撕裂蜡孔菌HG2011对光叶紫花苕结瘤固氮的影响及其潜在机制

【目的】 在我国南方尤其是西南地区,光叶紫花苕(Vicia villosa Roth.)作为重要的青饲和绿肥两用豆科作物被广泛种植,有助于提高土壤氮素和后茬作物的产量品质。接种有益微生物是促进豆科作物生物固氮和生长的重要措施之一。为此,本文研究了一株自主分离获得的白腐真菌¾¾撕裂蜡孔菌(Careporia lacerata HG2011)对光叶紫花苕结瘤固氮和生长的影响,并揭示其潜在机制。【方法】 采用微生物培养、植物培养和田间试验,研究C. lacerata磷铁活化能力、代谢产物构成、与根瘤菌Rhizobium sophorae S3的相互作用,及其对光叶紫花苕结瘤、生长、产量、品质和土壤有效磷铁的影响。【结果】 C. lacerata和根瘤菌之间无拮抗作用。液相色谱-质谱(liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS)分析发现,C. lacerata发酵液含有氨基酸、有机酸和类黄酮等化感物质,能增强根瘤菌的趋化性并促进生物膜形成。此外,C. lacerata还能释放生长素、赤霉素、水杨酸和铁载体,活化难溶性有机和无机磷。在植物培养试验中,单独接种C. lacerata或根瘤菌均能促进光叶紫花苕生长,但以共接种处理效果最佳。C. lacerata定殖于光叶紫花苕根际,导致根长、根系表面积和结瘤数显著增加。田间试验发现,接种C. lacerata显著提高了光叶紫花苕单株根瘤数、根瘤质量和固氮酶活性,以及土壤有效磷铁含量和磷酸酶活性,产量比常规施肥处理增加12.15%且品质无显著变化。【结论】 C. lacerata能够在光叶紫花苕根际定殖,通过分泌化感物质、生长素和活化土壤磷铁等机制促进结瘤固氮和生长发育。C. lacerata易于培养,菌剂制备成本低廉,施用简便,对提高豆科作物产量品质具有一定应用价值。     

基于Golden Gate技术的齐整小核菌转录单元高效组装系统

【目的】为齐整小核菌代谢工程研究建立高效的转录单元组装系统。【方法】通过应用Golden Gate技术,以mobius assembly为基础,分别设计并构建DNA元件标准化接口改造、单转录单元组装、应用质粒(多转录单元)组装等功能的载体,从而形成一套完整的多转录单元组装系统。【结果】构建了2个用于DNA元件标准化接口改造的Level 0载体,4个用于单转录单元组装的Level 1载体,4个用于应用质粒组装的Level 2载体和13个应用质粒组装的辅助质粒。然后应用此系统为齐整小核菌组装了若干经过标准化接口改造的DNA元件质粒、单转录单元质粒和硬葡聚糖相关基因的功能分析质粒。所构建的最终应用质粒可以同时适用于齐整小核菌的根癌农杆菌介导转化法、电穿孔转化法和原生质体转化法。【结论】此质粒系统具有强大的DNA设计、组装和容纳能力,为未来齐整小核菌代谢工程和功能基因组学研究提供了高效的质粒构建技术平台。     

基于植物-土壤反馈的不同绿肥驯化微生物对玉米生长的影响

【背景】在农田生态系统中,土壤微生物与植物互作的机制仍不清楚。【目的】进一步加强对植物-微生物互作的认识,筛选出引起不同反馈作用的关键微生物或微生物类群。【方法】采集豆科绿肥救荒野豌豆(Vicia sativa, V)、十字花科绿肥油菜(Brassica napus, N)和荒坡土壤(remnant prairie, R)驯化的田块土壤0-20 cm作为菌剂在温室进行植物-土壤反馈(plant-soil feedback,PSF)试验。土壤菌剂的接种量为10%,即有90%理化性质一致的灭菌土壤作为背景土,同时设置灭菌土壤菌剂作为对照(CK),种植玉米。每组土壤菌剂处理均分为50 mg/kg高磷(high phosphorus,HP)和5 mg/kg低磷(low phosphorus, LP)两个磷浓度处理。玉米收获后,测定产量和植株地上部磷含量,并取土壤样品进行高通量测序,解析不同养分供给情况下微生物对作物生长的反馈效应。【结果】高磷和土壤反馈效应均促进了玉米的生长。在低磷水平下,V、N和R处理的玉米地上部生物量均高于CK处理,但N处理的玉米地上部生物量增加最多(38%),且增幅显著高...     

水体中亚硝酸盐积累的生物过程及影响因素研究进展

亚硝酸盐是氮循环过程的中间产物,其积累超过一定量则会抑制微生物的生长与代谢,也会给人与水生生物带来健康风险。而在高氮污水生物脱氮工艺中,持续维持亚硝酸盐的积累能实现短程硝化过程,降低生物脱氮的能耗进而降低运营成本。本文综述了在水环境中亚硝酸盐积累的生物过程与积累原因,并对影响亚硝酸盐积累的因素进行了总结,旨在为提高污水处理过程中氮的去除效率,降低运营成本,减少排放污水及自然水体中亚硝态氮含量提供参考。     

西南旱地油菜田土壤水分和作物光合特征对覆盖材料和垄沟比的响应

为了应对西南地区频发的季节性干旱,提高旱作农田水分利用效率和作物光能利用效率,设置大田试验,研究不同覆盖材料(普通白膜、普通黑膜、生物降解膜和不覆膜)和不同垄沟比(40 cm∶40 cm和40 cm∶80 cm)对土壤贮水量和油菜光合特性、荧光参数、叶绿素相对含量(SPAD)的影响。结果表明: 油菜生育期不同覆盖材料下的土壤贮水量为:普通黑膜垄作(BR)≈普通白膜垄作(WR)≈生物降解膜垄作(BDR)＞不覆膜垄作(NR)＞平作(FP);在同一覆盖材料下,垄沟比对土壤贮水量无显著影响。与平作相比,垄沟集雨处理的净光合速率、气孔导度、最大荧光、可变荧光、PSⅡ最大光化学量子产量、PSⅡ潜在活性、光化学猝灭系数和非光化学猝灭系数均有所提高;与平作相比,WR、BR、BDR和NR处理的SPAD值分别提高6.1%、8.6%、8.5%和3.6%,瞬时水分利用效率分别提高18.3%、11.4%、16.3%和10.4%。相比于平作,BR、WR和BDR处理可显著增加油菜产量,NR处理增产不显著,普通黑膜垄作+垄沟比40 cm∶40 cm处理的经济效益最高。可见,垄沟集雨种植可以改善西南旱地油菜田土壤水分,增强油菜叶片光合能力,提高油菜产量,增加农民收入。     

有机物料对喀斯特地区石灰土有效N、Fe、Zn含量的影响

为研究不同有机物料对喀斯特石灰土元素有效性的影响,采用40 d的室内培养实验,比较了单独添加不同比例（1%、3%、5%）的生物质炭、鸡粪肥、羊粪肥对喀斯特石灰土有效N、Fe、Zn含量的影响。结果表明：添加生物质炭提高了喀斯特石灰土的pH值,而添加鸡粪肥和羊粪肥降低了喀斯特石灰土的pH值;添加3种有机物料均增加了喀斯特石灰土的有机质含量,大小关系为：生物质炭 > 鸡粪肥 > 羊粪肥,但添加鸡粪肥和羊粪肥土壤有机质的化学活性和微生物活性更高。受pH、有机质活性、碳氮比等因素的影响,添加鸡粪肥和羊粪肥能增加土壤有效N含量,但两种有机肥对土壤有效N的提高效果相差不大,而添加生物质炭反而降低了土壤有效N的含量;3种有机物料均能提高土壤的有效Fe和有效Zn含量,其中鸡粪肥效果最佳,其次为羊粪肥和生物质炭。当3种有机物料的添加比例为5%时,生物质炭处理土壤的有效N、Fe、Zn含量分别是对照处理的0.92、1.13、1.21倍;鸡粪肥处理土壤的有效N、Fe、Zn含量分别是对照处理的1.22、1.63和3.39倍;羊粪肥处理土壤的有效N、Fe、Zn含量分别是对照处理的1.27、1.34和2.59倍。所以,相对于生物质炭,有机粪肥对喀斯特地区的石灰土有更好的改良效果。     

成都平原北部水稻土重金属含量状况及其潜在生态风险评价

为了解成都平原水稻土重金属含量状况和潜在的生态风险,选取成都平原北部水稻土典型区域为研究对象,采集了158个表层土壤样品,分析了土壤中pH值和Cd、Cu、As、Hg、Pb、Cr、Ni 7种重金属元素含量,以20世纪80年代测定的成都平原土壤重金属元素背景值为评价标准,采用Hakanson潜在生态危害指数法对研究区域的重金属潜在生态风险进行了评价。结果表明:研究区域水稻土Cd、Hg、Ni、Cu、Pb、Cr和As平均含量分别为0.709、0.187、32.08、34.12、31.52、82.13 mg/kg和7.25 mg/kg;Cd、Ni、Cu和Hg 4种重金属超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995) Ⅱ级标准值样本比例分别为87.34%、8.23%、3.80%和3.80%,Cd含量超标严重。7种重金属元素变异系数幅度为18.35%-49.03%,由大到小依次为Cd、Hg、Cu、As、Ni、Cr、Pb。75.32%的样本达到中度或较强重金属潜在生态风险,区域整体表现为中度潜在生态风险(RI平均值为198.65),Cd和Hg为高生态风险元素,对潜在生态风险贡献率分别为62.27%和20.78%,As、Pb、Cu、Ni、Cr为低生态风险元素;风险概率图显示城区周边和绵远河沿线的潜在生态风险等级较高。因此,成都平原水稻土农业生产中应采取一定的措施防控农产品Cd和Hg污染。     

不同护坡草本植物的根系特征及对土壤渗透性的影响

为明确三峡库区植被边坡植物物种根系特征与土壤渗透性之间的关系,以裸地为对照,应用WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统对香根草(Vetiveria zizanioides(Lin.) Nash)、百喜草(Paspalum notatum Flugge)、狗牙根(Cynodon dactylon (L) Pers.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)等4种护坡草本的根系特征进行定量分析.结果表明:(1)紫花苜蓿和香根草的根长密度和根表面积密度显著大于狗牙根和百喜草;(2)不同草本类型和同一草本不同土层之间土壤渗透性存在较大差异,且各草本土壤渗透性随土层深度的增加而降低;相对于裸地而言,4种草本均能显著增强土壤渗透性,其土壤渗透性优劣表现为:香根草＞紫花苜蓿＞百喜草＞狗牙根;(3)土壤的初始入渗率、稳渗率、平均渗透率和渗透总量等各参数均随根长密度和根表面积密度增大而增强,且与直径介于0.5-5 mm不同径级的根系特征之间存在明显的相关性,故根系对土壤渗透性的增强作用主要归功于0.5-5 mm径级的根长密度和根表面积密度;(4)根长密度、根表面积密度对考斯加科夫入渗模型参数K和a有较大影响,随着根长密度和根表面积密度的增加,表征土壤初始入渗率的K值逐渐增大,而表征入渗能力衰减的参数a逐渐减小.     

涪陵茎瘤芥种植区土壤肥力与产量的关系

采用田间调查研究和室内化学分析方法,研究了涪陵区主要茎瘤芥种植区土壤肥力因子及其与茎瘤芥产量的关系.结果表明: 茎瘤芥种植区土壤有效钙、镁、铁、锰、铜和锌含量较丰富,分别为3034、260、11.2、26.1、1.15和1.50 mg·kg^-1,有效磷适中,为19.3 mg·kg^-1;但有机质、碱解氮、速效钾和有效硫含量较为缺乏,分别为9.05 g·kg^-1、89.2 mg·kg^-1、106 mg·kg^-1和27.0 mg·kg^-1.茎瘤芥产量与土壤pH、有效钙呈极显著正相关,而与有效铁呈极显著负相关关系.土壤肥力因子对茎瘤芥产量的影响为：有效锰>有效铜>pH>有效铁>速效钾>有效钙>有效镁>有效硫>碱解氮>有效锌>有机质>有效磷;通过逐步回归分析剔除不显著变量,建立了土壤有效钙与茎瘤芥产量间的线性方程:Y=31636+3.63X₆.
     

我国稻田氮磷流失现状及影响因素研究进展

水稻是我国主要的粮食作物,分析现阶段我国稻田氮磷流失现状及影响因素,对明确不同区域水稻化肥减施潜力具有重要意义.本研究对我国主要稻区地表径流氮磷流失现状特征和降雨、种植模式、栽培技术、施肥管理、水分管理方式及其他影响因素进行了总结.六大稻区全氮(TN)、全磷(TP)径流损失量范围分别在5.09～21.32和0.70～3.22 kg·hm^-2,均以华南双季稻区最高,TN径流损失量以华北单季稻区最低,TP径流损失量以西南高原单双季稻区最低.各稻区农户习惯施肥的水稻田田面水TN、TP峰值普遍高于径流水.水稻施肥后一周内为氮磷流失高峰期.与优化施肥相比,农户习惯施肥仍具有20%左右的氮磷减施潜力.各因素中,降雨和施肥管理是影响稻田径流氮磷流失的主要因素,而施肥管理和水分管理则最具可控性,具体调控措施包括化肥减量、施用新型肥料、有机肥代替化肥和节水灌溉等.整体上我国稻田氮磷流失风险在南方更突出.应以资源高效利用模式进行水稻种植以降低养分流失风险.未来研究应侧重稻田面源污染监测、氮磷流失风险评估、氮磷流失特征和机理、化肥减施增效新技术等方向.