不同轮作模式下作物根际土壤养分及真菌群落组成特征

为研究宁夏中部干旱带不同轮作模式下土壤养分及真菌群落组成的特征,以谷子轮作大豆（MRG）、轮作籽粒苋（MRA）、轮作藜麦（MRQ）及谷子连作（CK）为对象,测定了土壤养分含量,并利用Illumina MiSeq高通量测序平台测定了土壤真菌的ITS变异区序列.结果表明,不同轮作模式对土壤养分的影响存在差异.3种轮作模式下土壤pH和电导率均有所下降,土壤全氮、全钾、全磷和有机质含量均上升,OTUs数和α多样性指数均高于连作.真菌群落组成研究结果显示,子囊菌门（Ascomycota）为4种模式下的优势菌群.聚类分析显示MRA和MRG的真菌属组成最为相似,其次是MRQ,CK与3种轮作模式相差较大.相关性分析显示,土壤养分与几种优势真菌属呈显著相关性（P<0.05或P<0.01）,土壤全氮、全钾、硝态氮和有机质含量是影响土壤真菌群落最主要的因子.主成分分析（PCA）表明,MRG轮作模式优于MRA和MRQ模式.综上所述,轮作提高了真菌群落多样性指数,改变了土壤真菌群落结构,改善了土壤肥力状况,其中以谷子与大豆轮作效果最佳,建议将谷豆轮作作为中部干旱带杂粮产业中主要的轮作模式之一进行推广.     

铜胁迫对不同基因型谷子幼苗基因组DNA多态性的影响

采用室内盆栽土培法,以4种基因型谷子(D2-8、安06、黄米、朝谷)为供试材料,研究了不同浓度Cu2+胁迫对谷子幼苗体内可溶性糖、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量和基因组DNA多态性的影响.结果表明,经50~400 mg·kg-1Cu2+处理30 d后,4种谷子幼苗体内可溶性糖含量与对照相比呈现先上升后下降的趋势,在50 mg·kg-1时达到最大值.当浓度为200mg·kg-1以上时,4种谷子的可溶性糖含量的平均降幅为对照的32.44%~56.5%.脯氨酸则表现为低含量(≤50 mg·kg-1)的促进和高含量(≥100 mg·kg-1)的抑制效应,MDA含量均有增加且与对照差异显著(P<0.05).Cu2+胁迫下不同基因型谷子幼苗基因组DNA的RAPD图谱发生明显变化,表现为单条或多条RAPD谱带的增加和缺失或者荧光强度的改变,细胞中基因组模板DNA的稳定性下降,DNA多态性变化与Cu2+浓度之间存在剂量-效应关系.不同基因型谷子对Cu2+胁迫的生理和遗传损伤响应存在差异.利用RAPD技术获得的DNA多态性变化可作为检测Cu2+遗传毒性效应的生物标记物.     

谷子谷壳黄原酸酯对重金属离子的捕集作用

制备并研究了谷子谷壳黄原酸酯对Ｈｇ＾２＋、Ｐｂ＾２＋、Ｃｄ＾２＋、Ｃｕ＾２＋、Ｃｏ＾２＋、Ｃｒ＾３＋、Ｂｉ＾３＋等七种重金属离子的捕集效果，结果表明，中性或碱性介质中，谷子谷壳黄原酸酯对重金属离子有良好的捕集效果。     

二氧化硫暴露对谷子幼苗气孔运动、脯氨酸代谢和抗氧化酶系统的影响

二氧化硫(SO_2)是一种有毒的大气污染物,主要经气孔进入植物体内.目前对于SO_2毒性的研究多集中在氧化损伤方面,关于SO_2对植物脯氨酸代谢的影响及相关分子机制的研究还很少.本文以谷子幼苗为材料,研究了不同浓度SO_2气体暴露对叶片气孔运动、脯氨酸代谢和抗氧化酶系统的影响.结果显示,10 mg·m~(-3) SO_2熏气对谷子幼苗的叶片形态、相对含水量、气孔开度、脯氨酸含量及抗氧化酶活性均无明显影响.30 mg·m~(-3) SO_2暴露24～72 h后,叶片出现明显的受损症状,相对含水量降低,叶面气孔开度减小;30 mg·m~(-3) SO_2熏气导致叶中脯氨酸含量显著增加,脯氨酸脱氢酶(PDH)活性明显升高.同时,长时间的SO_2胁迫可诱导SiPDH基因表达上调,而脯氨酸合成相关基因SiP5CS、SiP5CR表达受到明显抑制.此外,谷子幼苗暴露于30 mg·m~(-3) SO_2时,叶中超氧阴离子(O■)产生速率与对照相比显著提高,诱导超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性增强,从而将过氧化氢(H_2O_2)含量维持在正常水平.以上结果表明,SO_2对谷子的毒性效应具有浓度依赖性.高浓度SO_2暴露下,谷子能够通过控制气孔开放、调节脯氨酸代谢和抗氧化酶活性等过程来适应SO_2胁迫.     

谷子根系对群体压力胁迫的生物学响应

采用根管土柱栽培的方法,比较了在相同根管土柱体积上种植不同株数谷子时谷子根系的主要特征,如根系数量,根系入土最大深度,根系SOD、POD活性,总根长,根系MDA含量及根系总吸收面积与活性吸收面积等对群体密度变化的可塑性.结果表明,不同群体下,谷子单株根数前期差异小,中后期差异大;而单位土体中的根量前期差异大,后期差异小.群体大(密度高),谷子根量、总根长及根系总吸收面积与活性吸收面积达到高峰的时间早,但衰亡时期也早,且入土深度较浅.群体小根量高峰出现得迟但维持的时间较长,根系在土体中的延伸深度也较大,有利于后期营养的获取和产量的提高.群体在作物生长中起着量的决定作用,而个体生长发育由于群体不同而引起质的差异.在生产上要想获得理想的产量,既要有足够量的保证,又要求达到一定质的标准,以使群体与个体协调发展.表4图2参18     

伤根对谷子水分利用效率的影响

通过盆栽试验，研究了伤根对谷子水分利用效率的影响．结果表明，苗期适度伤根能够提高谷子叶片水分利用效率（WUE），而苗期伤根量较严重或拔节期和孕穗期伤根则会降低谷子叶片WUE．在谷子收获期，除TM（高水分条件下，孕穗期中度伤根）和sl（低水分条件下，拔节期轻度伤根）处理外，其余伤根处理的生物量WUE均高于对照．在高水条件下，伤根处理对谷子籽粒产量WUE影响不显著；而在低水分条件下，前期适度伤根能使谷子籽粒产量WUE显著提高，而后期伤根处理的籽粒产量WUE提高不显著．图3表1参11     

农业水资源配置效果的计算分析

水资源在农业上的有效利用,不论区域水源条件的优劣,均有极其重要的意义:在水源不足的地区,应以有限的供水求得最大的经济效益;在水源丰富的地区,需按作物产量与水量的最优关系配水,以最少的供水工程投资取得最大产量。不同作物的需水数量与时间是各不相同的,对于地区农作物布局来说,水资源的分配方案是水资源管理中的一个基本问题。本文考虑了产量形成受到多种因素的影响,在综合作物生产主要因素的基