生物炭配施氮肥对典型黄河故道区土壤理化性质和冬小麦产量的影响

探讨典型黄河故道区生物炭配施氮肥对耕层土壤理化性质和作物产量的影响,阐明生物炭配施氮肥后土壤碳氮含量和理化性质的变化规律,可为合理培肥土壤、提升耕地质量、提高冬小麦产量提供科学依据。本研究以黄河故道典型区域潮土和中性生物炭为供试材料,连续两年进行田间定位试验,开展不同生物炭用量(0、15、30 t·hm^-2)配施氮肥(N 270、330 kg·hm^-2)对土壤理化性质的影响研究。结果表明: 生物炭施入2年后,土壤广义土壤结构指数(GSSI)增大、土壤三相结构距离指数(STPSD)减小,显著改善了土壤三相比,其中在30 t·hm^-2施炭量条件下土壤三相比最接近理想状态;土壤紧实度和容重降低,土壤总孔隙度和毛管孔隙度增加,田间持水量和透水透气性增大,土壤板结状况得到缓解;>0.25 mm粒径团聚体显著增加(增幅70.6%～94.4%),团聚体平均重量直径(MWD)增大(增幅24.0%～48.0%),土壤团聚体结构得到改善。施加生物炭可显著增加土壤有机碳含量(增幅15.8%～67.0%),并可调节土壤C/N,降低氮素释放强度,提高氮肥利用率,显著增加土壤肥力,但未提高土壤pH值,其中10～20 cm土层土壤pH值呈显著下降趋势。在相同施氮条件下,施用生物炭比不施用处理的冬小麦产量2年平均增加9.6%～25.6%,增产效果显著;在相同生物炭施用量下,高氮处理比常规氮处理的冬小麦平均增产2.5%～4.4%,但差异不显著。综上,生物炭配施氮肥能够改善土壤微生态环境,提高土壤肥力,增加作物产量。从改善土壤理化性质、作物增产效果和投入成本等方面综合考虑,推荐在黄河故道区耕作层施入生物炭30 t·hm^-2并配施氮肥330 kg·hm^-2较为适宜。     

pH诱导絮凝-气浮收获雨生红球藻研究

为提高雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)收获效率,文章发现一种通过pH调控诱导雨生红球藻絮凝-气浮收获方法。通过与自然沉降对比发现,在不添加混凝药剂的情况下,调节藻液的pH可以诱导雨生红球藻细胞自发团聚形成絮体,显著提高其沉降或气浮收获效率。pH小于3或大于11.5时,气浮可在2min内实现95%左右的收获效率,而自然沉降则需要30min,才能达到80%—90%的收获效率。气浮收获后的生物质含固率要显著高于沉降收获,当初始浓度为3.2 g/L时, pH诱导絮凝-气浮收获后的雨生红球藻生物质含固率可达到17%,实现了53倍浓缩。另外,与化学混凝剂(硫酸铝)和生物混凝剂(壳聚糖)混凝-气浮对比发现, pH诱导絮凝-气浮不仅可以实现传统药剂混凝-气浮的高收获效率,还可以有效避免混凝剂对生物质的污染(如金属离子残留等),且不会对雨生红球藻中虾青素提取产生影响。因此, pH调控诱导絮凝-气浮可以实现雨生红球藻的快速、高效和无污染收获,为雨生红球藻的收获提供新的解决方案。     

西北干旱荒漠绿洲区葡萄园水热通量特征及其主要影响因素

为提高干旱绿洲区农田地表过程的科学认识及改善农业水管理，该研究基于涡度相关技术，运用葡萄园生长季能量平衡观测资料，分析了不同时间尺度的水热通量变化特征，以及干旱平流和冠层导度(G_c)在不同生长阶段上对水热通量的影响，并应用通径分析研究了环境因子对潜热通量(LE)的影响路径和程度。结果表明：(1)日尺度上，LE呈现出不同程度多峰状，其余水热通量总体上呈单峰状。整体上，各生长阶段日间净辐射(R_n)>LE>感热通量(H)>土壤热通量(G)。G相较于R_n呈现出明显的滞后现象。(2)整个生长季上，LE和H分别占白天可利用能量(R_n-G)的86%和14%,表明LE始终是白天葡萄园可利用能量的主要消耗项。干旱平流对白天LE的贡献范围为5%～59%,全生长季平均贡献为28%;G_c对LE的影响在生长季上呈动态变化，且在新梢生长期和落叶期对LE的影响强于中间生长阶段。(3)LE主要受R_n的影响，饱和水汽压差(VPD)和气温(T_a)对LE...     

西北干旱区葡萄净光合速率变化及其影响因素

葡萄作为西北干旱区主要经济作物之一,认识其光合生产过程对种植栽培至关重要。为探究大田自然条件下葡萄光合生理特征及影响葡萄光合作用的主要影响因子,该研究于2019年6—9月测定葡萄(品种:无核白)叶片光合作用及其生理生态因子日变化,采用通径分析方法分析各因子对叶片净光合速率的直接和间接作用,确定其主要影响因子,同时在全天分时段模式下进一步分析葡萄叶片净光合速率对各生理生态因子的响应。结果表明:(1)葡萄叶片净光合速率日变化总体呈现先升高、后下降的单峰型曲线变化特征。(2)葡萄叶片净光合速率与光合有效辐射、饱和水汽压差、空气温度、气孔导度和蒸腾速率呈极显著正相关,与相对湿度和胞间CO₂浓度呈极显著负相关。(3)各月影响葡萄叶片净光合速率变化的主要决定因子6月、8月和9月为蒸腾速率,而7月为气孔导度。(4)6—9月的葡萄叶片净光合速率与空气温度、光合有效辐射、饱和水汽压差的响应均呈“迟滞回环”关系,与蒸腾速率、气孔导度呈良好的线性关系(R²>0.85),与胞间CO₂浓度呈指数函数关系(R²=0.53)。研究认为,葡萄对西北干旱区环境具有较强的适应能力,可以通过控制蒸腾速率和气孔导度来优化管理并提高产量,此外还需要考虑其他因子的直接和间接作用。     

定量蛋白质组学揭示酵母去泛素化酶Ubp14生物学功能

泛素化是一种动态可逆的蛋白质翻译后修饰,泛素分子在泛素激活酶、泛素结合酶和泛素连接酶的级联酶促反应催化下共价连接到底物蛋白上。去泛素化酶将泛素分子从底物上移除,动态可逆地调控泛素化修饰,在成熟泛素的生成、泛素链的移除与修剪、游离泛素链的回收等过程中发挥着关键的调控作用。本文的研究对象是酵母中泛素特异性蛋白酶（ubiquitin specific protease,USP）家族成员Ubp14,负责回收细胞内游离的泛素链。本研究定量比较了酵母细胞中Ubp14缺失对全蛋白质组的影响,进而找出其潜在的调控通路和分子功能。首先,通过同源重组技术构建了ubp14Δ菌株,发现其生长速度低于野生型酵母。利用稳定同位素氨基酸代谢标记技术结合深度覆盖的蛋白质组学分析技术,系统比较了ubp14Δ菌株相对于野生型菌株的差异蛋白,共计鉴定3 685个蛋白,通过统计学分析筛选得到109个差异蛋白。基因本体论分析发现,Ubp14缺失引起的差异蛋白主要参与了包括氨基酸代谢、氧化还原和热应激等生物学过程。本研究为深入探究去泛素化酶Ubp14的生物学功能,进而深刻理解游离泛素的稳态平衡与生物学过程调控提供了高可信的蛋白质组学数据信息。     

土壤动物的分子分类预测策略评估

土壤动物类群包含庞大的生物多样性, 由于传统的形态学鉴定技术很难满足该类群多样性调查和监测的巨大需求, 基于DNA等遗传物质的分子层面的鉴定技术(分子分类预测)逐渐登上舞台。然而, 分子分类预测能否在参考分子序列严重匮乏的土壤动物分类研究中实现有效鉴定、如何利用分子分类预测更为准确高效地获取土壤动物的分类信息, 是当下分子分类预测在土壤动物应用中的两大难题。为探究这两大难题, 本文基于宏条形码技术, 对5款常用的分子分类预测软件(VSEARCH、HS-BLASTN、EPA-NG、RAPPAS和APPLES; 前两款基于相似度算法, 其余基于系统发育位置算法)进行了准确性(科和属阶元)、运行速度和内存占用等性能的比较和评估。其中, 预测准确性的评估基于4类土壤动物(弹尾纲, 蜱螨亚纲, 环带纲和色矛纲)和3种分子标记(COI、16S和18S)展开。结果表明: EPA-NG在大部分场合下准确性最高, 尤其是在使用COI标记时, 准确性远高于其他工具。VSEARCH和HS-BLASTN准确性也较高, 基于16S和18S标记时, 它们的准确性和EPA-NG相当。此外, VSEARCH在所有软件中运行速度最快且内存占用最小, 这使得它在16S和18S的应用中比EPA-NG更具竞争力。RAPPAS和APPLES具有较低的假阳性, 但假阴性很高, 相对保守的算法使得它们无法将一些物种鉴定到低阶元。总体来说, 即使是在参考数据库缺少目标物种且小部分物种在分类上存在界定争议的前提下, 5款分子分类预测软件都能极为准确地将土壤动物预测至科级阶元, 因此分子分类预测在土壤动物应用中前景远大。COI标记在土壤动物科、属和种阶元上的覆盖度最广且能有效实现分子鉴定, 在目前最适合作为土壤动物尤其是土壤节肢动物的分子标记。在应用COI标记且参考数据库规模不大时, EPA-NG是分子分类预测的最佳选择; 而在应用16S、18S标记或参考数据库规模较大时, 更推荐使用VSEARCH。