mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
水稻顺式还原酮加双氧酶基因的表达及功能分析

【目的】农作物对逆境胁迫的耐受能力与产量息息相关,是作物育种要考虑的重要因素。文中对水稻顺式还原酮加双氧酶基因OsARD1进行研究,分析其表达模式,明确其在水稻应对非生物胁迫中的功能,为水稻耐早品种的分子设计及育种提供参考依据。【方法】提取不同组织器官的总RNA,利用RT-PCR方法分析OsARD1表达的组织特异性。利用不同的非生物胁迫处理14 d大小的野生型(中花11)植株,在不同时间点提取总RNA,利用RT-PCR方法分析OsARD11表达的受诱导情况。通过农杆菌遗传转化法转化水稻愈伤组织,经过一系列分子检测后获得稳定遗传的T_1代OsARD1的过量表达转基因植株,以转入空载体的野生型植株作为对照.将在营养液中正常培养的12 d大小的野生型和过表达幼苗移出营养液进行缺水处理并进行恢复试验。将催芽后的野生型和过表达转基因植株种子种在含有5% PEG6000的agar培养基中进行渗透胁迫处理,以不含PEG6000的agar培养基作为对照,观察二者的表型。【结果】组织特异性表达分析表明OsARD1主要在根及成熟的组织中表达,尤其在衰老的组织中有较高表达。非生物胁迫处理表明OsARD1的表达明显受机械损伤、高盐和渗透胁迫的诱导。获得6个独立株系的可稳定遗传的OsARD1过量表达转基因植株。对过量表达转基因植株及空载体野生型对照进行干旱胁迫处理,缺水处理5 h后,野生型植株叶片卷曲皱缩成针状表现出严重的缺水症状,但此时过表达转基因植株叶片仍处于舒展状态;缺水处理8 h后开始复水培养3 d,野生型植株的存活率仅为10%,而过表达植株存活率为80%,远远高于野生型,说明过量表达OsARD1提高了水稻对缺水的耐受能力。用PEG渗透胁迫模拟干旱胁迫处理6 d后发现,不含PEG6000对照组中野生型和过表达植株的幼苗生长情况没有明显的差别;在PEG处理组中,野生型幼苗根的生长受到严重抑制,而过表达植株幼苗根的生长受到抑制较小,根长明显长于野生型对照植株,说明过量表达OsARD1增强了水稻耐受干旱胁迫的能力。【结论】OsARD1主要在水稻根及成熟的组织中表达,并且受机械损伤、高盐和渗透胁迫的诱导。过量表达OsARD1提高了水稻抗旱性能。
密植与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种产量及氮素利用效率的影响

【目的】探究密度与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种籽粒产量及氮素利用效率的影响。【方法】以稀植大穗型品种鲁单981 (LD981)和紧凑耐密型品种郑单958 (ZD958)为供试材料,设置52 500和82 500株/hm~2两个种植密度,同时设置0、90、180、270和360 kg·hm~(-2) 5个施氮水平,研究密度与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种单株及群体干物质积累特性、氮素转运效率、氮素利用效率、产量及其构成因素的影响.【结果】增加种植密度,相同施氮水平处理的千粒重和穗粒数显著降低,单位面积穗数、空秆率、倒伏率显著提高,不耐密品种空秆率、倒伏率增加更显著。其中,ZD958与LD981各施氮处理的平均千粒重、穗粒数分别降低6.24%、6.77%和7.52%、 18.09%, LD981空秆率、倒伏率高达17.0%、27.6%,显著高于ZD958。高密度条件下,籽粒产量随施氮量增加而增加,施氮270和360 kg·hm~(-2)处理的产量差异不显著;低密度条件下,随施氮量增加,籽粒产量先上升后下降,施氮量270 kg·hm~(-2)处理产量达到最大值。增加种植密度,夏玉米单株干物质积累量呈降低趋势,群体干物质积累量呈增加的趋势。随施氮量增加,单株和群体干物质积累量均显著增加,花后干物质贡献率呈上升趋势.相同氮素水平下,高密度处理显著提高夏玉米总氮素积累量、氮素转运量及其对籽粒的贡献率。增加种植密度,ZD958和LD981各施氮处理的平均总氮素积累量、氮肥农学利用率、氮肥利用率分别增加15.94%、 39.01%、26.22%和1.96%、 5.79%、 14.92%.相同种植密度水平下,总氮素积累量和花后氮素同化量随施氮量增加呈上升趋势,而氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力呈下降趋势。增加种植密度,营养器官氮素转运量和氮素转运对籽粒的贡献率显著增加。高密度种植条件下,氮素转运效率及贡献率随施氮量增加而增加,而低密度种植条件下,随施氮量增加而降低。【结论】本试验条件下,增密施氮显著提高不同耐密型夏玉米干物质积累量,但密度对籽粒产量的影响,品种间差异显著。增密后,LD981籽粒产量增加不显著,ZD958籽粒产量显著提高。高密度条件下,增加施氮量,不同耐密型玉米籽粒产量均显著增加,而LD981空秆率、倒伏率显著提高,是限制LD981籽粒产量提高的主要原因。增密显著提高不同耐密型玉米氮素利用率,提高营养器官氮素转运量;增加种植密度,ZD958花后氮素同化量增加,LD981则降低。施氮降低了植株氮素利用效率,但可以提高高密度条件下植株氮素吸收量,提高花后氮素同化量。增密与施氮相结合,有利于耐密型玉米产量与氮肥利用率协同提高。综合考虑产量和氮效率两方面,ZD958适宜种植密度为82 500株/hm~2,施氮量为270 kg·hm~(-2); LD981适宜种植密度为52 500株/hm~2,施氮量为.180 kg·hm~(-2)。
蛋白质组学分析揭示玉米籽粒发育过程中胁迫相关蛋白的表达特性

【目的】从蛋白质组学的层面探讨玉米籽粒发育过程中胁迫相关蛋白的表达特性,分析其功能,揭示籽粒自身防御系统的分子调控机理。【方法】大田条件下,以玉米品种登海661(DH661)为供试材料,67 500株/hm2密度下种植,开花期人工饱和授粉后第3、5、10、15、20、30、40和50天(DAP)取果穗中部籽粒。TCA-丙酮沉淀法提取籽粒总蛋白,用同位素标记相对定量(iTRAQ)技术进行蛋白质组学分析。通过匹配Uniprot玉米蛋白数据库鉴定籽粒总蛋白,并且用基因本论(GO)注释按照生物过程、分子功能及细胞组件进行功能分类。分析鉴定籽粒发育过程中显著差异表达的胁迫相关蛋白,并且将其分层聚类以展示其在籽粒发育过程中的表达模式。【结果】通过匹配玉米蛋白数据库,籽粒中总计鉴定到4 751个蛋白,这些蛋白涉及多种生物过程与分子功能,其中代谢过程与分子过程是最主要的两个生物过程,而催化活性与绑定功能是最主要的两个分子功能类别,表明这些生物过程与分子功能对籽粒发育具有重要作用。定量分析检测到123个胁迫相关蛋白在玉米籽粒发育过程中显著差异表达,主要参与籽粒蛋白修饰(33个)、活性氧(ROS)体内平衡(31个)、贮藏物质保护(17个),病虫害响应(8个)及其他胁迫响应过程(34个)。蛋白修饰相关蛋白主要包含一系列的热激蛋白、肽基脯氨酰顺反异构酶及蛋白二硫键异构酶,并且这些蛋白在籽粒不同发育阶段均显著积累,这对稳定籽粒中的蛋白结构具有重要作用。ROS相关蛋白包含不同的抗氧化酶系,并且主要在籽粒发育前、后期显著积累,维护了ROS的体内平衡。贮藏物质保护相关蛋白主要包含多种蛋白酶抑制剂、油脂体蛋白及油脂体固醇蛋白,并且这些蛋白随着籽粒发育不断上调表达,保护了贮藏物质的合成与积累。病虫害响应相关蛋白同样在籽粒发育后期显著积累,增强了籽粒对生物胁迫的抗性。其他胁迫响应相关蛋白主要包括一系列的晚期胚胎丰富蛋白(LEA)、膜联蛋白、脂质转移蛋白、非特异性脂质转移蛋白及脂氧合酶,其中LEA在籽粒发育后期显著积累,膜联蛋白与脂氧合酶主要在发育前期显著表达,而脂质转移蛋白及非特异性脂质转移蛋白在籽粒不同发育阶段均有积累,表明这些蛋白在籽粒不同发育阶段发挥重要作用。【结论】胁迫相关蛋白在籽粒不同发育阶段显著积累,构建了一个协同、多样、稳定的防御调控机制,维护了籽粒正常的发育过程。
轮耕模式对黄淮海冬小麦-夏玉米两熟区农田土壤改良效应

【目的】针对黄淮海地区长期采用单一土壤旋耕作业存在的弊端,研究由秸秆覆盖深松、秸秆还田旋耕和秸秆还田深耕组成的不同轮耕模式对黄淮海两熟区农田的土壤改良效应。【方法】连续6年定位实施5种轮耕模式:连年旋耕(CRT, CK).连年深松(CST)、连年深耕(CDT)、深耕/旋耕(DT/RT)和深耕/旋耕/旋耕(DT/RT/RT),研究各轮耕模式对冬小麦-夏玉米农田土壤三相比R值、土壤有机碳储量、全氮储量、土壤酶活性、土壤呼吸速率和作物经济效益的影响。【结果】轮耕模式、耕层深度、年份对土壤三相比R值、土壤有机碳储量、全氮储量和酶活性存在显著或极显著影响。与连年旋耕相比,连年深松模式有利于表层土壤有机碳储量、氮储量、土壤脲酶和蔗糖酶活性的积累,而连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕轮耕模式有利于增加10—40 cm土层的有机碳储量、氮储量、土壤脲酶和蔗糖酶活性,促进土壤营养均匀分布。随着轮耕年限的增加,0—40 cm土层的R值呈整体降低趋势,而土壤有机碳储量、全氮储量呈整体增加趋势,其中深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕轮耕模式表现更为明显。与试验开展前相比,秸秆全量还田下的连年旋耕、连年深松、连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式在0—40 cm土层的R值分别降低20.8%、33.1%、29.5%、29.7%和30.7%,有机碳储量分别增加6.4%、14.5%、16.0%、20.6%和23.8%,全氮储量分别增加3.1%、11.1%、11.6%、13.3%和15.7%。轮耕模式对土壤呼吸速率存在极显著影响,与连年旋耕相比,连年深松、连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速率分别提高20.7%、19.3%、13.7%和9.2%,夏玉米季分别提高19.1%、18.1%、15.2%和10.4%。但与连年深耕相比,深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速率分别显著降低5.9%和9.6%,夏玉米季分别降低3.3%和7.3%。其中,深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速率比深耕/旋耕降低4.1%,夏玉米季降低4.3%。轮耕模式、年份及其交互对作物产量和经济效益存在极显著影响。对5种轮耕模式6年的作物周年产量和经济效益综合分析,以深耕/旋耕模式最高,但与深耕/旋耕/旋耕模式的作物产量和经济效益差异均不显著。深耕/旋耕/旋耕、深耕/旋耕、连年深耕和连年深松的周年产量比连年旋耕分别增加18.9%、21.4%、12.9%和15.7%,其经济效益比连年旋耕分别增加31.9%、36.2%、20.3%和25.4%。【结论】深耕/旋耕/旋耕轮耕模式能够改善耕层结构,增加土壤耕层碳氮储量和根区酶活性,且显著降低农田碳排放量,增产增收效果明显,为黄淮海地区冬小麦-夏玉米两熟制农田适宜的轮耕模式,其次是深耕/旋耕轮耕模式。
玉米机械粒收破碎率研究进展

机械粒收是玉米收获技术发展的方向,是玉米实现全程机械化、转变生产方式的关键。当前,籽粒收获过程中破碎率高的问题不仅降低玉米等级和销售价格,而且导致收获产量下降,并增大烘干成本、增加安全贮藏的难度,是推广机械粒收技术面临的重要问题。玉米不同基因型间籽粒破碎率存在显著差异,抗破碎特性是可遗传的性状,可通过育种培育抗破碎率的品种;不同收获机械和作业参数对籽粒破碎率有显著影响,选择轴流式收获机,并根据玉米生长、成熟和籽粒含水率状况及时检查与调试收获机参数是保证低破碎率的有效措施;生态环境因素对破碎率也有显著的影响,籽粒形成、自然干燥和收获期的光照、温度、湿度等因素均会影响到籽粒硬度、容重、含水率和质地等与籽粒破碎相关的特性;种植密度、水肥管理、收获时期等栽培管理措施对籽粒破碎率也会产生明显的影响。因此,针对不同区域生态环境条件,应选择适宜生育期内能与当地光温资源匹配的品种以及确定品种适宜的种植区域。合理种植密度、优化氮肥管理和适量灌溉有利于降低破碎率,而选择在最佳收获期收获是降低籽粒破碎率的最有效措施。
品种和氮素供应对玉米根系特征及氮素吸收利用的影响

【目的】研究玉米根系特性与氮素吸收利用及其与地上部生物量和产量形成的关系,探明根系形态特征与氮素吸收能力对玉米高产性能的影响,为玉米高产高效生产提供理论依据。【方法】试验于2014—2015年在山东农业大学黄淮海区域玉米技术创新中心(36° 18'N,117° 12'E)和作物生物学国家重点实验室进行,以京科968 (JK968)、郑单958 (ZD958)和先玉335 (XY335)为试验材料,采用土柱栽培,设置两个氮素水平,施氮量分别为1.5 g/plant (LN)和4.5 g/plant (HN),在抽雄期(VT)和完熟期(R6)进行根系及植株取样,测定根系相关指标(根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积),干物质及氮素积累与分配规律,探究品种和氮素供应对玉米根系特征及氮素吸收利用的影响。【结果】两个氮素水平下JK968单株籽粒产量、生物量、根系各指标和植株氮素积累量、氮转运率、氮素收获指数、氮素利用效率均显著高于XY335和ZD958 (P<0.05)。JK968单株生物量、籽粒产量、植株氮素积累量较XY335和ZD958在低氮水平下分别增加15.2%、17.7%、9.0%和31.6%、 44.1%, 31.4%,在高氮水平下分别增加5.4?、12.9?、8.9%和13.5%、26.8%、23.5%;高氮水平下JK968、XY335、ZD958的单株生物量、单株籽粒产量和植株氮素积累量较低氮水平下分别增加15.7?、10.2%、33.9%, 26.14.8%、 34.0%和34.3%、25.1%、42.5%。抽雄期JK968根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积较XY335和ZD958在低氮水平下分别增加41.8%、9.0%、47.1%, 24.0%和63.2%、41.6%、60.4%、105.1%,在高氮水平下分别增加24.3%、6.0%、 35.2%、19.7%和40.3%、30.0%、49.3%、78.7%;高氮水平下JK968、XY335、 ZD958的根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积较低氮水平下分别增加48.3%、37.3%、36.4%、12.7%, 69.1%, 41.3%、48.4%、16.7%和72.5%、49.7%、 46.5%、29.3%。相关分析表明,吸氮量与根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积呈显著线性正相关,但品种的响应程度不同。在抽雄前,JK968植株吸氮量对根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积增长的响应度要高于XY335和ZD958; 而抽雄后的响应度则低于XY335和ZD958。【结论】JK968整个生育期的根系各项指标均显著高于XY335和ZD958,且氮素吸收能力强,生物量大,低氮条件下优势更加明显。JK968较发达的根系,保证了植株对氮素的吸收,具有较高的氮素转运效率、贡献率和氮素利用效率,有利于进行物质生产,因而获得更高的籽粒产量。
玉米机械粒收质量现状及其与含水率的关系

【目的】机械粒收技术是现代玉米生产的关键技术,是国内外玉米收获技术发展的方向和中国玉米生产转方式的关键。明确当前中国玉米机械粒收质量的现状,研究影响收获质量的主要因素,推动玉米机械粒收技术发展。【方法】利用2011—2015年在西北、黄淮海和东北和华北玉米产区15个省(市)168个地块获得的1698组收获质量样本数据,分析当前中国玉米机械粒收质量的现状及其影响因素。【结果】结果表明,籽粒破碎率平均为8.63%,杂质率为1.27%,田间损失籽粒(落穗、落粒合计)为24.71 g·m~(-2),折合每亩损失16.5 kg,平均损失率为4.12%,破碎率高是当前中国玉米机械粒收存在的主要质量问题。收获玉米籽粒平均含水率为26.83%,含水率与破碎率、杂质率及机收损失率之间均呈极显著正相关。其中,破碎率(y)与籽粒含水率(x)符合二次多项式尸0.0372 x~2-1.483 x+20.422 (R~2=0.452**,n=1 698),在一定含水率范围内(含水率大于19.9%),破碎率随籽粒含水率增大而增大。【结论】当前中国玉米机械粒收时破碎率偏高,而籽粒含水率高是导致破碎率高的主要原因。对此,建议选育适当早熟、成熟期籽粒含水率低、脱水速度快的品种,适时收获,配套烘干存贮设施等作为中国各玉米产区实现机械粒收的关键技术措施。
包膜尿素施用时期对夏玉米产量和氮素积累特性的影响

【目的】随着缓/控释肥的推广和农业劳动力越来越紧缺,简化施肥技术成为未来的一种施肥趋势。黄淮海地区夏玉米季雨热同期,基施包膜尿素容易使养分前期释放过快后期养分缺失,无法满足玉米后期生长需求。通过研究包膜尿素施用时期来探究适合黄淮海地区夏玉米种植的施肥方式,简化施肥生产同时保证玉米产量,提高肥料利用效率。【方法】供试夏玉米品种选用登海605 (DH605)和郑单958 (ZD958), 5个试验处理为不施氮处理(CK)、一次施尿素处理(JN)、拔节-大喇叭口期分次施尿素处理(SN)、基施包膜尿素处理(BR)和拔节期施包膜尿素处理(JR)。通过大田试验探讨包膜尿素肥料施用时期对夏玉米干物质积累、氮素积累转运特性及产量影响。【结果】施用氮肥可以显著提高玉米产量,ZD958和DH605各施氮处理较CK处理增产18.9%-24.7%和19.4% —28.9%。与JN处理相比,ZD958和DH605的SN处理平均增产4.15%和5.8%,其中ZD958的穗粒数显著提升。与BR处理相比,ZD958和DH605的SN处理平均增产1.44%和7.80%, JR处理平均增产2.10%和10.13%,其中ZD958的穗粒数显著提高,DH605的千粒重显著增大。两年试验都以JR处理产量最高,但JR与SN处理的产量无显著性差异。ZD958和DH605 JR处理的植株氮素总积累量比BR处理显著提高10.99%和6.78%,花后氮素积累量提高45.99%和43.87%,花后氮素吸收速率提高46.1%和43.5%,与SN处理相比,ZD958和DH605 JR处理的植株氮素总积累量提高5.15%和7.67%,花后氮素积累量提升18.78%和30.49%,花后氮素吸收速率提高18.39%和30.51%。ZD958和DH605 JR处理的氮素积累活跃期(ANAP)较BR处理增加13.74 d和25.87 d,成熟期籽粒含氮量(NAAG)提高12.78%和10.49%,花后氮素同化量(AANAA)提高50.87%和42.57%,氮素转运量(NTA)降低24.82%和25.38%,氮素转运效率(NTE)降低19.16%和12.04%,氮肥偏生产力(PFPN)提高2.07%和10.19%,氮肥农学利用率(AEN)提高11.47%和69.72%,氮肥利用率(REN)提高60.89%和25.91%, 土壌氮依存率(SNDR)降低9.90%和6.36%。与SN相比,ZD958 JR处理的ANAP延长了12.77d,NAAG、AANAA分别提高3.44%和20.17%, NTA和NTE分别降低18.93%和15.76%, PFPN、AEN和REN分别提高0.63%、3.29%和23.07%, SNDR降低4.89%。DH605 JR处理的ANAP延长了22.76 d,NAAG、AANAA分别提高10.26%和28.67%,NTA和NTE分别降低15.56%和7.80%,PFPN、AEN和REN分别提高2.15%、10.31%和29.96%, SNDR降低7.12%。【结论】黄淮海地区包膜尿素由基施改为拔节期施用,可以增加玉米籽粒含氮量、延长植株氮素积累活跃期并保持较高氮素吸收速率;氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥利用率显著提高,土壌氮依存率降低,增强了玉米对缓释肥养分的利用能力;增大了ZD958的穗粒数和DH605的千粒重,增产幅度与拔节期-大喇叭口期分次施氮的效果相当,保证一次施肥满足夏玉米整个生长季对养分需求,利于夏玉米精简化高效生产。
栽培措施及其互作对北方春玉米产量及耐密性的调控作用

【目的】探明不同栽培措施及其交互对北方春玉米产量和耐密性的调控效应及其对产量的贡献率。【方法】2013—2014年以密植高产玉米品种中单909为试验材料,设置45 000、60 000、75 000、90 000和105 000株/hm25个种植密度,栽培措施采用深松(S)、宽窄行种植(W)以及化控(C)处理,通过裂裂区设计形成不同的栽培模式。以产量为基础分别对不同措施组合进行通径分析、因子回归及交互效应比较分析,并结合气象数据对不同措施下的资源效率因子进行逐步回归分析。【结果】综合模式中化控处理(C)对产量具有显著的直接作用(贡献率27%—41%),这种作用在于仅靠化控处理即可增密1.17万株/hm~2;宽窄行(W)对产量的调控作用在不同组合间存在明显差异,而深松(S)对产量的调控则以间接作用为主(贡献率24%—37%),但深松与宽窄行组合较常规(RU)产量增加11.28%。密植条件下多项措施互作产量增益显著高于双项措施和单项措施,相较于常规模式(RU),正常年份(2013年)多项、双项及单项措施的增幅分别为31.27%、15.57%和7.96%,少雨年份(2014)增幅分别为15.02%、11.32%和5.65%,其产量的增加主要是由于群体耐密性的提高以及光能利用效率(RUE)、积温效率(GUE)和氮肥偏生产力(PFPN)的同步调控,最终实现了综合措施下的玉米高产高效。【结论】多项措施互作模式(SWC)玉米的产量增益最大,较传统模式最佳密度增加6.27万株/hm~2,实现产量增益11.91%,这主要归因于栽培措施及其互作对玉米群体耐密性的优化以及密植群体资源效率的调控作用。
种植密度对夏玉米根系特性及氮肥吸收的影响

【目的】玉米是中国第一大粮食作物,在国家粮食安全中具有举足轻重的作用。选用耐密型品种,增加种植密度是现在玉米获得高产的主要措施之一。然而,高密度种植加剧了玉米生长空间的压力,导致单株生长受到抑制,单株产量降低。根系作为吸收土壤水分与养分的主要器官,其生长受密植条件抑制。研究夏玉米品种根系特性对密度响应的基因型差异,探明密植条件下耐密型夏玉米根系特性与氮素吸收、利用的关系,为耐密型夏玉米品种的根系改良及密植条件下养分与水分管理提供依据。【方法】试验于2014 — 2015年在山东农业大学黄淮海区域玉米技术创新中心进行,以耐密型品种郑单958 (ZD958)和不耐密型品种鲁单981 (LD981)为试验材料,采用土柱栽培与~(15)N标记技术相结合的技术手段,研究不同种植密度下(D1, 52 500 plants/hm~2与D2,82 500 plants/hm~2),不同耐密型品种根系性状及氮素吸收利用情况对种植密度的响应。【结果】增加种植密度可显著提高夏玉米籽粒产量,但两品种单株籽粒产量均显著降低。两品种根系生物量、根长、根系表面积、根系活性吸收面积均随种植密度的增加而降低;Dl条件下,LD981根系各项指标生育前期高于ZD958,乳熟期后均低于或显著低于ZD958。D2条件下,两品种根系各项指标生育前期差异不显著,而生育后期LD981显著低于ZD958;地上部单株绿叶面积与穗位叶净光合速率受基因型及密度影响,变化趋势与根系一致。两品种根冠质量比受密度增加影响差异不显著,但根冠活性面积比显著降低;增加种植密度两品种单株氮素积累量及氮利用效率显著降低,肥料氮回收率、氮肥偏生产力均显著提高,但肥料氮所占植株氮素积累量的比例不受密度变化影响;D2下ZD958植株肥料氮含量、肥料氮所占比例、肥料氮回收率及氮肥偏生产力显著高于LD981。【结论】耐密型品种ZD958根系受密度影响较小,高密度下,能够维持相对较高的根量、根长、根系吸收面积及根系活力,且高值持续期长,生育后期衰老缓慢,保证了植株对氮素吸收,有利于地上部进行光合生产、获得较高籽粒产量;高密度下ZD958籽粒库容较高、库调节能力较强,是其氮利用效率及氮肥偏生产力显著高于LD981的主要原因。
玉米群体生长与光截获的动态模拟及应用

【目的】群体光截获对玉米生长发育及产量形成均有重要的影响,合理的群体结构直接决定着玉米产量的增加与稳定。群体结构的测量较为繁琐,费时费力,且不能与当地太阳辐射情况充分结合,从而无法对群体结构和功能做出整体的评价。因此,有必要构建合理、简便的玉米群体光截获动态模型,结合群体不同生育期的形态指标与光辐射情况,对群体结构做出快速而精准的评价,为不同区域玉米品种选择、播种密度确定、以及后期管理等提供参考意见。【方法】将玉米群体结构模型与光分布模型相结合,建立简易可靠的群体光截获动态模型。该模型可模拟玉米整个生育期群体光截获的动态变化,并对不同生育期群体结构做出相应的评价。同时,在中国农业大学吴桥实验站开展了两个田间试验,对模型的准确性和应用功能进行了验证。试验均为三因素,分别为品种、密度和氮肥处理,其中试验一:设置2个品种(郑单958,丹玉405),3个密度(4.5 × 10~4,6.0×10~4, 7.5× 10~4株/hm~2)和3个氮肥处理(不施氮;施氮180kg·hm~(-2),于播前、大喇叭口期和吐丝期以1: 4: 1的比例施入;施氮270 kg·hm~(-2),于播前、大喇叭口期和吐丝期以4: 4: 1的比例施入);试验二:设置1个品种(郑单958)、1个密度(8.25×10~4株/hm~2)和6个播期(4月20日,5月5日与20日,6月4日与18日,7月3日)。在两个试验中,对玉米不同生育期的群体形态指标、干物重、及产量均进行了测定。【结果】吐丝期和灌浆中期的群体光截获率模拟值与测量值的相关系数分别为0.91和0.85,均达到显著相关。运用该模型对两个田间试验数据的模拟结果显示,光截获率(量)随灌浆期的推进呈先增后减的趋势,吐丝后50 d光截获衰减加速。在试验地区,密度超过6 × 10~4株/hm~2时,光截获随密度变化不大;播期为6月中上旬时形成的玉米群体具有较为理想的光截获能力,结构功能潜力较大。产量与灌浆期有效光辐射呈正相关,但相关性随生育期推进逐渐减弱,表明灌浆后期产量的增加对群体光截获的需求减弱。在玉米生长发育后期物质转移对产量的贡献可能发挥着更加重要的作用。产量与群体光截获相关性的动态变化与品种有关,紧凑株型优于平展型。【结论】选择株型紧凑且生育后期群体结构维持较好的玉米品种,通过增加密度可进一步增加夏玉米产量。调整播期增强灌浆初期光合效率也是有效的增产方法之一。
中国玉米栽培研究进展与展望

玉米是全球也是中国第一大作物,在保障国家粮食安全中占有重要地位。当前,面对经济社会的快速发展和人增地减、资源紧缺、生态环境恶化等一系列突出问题,玉米栽培学科正面临着严峻挑战和新的历史发展机遇,在此重要历史关头,回顾中国玉米栽培研究历程和科技进展,探索未来发展方向具有重要的意义。分析表明,经过60年不懈努力,玉米栽培研究的目标已由产量为主向高产、优质、高效、生态、安全等多目标协同发展,研究内容不断拓宽与深入,形成了具有显著中国特色的玉米栽培科学与技术体系。进入21世纪以来,玉米栽培研究进入黄金发展期,在栽培理论、关键技术创新与应用方面取得一系列重要突破,在保障国家粮食安全中发挥了重要的作用。围绕未来玉米生产对科技的需求,依据现代科技的发展趋势,笔者认为高产、优质、高效、生态、安全仍将是未来玉米栽培研究的主要目标,并提出今后20年重点研究的方向与任务:一是继续探索不同生态区玉米产量潜力及突破技术途径,努力提高单产水平;二是转变生产方式,围绕籽粒生产效率,以提高资源利用效率和劳动生产效率为目标,降低生产成本,提高商品质量,增强玉米市场竞争力;适度发展青贮玉米和鲜食玉米等,促进玉米生产向多元化方向发展;三是应对全球气候变化,开展抗逆、减灾、稳产理论和技术研究,实施保护性耕作,实现玉米可持续生产;四是依托现代信息技术,开展智能化栽培技术研究,实现玉米精准生产与管理;五是强化栽培学科基础研究,玉米设计栽培,夯实玉米科技研究和生产发展基础。
高密度种植条件下春玉米氮素的需求规律与适宜施氮量

【目的】研究高密度(75 000株/hm~2)种植条件下,东北中部春玉米群体氮素需求规律与分配特征,及其对氮肥运筹的响应,以制定高密度群体玉米的氮素管理措施。【方法】试验于2011—2012年在吉林省公主岭市中国农业科学院作物科学研究所试验田进行,以先玉335为供试材料,在大田条件下设置了5个氮肥施用水平(不施氮(N1),70%推荐施氮量(N2),推荐施氮(N3), 130%推荐施氮量(N4),高量施氮(N5)),结合高产栽培管理模式,通过两年田间定点试验,系统监测了不同生育时期植株干物质和养分在各器官中的累积与分配特征,并研究了氮肥施用水平对玉米产量、氮素转运效率的影响。【结果】不同氮肥处理间产量、生物量和氮累积量差异显著,且氮肥处理与年际间交互作用显著;玉米籽粒产量随施氮量的增加呈现单峰曲线变化,以N3处理下产量最高,产量差异主要来自穗粒数和千粒重;春玉米干物质累积随生育进程呈现先快后慢的累积动态,合理的氮肥施用可以提高籽粒的累积量和氮素转运效率,是其增产的重要基础,处理间以N3处理籽粒所占总干物质比重最高;N3处理下吐丝后氮素累积比例显著高于其他4个处理,这表明合理的氮肥运筹可能更有助于植株生育后期对氮素的吸收;通过两年定点试验数据拟合,建立了产量与施氮量的一元二次回归方程y=-0.1715 x~2 + 79.73x + 3940.1(R~2=0.963);计算得出最佳经济施肥量为225.1 kg·hm~(-2)。【结论】合理的氮肥运筹显著提升植株干物质向籽粒中转移,并增加吐丝期后植株氮素的吸收和转运能力;在东北中部黑土区中等土壤肥力条件下,基于75 000株/hm2的种植密度,春玉米氮肥施用量可根据品种及肥力特征在225 kg·hm~(-2)左右进行微调。
2005—2016年中国玉米种植密度变化分析

【目的】合理增加种植密度是国内外玉米增产的重要途径,但合理的密植范围受资源条件、品种和种植技术共同影响。研究旨在分析中国玉米种植密度的现状及其在不同区域、不同年份的变化,辨析玉米产量提升途径,为明确未来技术发展方向和应对措施提供依据。【方法】研究整理了2005—2016年间全国农业科技入户示范工程和国家玉米产业技术体系示范县测产调研数据,包括北方春玉米区、黄淮海夏玉米区、西北玉米区、西南玉米区以及南方甜、糯玉米区共5大玉米产区,累计调研23个省(区)、267个县(市),共117 960份调查数据,以测产调研的收获株数分析中国玉米种植密度的变化情况。经过数据审核订正,各县市逐年农户数据平均代表该县(市)逐年种植密度,缺失数据利用5点平滑插值法插值补缺。根据区域环境资源条件及种植模式,将玉米主要产区细分为25个典型生态区域,以县(市)为单位分析玉米主要产区及其生态区域的种植密度和变化规律。研究运用箱形分析法和Tukey's HSD法比较各区域种植密度差异及其显著性;将各区域种植密度与年代进行回归,分析种植密度年际变化趋势及其显著性。【结果】分析表明,目前(2014—2016年),5大玉米产区和25个生态区域种植密度存在明显差异。种植密度由高到低依次为西北玉米区(6.77万株/hm~2) >黄淮海夏玉米区(6.19万株/hm~2) >北方春玉米区(5.91万株/hm~2) >南方甜糯玉米区(5.13万株/hm~2) >西南玉米区(4.80万株/hm~2),西北玉米区种植密度极显著高于其他主产区,而南方甜糯玉米区与西南玉米区种植密度极显著低于其他主产区。各主要产区种植密度变化情况存在明显差异。北方春玉米区种植密度2005—2016期间呈极显著增长,12年间上升了1.5万株/hm~2;黄淮海夏玉米区2005—2009年种植密度明显上升,2009年后种植密度稳定在6.2万株/hm~2左右;西北玉米区自2009年以来始终是种植密度最高的产区,2013年达到阶段性顶峰,近年没有继续突破。西南玉米区2009—2016年种植密度维持在4.80万株/hm~2左右,与其他主产区种植密度差距在不断加大;南方甜、糯玉米区的种植密度自2009年以来下降趋势明显。【结论】中国玉米种植密度在主产区之间、主产区内不同生态区域之间的现状和发展趋势并不均衡,整体上呈现北高南低的态势,虽然区域环境条件是决定种植密度的关键因素,但合理的耕作栽培技术和适宜的耐密品种是克服资源限制、提高种植密度的途径。进一步辨析促进和限制区域种植密度发展的资源环境、品种与栽培技术因素,能够为各区域构建密植增产技术模式提供理论支持。
三维成矿预测多源地学空间数据库建设——以宁芜盆地钟姑矿田为例

大数据是海量、高增长率和多样化的信息资产,是未来找矿靶区预测的不可或缺的技术。大数据一三维成矿预测研究面临机遇与挑战,其涉及的地学大数据除了数据来源众多、比例尺不同、数据量大、非结构化管理、时效性强、空间数据与非空间数据协同管理等复杂特点外,还必须具有适应进行三维建模及空间分析的数据结构。本文分析了地学空间大数据的特点,对多源地学综合信息的管理需求进行研究,参考国家及行业标准,建立了可满足三维成矿预测需求的多源地学空间数据库模型,并依据实际划分为勘查控制钻孔地质数据库、空间属性数据库和地球物理数据库,各数据库可在多源地学空间索引库的支持下协同工作。本文以大数据应用的典型实例——钟姑矿田作为研究对象,系统收集了矿田内勘查成果资料,建立了钟姑矿田多源地学空间数据库,并在此基础上进行了控矿要素的有效提取,可进一步支持三维成矿预测。研究结果表明,本文提出的多源地学空间数据库可有效管理地学空间大数据,是大数据一三维成矿预测的重要解决方案,是进行三维成矿预测的重要数据支持。
基于重力大数据的中国大陆区域地质构造解析

本文从重力异常角度对中国大陆区域地质构造的深部结构进行了研究。基于卫星重力大数据,利用改进后的位场分离方法获取了从地表到上地幔顶部不同深度的重力异常场。分析了各个碰撞一俯冲带、造山带及盆地等地区上地幔顶部(参考深度约为72 ~ 76 km)和中地壳(参考深度约为12~16km)深度的异常特征。结合地质构造、地球化学和地球物理学证据,重点讨论了重力异常产生的原因及其与中国大陆主要构造之间的关系,获得了中国大陆在环太平洋动力学体系和特提斯动力学体系这两大动力作用下不同地区差异性的壳幔响应。
20 MHz与50 MHz超声皮肤成像与测量的比较研究

目的了解20 MHz和50 MHz两种超声频率下人体不同部位皮肤的成像特点,比较两种频率超声测量皮肤厚度时的信度。方法招募健康志愿者39名,年龄18~39岁。采用20MHz和50 MHz超声对受试者全身20个部位皮肤进行超声成像,由3名医师分别测量各人体部位表皮与真皮的厚度,分析超声图像,并通过计算组内相关系数判断不同频率超声测量不同部位皮肤厚度时的信度。结果两种频率超声测量各部位表皮时组内相关系数基本小于或接近0.7,信度不理想;在光滑平坦的人体部位,两种频率超声测量真皮时组内相关系数基本大于0.75,信度较高。20 MHz超声可以充分显示真皮与部分皮下组织,50 MHz超声仅能显示真皮层结构,但对细节成像更清晰。在一些解剖结构复杂且不平整的部位,两种频率超声在成像深浅、细节分辨能力方面各有利弊。结论20 MHz和50 MHz超声作为无创影像工具能够很好地反映表皮及真皮结构;在人体不同部位,要根据两种频率超声的成像特点进行选择。
骨密度检测对脆性髋部骨折患者骨质疏松诊疗率的影响

目的观察骨密度检测对脆性髋部骨折住院患者骨质疏松诊疗的影响。方法对我院2010年1月至2012年12月560例老年脆性髋部骨折住院患者进行回顾性分析,根据是否进行双能X线骨密度仪(DXA)骨密度检测分为骨密度检测组和无骨密度检测组,比较二组患者的骨转换标志物检测和抗骨质疏松治疗情况。结果DXA骨密度检测组80例,其中接受骨转换标志物检测36例(45%),住院骨质疏松治疗率70.0%,出院后持续抗骨质疏松治疗率57.5%;无DXA骨密度检测组480例,均未进行骨转换标志物检测,住院骨质疏松治疗率42.1%,出院后持续抗骨质疏松治疗率36.7%(χ~2=21.51和12.44,P均<0.001)。 结论脆性髋部骨折患者的骨密度检测率和骨质疏松诊疗率低下,DXA骨密度检测和提高骨转换标志物检测率和骨质疏松症的治疗率有关。
不同可变数目串联重复序列组合对中国流行结核分枝杆菌分辨力的评价研究

目的在规范化的结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, MTB)可变数目串联重复序列(variable number of tandem repeats, VNTR)基因分型的基础上,构建我国31个省(自治区、直辖市)VNTR数据库,每个省优化一套VNTR位点组合,为我国结核病预防控制策略的制定提供科学依据。方法对2007 — 2008年全国结核病耐药性基线调查的4 116株MTB15位点VNTR (15-VNTR)基因分型。汉高指数(Hunter-Gaston Index,HGI)分析每个位点的分辨率。依据谱系流行特征,以分辨率高和稳定性强为原则,为各省设计一套VNTR优化组合(12-VNTR、10-VNTR、8-VNTR和5-VNTR),采用HGI和成簇率进行评价。结果完成了涵盖率为96.36% (3 966/4 116)MTB完整15-VNTR图谱。发现QUBllb、MIRU26等7个高分辨率位点;QUB26、MIRU16、Mtub21、QUB11b在部分地区遗传稳定性差。内蒙古自治区、重庆市、黑龙江省的最优组合为10-VNTR,其他各省的最佳组合为8-VNTR。结论VNTR数据库的建立将推动全国范围MTB传染源的追踪;各省优化VNTR组合的推出有助于当地结核病疫情的监测和群体遗传学的研究。
秸秆覆盖对崩积体坡面产流产沙影响的模拟试验

通过室内模拟降雨试验,研究60 mm/h雨强条件下,不同秸秆覆盖度(0、25%、50%, 75%、100%)和坡度(25°, 30°和35°)组合崩积体坡面的侵蚀状况。结果表明:①不同条件下崩积体坡面初始产流时间在49 ~ 913 s;同一坡度条件下,崩积体坡面初始产流时间随着覆盖度的增加而延长;同一覆盖度条件下,初始产流时间35°>25°>30°;坡面产流时间与秸秆覆盖度呈线性正相关关系。②崩积体坡面径流量的变化过程具有如下几个特征:第一,在降雨初期,坡面径流率在短时间内迅速增加,之后趋于平缓;第二,坡面径流量的起伏变化幅度随着坡度的增加而增大;第三,同一覆盖度条件下,30°坡面的径流率大于25°和35°坡面。③崩积体坡面产沙量存在临界覆盖度,值为50%。
祁连山大野口流域典型灌丛植物与土壤中氮磷的化学计量特征

通过野外取样与室内分析相结合的方法,对祁连山西水林区的鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)、吉拉柳(Salix gilashanica)、金露梅(Potentilla fruticosa)、鲜黄小檗(Berberis diaphana)和甘青锦鸡儿(Caragana tangutica)等5种典型灌丛植物和土壤氮(N)和磷(P)含量进行了测定和分析,旨在阐明植物与土壤中N、P的化学计量特征。结果表明: ①5种灌丛植物叶片的N、P含量均显著高于其他器官的N、P含量,N含量的变化范围为15.72~29.08g/kg,P含量的变化范围为1.58 ~ 3.47 g/kg;细根和粗根的N含量的变化范围分别为5.11 ~ 12.20 g/kg和4.46 ~ 11.84 g/kg, P含量的变化范围分别为0.87 ~ 1.58 g/kg和0.63 ~ 2.02 g/kg;叶片N: P值范围为7.00~9.95,细根和粗根中的N: P值分别为5.60 ~ 8.97和5.09 ~ 8.84,叶片和根系对N、P元素有着相似的利用格局。②5种灌丛土壤N含量均随土层深度增加逐渐减小,不同土层N含量的变化范围为1.40 ~ 6.80 g/kg, P含量均随土层深度增加较为稳定,不同土层P含量的变化范围为0.45 ~ 0.96 g/kg; N: P值随土层深度增加其值不断减小,主要取决于土壤N含量。0~10 cm土层中,吉拉柳、鬼箭锦鸡儿、金露梅、鲜黄小檗和甘青锦鸡儿N:P值分别为11.02、7.30、7.41、7.40和2.69。③5种灌丛叶片N含量与土壤N含量呈显著或极显著正相关,与土壤P含量无显著相关(甘青锦鸡儿除外);叶片N: P值与土壤N含量呈显著负相关,而与土壤P含量呈显著正相关;灌丛叶片和土壤N、P含量及化学计量比与其他变量之间均无显著相关。同时研究还发现,祁连山5种典型灌丛生长可能主要受N素限制。
鼎湖山不同植被类型下土壤肉足虫群落结构的比较研究

为了解不同植被类型下土壤原生动物群落的特征,采用定性和定量培养法,对采自鼎湖山国家级自然保护区内沟谷常绿阔叶林(A点)、河岸常绿阔叶林(B点)、温带季风常绿阔叶林(C点)、针阔叶混交林(D点)、针叶林-马尾松林(E点)、山地常绿阔叶林(F点)和山顶灌草丛(G点)7种植被下土壤样品中肉足虫的群落组成和数量进行了观察和统计;并借助“普遍分布模型(ubiquity model)”和“生物地理模型(biogeography model)”理论,探讨了土壤原生动物在较小范围内的分布模式。结果显示:在所有土壤样品中,共检出20属31种土壤肉足虫,其中Centropyxis和Nebela属出现的物种数最多(各有3种);在全部肉足虫种类中,有8种出现在4个土壤样点中,它们分别是Amoeba sp.、 Centropyxis compressa、Difflugia globulosa、D. gramen、Lamtopyxis sp. 、 Nebela dentistoma、Trinema enchelys和T. lineare。对比分析显示:不同植被下的土壤肉足虫群落组成呈一定差异,F点土壤中肉足虫最多(15种),G点土壤中最少(9种);不同植被类型下土壤肉足虫群落的丰度差别很大,最高出现在F点中(29 200 ind./g),最低出现在G点中(3 510 ind./g)。群落相似性比较显示:各样点的土壤肉足虫群落处于中等不相似(0.25 ~ 0.5)到中等相似(0.5 ~ 0.75)的水平。聚类分析表明,A点与F点的土壤肉足虫群落相似性最高;B点与G点的土壤肉足虫群落相似性也较高;D点与其他5个样点的相似性相对较低。单因子相关性分析显示土壤含水量与肉足虫丰度间有极显著的相关性(P<0.01),而土壤中NO_3~--N与肉足虫丰度间有显著的相关性(P<0.05);多元相关分析表明,鼎湖山土壤肉足虫丰度变化与多个土壤理化因子组合间存在相关性,以(PH +含水量)组合与土壤肉足虫丰度的相关性最大。CCA分析显示不同的土壤理化因子对肉足虫某具体种的作用存有差异。因此,鼎湖山自然保护区土壤肉足虫的分布更符合“生物地理模型”。
pH及共存金属离子对生物质炭吸附铅稳定性的影响

生物质炭对重金属吸附性能的稳定性是评价生物质炭修复效果的重要指标。本文研究了不同PH、金属离子Cd和A1存在下,Pb在不同炭化温度(100℃、400℃、700℃)生物质炭上的脱附性能及脱附过程。结果表明,pH越低,Pb的脱附率越大。其主要是由于H~+的竞争效应,以及生物质炭表面官能团的质子化,促进了Pb的重新活化。在Cd和A1共存时,Pb的脱附率进一步增加。当pH = 3.5时,Cd和A1的存在分别使Pb从CM100、CM400和ZKZ700上的脱附率提高了13.9%、1.0%、3.4%和26.8%、13.0%、11.3%。这主要归因于多金属的水解使得更多的H~+得以释放,进而促进了Pb的脱附。Pb在生物质炭上的脱附率随脱附时间的延长而不断增加,反应前4h,脱附率迅速增加并均已达最大脱附率的70%, 4h后脱附速率减慢。Pb的脱附动力学符合伪一级动力学模型及颗粒内扩散模型(前4 h)。当Cd和A1存在时,解吸液对Cd、A1易解吸态的优先脱附降低了Pb的脱附速率并延长了其脱附所达平衡的时间。
可溶性有机质对凹凸棒土负载铁/镍降解黄棕壤中BDE47的影响

多溴联苯醚(PBDEs)是一类广泛使用的溴代阻燃剂,在大气、水体、土壤、生物体等环境介质中普遍检出,严重威胁环境安全和人体健康。本文以凹凸棒土负载铁/镍材料(A-Fe/Ni)为修复剂,以普遍检出的2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE47)为模式化合物,开展了可溶性有机质(DOM)存在条件下,A-Fe/Ni对黄棕壤中BDE47的降解动力学过程研究,探讨了DOM对材料降解BDE47的影响机制。结果表明:A-Fe/Ni可高效地降解黄棕壤-甲醇/水体系中的BDE47,降解过程符合假二级动力学方程,BDE47可被降解成一溴~三溴联苯醚和联苯醚。体系中加入3种DOM(胡敏酸、柠檬酸和草酸)后,DOM在Fe/Ni颗粒表面形成钝化层,抑制了降解过程中的传质和电子传递作用,不同程度降低了A-Fe/Ni对黄棕壤-甲醇/水体系中BDE47的降解效率,并影响其降解产物物质的量的组成。实验结果为使用零价纳米铁及零价纳米铁基双金属材料修复污染土壤中PBDEs提供了理论依据和参考。
烟杆腐解速率及养分释放规律研究

利用安徽省池州市东至县典型烟田土壤,采用尼龙网袋法研究了烟杆还田后的腐解速率及养分释放规律。结果表明,烟杆还田后,腐解速率表现为前期快、后期慢。试验期间(120d),常规还田、添加白云石粉和生石灰还田烟杆的累计腐解率分别为56%、53%和49%。各处理烟杆还田的养分释放率均为钾>磷>氮。烟杆还田前15 d内,钾的释放达到88%,磷的释放率为76%,而氮的释放率仅为53%。烟杆还田对土壤pH有显著影响,在整个腐解过程中生石灰和白云石粉处理土壤pH均显著高于常规还田和不还田处理。烟杆还田显著增加土壤速效钾的含量,较不还田提高47%。由烟杆腐解特点和养分释放的规律可见,烟杆中的钾是水浸提的速效钾,水稻推荐施肥量中可考虑减去(或部分减去)所用烟杆的钾含量。
基于GPS和水准数据的2013年芦山7.0级地震震源滑动模型

利用GPS连续站和精密水准观测资料得到的同震形变结果作为2013年芦山7.0级地震地表3维形变场的约束,在兼顾不同断层模型方案的基础上对地震震源参数等进行了反演计算,结果表明:以盲逆断层作为反演的断层模型优于以上边界到地表的断层作为反演的断层模型的结果,矩形盲逆与铲状盲逆断层模型间的反演结果没有明显的差异,芦山地震矩的最佳反演结果为M_w6.7,位错在断层面上的分布集中在30kmx30km的范围内,以逆冲为主兼有北翼右旋,南翼左旋的特征,左旋分量大于右旋分量,是一种“楔型”形变模式。
中国农田土壤农药污染现状和防控对策

随着农药长期大量的施用,农药残留及其污染问题日益严重。因此,针对我国农业生产中涉及的三类主要农药除草剂、杀虫剂和杀菌剂的施用情况及其农田土壤中残留特征进行了阐述,对农田土壤因农药残留造成的作物抗性危害、生态环境风险以及人类健康潜在风险等进行了分析,并对农药污染农田土壤的微生物修复、植物修复以及菌根修复的研究状况进行了介绍,在此基础上提出了农田土壤农药污染综合治理的防控对策。
增施氮素对苗期渍水胁迫冬油菜生理特性及产量的调控效应

研究增施氮素对苗期渍水胁迫后冬油菜生理特性及产量的调控效应,可为冬油菜主产区渍水胁迫后植株生长恢复调控措施的选择提供重要参考。本研究采用盆栽和大田试验,在冬油菜5~6叶期设置渍水胁迫D0(0d)、 D6(6 d)和D9(9 d)三个处理,并在渍害胁迫解除后设置4个氮素增施水平N0(0 kg/hm~2)、N2(30 kg/hm~2), N4(60 kg/hm~2)、 N6(90kg/hm~2),研究了增施氮素对苗期渍水胁迫后冬油菜的生理响应特性及产量的调控效应。结果表明:与单纯渍水不增施氮素相比,增施氮素均能有效改善冬油菜各项生理指标而提高产量,盆栽和大田试验各指标变化特征基本一致。增施氮素20d后,随渍水胁迫天数的减少与氮素施用水平的增加,盆栽及大田植株叶片叶绿素含量、叶片和根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及产量增加,叶片和根系丙二醛(MDA)含量降低,除植株根系CAT活性以外,交互作用对其余各项生理指标及产量的影响均达到显著水平(P <0.05)。与单纯渍水不增施氮素相比,盆栽及大田N4D6处理冬油菜叶绿素总含量、叶片和根系抗氧化酶活性以及产量均显著增加13.28% ~ 26.98%(P<0.05),叶片和根系丙二醛含量显著降低20.24%~23.67%(P<0.05),除POD活性外,其余各指标均已恢复至自然对照水平;盆栽及大田N6D9处理叶绿素总含量、叶片和根系抗氧化酶活性以及产量均显著增加(P<0.05),叶片和根系MDA含量显著降低(P<0.05),但所有指标仍均未恢复至自然对照水平。因此,在冬油菜主产区苗期渍水胁迫6 d后增施纯氮60 kg/hm~2以及渍水胁迫9 d后增施纯氮90 kg/hm~2均能显著增强油菜渍水胁迫后的生理代谢活动,而提高作物产量。
多环芳烃的真菌漆酶转化及污染土壤修复技术

漆酶可以转化多种有机污染物,在环境保护领域具有广泛的应用潜力。二十年来,通过多学科协同研究,对真菌漆酶转化多环芳烃的机制、特征等各方面的认识不断深入。基于漆酶等真菌木质素分解酶的污染土壤修复技术不断发展,并逐渐走向田间应用。本文首先介绍了真菌漆酶的一般作用机制与多环芳烃转化特征,结合我们的相关研究提出了漆酶作用下多环芳烃在土壤中的迁移模式;其次介绍了利用漆酶氧化原理修复污染农田土壤的潜力,着重对利用农业废弃物进行真菌生物刺激的修复实践进行了评述;最后,就漆酶转化多环芳烃基础研究中的若干重要问题进行了思考,并展望了真菌及其漆酶系统在污染土壤修复应用中的发展方向。
利用背景噪声成像技术反演宁夏及邻区S波速度结构

利用宁夏及邻区90个地震观测台站记录的2012年1月至2013年12月地震波形数据,根据噪声成像方法得到研究区瑞利面波群速度频散资料,获得了宁夏及邻区下方地壳上地幔三维S波速度结构。结果表明,在10~40km深度范围内,银川地堑和六盘山断裂带下方呈现出低速异常体,随着深度的增加低速异常在阿拉善地块与青藏高原NE缘弧形构造区之间成为环绕兰州盆地的低速异常区;研究区地壳及上地幔三维S波速度结构存在明显的横向不均匀性。这些结果对于研究宁夏及邻区活动构造带的动力学和强震发震机理有意义。
铬还原菌的分离筛选及其在微生物燃料电池生物阴极中的应用

【目的】水溶性的Cr(VI)对环境及人类造成的危害是社会亟待解决的问题。Cr(VI)还原菌株的分离筛选、还原特性的分析和在微生物燃料电池中的应用为六价铬污染水体的微生物修复提供科学依据和新的方法。【方法】从黄河兰州段排污口采集样本,用平板法分离筛选获得具有Cr(VI)还原能力的菌株,并将Cr(VI)还原能力最强的LZU-26菌株应用到微生物燃料电池中,检测其产电能力和Cr(VI)还原特性。【结果】共分离得到21株具有Cr(VI)还原能力的菌株,其中LZU-26茵株Cr(VI)还原能力最强,属于Cellulosimicrobium cellilans。0.4mmol/L初始Cr(VI)在LZU-26的作用下24 h铬还原率可达到95.89%,在48 h后达99.97%。将LZU-26运用在微生物燃料电池生物阴极,所获得的最大电压和最大功率密度分别为68 mV和6.8 W/cm~2。生物阴极Cr(VI)还原率(68.9%)也远高于化学阴极(14.7%)和对照组(2.7%)。【结论】利用Cr(VI)还原菌作为微生物燃料电池生物阴极处理含铬废水,将会是一种高效、节能和环境友好的方法。
基于O/E模型和化学-生物综合指数的淮河流域关键断面生态健康评价

由于人类对河流的过度开发利用,河流生态系统逐步退化,部分河流甚至已丧失生态服务功能.因此,客观评价河流生态系统健康状况,加强河流生态保护与修复是水环境管理的重要工作.本研究于2014—2015年度在淮河流域典型河段的9个关键断面展开了4次水生态状况调查,根据四季水质现状和底栖动物群落结构特征,分别应用O/E模型和化学-生物综合指数法对淮河流域河流生态健康进行评价.结果表明:淮河流域总氮污染严重,处于劣V类标准;底栖动物群落结构简单,生物多样性较低,主要以腹足纲和昆虫纲为主且物种分布呈现显著的季节性差异;O/E指数在p_c≥0和p_c≥0.5阈值条件下的评价结果显示所有断面的健康等级均处于差或极差;除夏季外,化学-生物综合指数评价结果与O/E指数评价结果呈现较好的一致性.水质恶化是物种锐减的重要诱因,是水生态健康状况较差的主要限制因素.
三氯卡班降解菌株Sphingomonas sp. YL-JM2C中多个邻苯二酚双加氧酶的功能

【目的】研究Sphingomonas sp. YL-JM2C菌株的生长特性,确定以三氯卡班作为碳源的生长情况。挖掘菌株YL-JM2C潜在的邻苯二酚1,2-双加氧酶及邻苯二酚2,3-双加氧酶基因,在大肠杆菌(Escherichia coli)中异源表达邻苯二酚双加氧酶基因并研究其酶学性质。【方法】优化S. sp. YL-JM2C菌株以三氯卡班作为碳源时的培养条件,并利用全自动生长曲线测定仪测定菌株生长情况,绘制生长曲线。通过生物信息学方法挖掘潜在的邻苯二酚双加氧酶基因,并分别在Escherichia coli BL21(DE3)中进行异源表达,通过AKTA快速纯化系统纯化蛋白,分别以邻苯二酚、3-和4-氯邻苯二酚为底物检测重组蛋白的酶学特性。【结果】菌株在pH为7.0-7.5时生长最优。在以浓度为4-8 mg/L的三氯卡班做为底物时,菌株适宜生长。当R2A培养基仅含有0.01%酵母提取物和无机盐时,加入终浓度为4 mg/L的三氯卡班可促进菌株生长。挖掘到6个潜在的邻苯二酚双加氧酶基因stcA1、stcA2、stcA3、stcE1、stcE2和stcE3,表达并通过粗酶液分析证明其中5个基因stcA1、stcA2、stcA3、stcE1和stcE2编码的酶均具有邻苯二酚双加氧酶和氯邻苯二酚双加氧酶的活性;纯化酶的底物范围研究揭示了StcAl、StcA2和StcA3均属于II型邻苯二酚1,2-双加氧酶,StcE1和StcE2为两个新型邻苯二酚2,3-双加氧酶;它们酶动力学分析研究证明了5个酶对邻苯二酚的亲和力和催化效率最高,4-氯邻苯二酚次之。【结论】在同一菌株中发现了5个具有功能的邻苯二酚双加氧酶基因,stcA1、stcA2和stcA3编码的酶均属于II型邻苯二酚1,2-双加氧酶,stcE1和stcE2为两个新型邻苯二酚2,3-双加氧酶编码基因。5个酶均具有催化邻苯二酚和氯邻苯二酚开环反应的功能,这为更好地理解微生物基因组内代谢邻苯二酚及其衍生物氯代邻苯二酚基因的多样性奠定了基础。
小麦秸秆生物炭对水中对羟基苯甲酸乙酯的吸附特性

对羟基苯甲酸乙酯属于尼泊金酯类物质,是一种典型的新兴环境污染物.本研究通过制得不同热解温度(300、500和700℃)下的小麦秸秆生物炭(分别表示为BC300、BC500、BC700),对水中对羟基苯甲酸乙酯进行间歇吸附.结果表明,热解温度升高会导致生物炭表面疏水性增强,且引起零电荷点从8.37升至9.42.溶液初始pH值由8升至12时,对羟基苯甲酸乙酯去除率显著递减;此外,溶液离子强度的增强会导致对羟基苯甲酸乙酯去除率的下降.生物炭吸附水中对羟基苯甲酸乙酯的等温吸附过程符合Langmuir方程,其中,最大吸附容量排序为:BC700> BC500>BC300.同时,吸附过程符合准二级动力学方程,且为吸热自发过程.此外,经过4轮再生吸附,生物炭吸附容量仍可达到最初的90%,其中,BC700展示出最高的吸附效率(92.76%).
栾树对湘潭锰尾矿土不同处理方式下植被修复盆栽实验

锰矿废弃地植被修复可促进矿区生态环境的改善和经济的可持续发展,植被修复方法和技术措施对锰矿废弃地的修复至关重要,混合基质中尾泥和尾渣的配置比例与配置方式也是提高植物存活率的关键技术措施.本研究采用栾树进行锰矿废弃物(尾泥和尾渣)盆栽试验,探讨不同混合比例处理方式下锰尾矿废弃物的特性以及栾树对重金属锰的植物修复效果.结果表明:①锰矿尾泥呈酸性,尾渣呈碱性,尾渣中全Mn和有效Mn含量高于尾泥,二者混合基质的pH值和全Mn含量则随着尾渣含量所占比例的增加而升高,但有效Mn含量则逐渐降低.②不同比例的尾泥和尾渣混合基质可以有效改善土壤的物理性质,提高栾树的存活率和改善植物的生长状况;随尾泥含量的增加,栾树总生物量增多,生产力提高,当V(尾渣):V(尾泥)=3:1时的栾树生产力与对照土壤中的栾树生产力相当.③从栾树各器官的Mn富集量、生物富集系数和转移系数来看,栾树不属于Mn超富集植物,但作为Mn的低积累植物,属于Mn的耐性树种,具有较强的适应性,可用于锰矿废弃地的植物稳定修复.
基于EPR技术的5种纳米金属氧化物光生活性物种的形成研究

纳米金属氧化物的光化学性质使其成为新的催化剂和杀菌剂,而活性氧化物种(Reactive Oxygen SpecieS,ROS)作为其具有催化杀菌性能的主要原因受到广泛关注.本研究通过电子顺磁共振(EPR)自旋捕捉和自旋标记技术,研究了5种纳米金属氧化物(nAl_2O_3、nCuO、nTiO_2、 nFe_2O_3和nZnO)在不同光照条件下形成光生电子、羟基自由基(·OH)、超氧阴离子(O_2~-·)和单线态氧(~1O_2)的能力.结果表明,在光照过程中, nAl_2O_3、nCuO、nTiO_2和nZnO能够生成·OH和~1O_2, nFe_2O_3只生成了~1O_2.其中,nTiO_2生成的光生电子和·OH最多,nCuO仅次于nTiO_2,nAl_2O_3和nZnO能够生成·OH,但生成量很少.本实验结果可为预测和评价纳米金属氧化物的光催化性能及环境风险提供一定的理论支持.