13C脉冲标记法定量冬小麦光合碳分配及其向地下的输入

研究冬小麦生长向地下部分的输入对于土壤固碳和作物生产具有重要意义.分别在分蘖期、拔节期、花期和灌浆期,用~(13)CO2对冬小麦进行脉冲标记7 h,标记结束后28 d(示踪期)破坏性取样,测定冬小麦地上部、根、土壤和土壤呼吸中的~(13)C含量等指标.研究结果表明,在各标记时期,冬小麦光合固定的~(13)C大部分保留在地上部(51.6%~90.8%),且随小麦生长的进行而逐渐向地上部分配,向地下部分(根系、土壤和根际呼吸)的转移随生长进程的延续而降低.转移到地下部的~(13)C中,有22.9%~65.3%被根际呼吸消耗,24.3%~59.3%在根部保存,10.4%~17.8%通过根际沉积转化为土壤有机碳.示踪期28d内最后2 d呼吸产生的~(13)C只占整个示踪期根际呼吸~(13)C量的0.7%~2.7%,说明28 d的示踪期可以确保光合碳在各系统分配完全.在整个生育期内,冬小麦净吸收的光合碳分配到地上部、根部、土壤有机碳和根际呼吸的比例分别为78.5%、6.0%、3.1%和12.4%.结合当地生产方式估算,冬小麦在整个生育期内输入到地下的总碳量为1.72 t·hm~(-2),其中有0.99t·hm~(-2)被根际呼吸消耗,根部固持碳量为0.48 t·hm~(-2),0.25 t·hm~(-2)以有机碳沉积的形式进入土壤.     

河南省冬季3次重污染过程的数值模拟及输送特征分析

利用WRF-Chem模式模拟2015年11月27日—12月1日、12月5—14日、12月19—25日河南3次重污染过程,结合空气污染资料和ERA-Interim再分析资料,对比分析了这3次重污染过程的开始、持续和结束及污染物的输送特征.结果表明,静稳天气有利于污染的发展持续,3次重污染过程的结束均是由西路冷空气入侵造成的.第1次重污染过程平均风场上的风速均为小风或静风,从湖北到河南南部风向为偏南风;而第2和第3次重污染过程平均风场分别以偏东和偏北风为主.第2和第3次重污染过程中均存在明显的由北向南的污染物输送过程.3次重污染过程中,河南省本地排放对本省PM_(2.5)浓度的平均贡献率最大,而河南省周边区域对河南PM_(2.5)浓度的平均贡献率在这3次过程中不一样,第1次重污染过程,河南南部主要受偏南风影响,湖北对河南PM_(2.5)浓度的平均贡献率最大,为20.7%;第2和第3次重污染过程主要受偏东风影响,安徽和江苏对河南PM_(2.5)浓度的平均贡献率最大,分别为17.7%和18.5%.3次重污染过程中,安阳的主要污染输送源均不相同,分别来自河北、江苏和安徽、本省.     

一组小麦秸秆好氧分解菌系的构建及组成多样性

采用"外淘汰法"在常温、好氧条件下构建了一组稳定、有效降解小麦秸秆的复合系.复合系分解能力的研究表明,在100mL改良CMC培养基(液面深度2 cm和直径9 cm)中,分解的前6 d复合系保持较高分解能力,减重率达到66.1%,6 d后复合系分解能力逐渐减弱,到第10 d时减重率达到77.0%.1.86 g秸秆各成分中,纤维素分解0.78 g,半纤维素分解0.16 g,木质素分解0.24 g.复合系组成多样性的研究表明,通过克隆文库构建和单菌株分离共确定出13个菌属的微生物,优势菌属有Hydrogenophaga、Pseudomonas、Bacteroides和Clostridium,占100个阳性克隆子的78%.系统发育关系表明,克隆文库和单菌分离技术分别所确定的微生物种类及亲缘关系存在一定的差异;Isolated 7(FJ439527)和Clone 86(EU834839)与假单胞菌属中的厦门藻(Pseudomonas xiamenensis)亲缘关系较近.     

程海冬季水华特征、成因与控制对策

报道了程海冬季水华发生时间、分布、聚集状况、优势种和现存量。认为：营养物质积累、特殊的水动力、适宜的水温和光照是刺激铜绿微囊藻水华暴发的原因,近期应采取流域生态系统管理、削减污染物入湖量、增强生态系统功能三方面的控制对策减轻水华危害。     

近48a宁夏寒潮的变化特征及可能影响的成因初步分析

利用1961—2008年宁夏日温度及逐月北半球500 hPa环流特征量、北极涛动指数(AOI)和NCAR/NCEP再分析资料,对宁夏寒潮频次变化的气候特征进行了分析,并对影响其变化的可能原因进行了讨论,结果表明:宁夏寒潮活动各地差异较大,主要出现在春季;近48年,春秋季寒潮频次呈弱增加趋势,冬季呈弱减少趋势;寒潮频次与AOI、气温呈负相关,与西伯利亚高压、东亚冬季风强度及入侵中国的冷空气活动频次呈正相关,相关关系在秋冬季明显,春季不明显;在气候变暖的大背景下,从20世纪80年代末开始,随着AOI从负位相转为正位相,冬季西伯利亚高压和东亚冬季风强度的减弱使得宁夏地表温度持续升高,是宁夏冬季寒潮频次减少的可能原因;春季也有类似的变化,不同的是:20世纪80年代中期以前,西伯利亚高压对寒潮活动作用更显著,之后,随气温持续增暖,冷空气活动对寒潮频次的影响更明显;秋季,西伯利亚高压和冷空气活动对寒潮的影响更直接明显。研究还发现,进入21世纪后,随着全球持续增暖,北极涛动对西伯利亚高压和东亚冬季风的影响有所减弱。因此,北极涛动、西伯利亚高压、冷空气活动频次、东亚冬季风、气温这几者之间的相互反馈作用是宁夏寒潮频次变化的可能原因。     

Ecotoxicological effects of polycyclic musks and cadmium on seed germination and seedling growth of wheat (Triticum aestivum)

Single and joint toxic e ects of polycyclic musks including 1,3,4,6,7,8-hexahydro-4,6,6,7,8,8-hexamethylcyclopenta[g]-2- benzopyran (HHCB) and 7-acetyl-1,1,3,4,4,6-hexamethyl-1,2,3,4-tetrahydronapthalene (AHTN) and cadmium (Cd) on seed germination and seedling growth of wheat (Triticum aestivum) were investigated. The results showed that the toxicity sequence of HHCB toxic to wheat seed germination and seedling growth was similar to that of AHTN, that is, germination rate > shoot elongation > root elongation, while the toxicity of Cd was in the sequence of root elongation > shoot elongation > germination rate, according to the LC50 and EC50 values. It is suggested that polycyclic musks and Cd had di erent toxicological mechanisms. Root and shoot elongation of wheat might be good bioindicators for the contamination of polycyclic musks and Cd in soil. The mixture of polycyclic musks and Cd had synergistic e ects on T. aestivum according to the equi-toxic mixture approach when root elongation was selected as the toxicological endpoint. Thus, the joint toxicity of HHCB and Cd was significantly higher than the single toxicity of HHCB or Cd, which was also confirmed by the EC50 mix value of the mixture (EC50 mix = 0.530 TUmix). The EC50 mix value of the mixture of AHTN and Cd was 0.614 TUmix, which indicated that the mixture toxicity was strengthened when AHTN coexisted with Cd.     

Yield and Water Productivity of Winter Wheat under Various Irrigation Capacities

The Agricultural Production Systems sIMulator model validated in a prior study for winter wheat was used to simulate yield, aboveground crop biomass (BM), transpiration (T), and evapotranspiration under four irrigation capacities (ICs) (0, 1.7, 2.5, and 5 mm/day) with two nitrogen (N) application rates (N1, 94 kg N/ha; N2, 160 kg N/ha) to (1) understand the performance of winter wheat under different ICs and (2) develop crop water production function under various ICs and N rates. Evaluation was based on yield, aboveground crop BM, transpiration productivity (TP), crop water productivity (WP), and irrigation WP (IWP). Simulation results showed winter wheat yield increased with increase in N application rate and IC. However, the rate of yield increase gradually reduced with additional irrigation beyond 2.5 mm/day. A 5 mm/day IC required a total of 190 mm irrigation and produced a 5%–16% yield advantage over 2.5 mm/day. This indicates it is possible to reduce groundwater use for wheat by 50% incurring only 5%–16% yield loss relative to 5 mm/day. The TP and IWP for grain were slightly higher under IC of 1.7 mm/day (15.2–16.1 kg/ha/mm and 0.98–1.6 kg/m³) when compared to 5 mm/day (14.7–15.5 kg/ha/mm and 0.6–1.06 kg/m³), respectively. Since TP and IWPs are relatively higher under lower ICs, winter wheat could be a suitable crop under lower ICs in the region. Relationship between yield–T and yield–ET was linear with a slope of 15–16 and 9.5–10 kg/ha/mm, respectively. Editor's note : This paper is part of the featured series on Optimizing Ogallala Aquifer Water Use to Sustain Food Systems. See the February 2019 issue for the introduction and background to the series.     

不同组成木质陶瓷对去除城市生活污水二级出水中有机物及氮磷的研究

以小麦秸秆、凹凸棒石、针铁矿为原料,以酚醛树脂为黏结剂,通过复合、热压、烧结等工艺过程制备出不同成分的木质陶瓷,并利用该系列木质陶瓷对城市二级出水中的有机物及氮磷进行吸附实验研究。结果表明,900℃下的木质陶瓷[m(麦秸)∶m(凹凸棒石)∶m(针铁矿)=1∶1∶1]COD及NH_3-N的吸附效果最佳,2 h可达吸附平衡,投加量为8 g/L时COD去除率达66.48%,投加量为6 g/L时氨氮去除率为69.72%,且酸性条件不利于COD的吸附,NH_3-N的最佳吸附p H范围是2~11。800℃下的木质陶瓷[(麦秸)∶m(凹凸棒石)∶m(针铁矿)=1∶2∶0]P的吸附效果最佳,15 min可达吸附平衡,投加量为6 g/L时总P去除率可达99.69%,p H值、转速、温度对吸附磷影响不大。     

单嘧磺隆在小麦田中的残留试验研究

研究了单嘧磺隆的残留分析方法 ,单嘧磺隆在土壤中的消解动态和在土壤、小麦中的最终残留 .土壤经甲醇 /氨水混合液提取 (小麦用丙酮 /水混合液 ) .液液分配及C1 8小柱净化、用带紫外检测器的高效液相色谱仪测定 .单嘧磺隆的最低检出量为 4ng ,在土壤和小麦中的最低检出浓度为 0 0 2mg·kg- 1 .本方法的平均添加回收率为 91 1 7— 1 0 3 8% ,变异系数为 1 47— 1 1 8% .应用上述方法 ,测定了单嘧磺隆在北京、山东两地土壤中的消解动态以及在土壤、小麦中的最终残留 .结果表明 :在北京土壤中的半衰期为 9 2 4d ;在山东土壤中的半衰期为 1 3 5 9d;当按推荐剂量施药 ,小麦收获时 ,在土壤和小麦中 ,北京、山东两地均未检出单嘧磺隆     

UV-B辐射增强对小麦籽粒化学组分的影响

在自然光照射条件下 ,研究了UV B辐射增强对小麦籽粒中可溶性糖、淀粉、赖氨酸、蛋白质等化学组分及其相互转化的影响 .结果表明 :增加 0 2 5W·m- 2 的UV B辐射使灌浆期的小麦籽粒中可溶性糖含量显著高于对照 ,淀粉含量变化幅度增大 ,赖氨酸含量下降速度较快 ,成熟期总蛋白质含量增加 .增加 0 75W·m- 2 的UV B辐射能降低成熟籽粒中可溶性糖和淀粉的含量 ,增加赖氨酸及总蛋白质的含量 .