太湖地区3种水稻土不同温度培养中有机碳库变化及其对升温的响应

全球变暖下土壤有机碳储存的变化是土壤与全球变化研究的热点问题.本研究选择了3种太湖地区代表性水稻土的表层土壤,分别进行20℃和25℃的室内恒温培养,监测培养过程中总有机碳、溶解性有机碳和微生物量碳的变化动态,试图了解这些土壤的有机碳分解过程对全球变暖的响应特点.结果表明,这些土壤培养中总有机碳变化可以用一级衰变动力学方程或对数衰减方程描述,但动力学特征依培养温度的不同而异.升温大大促进了铁渗水耕人为土和潜育水耕人为土中有机碳的分解与呼吸损失,而铁聚水耕人为土没有显著变化.供试土壤总有机碳损失的Q₁₀系数分别为:潜育水耕人为土(11.1～14.1)＞铁渗水耕人为土(4.4～6.4)＞铁聚水耕人为土(0.63～0.73).这一方面说明温度敏感性在同一地带的不同土壤间的差异超过文献上报道的不同气候带的差异,但另一方面揭示了水稻土可能是一类对全球升温敏感响应的人为土.溶解性有机碳和微生物量的碳的变化还提示不同温度培养下水稻土微生物群落结构可能改变,因而影响到土壤有机碳库的生物有效性在温度条件下的变化.可以认为,土壤升温下有机碳的变化不但与土壤有机碳的性质有关,而且与土壤性质控制下的生物条件的改变有关.故土壤升温下有机碳的损失不仅仅是温度对分解过程的反应速度的影响.当然,对于不同土壤间的这种差异还需从有机碳-土壤环境-土壤生物的相互关系上做进一步的工作.     

低施磷水平下不同施肥对太湖地区黄泥土磷迁移性的影响

对太湖地区水稻土上长达13年的长期不同施肥处理的某试验田进行了土壤全磷、树脂磷和水溶性磷的测定分析.不同处理的年施磷量为0～53kg/(hm²·a),土壤全磷为0.3～0.5g·k^-1.根据土壤磷素的质量平衡,计算表明该水稻土存在的磷素流失量为2～8kg/(hm²·a),单施化肥下的流失量最大,为配施有机肥处理的2～4倍;水溶性磷的比率在0.2%～0.4%间,且不同施肥实践对其的影响不明显.但单施化肥有使亚表层树脂磷和水溶性磷含量提高的倾向.长期施用化肥配施大量鲜猪粪使树脂磷含量提高20～40 mg·kg^-1,但与长期施用化肥配施秸秆的处理一样没有发生在有机质增加下的磷活化而提高磷流失.这些说明本地区长期单施化肥的水稻土中可能存在强烈的磷流失,且水稻土磷流失并不以水溶解发生.为了防止水稻土磷的强烈水流失而加剧农业非点源污染,要避免长期单施化肥,而应坚持和推广配施适量有机肥.     

炭化秸秆吸磷剂的制备及吸附性能研究

以水稻秸秆为原料,经炭化、KMnO4预氧化和FeSO4溶液改性后,制备得到低成本的改性炭化水稻秸秆（modified carbonized rice straw,MCRS）.采用Zeta电位分析仪、扫描电镜、能谱仪、比表面积分析仪、红外光谱分析仪和X射线衍射分析仪多种手段,分析了炭化水稻秸秆和MCRS的理化性能.通过静态吸附试验研究了吸附剂投加量、pH值和温度对MCRS除磷效果的影响.结果表明：MCRS对磷的吸附是一个吸热过程,其吸附等温线可用Langmuir方程进行拟合.当投加量为4g·L^-1、pH值为7时,MCRS对水溶液中磷的去除率最高可达96％;依据Langmuir方程计算得到,30℃条件下,MCRS对磷的最大吸附量为5.49 mg·g^-1.     

水稻基因类型与生长环境对精米中砷积累的影响

砷(As)是动植物非必需的有毒类金属。水稻是对As有较强吸收和富集能力的大宗粮食作物,大米的食用是我国及东南亚地区人体暴露As的最主要途径,严重威胁人体健康。水稻籽粒中As的积累与水稻的基因型及众多环境因子密切相关,而且表现出复杂的交互作用。在浙江省选择了不同土壤砷背景值的5块水稻田,同时在嘉兴市农科院布置了人工添加As的盆栽实验,比较了20个水稻品种在这6个实验点的精米中As含量。结果表明,水稻基因型与环境及其相互作用对水稻籽粒中As的积累均有极显著影响,并且筛选得到了5个精米中As含量较低的基因型:秀水128、秀水09、秀水134、甬粳16和Y-05-8。     

O3对水稻叶片氮代谢、脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响

臭氧(O3)被认为是重要的气污染物之一,水稻又是主要的粮食作物,因而准确地评估O3浓度升高对水稻生长发育的影响具有十分重要的意义。采用开顶式气室法模拟研究了O3对水稻叶片可见伤害症状、氮代谢、脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响。结果显示,O3污染胁迫会导致水稻叶片产生明显的伤害症状,具体表现为:老叶叶鞘褪绿,有褐斑,直至完全干枯;稻穗小且黄化,籽粒不饱满;水稻成熟期提前等。O3浓度升高对水稻叶片的硝酸还原酶活性有显著影响。当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,水稻叶片硝酸还原酶活性与对照组相比均降低,其中,分蘖期分别降低了25.3%、67.4%和86.3%;拔节期分别降低了57.4%、75.7%和97.8%;抽穗期分别降低了91.0%、97.2%和99.3%;乳熟期分别降低了89.5%、89.5%和96.7%。水稻叶片铵态氮和硝态氮含量随着O3浓度的升高而显著地降低,例如当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,与对照相比,水稻叶片硝态氮含量分别降低46.3%、52.7%和65.7%,铵态氮含量分别降低6.5%、12.9%和43.4%。O3污染胁迫下水稻叶片脯氨酸含量在不同生长期变化不同,分蘖期、拔节期和抽穗期脯氨酸含量在40nL.L-1浓度O3熏蒸下急剧地提高,但是随着O3浓度的增加,脯氨酸含量又不断地降低。在水稻乳熟期,脯氨酸含量均随着O3浓度的增加而显著地下降。O3污染胁迫导致水稻叶片还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著低于对照组,而氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量显著高于对照组。当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,乳熟期水稻叶片GSH含量分别比对照组降低68.7%、80.2%和78.2%,GSSG含量分别比对照提高494.4%、527.2%和439.8%。研究表明,O3污染胁迫对水稻叶片氮代谢和抗氧化系统产生了极显著的影响。     

水稻锌指蛋白基因OsWIP6的克隆、表达及RNAi载体转化

为了解水稻C2H2型锌指蛋白转录因子基因的表达调控机理及生物学功能,克隆了水稻的一个C2H2型锌指蛋白转录因子基因(OsWIP6),并构建其RNA干涉植物表达载体,通过农杆菌介导转化获得转基因植株.生物信息学分析显示,OsWIP6氨基酸序列与拟南芥两个WIP家族转录因子高度同源.组织差异性表达分析表明,该基因在水稻花发育上具有表达偏向性.与野生型相比,转基因水稻表现为抽穗延迟,结实率及千粒重降低,半定量分析显示转基因植株OsWIP6表达量明显下降.因此,推断OsWIP6基因与水稻育性密切相关.     

海拔及细胞质背景对水稻测交群体遗传分化的影响

温度是导致水稻（Oryza sativa L.）遗传分化的一个重要环境因素,而海拔是导致环境温度差异的一个重要的地理因素。水稻的雄配子即花粉粒的活性极易受环境温度的影响。研究用来自云南2 670 m海拔的粳稻地方品种小麻谷与具籼稻细胞质背景的籼粳交后代品系南34正反交产生的F1,然后将其分布种植在海拔高低相差达1 800 m的4个海拔点并与育性稳定的1个滇Ⅰ型细胞质不育系杂交产生了8个测交群体,用SSR标记检测发现海拔因素和细胞质背景都对测交群体的遗传分化产生了影响。结果表明：同一海拔产生的正反交群体（合系42A//小麻谷/南34）间的遗传多样性具有比较明显的差异。正交组合F1（小麻谷×南34）在1 860 m的海拔产生的群体的遗传多样性最高,在1 600 m的海拔产生的群体的遗传多样性最低。在反交组合F1产生的群体中,群体的遗传多样性随产生群体海拔（400 m海拔除外）的升高而降低。利用Nei′s遗传距离评价各群体间的遗传分化,正反交组合F1产生测交群体间的遗传分化均高于同一组合在不同海拔下产生的测交群体之间的遗传分化,同一组合在4个海拔产生的测交群体间的遗传分化总体趋势是随海拔差异的增加而增大。研究证实了环境温度差异及细胞质背景导致F1产生的雄配子基因型发生选择,导致雄配子基因型的遗传比例偏离孟德尔规律,影响其后代群体的遗传多样性和遗传分化。     

膨润土对镉胁迫下水稻幼苗生理生化特性的影响

为了探讨膨润土钝化修复镉(Cd)污染土壤对水稻幼苗生理生化特性的响应,通过盆栽试验研究了膨润土对Cd胁迫下水稻幼苗地上部生物量,叶片叶绿素含量,SOD、POD活性以及MDA含量的影响.结果表明,膨润土在不同程度上提高了水稻幼苗叶片叶绿素含量,促进了水稻幼苗的生长和发育,地上部生物量随膨润土投加量的增加而增大.单一Cd污染土壤中,水稻幼苗叶片SOD活性变化不明显,而幼苗根系SOD活性随Cd浓度的增加而显著降低(P＜0.05),投加膨润土后整体上提高了根系SOD活性.单一Cd污染土壤中,水稻幼苗叶片和根系POD活性随Cd浓度的增加而均呈现先应激性升高然后降低的变化趋势,投加膨润土后叶片POD活性有所降低,而5 ～50 g·kg-1膨润土处理显著提高根系POD活性(P＜0.05),比未投加膨润土处理分别增加13.2％ ～22.4％、4.9％ ～9.5％、44.8％～80.6％和6.9％～49.6％.单一Cd污染土壤中,水稻幼苗叶片和根系MDA含量随着Cd浓度的升高而升高,与无Cd胁迫对照相比,分别增加139.0％和158.1％;投加膨润土处理水稻幼苗MDA含量显著降低,膜脂过氧化作用明显减弱.因此,膨润土能有效缓解Cd胁迫对水稻幼苗的毒害作用,可用于Cd污染土壤的钝化修复.     

钝化材料对Cd污染农田修复及其后效探究

在田间试验条件下,考察不同钝化材料对农田Cd轻度污染水稻修复效果及稻麦轮作后第二年水稻修复后效。结果表明,在轻度Cd污染农田中,各钝化材料处理均能不同程度降低土壤有效态Cd含量和水稻籽粒中Cd含量。其中,在钝化材料施用当季和稻麦轮作后第二季水稻中修复效果最好的处理为中量纳米材料处理和石灰配施中量纳米材料处理,这两种处理对土壤有效态Cd含量降低率分别为50.94%和47.15%,对水稻籽粒中Cd含量降低率分别为73.74%和69.41%。     

基于涡度相关技术的农田生态系统碳收支评估

以涡度相关技术为主要观测手段,连续观测冬小麦和水稻生态系统主要生长季净生态系统CO₂交换（NEE）的变化规律,评估两种农田生态系统CO₂的源/汇功能.结果表明,整个观测期间,两种作物生态系统CO₂浓度的日变化曲线呈现白天低、晚上高的"一峰一谷"型,冬小麦生态系统变化较为平缓,而水稻生态系统变化则比较剧烈.冬小麦和水稻生态系统白天30 min CO₂通量的平均值分别为-13.4 μmol·m^-2·s^-1和-12.9 μmol·m^-2·s^-1,通量最高值分别出现冬小麦的孕穗期与水稻的开花期.此外,两种作物生长季CO₂通量表现出"U"形曲线的日变化特点,白天以吸收CO₂为主,冬小麦和水稻生态系统分别于12：00和11：30达到吸收峰值;夜间CO₂通量变化较为稳定,表现为呼吸排放CO₂.两种农田生态系统均表现为碳汇,冬小麦与水稻生态系统净碳交换分别为188.2 g·m^-2与233.8 g·m^-2.