长期施肥下亚热带典型农田(旱地)土壤木质素的积累特性

以广西环江(石灰土)、湖南桃源(红壤)两个亚热带典型农田(旱地)长期定位试验为平台,采用碱性氧化铜-固相萃取-气相色谱法,分析两种长期施肥制度[化肥(NPK)、秸秆还田配施化肥(NPKS)]下土壤中木质素V、S、C等3类单体含量及组成的变化,并阐明影响旱地土壤中木质素积累的主要因子.结果表明:长期施用化肥(NPK)对石灰土木质素总量(SumVSC)无显著影响,而红壤木质素总量显著增加(55±1)%;秸秆还田配施化肥(NPKS)均显著增加了两种土壤木质素总含量(P<0.01),增加比例分别为(328±4)%、(456±9)%.长期施肥处理增加了红壤木质素单体C的比例,石灰土则表现为单体V的比例增加,表明农田土壤中木质素的转化具有单体特异性;长期施肥后木质素单体的酸醛比(Ac/Al)V和(Ac/Al)S均有所降低,其中石灰土高于红壤,说明石灰土的木质素分解矿化程度较红壤高.有机质、全氮与木质素单体含量无显著相关,而对木质素单体V、S、C组成有显著影响;木质素V、S和C类单体含量及组成均与土壤速效养分(碱解氮、速效磷、速效钾)显著相关(P<0.05),由此认为土壤速效养分是木质素积累特性的关键影响因子.     

L929细胞镉中毒模型的建立

以L929细胞为研究对象,建立镉中毒体外模型,研究镉中毒对成纤维细胞生长发育的影响.本研究使用含有终浓度为100、50、25和5μmol·L-1氯化镉的DMEM培养基培养L929细胞,培养后0、6、12、24、36、48 h时分别观察细胞形态学变化,并应用MTT(四甲基偶氮唑盐)比色法来测定细胞的活性,研究结果表明,与正常组比较,当镉浓度大于50 μmol·L-1时,细胞形态损伤严重,细胞活性明显下降(p＜0.01);当镉浓度为5 μmol·L-1时,细胞未出现明显损伤,细胞活性无统计学差异(p＞0.05);时间效应观察结果显示,当镉作用36 h以上,细胞出现严重损伤,较多细胞悬浮于细胞培养基中,细胞活性明显下降(p＜0.01).结果表明,镉的终浓度为25 μmol·L-1,与L929细胞共同作用24 h为建立镉中毒体外模型的最佳条件.     

‘台农1号’芒果果实发育过程中的糖分积累与相关酶活性研究

以‘台农1号’芒果为材料,测定了果实生长发育过程中淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及淀粉酶、蔗糖代谢相关酶———酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖组分与酶活性的关系进行了分析.结果显示,(1)台农1号芒果果实属于单S型生长曲线,发育前期主要积累淀粉、葡萄糖和果糖,果实成熟软化时,淀粉酶活性降至最低,淀粉水解,蔗糖快速积累.(2)酸性转化酶活性在果实整个发育过程中维持最高,完熟时略有降低;蔗糖磷酸合成酶在果实发育前期略有降低,完熟时升至最高;蔗糖合成酶和中性转化酶活性在整个发育期一直很低且较稳定.(3)淀粉含量与淀粉酶活性呈显著正相关,与SPS活性呈极显著负相关,蔗糖、葡萄糖含量均与SPS、SS呈显著、极显著的正相关;果糖含量与SS呈极显著的正相关.研究表明,芒果成熟时淀粉分解、酸性转化酶活性的降低,且蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性的增加是引起果实蔗糖积累的主要因子.     

条浒苔和缘管浒苔对镉胁迫的生理响应比较

为探讨大型海藻对重金属胁迫的生理响应及耐受机制,以条浒苔（Enteromorpha clathrata）和缘管浒苔（Enteromorpha linza）为试验材料,研究了不同浓度的镉（Cd2 ）处理7天对两个浒苔品种的生长、叶绿素（Chl）和类胡萝卜素（Car）含量、叶绿素荧光参数以及可溶性糖（SS）和可溶性蛋白含量（SP）的影响。结果表明：随着Cd2 浓度的增加,条浒苔和缘管浒苔鲜重和相对生长速率（RGR）与对照相比显著下降,且条浒苔的鲜重和RGR降低幅度大于缘管浒苔。镉胁迫下,叶绿素和类胡萝卜素含量、叶绿素a/叶绿素b（Chla/Chlb）、PSⅡ最大光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ实际光能转化效率（Yield）、最大相对电子传递速率（rETRmax即Pm）和光能利用效率（α）、可溶性蛋白含量随着Cd2 浓度的升高均出现下降趋势,除了叶绿素外,条浒苔的其它指标的降幅要大于缘管浒苔。随着镉胁迫强度的增加,浒苔可溶性糖含量呈现逐渐显著上升。上述表明,条浒苔和缘管浒苔对Cd2 胁迫均具有一定的适应能力,且缘管浒苔耐镉性高于条浒苔。在镉胁迫下,维持较高的Car含量、Chla/Chlb、Fv/Fm、Yield、rETRmax、α、SS含量、SP含量是缘管浒苔耐镉性高于条浒苔的主要原因。     

中微量元素和有益元素对水稻生长和吸收镉的影响

采用盆栽试验,研究了中微量元素和有益元素对水稻生长和吸收镉的影响。结果表明,在所有测试的元素和施用方法中,硅酸钠叶面喷施显著增加稻谷产量,而碳酸钙、硼酸、硅酸钠土施和亚硒酸钠显著降低了稻谷产量。镁、锌、铁的盐酸盐形态对水稻籽粒的增产效果优于硫酸盐形态,而钙、铜的硫酸盐形态增产效果略高于盐酸盐形态。在钙、镁、硫三种中量元素中,钙增加了水稻籽粒中的Cd浓度和吸收量,而镁和硫则降低了籽粒中的Cd浓度和吸收量,以硫磺粉处理为最低。稻草中的Cd浓度和总量均以氯化镁处理为最高,硫磺粉处理最低。镁能有效抑制Cd从秸秆向籽粒的转移,其盐酸盐优于硫酸盐。在微量元素中,锌对水稻Cd的吸收抑制作用最为显著,其次是铜,而有益元素肥料硅酸钠叶面喷施则显著增加了稻谷中的Cd浓度和吸收量。硫酸亚铁、氯化锰、氯化铜、硼酸和硼砂处理都能有效地抑制Cd从秸秆向籽粒的转移,而硅酸钠叶面喷施和锌处理则促进了Cd的转移,表明硅酸钠抑制水稻吸收Cd的机制很可能发生在土壤中,而非在植株体内或地上部分。在Cd污染土壤上选用适宜的中微量和有益元素肥料及其施用方法,能有效降低水稻对镉的吸收和稻米中的Cd含量。     

测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响

2007-2009年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦22为材料,以0-140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计4个测墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期65%+开花期65%)、W1(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期70%+开花期70%)、W2(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期80%+开花期80%)和W3(土壤相对含水量为播种期90%+拔节期80%+开花期80%),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为W1处理最高,W3处理次之,W0和W2处理最低,W0和W2处理间无显著差异;氮素向籽粒的分配比例为W2处理显著低于W1处理,W0、W1、W3处理间无显著差异。开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。(2)随着小麦生育进程的推进,0-200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。成熟期W0和W1处理0-200 cm土层土壤硝态氮含量较低,W2和W3处理120-200 cm土层土壤硝态氮含量较高。(3)W0处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。W0处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量的增加而显著降低。在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1是高产节水的最佳灌溉处理,在2007-2008年和2008-2009年度补灌量分别为43.83 mm和13.77 mm。     

不同耐性水稻幼苗根系对镉胁迫的形态及生理响应

采用水培试验,以两个耐镉性不同的水稻品种为材料,研究了不同浓度镉胁迫对水稻幼苗根系形态、根系活力、游离脯氨酸含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明:低于5 μmol/L Cd胁迫对2个水稻品种总根长、根表面积、根体积、根干重、根系活力无明显影响,在1 μmol/L Cd时,甚至起促进作用。随Cd浓度增加表现出一定的抑制效应,秀水63在10 μmol/L Cd胁迫下根系形态、根系活力明显受到抑制,而秀水09在25 μmol/L Cd胁迫下明显受抑。随Cd胁迫浓度的增加,游离脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均呈上升趋势,两品种相比,秀水09的游离脯氨酸含量、SOD和POD增幅大于秀水63,而MDA含量增幅小于秀水63;过氧化氢酶(CAT)活性变化表现为先上升后下降,10-100 μmol/L Cd胁迫下秀水63根系中CAT活性明显低于秀水09。总之,水稻对Cd毒害响应存在明显的品种差异,且Cd胁迫下根系生理响应的差异是品种间耐性差异的重要原因之一。     

河套蜜瓜果实发育过程中糖积累与蔗糖代谢相关酶的关系

以河套蜜瓜为试材,采用外部形态观测与内部生理指标测定相结合的方法,对其果实发育过程中果实生长模式以及果实中蔗糖、果糖、葡萄糖和淀粉含量以及蔗糖代谢相关酶活性进行测定,以揭示河套蜜瓜果实生长发育过程中糖的代谢积累与相关酶的关系.结果显示:(1)河套蜜瓜果实生长速率呈单"S"曲线,果实发育早期以积累葡萄糖为主,进入成熟期后蔗糖积累量迅速增加,最终由蔗糖和己糖共同构成果实品质.(2)在河套蜜瓜果实成熟期前,蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性维持较低水平,进入成熟期后,SPS活性迅速升高;蔗糖合成酶(SS)活性在成熟期前为分解活性大于合成活性,成熟期后表现为合成活性大于分解活性;在整个果实发育期,酸性转化酶(AI)活性较低,中性转化酶(NI)活性始终高于AI.(3)在果实整个发育期,蔗糖含量与蔗糖代谢酶的净活力呈极显著正相关,蔗糖代谢相关酶共同作用决定果实中蔗糖含量.研究表明,在河套蜜瓜果实发育前期,以蔗糖分解代谢为主,且蔗糖合成酶和中性转化酶是催化蔗糖分解的关键酶;果实成熟期间,蔗糖代谢转为合成方向为主,蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶在蔗糖积累中起主导作用.     

低盐度围隔调控环境浮游纤毛虫群落结构与动态

为了解施肥与水质调控对养殖水体中原生动物的影响,2008年6-10月,对低盐度围隔调控环境中浮游纤毛虫种群结构及动态变化进行了研究.通过活体观察和标本固定染色法共检测到浮游纤毛虫48种,分属于3纲11目37属,其中寡毛目纤毛虫种类8种;缘毛目7种,腹毛目和盾纤目均为6种;优势种多为富营养化水体中或耐污性种类,如圆筒状拟铃壳虫(Tintinnopsis cylindrata)、球形急游虫(Stranbidium globosaneum)、海洋帆口虫(Pleuronema marinum)、蚤状中缢虫(Mesodinium pulex)、毛板壳虫(Coleps hirtus)、瓜形膜袋虫(Cyclidium citrullus)等.围隔不同施肥处理,对纤毛虫的群落组成与动态变化影响显著,试验期间,围隔中纤毛虫种类平均值最高为9种,最低为4种;密度平均值最高为112.30cells·ml-1,最低为19.50 cells·ml-1;10个围隔中纤毛虫种类平均分别为6～7种,密度平均为52.56 cells·ml-1;施有机肥培藻的围隔,优势种始终是嗜污性较强的纤毛虫.纤毛虫动态与浮游藻类动态变化密切相关,二者的密度变化特点为前期和后期低,中期较高;但多样性的变化规律相反,纤毛虫的多样性表现为前期和后期低,中期较高,藻类的多样性表现为前期和后期高,中期较低.     

蔬菜作物积累硝酸盐的基因型差异及环境意义

城郊土壤富营养化已成为目前城郊农业生态系统可持续发展不可回避的环境问题之一,氮、磷养分富集是城郊土壤富营养化的重要表现形式,因土壤氮素积累而引起的蔬菜可食部位硝酸盐超标是一个亟待解决的技术难题.本文综述了不同蔬菜种及品种间吸收积累硝酸盐的基因型差异及其差异形成的生理生化机制,指出充分利用我国丰富的蔬菜种质资源,以植物吸收积累硝酸盐的基因型差异为理论基础,筛选弱吸收低积累蔬菜作物品种,是削减、控制蔬菜可食部位硝酸盐含量的关键性技术,有可能缓解城郊区脆弱生态环境条件下集约化生产对硝酸盐农艺阻控措施的依赖.