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局部供氮对干旱胁迫下玉米苗期生长发育和水氮利用的影响

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中国农业科学 2024年第5期57卷 919-934页

作者：王语张渝鹏朱冠亚廖航烯侯文峰高强王寅吉林农业大学资源与环境学院/秸秆综合利用与黑土地保护教育部重点实验室/吉林省商品粮基地土壤资源可持续利用重点实验室

【目的】春旱频繁和过度施氮不利于春玉米苗期生长发育，并对后期生长和产量造成负面影响。研究干旱胁迫下局部供氮对玉米苗期生长、根系形态和水氮利用的影响，以期为促进玉米苗期根系发育、实现水氮高效利用和高产稳产提供技术依据。... 详细信息

【目的】春旱频繁和过度施氮不利于春玉米苗期生长发育，并对后期生长和产量造成负面影响。研究干旱胁迫下局部供氮对玉米苗期生长、根系形态和水氮利用的影响，以期为促进玉米苗期根系发育、实现水氮高效利用和高产稳产提供技术依据。【方法】2021和2022年设置玉米水、氮两因素分根盆栽试验，设计5种供氮方式：不施氮（两侧均不施氮，N0/N0）、均匀低氮（两侧均低氮，LN/LN）、局部低氮（A侧低氮而B侧不施氮，LN/N0）、均匀高氮（两侧均高氮，HN/HN）和局部高氮（A侧高氮而B侧不施氮，HN/N0），供氮一侧LN和HN的施氮量分别为每kg干土中施氮0.12和0.24g；水分管理于三叶期开始并持续3周，设计3个土壤水分状况：重度干旱（35%田间持水量，W0）、适度干旱（55%田间持水量，W1）和正常水分（75%田间持水量，W2）。水分管理结束后测定植株生长性状、干重、根长、氮素吸收量、耗水量、水氮利用效率等指标。【结果】干旱胁迫显著抑制玉米苗期的植株生长、干物质累积和氮素吸收，但提高根冠比。相比W2,W0导致总根长平均降低48.0%，而W1对根长影响较小。干旱胁迫降低玉米的氮素回收利用率，W0和W1较W2平均分别下降10.1和4.6个百分点，W0还导致水分利用效率平均降低19.4%，而W1则使水分利用效率平均提高11.9%。供氮方式也显著影响玉米苗期的植株生长、干物质累积与氮素吸收利用，而且水氮两因素呈现出显著的交互作用。基于2022年结果，LN/LN地上部干重最高，W0、W1和W2条件下相比N0/N0分别提高8.3%、12.6%和23.6%。根系干重以LN/N0最高，3个水分条件下较N0/N0分别提高9.5%、17.0%和31.2%，且W1和W2条件下显著提高根冠比。HN/HN对玉米苗期生长的负面影响最严重，地上部干重在W0、W1和W2条件下较N0/N0分别下降30.1%、14.6%和7.0%，根系干重降幅更高（41.0%、44.2%和34.9%），因此显著降低根冠比。HN/N0对地上部干重影响较小，但显著降低根干重和根冠比。相比N0/N0,HN/HN和HN/N0均导致根长显著降低，而LN/N0通过促进未供氮一侧的根系增殖而显著增加总根长。施氮显著提高氮素吸收量，各水分条件下均以LN/LN较高，而LN/N0较低，氮素回收利用率则以LN/LN较高，而HN/HN较低。随干旱胁迫程度的减轻，各处理间氮素吸收量和氮素回收利用率的差异明显增大。植株耗水量和水分利用效率均以LN/LN和LN/N0较高，其次为HN/N0，而HN/HN最低。与不施氮相比，均匀或局部低氮对玉米苗期发育呈现促进作用，而均匀或局部高氮则呈抑制作用，而且干旱胁迫程度增加导致均匀或局部高氮供应的负面效应加剧。总体上，局部供氮方式较均匀供氮方式对根系生长的影响更大，诱导了根系的形态可塑性反应。相关分析发现，不同水分和供氮条件下，玉米苗期地上部干重、水分利用效率、氮素回收利用率与总根长均呈显著的正相关关系。对于局部供氮方式，未供氮一侧根长与地上部干重、水分利用效率和氮素回收利用率的相关性更高。【结论】与均匀供氮相比，局部供氮方式可促进玉米苗期根系在未施氮一侧的大量增殖而增加干重并提高总根长。推荐采用局部低氮供应方式施用基肥以促进苗期根系发育，提高水分利用效率和植株耐旱性。

关键词：局部供氮干旱胁迫玉米苗期根系生长分根培养水氮利用

不同作物种植对光伏坡地土壤团聚体稳定性与有机碳的影响

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农业环境科学学报 2024年第7期43卷 1549-1556页

作者：李馨妤孙东滨张孟豪林晓钦钟鹤森庞煜龚周波张池华南农业大学资源环境学院广州510642 广东省科学院生态环境与土壤研究所广州510650 广东省农业科学院茶叶研究所/广东省茶树资源创新利用重点实验室广州510640

为探讨种植不同作物对坡地土壤团聚体分布及其有机碳含量变化特征的影响,在光伏农业坡地项目区内采集玉米、大豆、南瓜片区以及未种植区土壤样品(各处理分别记作YM、DD、NG、CK),测定不同片区的土壤机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体的... 详细信息

为探讨种植不同作物对坡地土壤团聚体分布及其有机碳含量变化特征的影响,在光伏农业坡地项目区内采集玉米、大豆、南瓜片区以及未种植区土壤样品(各处理分别记作YM、DD、NG、CK),测定不同片区的土壤机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体的分布特征及其不同粒径(d>2 mm、0.25 mm≤d≤2 mm、d土壤团聚体破坏率,同时对土壤团聚体分布比例及其有机碳含量进行相关性分析。结果表明:与CK相比,种植活动使土壤的机械稳定性和水稳定性大团聚体分布比例显著降低,其破坏率显著升高(P土壤的团聚体破坏率表现为玉米>大豆>南瓜(P土壤有机碳及水稳定大团聚体有机碳的含量显著降低(P土壤有机碳含量呈显著正相关(P农业坡地项目区种植作物造成土壤团聚体破坏及有机碳流失,但不同作物品种对其影响不同,其中南瓜种植对土壤扰动和有机碳流失的影响最小,是光伏农业坡地项目区的优选作物。另外,为了缓解项目区土壤团聚体破坏及有机碳流失,应补充土壤有机质,采取保护性耕作措施。

关键词：光伏农业坡地土壤团聚体有机碳

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强化金银花修复镉砷复合污染土壤的螯合剂和有机酸施用效果

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生态学杂志 2024年第5期43卷 1408-1415页

作者：张雅睿徐峰黄益宗保琼莉魏祥东铁柏清李皓民孙志华李卓晴农业农村部环境保护科研监测所天津300191 生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100035 湖南农业大学资源环境学院长沙410128

针对Cd和As污染土壤的植物修复效率低的问题,采用螯合剂和有机酸辅助金银花萃取土壤Cd和As,以提高植物修复效率。通过大田试验研究了不同螯合剂(乙二胺四乙酸(EDTA)、皂素(SAP))和有机酸(柠檬酸(CA)、苹果酸(MA))对金银花提取农田土壤Cd... 详细信息

针对Cd和As污染土壤的植物修复效率低的问题,采用螯合剂和有机酸辅助金银花萃取土壤Cd和As,以提高植物修复效率。通过大田试验研究了不同螯合剂(乙二胺四乙酸(EDTA)、皂素(SAP))和有机酸(柠檬酸(CA)、苹果酸(MA))对金银花提取农田土壤Cd和As的影响。结果表明:施用螯合剂和有机酸对金银花的生长和产量没有产生任何不良影响;不同螯合剂和有机酸对金银花各器官Cd和As含量影响不同;与空白(CK)处理相比,施用EDTA显著提高了金银花茎部的Cd含量72.4%;EDTA、SAP、CA和MA使金银花根系As含量分别显著提高54.0%、87.3%、133.3%和39.7%;金银花茎Cd的富集系数是13.1~23.3,EDTA处理比CK处理显著提高了茎Cd的富集系数56.4%,CA和MA分别使茎As富集系数显著提高了116.7%和143.3%;4种螯合剂和有机酸处理对根际土壤Cd和As含量影响均显著,其中MA处理降低效果最显著,分别使土壤Cd和As含量比CK降低了32.5%和31.3%。研究结果可为Cd和As复合污染农田的植物强化萃取提供理论参考。

关键词：重金属金银花螯合剂有机酸植物修复植物萃取

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不同立地类型的柏木人工林空间结构分析

森林与环境学报 2024年第5期44卷 511-520页

作者：鲁姝月张小梅罗可馨林玉瑄赖家明四川农业大学林学院四川成都611130 凉山彝族自治州林业草原科学研究院四川西昌615000 长江上游森林资源保育与生态安全国家林业与草原局重点实验室四川成都611130

为探究不同立地类型柏木人工林的空间结构特征,以四川省梓潼县七曲山国有林场柏木人工纯林为研究对象,将15个柏木人工林标准地划分为不同的立地类型,并基于Voronoi图构建林分空间结构单元,采用角尺度、大小比数、竞争指数、开敞度和林... 详细信息

为探究不同立地类型柏木人工林的空间结构特征,以四川省梓潼县七曲山国有林场柏木人工纯林为研究对象,将15个柏木人工林标准地划分为不同的立地类型,并基于Voronoi图构建林分空间结构单元,采用角尺度、大小比数、竞争指数、开敞度和林层指数等5个指数分析不同立地类型柏木人工林的空间结构特征。结果表明:根据对优势木平均高影响显著的立地因子(坡度和土壤厚度)可将柏木人工林标准地划分成立地类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ;3种立地类型的柏木林分以1株中心木与6株近邻木组成的空间结构单元最为常见;立地类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ柏木人工林的角尺度平均值分别为0.39、0.37、0.38,林分整体空间分布格局呈均匀分布;大小比数平均值分别为0.49、0.50、0.51,大小分化程度相似,生长态势均为中庸;开敞度平均值分别为0.20、0.32、0.30,林分透光条件较差,生长空间不足;林层指数在3种立地类型间存在显著差异(P<0.05),立地类型Ⅲ柏木人工林在垂直方向分层最明显,立地类型Ⅰ垂直结构最简单;竞争指数在3种立地类型间存在极显著差异(P<0.01),立地类型Ⅲ林分空间竞争最激烈,立地类型Ⅰ林分空间竞争最弱。基于研究区柏木人工林现状,可根据林木生长立地类型的不同进行适当的营林活动。

关键词：柏木人工林 Voronoi图立地类型林分空间结构

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农业主产区生态系统服务供需格局及影响因素分析——以湖北省四湖流域为例

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长江流域资源与环境 2024年第4期33卷 810-821页

作者：贺淑钰王玲陈俊辰戚琦王彬宇李可李兆华李昆湖北大学区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北武汉430062 湖北大学资源环境学院湖北武汉430062

生态系统服务供需匹配状况可以反映区域生态与社会经济发展的协调程度,探究其空间异质性与主导驱动因子对于农业主产区生态与农业的协同发展具有重要意义。以湖北省四湖流域为研究对象,综合多源数据,应用ArcGIS、InVEST模型和地理探测... 详细信息

生态系统服务供需匹配状况可以反映区域生态与社会经济发展的协调程度,探究其空间异质性与主导驱动因子对于农业主产区生态与农业的协同发展具有重要意义。以湖北省四湖流域为研究对象,综合多源数据,应用ArcGIS、InVEST模型和地理探测器等方法,定量分析了四湖流域水源供给、固碳、粮食生产和水质净化等(4)种生态系统服务供需匹配状况、综合供需比及其冷热点区域的驱动因子。结果表明:(1)4种服务供给低值区与需求高值区的空间分布格局相似,主要位于流域西部高城市化区域。(2)除固碳服务外,其他三种服务均能满足流域内部需求,流域综合供需比为0.28,整体处于盈余状态。(3)各项生态系统服务供需比均呈现空间差异性,仅水质净化服务无明显冷点区域,其他服务冷点区域集中在西部高城市化区域,热点区域分布在水域和耕地密集区域。(4)建设用地与耕地分别为影响四湖流域生态系统服务冷点和热点区域供需平衡的主导因子,适当平衡耕地与建设用地的面积,增大湖泊湿地面积是流域实现供需平衡的重要方法。研究结果可为四湖流域和其他类似农业流域的生态系统保护与土地资源可持续利用提供科学支撑。

关键词：生态系统服务供需平衡冷热点分析地理探测器四湖流域

生物炭和镁肥对酸性茶园土壤气态碳释放的影响

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农业环境科学学报 2024年

作者：张峻川李强刘越刘学梅罗欣悦王义祥易志刚福建农林大学资源与环境学院福建省红壤山地农业生态过程重点实验室福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所

为探究生物炭和镁肥添加对土壤气态碳通量的影响，深入理解土壤中碳去向，本研究以连续两年施肥的酸性茶园土壤为研究对象，设置CK（常规施肥）、BC（施加生物炭）、MG（施加镁肥）、MGBC（生物炭和镁肥混施）4个处理，采集土壤和凋落... 详细信息

为探究生物炭和镁肥添加对土壤气态碳通量的影响，深入理解土壤中碳去向，本研究以连续两年施肥的酸性茶园土壤为研究对象，设置CK（常规施肥）、BC（施加生物炭）、MG（施加镁肥）、MGBC（生物炭和镁肥混施）4个处理，采集土壤和凋落叶进行6个月室内培养实验，研究生物炭和镁肥对酸性茶园土壤气态碳释放和土壤微生物量碳的影响。结果表明：有凋落叶时，生物炭可增加土壤CO2和CH4的释放量，实验结束时CO2-C和CH4-C累积排放量分别为（484.80±58.74）g·m-2和（135.76±12.05）mg·m-2；施加镁肥降低了土壤CO2和CH4的释放量，CO2-C和CH4-C累积排放量分别为（255.80±4.55）g·m-2和（76.63±4.11）mg·m-2。无凋落叶时，MGBC处理对土壤CO2释放的促进作用最大，CO2-C累积排放量为（136.74±5.03）g·m-2；生物炭镁肥均促进了土壤VOCs-C的释放，镁肥的促进作用最大，累积排放量增幅23.82%。整体而言，生物炭促进而镁肥抑制了酸性茶园土壤碳释放，生物炭镁肥混施对无凋落叶土壤气态碳的释放促进最大。VOCs-C在气态碳中占比虽然小，但相比CH4-C而言，其通量略高故不可忽略。

关键词：二氧化碳甲烷气态有机碳温室气体生物炭酸性茶园

细胞分裂周期蛋白73基因缺失抑制粟酒裂殖酵母细胞的有性生殖和有丝分裂

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第6期40卷 807-818页

作者：刘梦楠白鑫余雯李欣霖丁祥侯怡铃西华师范大学生命科学学院西南野生动植物资源保护教育部重点实验室四川南充637009 西华师范大学环境科学与工程学院嘉陵江流域生态环境保护与污染防治南充市重点实验室四川南充637009

cdc73基因编码粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces Pombe)RNA聚合酶Ⅱ辅助因子Cdc73,参与G_(2)期检查点激活并调控细胞周期。但cdc73基因缺失对细胞有丝分裂动力学的调控尚不清楚。本研究采用活细胞成像、荧光蛋白标记技术探究粟酒裂殖酵... 详细信息

cdc73基因编码粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces Pombe)RNA聚合酶Ⅱ辅助因子Cdc73,参与G_(2)期检查点激活并调控细胞周期。但cdc73基因缺失对细胞有丝分裂动力学的调控尚不清楚。本研究采用活细胞成像、荧光蛋白标记技术探究粟酒裂殖酵母cdc73基因缺失后对细胞有性生殖和细胞有丝分裂中微管、肌动蛋白、线粒体和组蛋白动力学的影响。结果表明:在有性生殖中,cdc73基因缺失会导致子囊孢子长度增加14.23%,产4个孢子数量的细胞减少64.08%;活细胞成像结果分析发现,在有丝分裂中,分裂后期微管伸长的长度缩短11.21%,伸长时间减少17.39%;肌动蛋白环形成和收缩速率分别降低33.33%和26.09%,形成和收缩时间分别延长58.00%和40.38%;同时,肌动蛋白环、线粒体和组蛋白表达量都增加。本研究揭示了cdc73基因缺失可抑制有丝分裂中纺锤体的伸长,延缓肌动蛋白环的形成与收缩,为进一步探寻Cdc73蛋白在细胞分裂中参与调控微管和肌动蛋白动力学功能提供了一定的科学依据。

关键词： cdc 73基因粟酒裂殖酵母有性生殖有丝分裂细胞动力学

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不同秸秆还田方式下黑土玉米田肥料氮素去向

土壤学报 2024年第2期61卷 506-514页

作者：吴梦娜王少杰兰唱闫旭冯国忠高强吉林农业大学资源与环境学院/秸秆综合利用与黑土地保护教育部重点实验室长春130118

探究不同秸秆还田方式下肥料氮在连续两季作物系统中的去向,为黑土地保护下的氮肥管理提供重要依据。于2020—2021年在吉林梨树开展大田微区试验,设置无秸秆还田(CK)、深翻还田(DTS)、免耕覆盖还田(NTS)3种秸秆还田方式,每种方式下设置... 详细信息

探究不同秸秆还田方式下肥料氮在连续两季作物系统中的去向,为黑土地保护下的氮肥管理提供重要依据。于2020—2021年在吉林梨树开展大田微区试验,设置无秸秆还田(CK)、深翻还田(DTS)、免耕覆盖还田(NTS)3种秸秆还田方式,每种方式下设置2个施氮水平:180 kg·hm^(-2)(N1)和270 kg·hm^(-2)(N2)。结果表明:当季和第二季玉米成熟期植株氮分别有38.0%~46.8%和12.9%~18.6%来源于^(15)N标记氮肥。肥料氮当季平均利用、残留和损失率分别为32.4%~43.9%、32.8%~51.4%和13.2%~32.7%,秸秆覆盖配施适量氮肥(180 kg·hm^(-2))处理下肥料氮当季利用率显著提高29.5%,而秸秆深翻还田则使肥料氮在土壤中的残留率显著增加18.6%。当季施用肥料氮仍有8.5%~14.9%被第二季玉米吸收利用,两季累积利用率达40.9%~58.8%,在高氮(270 kg·hm^(-2))下秸秆深翻还田显著提高肥料氮的第二季利用率及累积利用效率。综上,秸秆覆盖还田配施适量氮肥有利于提高肥料利用效率,而秸秆深翻还田更有利于高施氮量下土壤对肥料氮的保持,增加其被下季作物利用的机会,两者均能显著减少氮的损失。

关键词： ^(15)N示踪秸秆还田施氮量肥料氮去向残留效应

粪肥源雌激素在农田土壤-作物中污染特征、转运规律及毒理风险

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环境化学 2024年第7期43卷 2214-2223页

作者：陈健琴代思媛张碟李舜尧孙凯安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室合肥230036 安徽大学湿地生态保护与修复安徽省重点实验室合肥230601

雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、17α-炔雌醇(EE2)和双酚A(BPA)等作为畜禽粪污中雌激素活性较强的环境内分泌干扰物,可在农田土壤-作物系统内输运和累积,并对野生物种的生殖发育、遗传代谢,以及农产品的质量和安全构成巨大威胁... 详细信息

雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、17α-炔雌醇(EE2)和双酚A(BPA)等作为畜禽粪污中雌激素活性较强的环境内分泌干扰物,可在农田土壤-作物系统内输运和累积,并对野生物种的生殖发育、遗传代谢,以及农产品的质量和安全构成巨大威胁.目前,国际上关于粪肥源雌激素在农田土壤-作物中污染特征、转运规律及毒理风险的报道仍较少.本文综述了5种代表性粪肥源雌激素在农田生态系统中的污染特征和时空分布规律,归纳了雌激素在农田土壤-作物中的迁移转化、吸收积累和代谢机理,系统地评估了农田生态系统中雌激素生物毒性效应及其风险模型,旨在为规避农田土壤-作物雌激素污染风险、生产绿色农产品和保障人民健康等奠定理论基础.

关键词：畜禽粪便农业生态环境雌激素污染转运途径健康风险