增密减氮对东北水稻产量、氮肥利用效率及温室效应的影响

水稻生产正向资源节约和环境友好的方向转型,常规高产稻作技术亟待创新.本研究以粳稻辽星1号为试材,在2012、2013年研究密度增加、基蘖肥减少、穗肥稳定的“增密减氮”栽培模式对东北水稻产量和氮肥利用效率及温室效应的影响.结果表明： 与常规高产栽培模式相比,在基本苗增加33.3%和基蘖肥施氮量减少20.0%的条件下,氮肥农学效率和氮肥偏生产力两年平均分别提高49.6%(P<0.05)和20.4%(P<0.05),单位面积和单位产量的温室效应两年平均分别下降9.9%和12.7%(P<0.05).虽然水稻有效穗数和总生物量下降,但结实率和收获指数提高,所以产量基本稳定甚至提高.增密减氮降低了土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度,提高了氮素回收效率.表明适度增密减氮可兼顾水稻高产、氮肥高效利用和温室气体减排.     

川西高原不同坡向云、冷杉树轮对快速升温的响应差异

在川西高原松潘县二道海林区的东南坡、西北坡和扎日寺林区的东坡用零信号法建立4条云、冷杉树轮年表,通过年轮 气候响应分析、多因素方差分析等方法研究不同坡向树木生长对快速升温的响应差异.结果表明： 快速升温(1980年)后,东坡紫果云杉生长显著加速(0.011 a^-1),而西北坡紫果云杉生长则显著降低(-0.006 a^-1),东南坡紫果云杉和西北坡岷江冷杉生长降低,但不显著.随着快速升温,不同坡向云、冷杉径向生长与气候因子的关系均出现显著变化.快速升温后,生长季温度对东坡紫果云杉径向生长的促进作用显著增加,对东南坡和西北坡紫果云杉径向生长的抑制作用也显著增加,但生长季温度对西北坡岷江冷杉径向生长的影响在升温前后变化不明显.5月降水量对东坡紫果云杉径向生长由升温前的抑制作用变为升温后的显著促进作用,而对东南坡和西北坡紫果云杉径向生长的抑制作用显著增加,5月降水量对西北坡岷江冷杉径向生长的影响在升温前后变化不明显.树轮与帕尔默干旱指数响应分析表明,快速升温后,不同坡向的土壤湿度变化是造成树轮响应差异的重要原因.多因素方差分析表明,坡向与温度、降水的综合作用是影响紫果云杉径向生长的重要因素.因此,在模拟预测树木生长对气候变暖的响应动态时,应考虑不同坡向与温度、降水的综合作用.     

不同有机废弃物改良新复垦耕地的综合效果评价

由废弃地整理复垦形成的耕地存在土壤有机质和有效养分低、土壤板结、微生物活性弱和土壤耕作性状不良等问题,快速、有效地提高土壤肥力质量是全面提升该类耕地质量和生产性能的重要组成部分.本文通过田间小区试验研究了城郊有机废弃物对新复垦耕地土壤培肥的综合效果,并比较了不同类型城郊有机废弃物在培育耕地质量方面的差异.试验设置了施用等量猪粪、鸡粪、水稻秸秆、蔬菜收获残留物、城市污泥、沼渣、猪粪/水稻秸秆堆肥、生活垃圾堆肥和对照（不施有机肥）9个处理（年用量30 t·hm^-2）,连续进行3年的定点试验.结果表明： 施用任何有机物对改善土壤肥力均有明显的作用.其中,提升土壤碳库管理指数以施用猪粪、鸡粪、猪粪/水稻秸秆堆肥、水稻秸秆和沼渣的效果最为显著;增加土壤水稳定性团聚体和降低土壤容重以施用猪粪/水稻秸秆堆肥和沼渣的效果最佳;施用污泥、猪粪/水稻秸秆堆肥和生活垃圾堆肥可增强土壤保蓄能力;施用猪粪、鸡粪和猪粪/水稻秸秆堆肥对增加土壤有效态养分的效果最为明显;各类有机物均显著提高了土壤微生物数量和酶活性.长期施用污泥、生活垃圾堆肥及畜禽粪存在着土壤重金属污染的风险,但短期施用对土壤环境质量影响不明显.总体上,对土壤肥力的改善效果由大至小依次为：猪粪/水稻秸秆堆肥>鸡粪>猪粪>沼渣>生活垃圾堆肥>水稻秸秆>城市污泥>蔬菜收获残留物;对土壤的相对污染程度由大至小为：城市污泥>生活垃圾堆肥>猪粪>鸡粪>沼渣>猪粪/水稻秸秆堆肥>蔬菜收获残留物>水稻秸秆.     

北大西洋大青鲨种群统计分析

大青鲨是金枪鱼延绳钓渔业中最主要的兼捕鱼种,在海洋食物网中属于顶端物种,在海洋生态系统中处于重要地位.由于数据限制,传统的资源评估方法很难准确描述大青鲨的资源动态.本研究基于大青鲨的生活史参数,应用种群统计分析法评估大青鲨的种群参数和资源状态,并探讨了内禀增长率为0时对应的临界捕捞死亡系数F_c与开捕年龄t_c的关系.结果表明： 未开发状态下,大青鲨存活率为0.719～0.820;大青鲨的内在瞬时增长率(r₀)为0.250～0.381,种群倍增时间(t_x2)为1.819～2.773年,种群的净繁殖力(R₀)为6.600～22.255,世代间期时间(G)为8.498～〖JP2〗10.162年,种群资源状态良好.生活史参数的敏感性检验显示,大青鲨初始年龄的自然死亡系数、种群性成熟年龄及寿命的不确定性对种群统计参数的意义影响不大;临界捕捞死亡系数伴随开捕年龄的增大而增大,当t_c≥5时,F_c值与t_c无显著相关关系.     

低温和光周期对西藏飞蝗体内物质的影响

为探讨西藏飞蝗对环境的适应机制,本文采用全光照(24L/0D)、全黑暗(0L/24D)与5 ℃低温相结合的试验处理,研究了低温和光照胁迫对西藏飞蝗体内物质含量变化的影响.结果表明： 西藏飞蝗虫体脂肪含量以未经低温胁迫的全光照处理最高,达到11.8%.经低温和黑暗处理的西藏飞蝗虫体脂肪含量最低,为4.7%.经低温胁迫处理后虫体的海藻糖、甘露醇以和山梨醇含量显著高于未经低温胁迫处理.虫体糖原含量以未经低温胁迫的全光照处理最高,达6.40 mg·g^-1.低温和黑暗处理还诱导丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸累积,促使西藏飞蝗体内多种氨基酸、甘油、小分子碳水化合物积累,糖原和脂肪含量降低.     

基因芯片技术检测重要人兽共患病病毒方法的建立

为了建立能对25种重要人兽共患病病毒进行筛查及鉴定用的基因芯片技术,本实验首先设计针对每种病毒的寡核苷酸探针并进行探针特异性的生物信息学验证.然后探索病毒核酸随机扩增方法,优化杂交动力学条件,建立本芯片标准的数据处理分析方法.最后用细胞培养的病毒和模拟临床标本验证芯片的敏感性与特异性．结果表明,锚定随机PCR扩增法适合于本芯片病毒核酸的扩增;芯片杂交前用0.25% NaBH4进行封闭,最优杂交条件为51 ℃,2 h及50%甲酰胺浓度;芯片具有较好的敏感性及检测特异性．初步结果表明,本实验所建立的基因芯片技术可应用于对25种重要人兽共患病病毒进行筛查及鉴定．     

核磁共振技术在土壤-植物-大气连续体研究中的应用

植物体内的水分状态与传输过程是土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输理论的核心内容,也是研究植物水分利用与调控的基础.植物体内水分的传输过程受外界环境影响较大,植物需要通过对体内水分状态的适当调整来适应环境变化和维持自身的生长发育.由于蒸发通量、压力室、高压流速仪、热脉冲等传统检测方法往往会对植株造成破坏和损伤,因此难以准确反映和定量描述植物体内水分传输的真实过程.核磁共振技术(NMR)由于其无损、非侵入的特点,在植物水分分布和传输相关研究中日益得到关注.本文概述了NMR在检测植物体内水分分布、传输以及含量测定等方面的研究进展,还分析了目前NMR技术在SPAC系统研究中存在的问题及可能的解决方法,并指出NMR技术将来可能在植物水分生理、植物与环境互作以及水分代谢等相关研究领域的应用.NMR技术在SPAC系统研究中的应用在我国仍处于初级阶段,开发户外便携式、开放式检测仪器是NMR技术在SPAC研究领域进一步应用和推广的关键所在.     

生物质炭与氮肥配施对红壤线虫群落的影响

利用生物质炭改良土壤近年来受到关注,但仍缺乏对土壤动物群落变化的认识.基于野外定位试验,研究了不同用量的生物质炭(0、10、20、30、40 t·hm^-2)与氮肥(60、90、120 kg N·hm^-2)配施对干旱期和湿润期红壤理化性质和线虫群落的影响.结果表明： 施用生物质炭在干旱期和湿润期均显著影响土壤含水量和pH.随生物质炭施用量的增加,土壤含水量先增加后降低,而土壤pH保持增加的趋势.土壤微生物生物量碳氮、碳氮比及基础呼吸均受到生物质炭和氮肥的显著影响,且低量生物质炭对微生物生物量碳氮、碳氮比及基础呼吸有刺激作用,而高量生物质炭则对其有抑制作用.如生物质炭施用量低于30 t·hm^-2时,在干旱期和湿润期均促进土壤微生物活性.此外,生物质炭的效果也依赖于不同采样时期.如在施用量高于30 t·hm^-2时,微生物生物量碳在干旱期显著高于对照,在湿润期与对照无显著差异;而微生物生物量氮则呈相反趋势.可溶性有机物和矿质氮在干旱期受到生物质炭和氮肥的显著影响,但是在湿润期仅受到氮肥的影响.生物质炭、氮肥及二者的交互作用在干旱期和湿润期均显著影响线虫数量及营养类群的结构.高量生物质炭和氮肥配施能够提高土壤线虫的数量.值得注意的是,生物质炭显著提高了干旱期食真菌线虫的比例,尤其在干旱期趋势明显,暗示在生物质炭作用下土壤食物网结构趋向于以真菌主导的能流通道.总之,生物质炭对红壤的效果呈现出复杂的影响趋势,不仅依赖于生物质炭的施用量及与氮肥的交互作用,而且与红壤的采样时期有关,表明今后生物质炭的研究应结合多种生态因子.     

山西省畜禽业发展及粪尿养分时空变异

随着国家经济的高速发展和人民饮食结构的改变,畜禽养殖业由传统粗放式向规模化、集约化快速转变,畜禽粪尿的循环利用及其对环境的风险评价值得关注.本文利用统计资料和文献数据,通过使用食物链养分流动模型(NUFER)与GIS相结合,深入分析了山西省畜禽养殖量的变化特征,模拟了畜禽粪尿的产生量及其氮、磷养分的资源量,并从时空维度评价了山西省畜禽粪尿资源量及其环境风险.结果表明： 1978-2012年,山西省畜禽粪尿的产生量由1.61×10⁷ t增加至2.75×10⁷ t,增幅达1.71倍,粪尿氮由7.74×10⁴ t增长至17.32×10⁴ t,粪尿磷则由1.09×10⁴ t增长至3.39×10⁴ t,增幅分别达到2.38和3.10倍.除养殖总量增加之外,养殖结构和养殖方式也发生了重大变化.从空间分布看,2012年山西省耕地畜禽粪尿氮、磷承载量呈现晋北、晋中和晋东南高,中北部和西南部低的分布特征,耕地畜禽粪尿养分资源承载量在空间上分布极不平衡,这是区域养殖专业化程度与农业政策共同作用的结果.因此,应通过优化生产布局和区域间养分协同管理等手段,来调控畜禽粪尿的排放与循环利用,减少污染及环境风险,以实现畜禽粪尿养分资源的高效与可持续利用.     

基于红外热像仪的棉花水分状况诊断方法

冠层温度信息是作物水分状况诊断信号之一,红外热像仪能实时准确地获取较大区域的温度分布.本文以棉花为研究对象,针对红外热像仪获取冠层温度的主要影响因素(方位、角度和距离)开展试验,研究了不同水分处理下不同方法获取的作物水分胁迫指数(CWSI)与土壤含水率(SWC)、叶水势(LWP)和气孔导度(g_s)之间的相互关系.结果表明： 逆太阳光与冠层45°夹角获取的CWSI与SWC、LWP和g_s具有较好的相关性,是观测冠层温度的适宜方法;随着距离的增大,冠层温度会表现出衰减的现象,远距离的拍摄需要进行必要的校准工作;通过分析干湿参考表面温度与冠层温度之间的关系,提出了适合华北地区棉花水分胁迫指数的简化计算模式.