 0.82) when using the full solution, S2, λ = 3.6 and all six coil arrays. We conducted an uncertainty analysis of the LR model used to estimate the electrical conductivity of the saturated soil‐paste extract (EC_e – dS/m). Our interpretation based on estimates of EC_e suggests the approach can identify differences in salinity, how these vary with parent material and how topography influences salt distribution. The results provide information leading to insights into how soil forming factors and agricultural practices influence salinity down a toposequence and how this can guide soil management practices.