石斛气生的兰科菌根组织结构及其对御旱研究

基于过去对铁皮石斛(Dendrobium candidum Wall.Ex Lindl.)气生的兰科菌根适应干旱环境胁迫机理的研究鲜为涉及,现开展了培养基质的不同水分质量分数(w(水分)=43.6%、16.8%、5.5%)对兰科菌根的外部形态以及内部组织结构影响的研究。研究结果表明:基质水分质量分数降低使石斛菌根外部形态发生多样变化;随着基质水分质量分数的不断降低,石斛的生长受到显著的抑制。当基质水分质量分数为5.5%时,石斛的多数生长指标均小于其它处理,但是根冠比(R/S)增加显著,高达2.22;通过不同切片多重镜检测定和图像分析,发现菌根的形态结构产生了天然的适应突变,独特的根被组织细胞层数多达5层以上,细胞壁相对加厚,细胞腔内网、羽状结构比其它两处理明显增多,石斛菌根通过形态结构的改变来适应水分胁迫并维持其生长发育,石斛菌根组织结构的这些改变大大提高了石斛御旱的能力;水分质量分数高低与菌根感染率呈负相关,越是干旱条件菌根真菌繁衍越活跃,菌丝团结构相持时间越长,菌根的这些适应性响应都提高了石斛的抗旱能力。     

玉米和籽粒苋镉累积特征与根际微生物的关系

该研究针对北方典型污灌区农田开展大田作物玉米与镉富集植物籽粒苋的田间种植试验。通过分析土壤及植株的镉含量特征,并利用高通量测序技术,对比2种植物的根际土壤及非根际土壤的细菌多样性与群落结构,探究土壤不同镉浓度对细菌群落的影响。结果表明,研究区根际土壤总镉及有效态镉含量高于非根际土壤,玉米作物的根、茎、叶部位保留了从土壤中吸收的大部分镉,籽粒部位镉含量最低;土壤镉浓度对土壤细菌多样性与群落结构没有产生显著性影响;植物的根际微生物和土壤镉之间存在一定的交互作用;不同土壤生境细菌的物种组成存在一定差异,变形菌门(19.33%～25.73%)、奇古菌门(16.09%～24.67%)和放线菌门(15.82%～20.86%)为研究区土壤中的优势菌群。研究结果可对中国大面积污灌区镉污染农田修复效果评估及土壤健康评价提供科学依据。     

灌溉后通气对盆栽番茄土壤酶活性的影响

为改善作物根系生长环境,采用空气压缩机控制盆栽番茄供气,研究了不同水、气条件对土壤酶活性及盆栽番茄生长的影响。研究结果表明:土壤过氧化氢酶、脲酶和脱氢酶活性在番茄生育期内均呈先增大后减小的变化趋势;不同水分条件下通气处理均能提高过氧化氢酶、脲酶和脱氢酶活性,但以80%田间持水量、通气量系数为0.8组合时效果最好;番茄产量与植株干物质积累在该组合下也达到最高值。说明80%田间持水量、通气量系数为0.8组合可改善番茄根际土壤气体环境,提高酶活性,促进植株生长,提高果实产量。     

基于RS和GIS技术的区域农田灌溉量预报研究及应用

区域尺度上开展农田灌溉量预报需要考虑土壤、作物和大气的空间差异性。论文针对农田灌溉现状分别建立了需水量灌溉预报模型和土壤湿润层灌溉预报模型,并在预报模型中引入RS和GIS技术来考虑预报参数的空间差异性,初步实现了区域尺度上250 m分辨率网格化的农田灌溉量预报,并在北京地区冬小麦灌溉量预报中进行了应用。结果表明:北京地区2010年冬小麦6月灌浆期间和11月下旬越冬前冻水的预报灌溉量分别为375 m³/hm²和600 m³/hm²,均较现行农业生产中建议的灌溉量明显偏少,具有节水经济效益潜力。这些结果显示了RS和GIS技术在区域尺度上农田灌溉预报中的良好应用潜力,且预报结论和应用效果能达到较好统一。     

南京地区农业耗水量估算与分析

结合南京地区的农业生产状况,采用Penman-Montieth法计算参考作物的潜在蒸散,建立了本地区农业耗水的物理模型,计算了南京地区历年的农业用水量,并根据实际资料对模型进行了检验,结果表明该模型具有较高的精度,能够反映农业用水的实际情况。在分析该地区历年农业用水量变化及其用水现状的基础上,对影响农业用水量的因素和该地区的农业用水效率进行了分析和计算。南京地区农业用水量的大小很大程度上取决于耕地面积和各类作物播种面积的变化,同时也受当年气候状况的影响。南京地区多年的农业用水效率计算结果表明,该地区的灌溉水利用率较低。最后对该地区的水资源可持续利用提出了相应的建议。     

辽宁省宽甸水体中硼的环境地球化学特征研究

在宽甸地区的地表水系(鸭绿江、蒲石河、南股河、北股河、爱河等),地下水及饮用水系布设采样点共采集样品56个并采用等离子质谱(Excell)及等离子光谱(IRIS)进行硼含量分析.由此揭示水体中硼的来源、分布、运移和聚集等情况,并且根据国家<农田灌溉水质标准>(GB5084-92)中关于硼和pH的规定分析评价了宽甸地区地表水体的灌溉能力以及根据卫生部<生活饮用水水质卫生规范>中关于硼和pH的规定分析评价了饮用水的安全程度.结果表明,宽甸地区未受硼矿开发影响的水体基本适合农业灌溉或饮用,而在硼矿开发区范围内,受到硼矿开发影响的水体大部分不适合灌溉,或不适合饮用.      

紫色丘陵区农林复合生态系统的调洪抗旱作用

以中科院盐亭紫色土农业生态试验站的历年有关资料为基础,对农林复合系统的调洪抗旱作用进行了研究。研究结果表明,农林复合生态系统（AAS）的年均径流量为非农林复合系统（NAAS）的1／2,洪峰模数相对后者降低63％,说明AAS系统对削减流域径流、洪峰及防洪有明显的效果,并对提高高台位旱地土壤水有一定的作用,特别是夏季（即雨季）最为明显,ASS的土壤含水量为NAAS的2倍。同时,还阐明了树林耗水并不与农作物相冲突,前者系主要消耗土壤耕层以下的水分。     

土壤整体质量的生态毒性评价

土壤样品采自沈阳西部污灌区 .进行了污染物 (重金属和矿物油 )含量分析和生态毒性试验 .重金属采用原子吸收分光光度仪测定 ,矿物油采用紫外分光光度计测定 .生态毒性试验分别参照国际标准组织 (ISO)和OECD指南 ,进行了植物毒性试验、蚯蚓毒性试验和蚕豆根尖微核试验 .植物试验以小麦种子发芽根伸长抑制率为试验终点 ,试验周期50h ,蚯蚓毒性试验以蚯蚓死亡率、体重增长抑制率为试验终点 ,试验周期28d .土壤中矿物油含量在145mg/kg～1121mg/kg ,重金属Cd为0.34mg/kg～1.81mg/kg .土壤对植物和蚯蚓显示不同程度的毒性效应 ,土壤的蚕豆根尖微核率明显高于对照 .种子发芽根伸长抑制率为2.0%至-35.1% ,蚯蚓死亡率为0%～40%.体重增长抑制率由14d的-2.3%～-19.4%在28d增加到-2.1%～10.7% ,蚕豆根尖微核率最高达6.62/100.研究表明 ,土壤中的污染物积累较低 ,但具有明显的生态毒性 .     

北京东南郊污灌区PAHs垂向分布规律

采用Eijkelkamp土壤采样器对北京东南郊污灌区进行了3个钻孔剖面采样,分析了土壤样品的理化参数,并且采用气相色谱-质谱联用仪对土壤样品的多环芳烃（PAHs）进行了定量分析,研究了土壤理化参数和16种PAHs从表层到5.5 m深的范围内垂向变化规律.结果表明,污灌区表层土壤中有14种PAHs检出,检出浓度在4～428 μg/kg之间,表层以下PAHs的检出种类显著减少,主要以2环和3环的萘、菲、芴、苊烯、二氢苊、荧蒽6种为主.粘粒含量、粘土矿物总量、阳离子交换容量以及总有机碳4个理化参数相互之间在垂向变化上具有一致性,均在0.05水平上显著相关.表层以下粘粒含量与低环PAHs在垂向含量变化也有较好的一致性,粘粒含量高的层位,PAHs含量也较高.从剖面PAHs含量变化可以判断,低环PAHs较易迁移,它们的迁移性强弱顺序为：二氢苊>芴>萘>菲>苊烯>荧蒽,其它高环PAHs难以迁移,仅在表层土壤中检出,说明在长期污灌条件下,迁移性较好的低环PAHs能够迁移到较深的土层中,有可能导致浅层地下水的污染.     

潜流水平湿地对农业灌溉径流氮磷的去除

构建了潜流水平芦苇湿地,对农业灌溉径流(TN约为7mg/L,TP约为0.5mg/L)中氮磷进行了为期1年的去除研究.在水力停留时间(HRT)为2,4,6d时,TP和TN的去除率均大于87%和68%.湿地对TN、NH₄⁺-N和TP的去除受HRT的影响较大(P<0.05),对PO₄^3--P的去除受HRT的影响较小.在不同HRT情况下,NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO3--N和PO₄^3--P的去除率均高于93%,出水浓度一般均小于0.04mg/L.且出水中的TP和TN主要为有机态,存在一个TP和TN背景浓度.TN去除率与负荷之间具有很好的相关性(R2=0.9968),但是TP去除率与负荷之间相关性较差(R²=0.5987).以HRT为2d计算,1m²的芦苇床处理该农业灌溉径流的能力为0.1m³/d,出水TN和TP浓度可控制在0.50mg/L和0.154mg/L以下.