秸秆集中深还田对设施连作土壤微生物区系和甜瓜根系生长的影响

为解决设施土壤的连作障碍,以开沟起垄的方式,研究不同秸秆深还田对连作土壤微生物、土壤酶活性及甜瓜根系生长的影响。结果表明:秸秆深还田2年后可以改善连作土壤的酸碱度,显著提高土壤有机质含量,其中玉米秸秆还田有机质含量可达17.08 g·kg·~(-1),比对照处理提高12.8%;同时还明显提高了土壤中脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶等活性,加快了设施土壤中矿质元素的释放,土壤中速效钾、速效磷含量也有所增加,而碱解氮含量则有所降低。与对照相比,秸秆还田丰富了连作土壤中微生物数量,尤其是玉米秸秆还田处理的连作土壤微生物数量最多,比对照增加了30.1%,连作土壤中细菌和放线菌数量增加,但连作土壤中的真菌数量降低。秸秆深还田显著提高了甜瓜根系鲜重和根系活力,其中玉米秸秆还田的根系鲜重和根系活力分别为8.3 g·plant~(-1)和70.4μg·g~(-1)FW;总之,设施连作土壤秸秆开沟起垄深还田显著改良了设施土壤,促进甜瓜根系生长,其中玉米秸秆还田效果较好,其次是花生秸秆。     

松材线虫对马尾松林土壤微生物生物量及酶活性的影响

以感染松材线虫病的马尾松林土壤作为研究对象,探索不同程度松材线虫病感染对马尾松林土壤理化性质、微生物生物量和土壤酶活性的影响。结果表明:随松材线虫病危害程度的加重,总碳、总磷、总钾、可溶性有机碳、铵态氮、硝态氮、有效磷和含水量呈现升高趋势,而p H、Ca、Mg、可溶性有机氮、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)显著降低;同时,蔗糖酶、脲酶、纤维素酶和多酚氧化酶酶活性随着感染程度的加重而趋于下降,而酸性磷酸酶和蛋白酶活性则显著升高。结果表明:土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶4种酶活性与含水量、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳、总磷、总钾、有效磷、总碳等理化指标呈显著负相关,而与可溶性有机氮、p H、Mg、Ca含量呈显著正相关;酸性磷酸酶和蛋白酶酶活性与含水量、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳、总钾呈显著正相关,而与可溶性有机氮、p H、Mg和Ca呈显著负相关;另外,MBC和MBN与酸性磷酸酶或蛋白酶呈显著负相关,而MBC和MBN与蔗糖酶、纤维素酶或多酚氧化酶呈显著正相关;因此,松材线虫的侵染改变了松林土壤的理化性质,引起土壤微生物群落结构、生物量和土壤酶活性的变化,这些指标可用于指示和评价松材线虫侵染对土壤质量的影响。     

毛苔草湿地土壤酶活性及活性有机碳组分对水分梯度的响应

通过设置的W1（15cm）、W2（-5cm）、W3（-5～5cm）、W4（淹没）4种水分梯度的毛苔草（Carex lasiocarpa）盆栽培养实验,研究了湿地土壤酶活性、微生物量碳（MBC）、可溶性有机碳（DOC）及毛苔草地上生物量对水分梯度的响应及土壤酶活性与MBC、DOC、地上生物量的关系。土壤酸性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性随着土壤水分增加而降低,但过氧化氢酶活性随着土壤水分增加而增加。与持续淹水相比,于湿交替（W3）增加了土壤酸性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性。土壤微生物量碳（MBC）含量表现为W3〉W1〉W2〉W4,蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性与MBC呈显著正相关（P〈0．05）。土壤可溶性有机碳（DOC）含量表现为W4〉W1〉W3〉W2,脲酶和酸性磷酸酶活性与DOC呈极显著负相关（P〈0．01）。毛苔草地上生物量与土壤酶活性呈正相关,其中,蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶活性与毛苔草生长状况密切相关。     

苜蓿和小麦长期连作对土壤酶活性及养分的影响

在长武长期轮作与施肥定位试验的基础上,对黄土高原沟壑区苜蓿和小麦连作27年后的黄盖黏黑垆土土壤酶活性及土壤养分进行了测定,探讨苜蓿和小麦长期连作对土壤酶活性及肥力的影响.结果表明： 苜蓿和小麦连作施肥都能提高土壤酶活性;同一作物不同施肥措施的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性差异不显著,但相同施肥条件下,苜蓿连作比小麦连作的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性高;不同作物种类及施肥措施的土壤过氧化氢酶活性差异不明显;氮磷肥和有机肥配施(NPM)的土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性较高,而蔗糖酶活性较低;苜蓿连作比小麦连作更有利于土壤有机质、全氮及速效氮的积累,氮磷肥和有机肥配施有利于培肥土壤.
     

不同水位时期东洞庭湖湿地土壤微生物生物量碳氮和酶活性变化

为从土壤微生物的角度分析东洞庭湖不同植被类型湿地土壤质量状况,本研究选取了苔草、芦苇和柳树3种典型植被类型为对象,在平水期、丰水期和枯水期对其土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和酶活性进行监测,并分析其主要影响因子。结果表明: 1)3个水位时期,各植被类型湿地土壤MBC、MBN、蔗糖酶和纤维素酶活性(枯水期纤维素酶除外)均表现为0～10 cm高于10～20 cm,而土壤过氧化氢酶活性则相反。2)各植被类型湿地0～20 cm土层土壤MBC、MBN和MBC/TOC(总有机碳)、MBN/TN(总氮)皆以丰水期最低。3)各植被类型湿地0～20 cm土层土壤蔗糖酶活性峰值均出现在枯水期,而纤维素酶活性峰值出现在平水期,过氧化氢酶活性季节性波动较小,以丰水期稍高。4)不同植被类型间比较:平水期和丰水期,芦苇湿地土壤蔗糖酶活性显著高于其他植被类型,而其土壤纤维素酶活性最低,枯水期不同湿地间两种酶活性差异不显著。土壤过氧化氢酶活性在平水期以苔草湿地最高,枯水期以柳树湿地最高,丰水期以芦苇湿地最低。5)相关性分析表明,土壤MBC、MBN和蔗糖酶与TOC、TN、总磷(TP)呈显著正相关,而与pH值呈显著负相关。土壤纤维素酶和过氧化氢酶与TOC、TN、TP呈显著负相关,与pH值呈显著正相关。表明季节性水位波动影响土壤C、N、P和pH值,并对土壤微生物生物量碳、氮和酶活性产生显著影响,使其呈现明显的季节性变化特征。     

稻草覆盖、间作三叶草茶园土壤酶活性与养分的关系

通过小区实验,分析了稻草覆盖与间作三叶草后的丘陵茶园土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性变化,并采用相关分析、通径分析、主成分分析探讨了酶活性和土壤养分的关系。结果表明：稻草覆盖与间作三叶草能显著提高丘陵茶园土壤有机质、全N及速效P、速效K含量,间作三叶草明显增加土壤过氧化氢酶、转化酶含量,而稻草覆盖明显增加磷酸酶和脲酶活性。相关分析表明,土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶均与全氮、有机质、速效N呈极显著或显著正相关。通径分析表明,与4种酶关系最直接的是有机质或全N。主成分分析表明,土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性在第1主成分内的权重分别为0.842、0.937、0.873和0.847,可见,过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性可用于评价丘陵茶园土壤C、N肥力。     

长期连作和秸秆还田对棉田土壤生物活性的影响

研究了新疆棉区棉花长期连作与秸秆还田对棉田土壤微生物量和土壤酶活性的影响.结果表明：棉田土壤生物活性受到作物连作障碍的负面效应和秸秆长期还田培肥地力的正面效应的双重影响.在短期内（5～10年）,连作障碍明显,连作与秸秆还田5和10年的土壤微生物总量比种植1年降低36.54%和25.66%,细菌、放线菌数量下降较快,分别为种植1年的61.12%、70.16%和67.91%、145.79%,而真菌所占比例提高;土壤中脲酶、蔗糖酶活性分别比种植1年降低0.76%、2.52%和28.12%、11.44%,连作与秸秆还田5年的过氧化氢酶活性比种植1年降低9.21%.长期连作与秸秆还田条件下,土壤生物性状趋于好转,生物多样性指数增加,与短期（5年）相比,连作与秸秆还田15和20年的细菌、放线菌数量分别增加71.52%、61.03%和141.74%、240.83%,而真菌所占比例下降,土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶活性增加.淀粉酶活性在短期内上升,连作与秸秆还田5和10年分别比种植1年增加11.38%和10.41%,连作与秸秆还田20年则降低31.34%.     

套作棉根际与非根际土壤酶活性和养分的变化

在棉麦两熟双高产条件下研究了棉花根际与非根际土壤酶活性和养分含量的变化.结果表明,套作棉土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶及过氧化氢酶活性随生育进程的变化趋势与单作棉表现一致,但整个生育期套作棉根际与非根际土壤各种酶活性均明显高于单作棉.套作棉根际与非根际土壤养分含量在麦棉共生期低于单作棉或差异较小,而在麦收后则显著高于单作棉.套作棉土壤养分含量随生育进程的变化趋势与单作棉大体相同,但一些养分的吸收高峰晚于单作棉.无论套作棉还是单作棉,根际土壤酶活性和养分含量高于非根际.土壤各养分含量与土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性呈显著(P=0.0,n=32)或极显著(P=0.01,n=32)相关,与土壤过氧化氢酶活性相关不显著.     

不同浓度石灰氮对黄瓜连作土壤微生物生物量及酶活性的影响

为分析比较不同浓度石灰氮对连作黄瓜田土壤环境的作用效果,通过2年温室定位试验,在黄瓜秸秆还田的基础上以不施石灰氮为对照(CK),研究施用\[高浓度石灰氮1350 kg·hm^-2(CaCN₂ 90)、中浓度石灰氮900 kg·hm^-2(CaCN₂ 60)、低浓度石灰氮450 kg·hm^-2(CaCN₂ 30)\]对连作黄瓜土壤微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)及酶活性的影响.结果表明：与其他处理相比,CaCN₂ 90显著降低苗期0～10 cm 土层SMBC,但增加了初瓜期后0～20 cm土层SMBC.施用石灰氮处理均显著提高了末瓜期0～20 cm土层SMBC及盛瓜期至末瓜期0～10 cm土层SMBN,但第1年（2012年）不同石灰氮用量间无明显规律,第2年(2013年)盛瓜期后SMBN随着石灰氮施用浓度的增加而升高.施用石灰氮有利于秸秆的腐熟,提高土壤有机质含量,且石灰氮浓度越高越有利于秸秆的腐熟.相比对照,施用石灰氮能有效提升土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性,其中脲酶活性随石灰氮浓度的增加升高,而多酚氧化酶活性随石灰氮浓度的增加而降低,CaCN₂ 60可有效提高过氧化氢酶活性.相关分析表明：土壤有机质、脲酶及过氧化氢酶活性与SMBC、SMBN呈极显著正相关,多酚氧化酶活性与SMBC、SMBN呈显著负相关.表明黄瓜秸秆还田后施用石灰氮900 kg·hm^-2能够改善温室黄瓜连作田土壤环境,有效减缓温室黄瓜连作障碍.     

氮添加对巴音布鲁克高寒湿地土壤微生物量和酶活性的影响

随着全球氮沉降速率的快速增加,已对陆地生态系统微生物群落活性和代谢产生了深刻的影响。因此迫切需要了解全球气候变化敏感区土壤中微生物量和酶活性对氮添加的响应。为此,以中亚干旱区巴音布鲁克高寒湿地为研究对象,在保护良好的高寒湿地选择沼泽(S)、沼泽草甸(SM)和草甸(M)3种湿地类型布设野外原位氮添加试验(施氮浓度分别为0、8、16 kg N hm^-2 a^-1),探究短期氮添加对土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳/氮(MBC/MBN)、微生物商(QMB)、土壤蛋白酶、脲酶、碱性磷酸酶、H₂O₂酶和蔗糖酶活性的影响。结果表明:(1)高寒湿地不同湿地类型土壤微生物量和酶活性存在显著差异,其中SM土壤MBC、MBN、MBC\\N、QMB较S和M区高,对酶活性而言,SM和M区土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性较高,M区H₂O₂酶和脲酶活性较高。(2)氮添加显著增加了3种湿地类型中土壤MBC和MBN,其中MBC增加了7.00%-119.00%,MBN增加了8.03%-38.26%。氮添加仅显著增加了S和SM区土壤MBC/N和QMB (增加了24.68%-113.10%),但抑制了M区土壤MBC/N和QMB (抑制了8.93%-10.36%)。(3)氮添加显著增加了3种湿地类型土壤中脲酶、蛋白酶和H₂O₂酶活性,分别增加了7.25%-59.63%、4.71%-58.55%和34.70%-157.27%。但是氮添加对土壤碱性磷酸酶活性无显著影响。对蔗糖酶而言,N1处理增加了S区土壤蔗糖酶活性(增加了58.58%),而N2处理显著降低了22.72%。氮添加对SM和M区蔗糖酶活性无显著影响。(4)结构方程模型的结果显示,氮添加直接增加了土壤微生物量和酶活性。而随着湿地类型的变化(S-SM-M)直接和间接(通过pH)增加了酶活性;湿地类型的变化还通过影响pH、有机碳和有效养分间接增加了土壤微生物量。总之,氮添加和湿地类型可直接或间接的影响着土壤微生物量和酶活性。其中,土壤pH和有机碳是微生物量和酶活性变化的主要影响因素。本研究可为中亚干旱区高寒湿地应对未来气候变化的措施的制定提供技术参考。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism