丛枝菌根真菌在不同类型煤矸石山植被恢复中的作用

采用温室盆栽试验的方法,研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Glomus etunicatum(GE)和Glomus versiforme(GV)对新排、风化和自燃这3种类型煤矸石上玉米(Zea mays L.)生长、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比、重金属吸收的影响,旨在为草原生态系统煤矸石废弃地的生态重建和植被恢复提供技术依据.结果表明,在3种煤矸石上2种AM真菌均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为36%~54%.接种GE和GV均显著增加了新排和风化煤矸石上玉米植株的干重,接种GV显著增加了自燃煤矸石上玉米植株的干重;接种AM真菌不同程度促进了玉米对N、P和K的吸收,降低了C∶N∶P计量比,符合生长速率假设;接种对植株地上部和根部重金属Cu、Fe、Mn、Zn浓度的影响存在显著的差异.结果表明,GE和GV在3种类型的煤矸石上表现出了不同的菌根效应,GV更适于新排煤矸石和风化煤矸石的植被恢复,GE更适于自燃煤矸石的植被恢复.试验初步证明AM真菌对于增强玉米适应不同类型煤矸石复合逆境,以及在草原生态系统不同类型煤矸石废弃地上重建植被均具有一定潜在的作用,应进一步验证野外自然条件下AM真菌对不同类型煤矸石山的实际作用效果.     

富含中孔与酸性基团的生物质炭的制备与吸附性能

以棉秆基生物质纤维为原料,采用磷酸一步活化法制备了同时富含中孔与含氧酸官能团的新型高比表面棉秆纤维基生物质活性炭,分析了浸渍比、炭化温度及保温时间等操作参数对活性炭纤维组成、得率、孔结构及表面官能团含量的影响,测定了制得的棉秆纤维基活性炭对水中对Pb(Ⅱ)与对硝基苯胺的等温吸附性能,并初步探讨了其吸附机制.结果表明,棉秆纤维基生物质炭孔结构与含氧酸基团因制备条件不同有较大变化,实验条件下制备的棉秆基活性炭纤维产率、中孔孔容与比表面的最大值分别为35.5%、0.91 cm3·g-1、1731 m2·g-1;在3∶2的浸渍比,600℃活化90 min的工艺条件下,制备的样品ACF-01的总孔孔容达1.02 cm3·g-1,比表面积为1 731 m2·g-1,微、中孔比例分别为66%与31%,中孔集中在5 nm以内,富含含氧酸官能团.样品ACF-01对水中Pb(Ⅱ)与对硝基苯胺的Langmuir最大吸附量分别为123 mg·g-1和427 mg·g-1,吸附性能远高于微孔孔容相近的商业活性炭纤维ACF-CK,这表明活性炭ACF-01的中孔和含氧酸官能团在吸附过程中发挥了重要作用.     

竹子生物质废弃物前处理技术比较研究

为开发高效、低成本的预处理技术,促进竹子生物质及其废弃物资源的能源化利用,采用3种不同纤维素预处理方法分别对竹子生物质废弃物——笋壳和竹叶(茎)进行比较研究,同时与玉米秸秆相比较.结果表明,在稀H2SO4–酶解工艺、浓H3PO4–酶解工艺和NaOH–酶解工艺条件下,几种样品水解液中分别存在3、4和5种糖类组分.在稀H2SO4–酶解工艺中,木糖为主要成分,其次为葡萄糖;在浓H3PO4–酶解工艺中,葡萄糖为主要成分,其次为木糖;而在NaOH–酶解工艺,葡萄糖和木糖含量基本相当.同时对样品处理前后的表面结构变化分析表明,不同处理工艺均改变了竹叶(茎)、笋壳和秸秆等样品的表面结构,其结构更为松散,从而有利于纤维素的酶解.     

玉米内生固氮菌的回接分离及限菌条件下在玉米根内的定殖

对从玉米茎内分离的18株固氮菌进行了回接分离试验，经多碳源无氮培养基、菌落形态、颜色与REP－PCR相结合的方法，筛选、鉴定出了两株具有较高乙炔还原活性和能在玉米体内定殖的菌株R1和R6。把携带gfp标记基因的质粒pKK223-GFP和nifH-gfp的质粒pMGFP2.1分别转化R1和R6，得到携带gfp，且菌落带绿色荧光的转化子R1A和R6A，以及携带nifH-gfp的转化子R1B和R6B。在限菌条件下对R1A和R6A，在玉米根内的定殖以及R1B和R6B中nifH-gfp融合基因的表达进行了研究，结果表明了R1A和R6A主要定殖在根的皮层细胞、胞间隙、中柱细胞和导管内，有时在活的细胞内也可检测到，R1B和R6B中的融合基因因受玉米根内营养以及其它与固氮酶基因表达相关因素的限制，很难在玉米根内表达，只有在添加了1‰蔗糖后，nifH-gfp才能在根内表达。     

丛枝菌根真菌对铈污染土壤上玉米生长和铈吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的铈(Ce)污染土壤(100、500、1 000 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌Glomus aggregatum(GA)和Funneliformis mosseae(FM)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、营养元素吸收、C:N:P生态化学计量比和稀土元素Ce吸收、转运的影响,旨在为稀土污染土壤的治理提供基础数据和技术支持.结果表明,GA和FM均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为7.12%~74.47%;随着土壤Ce污染程度的增加,玉米菌根侵染率、地上部和根部的生物量、营养元素N、P、K的吸收量以及Ce从根到叶的转运率均显著降低,而玉米植株的C:P和N:P、地上部和根部Ce含量显著升高.接种AM真菌不同程度地促进了玉米的生长,在重度Ce污染土壤接种FM对玉米生长的促进作用显著高于GA,而在轻度和中度Ce污染土壤二者之间无显著性差异;接种显著改善了玉米的营养状况,一定程度上显著降低了玉米植株的C:N:P在轻度和中度Ce污染土壤GA对营养元素吸收的促进作用要显著高于FM,而在重度Ce污染土壤则反之;接种也显著增加了轻度Ce污染土壤玉米地上部和根部Ce含量,而对中度和重度Ce污染土壤上玉米Ce的吸收无显著影响,促进了Ce从根部到地上部分的转运.试验初步证明,AM真菌能够减轻稀土元素Ce对植物的毒害作用,在稀土污染土壤的植物修复中具有潜在的应用价值.     

施氮对黄土旱塬区春玉米土壤呼吸和温度敏感性的影响

了解施氮对土壤呼吸和温度敏感性的影响,是研究农田土壤呼吸变化的重要环节,对预测农田土壤呼吸变化具有重要意义.基于中国科学院长武黄土高原农业生态试验站的氮肥管理试验,于2013年4月至2014年9月利用LI-8100系统(LICOR,Lincoln,NE,USA)监测施氮和不施氮条件下旱地春玉米生长季土壤呼吸、温度、水分以及根系生物量的变化,研究施氮条件下生物与非生物因素对土壤呼吸速率和温度敏感性(Q10)的影响.施氮显著提高了生长季土壤的累积呼吸量(P0.05),与不施氮相比,施氮处理累积呼吸量2013年提高了35%,2014年提高了54%.但施氮显著降低了土壤呼吸温度敏感性(P0.05),施氮处理的Q10较对照2013年降低了27%,2014年降低了17%.施氮显著提高了春玉米产量、地上部生物量和根系生物量(P0.05).施氮处理根系生物量较不施氮处理2013年提高了0.32倍,2014年提高了1.23倍.施氮对土壤温度和水分无显著影响,根系生物量是施氮条件下导致土壤呼吸差异的重要生物因素.     

抗坏血酸存在条件下NO2-对玉米植株镉胁迫的缓解作用

植物所吸收的Cd通过与关键的代谢途径、蛋白质的羧基和硫巯基相互作用,或者通过诱导活性氧的迸发而对植物产生毒害作用.大多数植物甚至暴露于低浓度的Cd就会引起明显的中毒症状,因此,揭示缓解Cd胁迫/或提高重金属污染土壤上作物的生产力是一个刻不容缓的问题.植物中的气体多功能信号分子一氧化氮(NO)被证明广泛参与了植物对Cd胁迫的响应和调节,但由于受到成本等因素的限制,其在生产中的应用还不成熟.因此,本文以玉米为实验材料,系统地研究了酸性条件下由抗坏血酸(Vc)和亚硝酸盐(NO-2)反应所产生的NO对植株遭受Cd胁迫的缓解作用.结果表明,10 mmol·L-1的Vc和浓度为0、500、1000、1500、2000、3000、4000、5000μmol·L-1的NaNO2分别进行反应,其缓解Cd胁迫的作用呈先促进后抑制的现象,NaNO2最佳浓度为3000μmol·L-1.与对照相比,适度的Vc+NO-2预处理能够显著增加Cd胁迫下玉米幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸氧化酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性,相应地减少了活性氧过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子(O-·2)的积累,降低了膜脂的过氧化伤害.Vc+NO-2还能显著地缓解由Cd造成的叶片黄化现象,维持叶片叶绿素含量的相对稳定;能够在重金属胁迫下增强植物螯合重金属离子的能力,减缓重金属对植株生长发育和生理代谢的影响.由于具有价格低廉且来源方便的特点,Vc+NO-2来源的NO在大田作物抵抗Cd胁迫中具有潜在的应用价值.     

水肥用量对玉米季土壤CO2排放的综合影响

为揭示水肥用量对农田生态系统土壤CO_2排放的综合影响,试验设高水W1(90 mm)、中水W0.85(76.5 mm)、低水W0.7(63 mm)这3个灌水水平,300、255、210和0 kg·hm~(-2)这4个施氮水平和90、76.5、63和0 kg·hm~(-2)这4个施磷水平,采用静态暗箱-气相色谱法对夏玉米地土壤CO_2排放进行原位观测,分析土壤CO_2排放对水肥调控的动态响应.结果表明,玉米季农田土壤CO_2排放呈双峰曲线,主峰值出现在拔节期至抽雄期,次峰出现在抽雄至灌浆期,其他阶段排放通量较低.W1在高肥F1(N 300 kg·hm~(-2),P2O590 kg·hm~(-2))和低肥F0.7(N 210 kg·hm~(-2),P2O563 kg·hm~(-2))水平下全生育期土壤CO_2平均排放通量均显著高于W0.7(P0.05);中肥F0.85(N 255 kg·hm~(-2),P2O576.5 kg·hm~(-2))和F0.7水平下,W0.85与W0.7差异不显著(P0.05).W1水平下,F1比F0.7显著增大14.82%(P0.05);W0.85水平下,F0.85比F0.7显著增大8.03%(P0.05);而W0.7水平下各施肥水平间无显著性差异.单施氮(N 210 kg·hm~(-2))或磷(P2O563 kg·hm~(-2))、氮磷配施(N 210 kg·hm~(-2)、P2O563kg·hm~(-2))较不施肥处理分别显著增加23.70%、19.00%和12.30%,且氮磷交互作用极显著(P0.01).方差分析表明,供应水平相差15%时,水肥交互作用对全生育期土壤CO_2平均排放通量影响不显著(P0.05),而对土壤CO_2累计排放量影响显著(P0.05);供应水平相差30%时水肥交互作用对全生育期土壤CO_2平均排放通量和累计排放量均影响显著(P0.05).可见,灌水量、施氮量、施磷量单因素均显著促进土壤CO_2排放,而氮磷配施起抑制作用.土壤CO_2排放与水、肥供应水平均有密切关系,水肥交互显著促进了土壤CO_2排放,通过水肥联合调控可有效调节土壤CO_2排放.     

养分(磷)吸收机理模型的应用研究──Ⅲ.定量评价适应机制对玉米与大豆幼苗P吸收的作用

采用Claassen的养分吸收机理模型定量评价了不同土壤条件下，机理模型中未考虑的其它适应机制对玉米与大豆幼苗P吸收的作用。结果表明：同样土壤养分胁迫条件下，供试玉米与大豆幼苗的其它适应机制对P吸收的贡献率分别为1/4与1/5；土壤养分胁迫、土壤水分胁迫、土壤供N形态、土壤性质及土壤供Ca水平或pH值对这一P吸收适应机制的作用程度均有一定的影响，土壤水分胁迫能明显加强这一适应机制对玉米幼苗P吸收的作用；粘质棕红壤上养分胁迫与水分胁迫同时作用时，这一适应机制对玉米幼苗P吸收的贡献率可达69％。     

A Framework for the Ethical Analysis of Novel Foods: The Ethical Matrix

The paper addresses the issue of how indemocratic societies a procedure might be formulatedto facilitate ethical judgements on modernbiotechnologies used in food production. A frameworkfor rational ethical analysis, the Ethical Matrix, isproposed. The Matrix adapts the principles describedby Beauchamp and Childress for application to medicalissues, to interest groups (e.g., producers,consumers, and the biotic environment) affected bythese technologies. The use of the Matrix isillustrated by applying it to an example of a ``novelfood,' viz., a form of genetically modified maize.