玉米铝（Al）胁迫研究初报

通过试验和分析，研究Ａｌ胁迫下的玉米生物性状和主要生理特性，明确活性铝浓度与玉米根系特征及地上部农艺性状之间存在极显著或显著的反比相关；活性铝的存在，降低玉米茎叶Ｎ、Ｐ、Ｋ等养分含量，提高叶片脯氨酸累积量；脯氨酸含量可作为玉米耐Ａｌ性的生理指标．     

丛枝菌根真菌与重金属的相互作用对玉米根际微生物数量和磷酸酶活性的影响

以玉米为供试植物 ,研究了砂培条件下不同丛枝菌根真菌 (Acaulosporalaevis,Glomuscaledonium ,Glomusmanihotis)与不同浓度重金属 (铜和镉 )的相互作用对菌根侵染率、孢子数、根际微生物数量和磷酸酶活性的影响 .在不同浓度的铜和镉中 ,G .caledonium的侵染率均最高 ,且随重金属浓度的增加而变化较小 ,而它的孢子数在这 3种接种处理中最低 .低量的铜 (0 .0 5mg/kg)可显著地减少不接种、接种A .laevis和G .manihotis的细菌数量 ,却能显著地增加接种处理的真菌数量 .当溶液中铜的浓度大于 0 .2mg/kg时 ,接种处理的真菌数量小于不接种处理的真菌数量 .铜或镉的浓度不同时放线菌数量均有接种远大于不接种 ,其中接种之间放线菌数量相差不大 ,且随重金属浓度增大而变化较小 .无论是不同浓度的铜还是不同浓度的镉的接种处理常有利于增加磷酸酶活性 .重金属浓度低时 ,细菌和真菌数量、磷酸酶活性变化较大 ,高浓度时变化较小 .图 7参 15     

玉米自交系吸收利用磷素的差异及其相关性

大田选取11份玉米自交系，在两个供磷水平下研究了玉米自交系籽粒产量基因型差异及吸收效率、利用效率与磷效率的相关关系。试验结果表明：在磷胁迫的条件下，不同玉米自交系不仅产量存在较大的差异，而且对磷的响应度也不相同，产量最高的基因型中宗2号为最低的忻9005的5．15倍，将这些品种在二磷水平下以产量进行磷效率双向划分可以分为4种类型：双高效型(太411、KH12、58、中宗2号)；高磷高效型(187)；低磷高效型(冀257)；双低效型(478、冀35、XL12、忻9005、H21)，成熟期吸收、利用效率与磷效率的关系表明，在同一供磷条件下，11份自交系吸收、利用效率均有显著的差异，在两个供磷水平下，吸收效率与磷效率存在显著的正相关关系，而利用效率仅在高磷条件下与磷效率存在正相关性，表明在低磷水平下，成熟期磷效率主要由吸收效率决定，在高磷水平下，磷效率是吸收效率和利用效率共同作用的结果。图2表1参7。     

小麦/玉米间作作物根系与根际微环境的交互作用

通过根箱模拟试验和水培试验,测定小麦/玉米间作条件下根系的分布与根际养分的含量,初步探讨了间作对作物根系分泌有机酸的影响。结果表明,间作显著提高了各层土壤中小麦根的重量,同时提高了小麦、玉米的根系数量和地上部生物量,使生长前期根系大小发生较大变化,而对根系活力影响较小。间作使玉米根际土速效N含量增加,速效P、K含量降低;使小麦根际土N含量降低,P、K含量提高。小麦与玉米间作以后,根系分泌有机酸的种类明显增加;而植株体内和根系中有机酸的种类和数量却有所降低。     

纳米材料对玉米磷营养的影响初探

利用纳米材料处理水浇灌玉米(Zeamays),探讨了纳米材料对玉米磷营养的影响;用纳米材料处理水浸提磷矿粉,验证了纳米材料处理水对磷矿粉溶解性的促进作用。用纳米材料处理水浇灌玉米植株,可提高玉米的株高、茎粗以及生物量,使玉米植株地上部的氮磷钾的总量提高,同时可以提高植株中磷的含量7%~10%。取磷矿粉放于纳米材料处理水中,振荡、过滤,测定过滤液中的水溶性磷的含量,纳米材料可使磷矿粉浸提液中水溶性磷的含量较对照高20%~70%。利用纳米材料处理水提高磷矿的有效性,为提高磷的有效性、充分利用低品位磷矿提供了一条新的途径。     

盐胁迫下玉米幼苗ABA和GABA的积累及其相互关系

盐胁迫下玉米幼苗内源脱落酸(abscisicacid,ABA)和γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyricacid,GABA)含量增加,且ABA的积累先于GABA.用100μmol/L外源ABA和150mmol/LNacl处理使玉米幼苗内源GABA含量增加,NaCl和ABA同时处理时,对玉米幼苗GABA积累的诱导表现加合效应.ABA生物合成抑制剂氟草酮预处理后使盐胁迫诱导的GABA含量增加幅度减小,说明在盐胁迫下ABA调节GBAA积累.NaCl和ABA处理均刺激谷氨酸脱羧酶(GAD)的活性,推测盐胁迫下ABA通过调控GAD的活性而导致GABA积累.图6参18     

棉秆炭调控对碱性镉污染水稻根际土壤真菌群落结构和功能的影响

为研究棉秆炭对碱性镉污染水稻根际土壤真菌多样性、结构及功能的影响,采用室外水稻盆栽试验,在土壤中添加了0、 1和8 mg·kg~(-1)的镉和炭土质量比分别为0%、 1%和5%的棉花秸秆生物质炭,以水稻成熟期根际土壤为研究对象,借助Illumina HiSeq高通量测序手段分析棉秆炭与镉污染条件对碱性水稻根际土壤真菌群落多样性、结构及潜在功能的影响,探寻不同土壤环境因子与真菌群落结构间的关联性.结果表明:①施用棉秆炭显著提高了土壤pH、速效养分和有机质等指标,并降低土壤中可还原态镉的含量(P0.05).②水稻根际土壤真菌菌门分布主要为子囊菌门、Aphelidiomycota门和壶菌门,占所有菌门的57%.菌属分布主要为被孢霉属、链格孢属和镰刀菌属.各处理间真菌群落α-多样性差异显著(P0.05).未添加棉秆炭处理下(C0),镉浓度的增加降低了土壤中壶菌门、被孢霉属和链格孢属的相对丰度和真菌多样性指数(Shannon指数).在不同浓度镉处理下(Cd0、 Cd1和Cd8),增加棉秆炭会降低真菌群落丰富度指数(Chao1指数)和Shannon指数.镉污染导致土壤中壶菌门相对丰度增多,却使子囊菌门丰度下降,施用棉秆炭可显著提升壶菌门的相对丰度(P0.05).镉污染使被孢霉属和链格孢属丰度下降,但是施用棉秆炭可使链格孢属相对丰度增多.增加棉杆炭施用量,土壤中会存在更多的内生菌、植物病原体和腐生菌;而镉污染程度增加会减少土壤中内生菌、植物病原体和腐生菌.③影响真菌群落多样性及结构的主要环境因子有土壤速效钾、有机质和pH.水稻土壤镉含量中占比最大的可还原态镉与轮形动物门、Aphelidiomycota门和子囊菌门呈显著正相关(P0.05),但与其它菌门呈负相关(P0.05).研究结果说明棉秆炭在碱性镉污染土壤微生态调控方面具有一定的作用.     

苎麻麻骨水溶物的溶出影响因素及其组成

为探讨生物质材料吸附重金属过程中溶出物的溶出规律及成分,以苎麻麻骨为材料,在实验室模拟其吸附Cd2+废水条件下,考察溶出时间、温度、pH、苎麻麻骨粒径及ρ(Cd2+)对苎麻麻骨水溶物DOC溶出量的影响,通过气相色谱-质谱法对溶出物成分进行鉴定,并利用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等技术对溶出物溶出前后苎麻麻骨表面物化性质进行了表征. 结果表明:在弱酸性(pH为5)条件下,苎麻麻骨DOC溶出量高于65.90 mg/L. 各因素对DOC溶出量的影响程度不同,以粒径及温度的影响最大,随着粒径由1 mm增至20 mm,DOC溶出量由78.37 mg/L迅速降至60.14 mg/L,降低了18.23 mg/L;升温可促进苎麻麻骨DOC溶出量的增加,随着温度由5 ℃升至55 ℃,DOC溶出量增加了13.63 mg/L. 提取液pH、溶出时间、ρ(Cd2+)对DOC溶出量的增加量分别为5.08、4.60、3.11 mg/L. 溶出物溶出前后苎麻麻骨表面无显著变化,但溶出后的苎麻麻骨表面易溶于水的官能团数量显著减少. 溶出物中鉴定出9类物质(共19种化合物),以酮类和酯类居多,表明苎麻麻骨表面不带电.      

Field scale interaction and nutrient exchange between surface water and shallow groundwater in the Baiyang Lake region, North China Plain

Fertilizer input for agricultural food production, as well as domestic and industrial surface water pollutants in the North China Plain, increases pressures on locally scarce and vulnerable water resources. In order to: (a) understand pollutant exchange between surface water and groundwater, (b) quantify nutrient loadings, and (c) identify major nutrient removal pathways by using qualitative and quantitative methods, including the geochemical model PHREEQC, a one-year study at a wheat (Triticum aestivum L.) and maize (Zea mays L.) double cropping system in the Baiyang Lake area in Hebei Province, China, was undertaken. The study showed a high influence of low-quality surface water on the shallow aquifer. Major inflowing pollutants into the aquifer were ammonium and nitrate via inflow from the adjacent Fu River (up to 29.8 mg/L NH₄-N and 6.8 mg/L NO₃-N), as well as nitrate via vertical transport from the field surface (up to 134.8 mg/L NO₃-N in soil water). Results from a conceptual model show an excess nitrogen input of about 320 kg/ha/a. Nevertheless, both nitrogen species were only detected at low concentrations in shallow groundwater, averaging at 3.6 mg/L NH₄-N and 1.8 mg/L NO₃-N. Measurement results supported by PHREEQC-modeling indicated cation exchange, denitrification, and anaerobic ammonium oxidation coupled with partial denitrification as major nitrogen removal pathways. Despite this current removal capacity, the excessive nitrogen fertilization may pose a future threat to groundwater quality. Surface water quality improvements are therefore recommended in conjunction with simultaneous monitoring of nitrate in the aquifer, and reduced agricultural N-inputs should be considered.     

蚓粪与玉米秸混合厌氧消化实验

在中温(35℃±1℃)条件下,考察了玉米秸不同TS负荷单独发酵和与蚓粪混合发酵对玉米秸厌氧消化过程的影响.结果表明,玉米秸单独发酵时,单位TS产气量随TS负荷的增加先增加后降低,以TS负荷为4.80%的最大,单位TS甲烷产量为217.60 mL/g;当TS负荷为6.00%时,发酵前期出现酸化,pH最低为5.10;混合发酵提高了微生物的活性,增强了系统的缓冲能力,避免了发酵过程可能出现的酸化,玉米秸TS产气量提高了4.42%~58.61%,但对甲烷含量的影响不大,且对碱度的提高并无促进作用;当蚓粪与玉米秸混合比例为2∶3时,玉米秸的TS产气量最高,达410.30 mL/g,甲烷含量为63.21%;厌氧微生物可在一定程度上破坏玉米秸纤维素的结晶区,混合发酵促进了微生物对纤维素结晶区的破坏,以蚓粪与玉米秸混合比例为2∶3时处理的效果最好,破坏率达29.36%.