红壤旱地毛叶苕子不同翻压量下腐解及养分释放特征

为了探讨不同翻压量的毛叶苕子在红壤旱地的腐解及养分释放特征,采用尼龙网袋埋田法在江西东乡红壤甘薯地进行了180d的田间腐解试验,研究了低(15000kg/hm^2)、中(22500kg/hm^2)、高(30000kg/hm^2)3个翻压量下毛叶苕子的干物质腐解规律和养分释放率。结果表明,总体上毛叶苕子腐解存在前期迅速、后期缓慢的现象,翻压180d后毛叶苕子干物质的最终腐解率达到70.19%~84.18%。碳、氮、磷、钾、镁、硫、铜、锌均在翻压后的前20d大量释放,钙、锰的释放较慢,铁在翻压前期出现"富集"现象。增加翻压量不会改变毛叶苕子整体的腐解及养分释放规律,但会对养分的释放率和释放速率产生影响。不同翻压量下毛叶苕子碳、氮、磷、钾的释放率和释放速率分别可用幂函数y=ax^b和指数衰减模型v=v_0e^(-kx)进行拟合,回归分析表明增加翻压量对毛叶苕子碳、氮完全释放的延缓效应最大(延缓354~406d和791~1358d)、磷次之(延缓87~122d)、钾最小(延缓16~27d)。增加翻压量可以显著提高毛叶苕子碳、氮、磷、钾的释放速率,但仅局限于翻压后的前10或20d。增加翻压量后毛叶苕子大部分的养分仍在翻压后的前20d释放,后期的释放量并未得到大幅提高,为后茬作物"持续"供应养分的能力有限。因此,实际生产中应充分结合后茬作物的需肥特性,制定毛叶苕子合理的翻压量。本研究可为中国南方红壤旱地绿肥作物的科学利用提供理论依据。

施氮和接种根瘤菌对红壤旱地花生生长及氮素累积的影响

为探讨南方红壤旱地施氮和接种根瘤菌对花生生长和氮素累积的影响,以花生品种粤油256为材料,采用田间随机区组试验,设置9个处理:不施氮肥(N0)、50%施氮量(N_(50%))、75%施氮量(N75%)、100%施氮量(N_(100%),当地习惯施氮量135 kg·hm^(-2))、125%施氮量(N_(125%))、150%施氮量(N_(150%))、50%施氮量+接种根瘤菌(N_(50%)+RI)、75%施氮量+接种根瘤菌(N_(75%)+RI)、100%施氮量+接种根瘤菌(N_(100%)+RI),研究花生的生长发育状况、产量提升水平、氮素累积特征及氮肥利用效率。结果表明,在红壤旱地上适量施氮会促进花生生长,过量施氮会产生不利影响。单施氮肥时的增产幅度在9.8%~13.5%之间,以N75%的产量最高,为4 651.0 kg·hm^(-2)。合理施氮配合接种根瘤菌对花生的生长发育促进明显,所有处理中以N75%+RI的产量最高,达到5 169.1 kg·hm^(-2),但施氮不足(N_(50%))时接种根瘤菌的效果微弱。所有处理的花生氮素累积均可用Logistic方程拟合,适量施氮(≤N75%)可以提高花生氮素累积的最大速率vmax,使之出现时间tmax略有提前,但氮素快速累积的持续时间Δt较短;过量施氮(>N100%)会使Δt过长,v_(max)降低、t_(max)推迟;而适量施氮配合接种根瘤菌处理的v_(max)较高,tmax出现时间及Δt时长适中。所有处理中以N75%+RI的氮肥农学利用率和吸收利用率最高,其氮肥偏生产力和生理利用率也较高,因此,本试验条件下以施氮101.25 kg·hm^(-2)(N75%)配合接种根瘤菌的效果最佳。本研究结果为我国南方红壤区花生的高产高效种植、科学合理施肥提供了理论依据。

不同施氮时期对红壤旱地花生生物量和氮素累积的影响

以花生品种粤油256为供试材料,采用田间随机区组试验,设置6个处理:不施氮肥(CK)、氮肥全部基施(N_(10∶0∶0),当地习惯施氮方式)、氮肥70%基施+30%花针期施用(N_(7∶3∶0))、氮肥50%基施+50%花针期施用(N_(5∶5∶0))、氮肥50%基施+30%花针期施用+20%结荚期施用(N_(5∶3∶2))、氮肥30%基施+50%花针期施用+20%结荚期施用(N_(3∶5∶2)),研究不同施氮时期对南方红壤旱地花生生物量累积、氮素累积、氮肥利用率和产量的影响。结果表明:所有处理的花生生物量累积、氮素累积均可用Logistic方程拟合,施氮时期显著影响花生生物量及氮素的累积特征,氮肥分次施用并适当后移可显著提高生物量及氮素的最大累积速率(v_(max))、推迟吸收"峰值"的出现时间(t_(max)),延长生物量及氮素快速累积的持续时间(Δt),从而有利于提高花生产量及氮肥利用率,但氮肥后移比例过大(N_(3∶5∶2))也不利于肥效的充分发挥。本试验条件下,以氮肥50%基施+30%花针期追施+20%结荚期追施(N_(5∶3∶2))的效果最好,其产量达到4 918.5kg·hm^(-2),较CK增产20.0%,较当地传统的一次性施肥也可增产9.8%。合理调控施氮时期是提高我国南方红壤旱地花生产量和氮肥利用率的有效措施,本研究可为该区域花生的科学合理施肥、高产高效栽培提供理论依据。

施氮和接种根瘤菌对红壤旱地花生产量、氮素吸收利用及经济效益的影响

以花生品种粤油256为供试材料,采用田间随机区组试验,设置9个处理:不施氮肥(N_0)、50%施氮量(N50)、75%施氮量(N75)、100%施氮量(N100,即当地习惯施氮量135kg·hm^(-2))、125%施氮量(N_(125))、150%施氮量(N_(150))、50%施氮量+接种根瘤菌(N50+RI)、75%施氮量+接种根瘤菌(N75+RI)、100%施氮量+接种根瘤菌(N_(100)+RI),研究了施氮和接种根瘤菌对南方红壤旱地花生产量、氮素吸收利用及经济效益的影响。结果表明:适量施氮会促进花生生长,过量施氮会产生不利影响。单施氮肥的增产效果有限,增产幅度在9.8%~13.5%之间。施氮配合接种根瘤菌比相对应的单施氮肥处理增产0.7%~11.7%,当氮肥施用不足时(N50)接种根瘤菌的效果不明显,仅增产0.7%;氮肥施用适量时(N_(75)和N_(100))接种根瘤菌增产效果明显,分别增产11.4%和11.7%。本试验条件下以N75+RI处理,即施氮101.25kg·hm^(-2)配合接种根瘤菌的效果最佳,产量达到5 169.1kg·hm^(-2),比对照(N0)增产26.1%,还明显提高了花生各器官的含氮量、吸氮量、氮肥利用率和经济效益。施氮配合接种根瘤菌是提高我国南方红壤旱地花生产量和经济效益的有效措施,本研究可为该区域花生的高产高效种植、科学合理施肥提供理论依据。

钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制

【目的】阐明钙离子与硫化氢相互作用缓解水稻铝毒害的分子和生理机制。【方法】以Kasalath为试验材料,选取0μmol/L和30μmol/L AlCl_(3),0.1 mmol/L和0.5 mmol/L CaCl_(2),0.2μmol/L NaHS和100μmol/L硫化氢清除剂亚牛磺酸(HP)作为处理浓度,将种子置于30℃培养箱中黑暗培养24 h后取水稻根系,通过测定水稻根系伸长量、总铝含量、细胞汁液中铝含量、质外体中铝含量、细胞壁中铝含量、果胶含量、果胶甲酯酶活性以及OsSTAR2、Os NRAT1和Os FRDL4相对表达量,探究钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制。【结果】铝胁迫下,相较于0.1 mmol/L CaCl_(2)处理,0.5 mmol/L CaCl_(2)处理显著提高了水稻根系伸长量、硫化氢含量、总钙含量和细胞质中钙含量,显著降低了水稻根系的总铝含量,细胞液、质外体和细胞壁中的铝含量。铝胁迫下,硫氢化钠预处理后,水稻根系的伸长量在两种钙浓度下均显著增加,水稻的根尖铝含量、根系总铝含量、细胞液中铝含量、质外体中铝含量和细胞壁中铝含量在两种钙浓度下均显著降低,OsSTAR2和Os FRDL4相对表达量在两种钙浓度下均显著提高,Os NRAT1相对表达量在两种钙浓度下均显著降低。铝胁迫下,添加HP则呈现相反的结果。【结论】铝胁迫下,钙离子通过增加水稻根系硫化氢的生成,降低水稻根系对铝的吸收和积累,最终缓解铝对水稻根系伸长的抑制作用。

褪黑素和茉莉酸甲酯基质育秧对水稻耐低温胁迫的调控作用

早稻育秧过程中易遭受低温冷害,引起水稻减产。因此,有必要研制耐低温的水稻育秧基质来保障早稻生产。本研究以我们实验室自己研制的发酵基质作为研究对象,外源添加褪黑素和茉莉酸甲酯后,分别在水稻萌发阶段和水稻生长7 d后进行为期3 d的低温处理,然后测定水稻的萌发状况、理化性质和基因表达,从而明确2种不同激素对早稻秧苗耐低温胁迫的调控机制。结果表明,褪黑素和茉莉酸甲酯均显著提高水稻在低温条件下的发芽率和发芽势;两者均能提高水稻在低温条件下的生长,包括提高株高、根长、根条数、干物重、叶龄和养分含量。在低温条件下,褪黑素和茉莉酸甲酯均能通过调节水稻体内抗氧化系统酶的活性和降低水稻体内过氧化氢与丙二醛含量来缓解低温胁迫导致的脂质过氧化损伤。褪黑素和茉莉酸甲酯均能提高低温条件下水稻体内的脯氨酸含量和叶绿素含量,降低脱落酸的含量,而茉莉酸甲酯则单独提高了水稻体内GA_(3)的含量。褪黑素和茉莉酸甲酯对水稻耐冷基因存在不同的调控作用,在低温条件下,两者均显著上调OsCDPK7和OsLti6b,显著下调OsWRKY45基因的表达,褪黑素单独上调OsFer1基因的表达,茉莉酸甲酯单独上调OsTrx23基因的表达。以上结果表明,褪黑素和茉莉酸甲酯均能通过调控水稻体内抗氧化系统酶活、渗透物质含量、叶绿素含量、植物激素含量和耐冷基因表达提高水稻耐低温胁迫能力。

林火对大兴安岭森林土壤微生物的影响

以大兴安岭2010和2000年火烧迹地为研究对象,并选择附近未过火区为对照区,分析林火对土壤微生物生物量和细菌群落结构的影响。结果表明:火后1a,土壤微生物生物量显著减少;林火显著影响细菌群落多样性,α-变形菌、酸杆菌、浮霉状菌的相对丰度降低,β-变形菌、拟杆菌、变形菌的相对丰度增加。火后11a,土壤微生物生物量碳氮质量分数显著低于对照区;细菌群落结构指标(除了α-变形菌)与对照差异不显著。火烧强度与土壤微生物生物量、细菌群落多样性不相关,但与细菌优势种的相对丰度密切相关。林火对微生物生物量的影响较为持久,火后细菌群落具有较高的恢复能力。

论高等学校微生物学的教学改革

微生物学是生命科学各个相关专业重要的基础课程,具有实践性强、受益面广和课程内容更新快等特点。文章通过对高等学校微生物学教学中存在问题的分析,提出了从加强师资队伍建设、加强教材建设、改变教学方法、引入前沿研究、课堂教学与科研实践结合以及考核评价方法等方面进行教学改革,旨在提高大学生的学习能力和科研素养。

水杨酸通过一氧化氮途径调控水稻缓解低磷胁迫

【目的】深入剖析水杨酸调控水稻低磷胁迫响应的生理与分子机制具有重要意义。【方法】选取常规水稻品种日本晴,外源添加水杨酸后测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、木质部汁液磷含量、水稻根系特征参数、磷转运子基因表达水平和一氧化氮含量等指标解析水杨酸缓解水稻缺磷胁迫的生理和分子机制。【结果】1)水杨酸对水稻磷吸收的调控存在剂量效应,1μmol/L水杨酸显著提高低磷条件下水稻体内总磷含量,5μmol/L水杨酸则降低水稻体内总磷含量。2)低磷条件下,1μmol/L水杨酸使酸性磷酸酶活性提高了11.35%,根系总长增加了20.90%,根系表面积增加11.86%,根系体积增加了15.38%,总根数增加了23.55%,木质部汁液中的磷含量提高了22.67%。同时,1μmol/L水杨酸提高了水稻根系磷转运子基因的表达,从而提高水稻对外界磷的吸收和体内磷的转运。3)水杨酸通过提高硝酸还原酶的活性增加水稻根系的一氧化氮含量,从而通过调控磷转运子基因的表达提高低磷条件下水稻对外界磷的吸收。【结论】水杨酸与信号分子一氧化氮互作缓解低磷胁迫。

雨水花园土壤改良原理与技术

雨水花园能够有效削减城市雨水洪流、净化雨水水质和增添腻市景观。以往雨水花园的相关研究,主要集中在构造、填料等角度,而对雨水花园主要组成部分的土壤关注较少。本文首先简要介绍决定土壞持水性能的因素,如土壤质地、土壤结构、土壤有机质、土壤温度等。总结了国内外雨水花园研究中涉及土壤科学的进展,提出可以通过改善土壤本身的性状来改善雨水花园的功效。主要的土壞改良方法有添加生物炭、有机废弃物、聚丙烯酰胺和徽生物等,这些土壤改良剂和微生物可以提升雨水花园中土壤本身的持水性、肥力和去污能力。通过改良土壤提高雨水花园的效能,是城市雨水管理中的一个潜在方向。

添加毛叶苕子对红壤旱地土壤真菌群落的影响

【目的】长期高强度的连作及大量化肥施用导致红壤旱地退化和土传植物病原菌累积。真菌是农业生态系统中与土壤健康密切相关的微生物。本文通过研究土壤真菌群落的变化,探究施用毛叶苕子对红壤旱地农业生态系统的影响。【方法】采用定量聚合酶链式反应和高通量测序技术,研究红壤旱地真菌群落对单施矿质肥(mineral nitrogen,phosphorus and potassium fertilization,NPK)与矿质肥配施毛叶苕子(mineral nitrogen,phosphorus and potassium fertilization with hairy vetch,NPKG)2种施肥措施的响应。【结果】与对照NPK相比,NPKG显著提高土壤肥力、花生产量和土壤真菌丰度,降低土壤p H和土壤真菌多样性。不同处理显著改变土壤真菌群落组成。与对照NPK相比,NPKG处理土壤腐生营养型真菌相对丰度显著提高37.42%,花生尾孢菌(Cercospora arachidicola)和可可毛色二孢菌(Lasiodiplodia theobromae)2种花生病原菌相对丰度分别降低89.11%和88.10%。【结论】施用毛叶苕子显著提高了红壤旱地肥力,降低了花生土传病害风险,提高了花生作物产量。因此,施用毛叶苕子有利于我国南方红壤旱地的可持续发展。

离子束辐照甜叶菊种子的当代生物学效应

本文用20keVN+离子束处理甜叶菊种子,注量分别为100×2500、400×2500和1000×2500N+/cm2,研究不同注量下甜叶菊种子发芽势以及发芽率的变化情况,并分析各处理组间差异。经统计分析,不同注量的甜叶菊种子发芽势和发芽率在α=0.05水平上差异显著。结果表明,随注量增大,发芽势和发芽率均呈先升后降趋势;注量为400×2500N+/cm2时,发芽势和发芽率达最高。

磁性纳米颗粒介导分离技术筛选土壤中多氯联苯降解菌及其降解特性

【背景】磁性纳米颗粒介导分离(magnetic nanoparticle-mediated isolation,MMI)技术是近年来发展起来的一种无须底物标记就能从复杂菌群中分离活性功能微生物的方法,目前尚无研究报道该技术应用于难降解污染物3,3′,4,4′-四氯联苯(3,3′,4,4′-tetrachlorobiphenyl,PCB77)。【目的】从土壤中筛选PCB77活性降解菌并研究其污染物降解特性。【方法】利用磁性纳米颗粒(magnetic nanoparticles,MNPs)富集原位活性PCB77降解菌群,通过高通量测序分析细菌群落变化,经平板筛选得到PCB77降解菌,并研究其对多氯联苯和多溴联苯醚的降解特性。【结果】基于MMI技术获取的富集培养液能够高效地转化PCB77,与对照组相比底物降解效率从6%提升至79.3%,同时该富集培养液中细菌物种多样性显著降低,群落组成发生明显变化。从对照组和MMI处理组中分别筛选到PCB77降解菌红球菌CT2和类芽孢杆菌MT2,发现红球菌为对照组中唯一的优势物种,而MMI处理组的优势物种由红球菌和类芽孢杆菌共同组成。菌株MT2对PCB77具有优异的降解能力,唯一碳源条件下对PCB77的降解率高达65.2%,接近于富集菌群的降解效果,并显著高于菌株CT2(26.3%)。同时,菌株MT2也对多种多氯联苯和多溴联苯醚表现出相对更好的降解效果。【结论】通过MMI技术有效富集出PCB77的高效降解菌群,并从中筛选到多氯联苯高效降解菌Paenibacillus sp.MT2,为发展高效的多氯联苯污染土壤生物修复技术提供了理论参考。

长期施肥对砂姜黑土丛枝菌根真菌群落的影响

在农业生态系统中,丛枝菌根真菌(AM真菌)与很多作物的根系都存在互惠互利的共生关系,与作物的生长和健康密切相关,同时,这类特殊的真菌群落也会受到施肥等农业措施的影响.本研究依托长期定位试验4个试验处理(不施肥、单施化肥、化肥配施秸秆、化肥配施粪肥),研究砂姜黑土AM真菌群落对不同施肥措施的响应及其影响因素,探索不同处理AM真菌指示种的存在.结果表明:砂姜黑土中的主要AM真菌类群为原囊霉科、多孢囊霉科、巨孢囊霉科、近明球囊霉科、球囊霉科和类球囊霉科;其中类球囊霉属在化肥和有机物料配施中具有显著指示作用.与对照相比,长期单施化肥显著改变AM真菌群落结构并降低其多样性,配施秸秆处理进一步降低AM真菌群落多样性,而配施粪肥明显缓解因施用化肥而造成的多样性减少现象.检验发现,导致AM真菌群落变化最主要的影响因素是土壤pH和可溶性碳.总之,长期不同有机物料和化肥配施对砂姜黑土AM真菌群落结构和多样性会产生不同影响,其中化肥配施粪肥更有利于土壤AM真菌群落多样性的维持.

彩虹锹甲不同发育阶段肠道真菌群落特征研究

【目的】肠道微生物中的真菌群落在宿主生命活动中具有多种功能。锹甲是常见的腐食性甲虫,但目前对其肠道真菌群落的研究较少,本研究分析彩虹锹甲(Phalacrognathus muelleri)不同发育阶段的肠道真菌群落结构和多样性,试图阐明彩虹锹甲在不同发育阶段中肠道真菌群落的特征。【方法】本研究通过高通量测序(Illumina MiSeq)技术对彩虹锹甲不同发育阶段(包括新生幼虫、成熟幼虫、成虫)之间肠道真菌群落结构进行比较研究,分析其α多样性、β多样性和功能预测。【结果】彩虹锹甲肠道优势真菌类群为假丝酵母属(Candida)、Phialocephala、青霉属(Penicillium)、烧瓶状霉属(Lecythophora)。肠道真菌群落组成与多样性在幼虫期和成虫期存在显著差异,成虫与幼虫食性差别可能是导致肠道真菌群落组成和多样性差异的重要原因。功能预测结果显示,幼虫肠道中含有更高的内共生菌多样性与相对丰度,说明幼虫可能更加依赖其肠道有益真菌来获得充分的养分。β零模型结果显示,成虫肠道对其真菌群落具有更强的过滤作用,从而选择特定的肠道真菌类群,导致成虫肠道真菌群落共现网络具有更高的稳定性,增强成虫对环境波动的适应能力。【结论】本研究发现彩虹锹甲不同发育阶段参与食物降解的功能真菌类型不同,幼虫可能对肠道真菌的依赖性更强,而成虫肠道较强的选择作用有助于选择特定真菌类群和保持肠道真菌群落稳定。本研究有助于更好理解锹甲肠道真菌群落的多样性,为开展腐栖甲虫作为生态系统重要功能群的利用与保护提供更多理论参考。

硫化氢调控植物重金属胁迫耐性机制研究进展

硫化氢作为第三种气体信号分子,不仅参与调控植物的正常生理活动,还参与调节植物的重金属胁迫耐性。研究表明,硫化氢可以通过抑制植物对重金属的吸收、转运和吸附,维持植物体内的氧化还原平衡,或通过分室和螯合作用等途径缓解体内重金属离子对植物的影响。在调控植物重金属胁迫耐性过程中,硫化氢常与其他信号分子或者植物激素相互作用,形成调控网络。目前,明确与硫化氢相互作用缓解植物重金属胁迫的植物激素和信号分子有茉莉酸甲酯、水杨酸、乙烯、一氧化氮、甲烷和钙离子等。本文综述了硫化氢与其他信号分子互作缓解植物重金属胁迫生理和分子机制的研究进展,并提出了未来硫化氢调控植物重金属胁迫耐性的研究方向。