农业科研院所实验室安全信息化管理体系的构建与探索

实验室安全管理对农业科研院所开展科学研究、学科建设、人才培养以及确保科研人员人身安全具有重要保障作用。加强实验室管理,逐步完善实验室安全管理体系,达到提升实验室安全管理工作效率目的。本文总结了在实验室安全管理体系构建过程中完成的关于制度建设、视频监控系统建设、危险化学品管理平台建设、仪器共享管理系统构建和门禁管理系统优化等重点工作的探索和实践,为农业科研院所加强实验室安全管理提供参考。

不同废弃物对黑水虻幼虫生长、营养组成及生产性能影响研究

本文以黑水虻Hermetia illucens为研究对象,探索不同废弃物对其幼虫生长、营养组成及生产性能的影响。结果表明,黑水虻幼虫可将餐厨垃圾(FW)、厨余垃圾(KW)、蔬菜废弃物(VW)、猪粪(PM)、牛粪(DM)、鸡粪(CM)等转化成优质蛋白质和脂肪。以FW和KW作为基质养殖10 d后,幼虫体长(19.0 mm、17.1 mm)与单头重(171.54 mg、136.82 mg)显著高于其它处理。虫粉粗蛋白含量受废弃物种类影响相对较小。不同废弃物处理虫粉均显示出良好氨基酸谱。尽管各处理虫粉总必需氨基酸含量低于鱼粉和豆粕,但FW、KW和CM处理虫粉缬氨酸含量高于鱼粉和豆粕,VW处理虫粉异亮氨酸和缬氨酸含量高于鱼粉和豆粕,PM处理虫粉组氨酸和缬氨酸含量高于鱼粉和豆粕。以FW和KW作为基质养殖10 d后,尽管虫粉不饱和脂肪酸和必需脂肪酸比例低于采食PM和DM的处理,但远高于其它处理的虫粉粗脂肪含量(42.13%、37.49%),虫粉不饱和脂肪酸和必需脂肪酸含量也最高;料虫比(6.06、7.90)显著低于其它处理,幼虫转化率(59.40%、52.07%)显著高于其它处理;废弃物减量化率(89.53%、84.46%)仅低于VW处理(94.86%)。利用黑水虻幼虫处理FW和KW,幼虫生长性能和营养组成优于其它废弃物处理,且生产性能最好。

3种氨基酸与肥料配施对油麦菜生长、品质和养分积累的影响

为探究不同氨基酸与肥料配施对作物生长的应用效果,明确具备增效功能的氨基酸及其适宜施用浓度。以油麦菜为供试作物采用盆栽试验,以淋施清水为对照,谷氨酸、丙氨酸和天冬氨酸各设3个淋施浓度与肥料配施。试验结果如下:丙氨酸配施处理增产效果整体最优,淋施浓度为20 mmol/L时,油麦菜产量显著高于对照,增幅为9.40%;适量氨基酸淋施均能增加油麦菜总蛋白含量,同时降低硝酸盐的积累,其中淋施天冬氨酸大幅降低了植株硝酸盐含量,降幅为42.57%~79.91%;不同氨基酸淋施均能促进植株的养分积累,其中淋施谷氨酸使油麦菜植株氮、磷、钾积累量分别较对照增加了12.87%、14.50%和8.87%;淋施谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸均可促进油麦菜对养分的吸收,提高产量,改善品质,但具体作用效果因氨基酸种类,施用浓度存在差异,可根据生产目的选择适当增效氨基酸及使用浓度。

英德市稻田土壤肥力调查研究

调研分析英德稻田土壤肥力状况,以期为英德水稻生产科学施肥管理提供参考依据。在英德水稻主要种植区域,通过4年连续采集稻田表层土样,检测土壤pH、有机质、全氮、碱解氮和有效磷及速效钾,分析当前英德稻田土壤肥力现状以及变化特征。结果表明:4年来英德稻田土壤pH、全氮、碱解氮和速效钾变化不显著,而有效磷显著提高。英德市稻田土壤总体呈酸性,其中英东、英中、英西北和英西南分别为pH 5.29、5.94、6.01、6.41,英东属酸性土壤,其余区域属弱酸性土壤。土壤有机质3级土壤占28.3%~39.4%、4级土壤占35.6%~41.7%,总体处于中等水平;其中英中和英西北区域显著高于英东和英西南区域;土壤全氮和碱解氮含量1~3级土壤占比分别为70.0%~81.1%和79.4%~87.2%,土壤氮素处于丰富水平;其中全氮方面英中和英西北区域显著高于英东和英西南区域。土壤有效磷1~3级土壤占比为73.9%~86.1%,处于丰富水平;其中英东区域显著高于英西南和英西北区域。土壤速效钾含量1~3级土壤占比30.6%~37.8%,速效钾普遍缺乏。此外,土壤肥力指标之间相关性显著,肥力指标关联紧密。建议在英德稻田施肥中增施有机肥、通过秸秆还田和种植绿肥等措施提高土壤肥力,同时适当调减磷肥并增加钾肥用量平衡土壤养分。此外,在英东区域则需要注重酸性土壤调理剂的应用。

不同水分管理条件下添加丛枝菌根真菌对水稻镉吸收和抗氧化防御系统的影响

本研究探讨水分管理与丛枝菌根真菌(AMF)在影响水稻镉吸收、分布以及根部抗氧化防御系统方面的作用。通过盆栽试验,以水稻‘合美占2号’和AMF异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)为试验材料,在不同水分管理条件下,研究AMF对不同镉污染浓度(0.2、1.0、5.0 mg/kg)条件下水稻镉吸收、分布以及根部抗氧化防御系统的影响。结果表明,在非菌根处理条件下,随着土壤镉添加量的增加,不同水分管理条件下水稻吸收镉的含量增加;尤其是与长期淹水比较,干湿交替显著提高土壤有效镉浓度,促进水稻根系镉吸收和提高秸秆镉含量。然而,在不同水分管理条件下,添加AMF提高不同镉污染土壤的pH,降低土壤镉有效性,抑制水稻根系的镉向地上部分转移,从而降低秸秆镉的含量和水稻对镉的富集效应。尤其是在中度镉污染条件下,添加AMF提高水稻根系过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,减少水稻根部镉的吸收(干湿交替)和镉在水稻根系亚细胞的分布。因此,在长期淹水和干湿交替等水分管理条件下添加AMF能有效降低镉在水稻地上部分的富集。

有机碳源添加剂对酚酸胁迫下番茄幼苗生长及根际土理化性质的影响

为探究不同有机碳源添加剂对酚酸胁迫下番茄幼苗生长和根际土壤理化性质的影响,采用番茄盆栽试验,设置8个处理,分别是常规栽培(CK)、酚酸胁迫(T_(1))、酚酸胁迫+KOH(T_(2)),以及在添加外源酚酸的基础上添加含有KOH和不同有机碳源混合的处理,所用有机碳源分别为醋酸钾(T_(3))、海藻酸(T_(4))、黄腐酸(T_(5))、腐植酸(T_(6))、γ-聚谷氨酸(T_(7))。在移栽30 d后,测定番茄幼苗生长指标、生理指标、根际土壤理化性质以及土壤酶活性,并通过相关性分析,探讨番茄幼苗生理指标与土壤环境因子的相关性。结果表明,添加有机碳源能有效促进番茄生长,以T_(6)处理的增益效果最佳:与T_(1)处理相比,T_(6)处理的番茄幼苗根系活力增长122.9%,叶片酶活提高16.7%~149.1%,根系丙二醛、土壤总酚酸含量分别下降59.0%、44.2%,土壤pH、有机质、碱解氮、速效钾含量分别增加5.1%、27.4%、22.0%、119.2%,土壤酶活提高9.0%~28.7%。冗余分析和Spearman相关性分析结果显示,番茄植株地上部鲜重、根部鲜重与土壤总酚酸呈极显著负相关,与土壤有机质、蔗糖酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶呈极显著正相关。T_(6)处理与T_(1)处理对以上5个驱动番茄幼苗生长指标变异的关键土壤环境因子具有相反的调控效应。有机碳源可以通过增强作物生理活性、改善土壤理化性质、提高作物根际土壤酶活性等方式,缓解酚酸对番茄生长的化感胁迫效应,其中以腐植酸的作用效果最优。

施用海藻酸复合肥料的双季稻产量和氮磷肥料效应

以华南大田双季稻为研究对象,设置5个处理:不施肥、普通复合肥、海藻复合肥、80%普通复合肥和80%海藻复合肥,研究海藻复合肥减施条件下对双季稻产量、肥效、养分吸收和土壤养分残留及土壤生物活性的影响。结果表明:海藻复合肥能够提高水稻有效穗和稻谷产量,晚稻海藻复合肥较普通复合肥有效穗增加14.5%,早稻稻谷增产7.6%,晚稻增产5.1%,均达显著水平;而80%海藻复合肥与普通复合肥相比稻谷产量无差异。海藻复合肥能够提高氮肥和磷肥偏生产力。与常量施肥相比,减量施氮肥和磷肥偏生产力分别提高6.1~8.5 kg/kg和15.2~21.4 kg/kg,氮和磷吸收效率分别提高11.3~19.7和12.0~19.8个百分点,均以80%海藻复合肥处理最高。减量施肥显著降低20~40 cm土壤硝态氮的含量。海藻复合肥可提高土壤微生物量碳(氮)和土壤蔗糖酶、脲酶及酸性磷酸酶活性。主成分分析结果表明,土壤肥力综合得分为80%海藻复合肥>海藻复合肥>普通复合肥>80%普通复合肥>CK。在华南双季稻种植条件下,与普通复合肥相比,海藻复合肥减肥20%具有较好的稳产效应,但是周年氮磷养分平衡表现为亏缺,建议根据土壤肥力状况及目标产量制订减肥措施,以保持土壤肥力的可持续性。

氨基酸配合硼喷施对油麦菜硼营养及生长、品质的影响

为探究有机营养类物质氨基酸与硼酸配合喷施对油麦菜生长的应用效果,本研究采用盆栽试验,设置单独喷施1%硼酸处理,以及谷氨酸、丙氨酸和天冬氨酸3种氨基酸各设3个喷施浓度(5、10、20 mmol·L^-1)与1%硼酸配合喷施处理,并以喷施清水为对照(CK),共11个处理,收获后测定植株的生长指标和硼含量。结果表明,单独喷施硼酸对油麦菜生物量无明显影响,低浓度氨基酸与硼配合喷施均能显著提高油麦菜生物量,其中丙氨酸-硼喷施处理油麦菜生物量较CK平均增加了9.4%。与CK相比,3种氨基酸与硼配合喷施均能明显提高油麦菜叶片总蛋白含量,同时降低硝酸盐积累,从而改善品质。与单独喷施硼酸相比,适宜浓度氨基酸与硼配合喷施均可显著提高油麦菜氮、钾积累量,另外谷氨酸-硼和天冬氨酸-硼喷施对油麦菜磷积累量也有明显促进作用。与单独喷施硼酸相比,氨基酸与硼配合喷施均可显著提高油麦菜地上部硼含量,其中丙氨酸-硼喷施处理油麦菜地上部硼含量平均增幅为41.0%;此外,丙氨酸-硼喷施对油麦菜地下部硼含量也有明显提升作用,平均增幅为15.6%;喷施丙氨酸浓度与油麦菜地上部和地下部硼含量均呈显著正相关关系。综合比较不同氨基酸与硼酸配合喷施对油麦菜的影响,可考虑将丙氨酸作为增效剂与硼肥配合施用,提高硼肥的应用效应。本研究为开发新型硼肥提供了理论依据。

生物炭-过氧化钙复合颗粒缓解番茄幼苗酚酸化感胁迫效应的研究

酚酸类化感自毒物质被证实是导致连作障碍的重要因素,开发去除酚酸类化感物质的技术有望缓解连作障碍问题。本研究分别采用包覆法和共混法制备生物炭-过氧化钙复合颗粒,结合现代分析表征手段和序批试验,考察复合材料对苯甲酸的吸附-氧化去除行为,并优选适宜的制备方法。进一步通过水培试验,研究复合颗粒缓解苯甲酸对番茄苗期生长抑制作用的效果。结果表明,经过3 h序批反应后,1.5 g/L包覆颗粒和共混颗粒对100 mg/L苯甲酸的去除率分别为82.6%和67.0%。其中包覆法制备所得复合颗粒能更有效地缓冲过氧化钙分解生成的氢氧根离子对溶液pH的影响,从而获得更高的苯甲酸去除率。水培试验结果表明,与苯甲酸胁迫处理相比,添加复合颗粒可显著提高水培番茄幼苗单株生物量、根重、茎叶鲜重、株高、根长、幼苗的根系活力;根系细胞膜透性、叶片丙二醛含量分别下降23.7%和30.4%;叶片超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性分别提高61.0%和45.6%。本研究制备所得生物炭-CaO2复合颗粒可有效降低栽培介质中苯甲酸浓度,从而减轻酚酸对番茄的生理胁迫,促进幼苗生长。研究结果对作物连作障碍新型消减技术的研发具有一定的参考价值。

磁性微纳米固体沼肥的制备与肥效研究

为了实现沼液中营养物质的吸附回收与利用,通过溶剂热法制备得到磁性微纳米生物炭-沸石复合材料,再通过养分浸提试验和盆栽试验考察沼液吸附回收后的复合材料的养分缓释特性及对生菜生长和土壤理化性质的影响.结果表明,制备所得磁性微纳米生物炭-沸石复合材料比表面积为187.6 m^(2)/g,在水中平均粒径为1.48μm,其中负载的铁氧化物为晶粒尺寸约9.5 nm的纳米级Fe_(3)O_(4).复合材料的饱和磁化强度为13.4 emu/g,可通过外加磁场从水中分离回收.制备所得固体沼肥经过30 d的浸提,养分累积溶出率为71.97%,与普通化肥相比,具有更好的养分缓释性.盆栽试验表明,与不施肥对照相比,固体沼肥以不同比例替代氮肥处理均能显著增加生菜的生物量,提高叶绿素含量,并使土壤pH提高0.13~0.44个单位,有机质含量提高3.0%~20.0%,全氮和全磷含量分别提高17.8%~27.1%和26.5%~45.5%,有效态氮磷含量提高22.0%~49.8%.其中固体沼肥替代40%化肥氮处理的效果优于施用化肥和沼液处理.本研究制备所得的磁性微纳米生物炭-沸石复合材料可用于沼液中营养元素的吸附回收,获得的固体沼肥具有良好的养分缓释性能和肥效价值.

生物炭对酚酸胁迫下番茄生长和土壤微生态的影响

【目的】明确施用生物炭对酚酸胁迫下"番茄植株-土壤-微生物"体系的调控效应。【方法】通过盆栽试验比较添加生物炭处理对酚酸胁迫下番茄生长和生理指标、番茄产量与品质、土壤理化性质及微生物多样性的影响,并通过冗余分析解析各因素之间的互作机制。【结果】与外源酚酸胁迫处理相比,施用5%生物炭可有效缓解酚酸对番茄植株生长的胁迫作用,提高根系活力和根冠比,番茄单株产量和单果重分别提高15.2%和4.3%,糖酸比增加32.0%。施用生物炭处理与酚酸胁迫处理相比,收获期土壤pH提高0.59个单位,EC值降低21.9%,残余总酚酸质量分数降低25.3%。冗余分析结果表明,生物炭通过改变pH、碱解氮、总氮、总酚酸含量4个主要土壤环境因子,进而促进与番茄产量和品质呈正相关的微生物丰度的增加,抑制与番茄产量和品质呈负相关的微生物丰度。【结论】生物炭可通过改变土壤pH、氮素、总酚酸含量等理化性质,选择性促进或抑制与番茄产量和品质相关的土壤微生物群落丰度,通过根际土壤微生态环境的改变,缓解酚酸类化感物质对番茄植株的胁迫作用,从而达到促生、增产、提质的效果。

生物炭-过氧化钙复合颗粒对酚酸胁迫下番茄生长和根际微生态的调控效应

【目的】酚酸胁迫是造成番茄连作障碍的主要因素之一。本研究探讨了生物炭-过氧化钙复合颗粒(简称复合颗粒)作为土壤改良剂缓解番茄酚酸胁迫的效果和机理。【方法】供试番茄品种为千禧圣女果,供试土壤为赤红壤。盆栽试验共设5个处理:常规栽培(CK),酚酸胁迫处理(T1),添加外源酚酸的同时分别添加生物炭-过氧化钙复合颗粒(T2)、生物炭颗粒(T3)、过氧化钙颗粒(T4),其中土壤酚酸胁迫浓度为140μg/g。在番茄移栽后30和120天,测定了番茄生长和生理指标。在收获期,调查果实产量与品质,分析根际土壤理化性状,并使用高通量测序技术解析番茄根际土壤中细菌和真菌的群落结构特征。【结果】施用复合颗粒(T2处理)能够增强番茄根系活力,促进植株生长发育;单株番茄果实产量、单果重和糖酸比分别比T1处理增加了13.8%、20.1%和52.6%。与T1处理相比,T2处理番茄收获期根际土壤中残余总酚酸含量下降了44.6%,电导体(EC)值下降17.7%,pH提高0.77个单位,有机质含量增加77.4%。复合颗粒处理能够改善酚酸胁迫下番茄根际土壤微生物群落结构,使细菌多样性提高,真菌多样性降低,并有效恢复微生物群落的均衡性。Spearman相关性热图分析和冗余分析结果显示,番茄产量和体现品质的糖酸比与土壤残余总酚酸含量和EC值呈负相关,与pH值和有机质含量正相关。生物炭-过氧化钙复合颗粒可通过去除土壤酚酸,降低EC值,提高土壤pH和有机质含量,并介导增加与番茄果实产量和糖酸比具有正相关关系的拟杆菌门和壶菌门的相对丰度,而对与番茄产量和糖酸比呈负相关的酸杆菌门和子囊菌门起抑制作用。【结论】土壤残留总酚酸、pH、有机质含量、EC值是驱动番茄根际土壤微生物群落变异,及影响番茄果实产量与品质的主要环境因子。生物炭-过氧化钙复合颗粒可通过对土壤理化性状、细菌和真菌群落的双重调控作用,改善番茄根际土壤微生态环境,从而有效缓解酚酸类物质对番茄生长的化感胁迫效应,实现番茄果实产量和品质的协同提升。