铁皮石斛组培苗移栽驯化过程中叶片光合特性、超微结构及根系活力的变化

研究了铁皮石斛(Dendrobium candicum Wall.ex Lindl.)组培苗在移栽驯化(即试管苗移栽大田)过程中,移栽0、1、2、4d和20d(已移栽成活)时叶片光合特征参数、叶绿素荧光特性及叶绿体超微结构,光合色素含量、可溶性糖含量、根系活力和硝酸还原酶活性等生理特征的变化,以阐明铁皮石斛组培苗在移栽驯化过程中发生的适应性变化。结果表明:铁皮石斛幼苗在移栽驯化过程中叶片表观量子效率、最大净光合速率、羧化速率以及PSⅡ的最大光化学效率和表观光合电子传递速率均在移栽驯化过程中不断升高并于20d时达到最大;而暗呼吸速率和叶绿素b的含量在移栽20d时显著降低。驯化过程中叶片光合机构遭到破坏,但移栽20d时叶绿体内淀粉粒和嗜饿小体体积变大,片层结构清晰、完整且有序。根系活力和硝酸还原酶活性均在移栽20d时显著增大。铁皮石斛组培苗在移栽驯化过程中叶片光合特性、超微结构及根系活力都发生了一定的适应性变化,随着移栽时间的延长,石斛叶片的光合效率明显提高,并有大量的光合产物积累;同时根系吸收水分、养分的能力及抗逆能力都明显增强,到移栽20d时组培苗已完全适应大田环境。

干旱区棉花秸秆还田和施肥对土壤氮素有效性及根系生物量的影响

【目的】本研究探讨干旱区棉田土壤氮素转化过程及对棉花根系生物量的影响,明确棉田土壤氮素有效性对农业管理措施的响应,为棉田制定高产高效管理措施,实现棉花高产优质低成本及环境友好生产服务。【方法】在定位试验条件下,采用裂区设计,以秸秆不还田(S0)与秸秆还田(S1)为主区,4种施肥处理(不施肥(F0)、施氮磷钾化肥(F1)、施有机肥(F2)、施氮磷钾化肥+有机肥(F3))为副区,分析了秸秆还田和施肥对土壤氮素有效性的影响,探讨了棉田土壤氮素转化过程,包括净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率和反硝化速率的变化,明确了土壤有效氮含量和棉花根系生物量对秸秆还田和施肥措施的响应。【结果】(1)秸秆还田和施肥显著增加了土壤净矿化速率、总硝化速率和反硝化速率,棉花不同生育时期不同施肥处理间各指标的变化不同,但秸秆还田下施肥处理间差异不显著,在盛花期均有最大速率;(2)秸秆还田和施肥显著增加了土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量,但秸秆还田下施肥处理间差异不显著,棉花盛花期和盛铃期土壤无机氮含量显著高于收获期;(3)秸秆还田显著降低了棉花根冠比,对根系生物量、细根/粗根比影响不显著,施肥显著增加了根冠比、根系生物量及细根生物量,施肥处理之间差异不显著。综上所述,秸秆还田能增加土壤净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率、反硝化速率、硝态氮、铵态氮和可吸出无机氮含量以及根系生物量。有机肥无机肥配施有最大的土壤净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率、反硝化速率、硝态氮和可吸出无机氮含量。有机肥无机肥配施也有最大的根系生物量和粗根细根比。【结论】秸秆还田和施肥有利于促进土壤氮素转化过程,增加土壤有效氮含量,对根系生长及生物量产生影响。在干旱区实施秸秆还田,结合有机无机肥配施技术有利于加速土壤养分转化,提高肥料利用效率,增加有效养分含量,促进作物根系生长和地上部碳同化能力。

秸秆还田和施肥方式对绿洲棉田土壤酶活性的影响

采用裂区试验设计,通过测定棉花生长季不同时期土壤pH、微生物生物量碳(MBC)、土壤酶活性,探究施肥方式和秸秆还田对绿洲棉田土壤环境的影响。结果显示:0-20 cm土层土壤pH值低于20-40 cm,但0-20 cm土层的MBC和酶活性均显著高于20-40 cm,其中盛花期土层差异尤为明显。秸秆还田显著增加了MBC、脲酶和蔗糖酶活性。与不施肥相比,单施化肥、单施有机肥和二者混施均显著降低了pH值,增加了MBC和酶活性;而且所有时期,化肥-有机肥混施均有最大的MBC和酶活性。因此绿洲棉田采用氮磷钾化肥与有机肥混施,同时兼用秸秆还田措施,可使棉田土壤pH值降低,生物量碳、酶活性提高,土壤环境得到改善,从而有利于农田土壤的可持续利用。

“金课”高阶性建设与“植物学”课程教学改革

“金课”是教育部实施“六卓越一拔尖”计划 2.0 中的重要内容,其具有高阶性、创新性和挑战度的特征,其中高阶性是指要培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维,是提升课程质量的基础。在此背景下提出课程高阶性建设的教学改革模式。本研究以“植物学”课程为例,围绕高阶性内涵,从课程改革目标、课程内容设计、实验课程建设等三个方面,开展教学研究,探讨提升课程高阶性的方法和措施,为打造“金课”、促进一流人才培养提供参考。

“互联网+教研”模式下同课异构在植物学课程思政建设中的应用

“互联网+”推动教研发展,引发教研形态转型。同课异构教研活动集专业引领、同伴互助、自我反思三者为一体,成为推进教师专业发展的有力抓手。课程思政是近年来全国高校课程改革和实践探索的重要内容。本研究在“互联网+教研”模式下,以植物学课程思政建设作为实践基地,依托教育部植物学课程群虚拟教研室,通过跨区域同课异构,实现深度教研,提升专业课教师思政育人能力,促进植物学课程思政建设。

新时代教育理念下“植物学”一流课程建设研究

课程是教学体系的基本单元、是人才培养的重要载体。高质量的课程关系着学生的思维发展、能力培养和品格养成等学生成人成才的方方面面。在这个新时代,一流课程建设是高等教育强国之路的必要手段,它通过提供高质量的教育资源,促进教育公平,提高教育质量,从而为国家的繁荣昌盛打下坚实的基础。本文从“植物学”课程建设中存在的问题出发,以学生学习成效为导向,从教学理念、教学目标、教学内容、教学模式以及考核方式提出了“植物学”一流课程的建设路径,旨在培养适应未来发展的复合创新型人才,助力一流教师的培养与成长,促进新时代教与学的创新与发展。

基于“互联网+教研”背景下的高校《植物学》课程思政建设探索与实践

在全国各高校开展以“课程思政”为切入点,探索各类课程与思想政治课程形成协同共振效应的大背景下,作为各大农林类院校主干课程,《植物学》不断加强课程思政教学体系建设,努力做到“不离专业讲思政,渗透思政讲专业”,争取守好植物学这段渠,这是每一位《植物学》授课教师共同的夙愿。本文基于“互联网+教研”模式,将不同高校教师跨区域聚集“云端”,针对《植物学》课程思政建设中的共性问题和痛点问题进行精准教研,发挥群体力量,充分挖掘课程体系思政元素,不断提升教师思政育人能力,扩大教研成果的辐射性。

生物科学专业植物学实验中大学生独立思考能力的培养

文章提出了生物科学专业植物学实验中大学生独立思考能力的培养策略,包括更新教学理念,注重学生独立思考能力的培养;优化教学内容,锻炼学生独立思考的能力;改革教学方法,培养学生独立思考的意识;完善考核体系,体现学生独立思考的过程。

新人才培养方案指导下生物类专业植物学实验教学改革初探

为响应国家实践能力人才培养的号召,在新的高校人才培养方案的指导下以提高植物学课程及实验教学效果,培养本科生科学素养及实践技能为目标,对植物学实验进行改革。通过分析新形势下高等院校生物类专业植物学实验教学现状,结合笔者多年植物学实验教学经验,提出了相应的改革与实践措施,以期为高等院校植物学实验教学改革起到借鉴和促进作用。

SPOC模式下植物学教学中重难点的突破方法

随着时代的进步,线上线下混合式教学已然成为高等院校的热点教学模式。植物学教学顺应时代的变化开展了一系列基于SPOC的线上线下混合式教学改革,改革过程中教学重难点的突破依然是每位教师关注的热点和难点。笔者根据多年教学改革经验,阐述SPOC模式下植物学教学中重难点的突破方法。

秸秆管理和施肥方式对绿洲棉田土壤有机碳库的影响

通过监测绿洲滴灌棉田不同秸秆管理和施肥方式下土壤有机碳库及碳库组分的变化,可揭示农田管理措施对棉田土壤有机碳库的调节机制,为干旱区提高农田土壤生产力以及农业固碳减排措施的制定提供科学依据.试验采用裂区设计,以秸秆还田(S)和秸秆不还田(NS)2种秸秆管理方式为主区,4种施肥处理为副区:包括不施肥(CK)、单施氮磷钾化肥(NPK)、单施有机肥(OM)和氮磷钾化肥与有机肥混施(NPK+OM).结果表明:施肥和秸秆还田均显著增加了土壤有机碳库,提高了有机碳(C_T)、易氧化有机碳(C_L)、微生物生物量碳(C_(MB))、水溶性有机碳(C_(WS)热水溶性有机碳(C_(HWS))的含量和有机碳累计矿化量(C_(TM))及碳库管理指数(CMI).秸秆还田较秸秆不还田土壤有机碳库提高了20.6%;处理NPK、OM、NPK+OM分别较CK提高了7.8%、29.5%、37.7%.不同施肥处理下C_T、C_L、C_(MB)、C_(WS)、C_(HWS)均表现为NPK+OM>OM>NPK>CK.秸秆还田较秸秆不还田C_(TM)提高了5.9%;NPK、OM、NPK+OM处理较CK分别提高了32.7%、59.5%、97.3%.对CMI与SOC及其组分间的相关性分析表明,CMI与C_T、C_(MB)、C_L、C_(WS)、C_(HWS)、C_(TM)、C库、固碳潜力均呈极显著相关关系,因此,CMI是评价绿洲棉田管理措施对土壤质量影响的重要指标.在干旱区建设高标准绿洲农田,发展棉花生产,采用秸秆还田和有机无机肥配施等农业技术措施,不仅能增加土壤有机碳及活性组分的含量,培肥地力,而且能促进土壤固碳,有利于农业资源高效利用和可持续发展.

川西亚高山季节性冻土期针叶林主要树种叶片和细根的生态生理特征

川西亚高山森林存在明显的季节性冻土现象,该地区的土壤经历着初冬冻融、深冬冻结、早春冻融等过程,同时,该区域冬季受气候变化的影响强烈。为了全面地认识亚高山森林的生态过程,该研究以川西亚高山针叶林两种主要树种——岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)和云杉(Picea asperata)为材料,研究其叶片及细根内丙二醛含量、渗透调节物质的含量、组织含水量、过氧化物酶活性以及硝酸还原酶活性在季节性冻土期的变化,同时还比较了冻土期和冻融期细根的比根长,比表面积,直径以及组织密度的变化。研究结果显示:在季节性冻土期,土壤温度昼夜波动幅度小于空气温度波动幅度,细根却表现出更强的过氧化物酶活性以及更高的渗透调节物质含量,说明细根较叶片对季节性冻土更为敏感。与冻结期相比,冻融期土壤温度、空气温度以及空气相对湿度昼夜波动幅度增加,促使云杉叶片可溶性糖含量以及两针叶树种叶片内过氧化物酶活性、脯氨酸含量显著增加,而细根的组织含水量显著降低,脯氨酸、可溶性蛋白质及可溶性糖含量均显著增加,表明冻融期对两针叶树种的影响较冻结期更为强烈。岷江冷杉和云杉的过氧化物酶活性及渗透调节物质含量具有相同的变化趋势,但叶片和细根的膜脂过氧化程度及酶活性变化并不一致,就岷江冷杉而言,细根的丙二醛含量显著增加,而叶片、细根的硝酸还原酶活性均显著降低,云杉仅叶片的丙二醛含量发生变化,且显著降低,说明云杉更能忍耐冻融循环造成的胁迫。研究还发现细根形态在季节性冻土期无显著变化。

川西亚高山针叶林云杉和冷杉生长季和非生长季叶片碳氮磷化学计量特征

以川西亚高山针叶林主要优势树种粗枝云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究对象,通过比较叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度及其化学计量比在生长季(8月)和非生长季(1月)的特征,分析其变化规律并对碳氮磷进行相关性分析.结果显示,云杉和冷杉叶片C、N、P浓度及其计量比均受到采样季节的显著影响,云杉和冷杉叶片C浓度均表现为生长季显著高于非生长季,生长季云杉N浓度显著低于非生长季,生长季云杉和冷杉P浓度均显著低于非生长季.C:N、C:P以及N:P均表现为生长季显著高于非生长季.生长季云杉和冷杉叶C:N:P质量比分别为407:13:1、447:14:1,非生长季C:N:P质量比分别为274:11:1、235:9:1.仅C浓度存在显著的树种间差异,表现为非生长季云杉叶片C浓度显著低于冷杉.两树种叶C、N、P浓度相关性分析结果表明云杉和冷杉叶片C浓度与N浓度、P浓度呈显著负相关,N浓度和P浓度呈显著正相关.本研究表明云杉和冷杉叶中C、N、P化学计量特征主要受生长季节影响,但若要全面了解川西亚高山针叶林C、N、P化学计量特征,还需长期研究并与林下土壤C、N、P化学计量比结合起来讨论分析.

干旱区绿洲农田不同种植模式和秸秆管理下土壤质量评价

研究干旱区绿洲农田不同种植模式和秸秆管理下土壤有机碳及其酶活性的变化,揭示农业管理措施对土壤质量的影响,以期为干旱区农业资源高效利用及可持续发展提供理论依据.在作物种植规划区,选择新疆主要农作物棉花、小麦、玉米,设计长期连作及轮作试验.结果表明:轮作处理土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳、热水溶性有机碳含量较连作处理分别提高了3.6%~9.9%、41.8%~98.9%、3.3%~17.0%、11.1%~32.4%、4.6%~27.5%;秸秆还田处理较秸秆不还田处理分别提高了12%~35.9%、22.4%~49.7%、30.7%~51.0%、10.6%~31.9%、41.0%~96.4%.轮作处理土壤过氧化氢酶、脱氢酶、β-葡萄糖核苷酶、蔗糖酶、纤维素酶活性较连作处理分别提高了6.4%~10.9%、6.6%~18.8%、5.9%~15.3%、10.0%~27.4%、28.1%~37.5%;秸秆还田处理较-秸秆不还田处理分别提高了31.4%~47.5%、19.9%~46.6%、13.8%~20.7%、19.8%~55.6%、54.1%~70.9%.相关性分析表明,SOC及其活性组分与土壤酶活性之间有极显著的正相关关系,利用土壤活性有机碳组分和酶活性变化可有效表征农田SOC和土壤质量变化.通过因子分析综合评价得知,在干旱区农业生产中,短期连作棉花兼实施秸秆还田可提高SOC及其活性组分含量和酶活性,合理轮作可有效缓解连作障碍,使土壤质量得到进一步改善,有利于农田土壤的可持续利用.

不同连作障碍消减措施对新疆棉花根系形态生理特征的影响

采用盆栽试验,研究添加生物炭(BF)、施用有机肥(MF)、施用硫肥(SF)和轮作(CR)4种不同连作障碍消减措施对新疆棉花盛花期根系生理生化、生长形态以及土壤养分的影响.结果显示,不同的消减措施对棉花根系和土壤特征的影响存在差异.添加生物炭显著提高了土壤pH值和62.48%的土壤速效钾含量,降低了有效磷含量,并显著提高了棉花根系活力、根系长度和平均直径(P < 0.05).与对照相比,轮作增加了土壤有机质、全氮和碱解氮含量,增加程度分别为31.79%、40.28%及32.43%,降低了土壤有效磷和速效钾的含量,并显著降低了根系丙二醛含量的积累(P < 0.05),且根系长度、根系表面积、根长密度和比根长最大.土壤速效钾和有效磷含量在施用有机肥处理下显著增加,分别增加了53.75%和16.75%,且根系平均直径显著增加(P < 0.05),这将提高根系与土壤的接触面积,有利于膜下滴灌下异质性养分的吸收.本研究区域施用硫肥对土壤养分提高以及棉花根系生理活性、根系生长的改善效果不显著(P < 0.05),并且施用硫肥具有最小的根冠比(0.499),不利于棉花根系自身的生长以及水分和养分的吸收.综上所述,添加生物炭、施用有机肥和轮作可通过影响根系形态或生理特征来提高根系功能的发挥,有利于养分的高效利用,可作为该区域可持续绿色农业的有效管理措施.(图1 表5 参51)

生物炭添加对新疆连作棉花不同根序根系形态和生理特征的影响

为缓解新疆棉花连作障碍,充分挖掘棉花根系生物学潜力,以新疆棉花根系为研究对象,采用模块根分级的方法探究不同根序根系的形态和生理特征以及它们对添加生物炭(BC)的响应.结果表明:根序对两个时期的生理指标、形态指标和根系生物量有显著影响.随着根序级的增加,吐絮期根系的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、全非结构性碳水化合物含量、第二和第三模块根的平均直径和根系生物量不断增加,两个时期比根长、比表面积和吐絮期组织密度不断减小.与对照相比,添加BC增加蕾期第一、第二模块根的可溶性蛋白含量分别为30.7%和21.8%,增加第一模块根的全非结构性碳水化合物含量79.8%、可溶性糖含量151%、比根长182%和比表面积193%,增加第二模块根的组织密度124%、吐絮期第一模块根的比根长6.3%和第一、第二模块根的组织密度分别为51.2%和23.8%.综上所述,棉花不同根序根系在生理和形态上存在异质性;第一模块根对BC添加最敏感,且BC使其在形态上更细更长,生理上活性更强,这有利于棉花对养分的吸收.(图4表3参57)