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生物炭和秸秆还田对咸水滴灌棉田土壤微生物群落特征及功能差异的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3571-3583页

作者：郭晓雯向贵琴张发朝江山闵伟石河子大学农学院石河子832003

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水(0.35 d S·m^(-1),FW)和咸水(8.04 d S·m^(-1),SW)灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添... 详细信息

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水(0.35 d S·m^(-1),FW)和咸水(8.04 d S·m^(-1),SW)灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添加生物炭(3.7 t·hm^(-2),BC)和秸秆(6 t·hm^(-2),ST),旨在明晰生物炭和秸秆还田对盐渍化土壤理化性质及微生物群落结构的影响.结果表明,咸水灌溉显著增加土壤含水量、电导率、速效磷和全碳的含量,但显著降低了p H值和速效钾的含量.生物炭和秸秆还田均显著增加土壤含水量、速效磷、速效钾和全碳的含量,但显著降低了咸水灌溉条件下的电导率值.各处理土壤优势菌门为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.咸水灌溉显著增加芽单胞菌门和变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门和放线菌门的相对丰度.在淡水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.在咸水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.LEf Se分析表明,咸水灌溉降低了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;咸水灌溉条件下,生物炭还田增加了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在标志物和功能数量.RDA结果显示,土壤微生物群落和功能结构与EC_(1∶5)、SWC和p H值显著相关.咸水灌溉会恶化土壤环境,不利于农业生产,其中EC_(1∶5)、SWC和p H值是驱动土壤微生物群落和功能结构变化的重要因子,采用生物炭和秸秆还田可减缓盐分对土壤和作物的危害,为提高农业生产力奠定基础.

关键词：宏基因组生物炭秸秆咸水土壤微生物

盐碱胁迫对棉花叶片蛋白质组的影响及差异性分析

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作物学报 2024年第1期50卷 219-236页

作者：郭家鑫叶扬郭慧娟闵伟石河子大学农学院新疆石河子832000

盐胁迫和碱胁迫是严重影响农业生产的2种不同非生物胁迫,探讨棉花耐受盐胁迫和碱胁迫的差异,可为不同类型盐碱地的棉花栽培提供一定的理论基础。本试验设置对照(CK)、盐胁迫(NaCl,CS)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3,AS)3个处理,通过蛋白质组学... 详细信息

盐胁迫和碱胁迫是严重影响农业生产的2种不同非生物胁迫,探讨棉花耐受盐胁迫和碱胁迫的差异,可为不同类型盐碱地的棉花栽培提供一定的理论基础。本试验设置对照(CK)、盐胁迫(NaCl,CS)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3,AS)3个处理,通过蛋白质组学分析和生理指标进行验证,揭示棉花对盐胁迫和碱胁迫的耐受机制。与CK相比,CS和AS的棉花生物量分别降低51.1%和50.9%,CS棉花叶片的叶绿素含量和净光合速率分别降低53.9%和57.2%,CS棉花叶片中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、柠檬酸合酶、谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶活性分别增加13.8%、14.4%、4.7%、4.5%、36.6%和12.9%;AS棉花叶片中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、苹果酸脱氢酶、柠檬酸合酶、谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶活性分别增加4.8%、38.8%、15.1%、4.3%、3.4%、15.2%和21.1%。基于TMT蛋白质组学分析,在CS和AS叶片中分别鉴定出458个和140个差异表达蛋白质。这些蛋白参与了光合作用、糖代谢、2-氧羧酸代谢以及氨基酸合成和代谢等生命过程。表明盐胁迫和碱胁迫均抑制棉花生长。盐胁迫下,与光合作用相关的蛋白表达减少,光合作用被显著抑制,同时碳水和能量代谢加强,更多的光合产物用于能量代谢;而碱胁迫对棉花光合作用无显著影响,更多的光合产物可能运往根部分泌有机酸。

关键词：盐胁迫碱胁迫棉花蛋白质组光合作用

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新疆棉田灰漠土氨氧化微生物群落对灌溉水盐度和施氮量的响应

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干旱地区农业研究 2024年第2期42卷 231-244页

作者：郭晓雯杨茂琪叶扬郭慧娟闵伟石河子大学农学院新疆石河子832003

采用灌溉水盐度和施氮量两因素试验,其中灌溉水盐度设置2个水平:0.35 dS·m^(-1)(淡水,FW)和8.04 dS·m^(-1)(咸水,SW),施氮量设2个水平:0(不施氮,N0)和360 kg·hm^(-2)(施氮,N360),以咸水滴灌的棉田土壤为材料,测定了土壤理化性质和生... 详细信息

采用灌溉水盐度和施氮量两因素试验,其中灌溉水盐度设置2个水平:0.35 dS·m^(-1)(淡水,FW)和8.04 dS·m^(-1)(咸水,SW),施氮量设2个水平:0(不施氮,N0)和360 kg·hm^(-2)(施氮,N360),以咸水滴灌的棉田土壤为材料,测定了土壤理化性质和生物学指标,结果显示:(1)咸水滴灌显著增加土壤EC 1∶5和NH_(4)^(+)-N含量,分别增加了457.74%和73.02%,但显著降低土壤NO_(3)^(-)-N含量,降低了35.88%;施氮显著增加土壤EC 1∶5、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量,分别增加了32.09%、668.33%和39.88%。(2)咸水滴灌显著降低了土壤潜在硝化势,较淡水处理降低了28.97%;施氮显著增加了土壤潜在硝化势,较不施氮处理增加了317.27%。(3)咸水滴灌显著降低氨氧化细菌(AOB)和全程氨氧化细菌A分支(amoA-clade-A)和B分支(amoA-clade-B)的基因拷贝数,分别降低了81.27%、73.49%和62.51%,但显著增加氨氧化古菌(AOA)的基因拷贝数,增加了487.94%;氮肥施用均显著增加了氨氧化微生物的基因拷贝数,分别增加了511.20%(AOA)、958.13%(AOB)、72.66%(amoA-clade-A)和31.18%(amoA-clade-B)。(4)氨氧化微生物优势菌属为假单胞菌属、嗜甲基菌属、亚硝化螺菌属、慢生根瘤菌属、链霉菌属、硝化螺菌属、寡养单胞菌属、食甲基菌属、螯台球菌属、囊胞杆菌属、亚硝基单胞菌属、红假单胞菌属、芽孢杆菌属和拉姆利式杆菌。(5)咸水滴灌降低了AOA的多样性和丰富度及amoA-clade-A的多样性,但增加了AOB和amoA-clade-B的多样性和丰富度及amoA-clade-A的丰富度;氮肥施用显著降低了AOA和AOB的丰富度及amoA-clade-A的丰富度和多样性,但增加了amoA-clade-B的丰富度和多样性。综上,盐分是影响氨氧化微生物群落结构的主要驱动因子,氨氧化古菌是土壤氨氧化作用的优势物种,而氨氧化细菌和全程氨氧化细菌A分支是咸水滴灌棉田氨氧化作用的主导微生物种群。

关键词：咸水滴灌施氮量棉田氨氧化微生物群落 RDA分析

亏缺灌溉对新疆不同品种春小麦产量和氮素利用的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第5期30卷 886-898页

作者：车子强涂洪铭蔡静怡尹豪杰马熠琳蒋桂英石河子大学农学院新疆石河子832000

【目的】在水肥一体化条件下,研究不同生育期不同亏缺灌溉水平对春小麦产量和氮素利用的影响,为优化新疆春小麦水肥管理、提高小麦生产水肥效益提供技术支撑。【方法】于2022、2023年在石河子大学农学院实验站进行了管栽试验和小区试验... 详细信息

【目的】在水肥一体化条件下,研究不同生育期不同亏缺灌溉水平对春小麦产量和氮素利用的影响,为优化新疆春小麦水肥管理、提高小麦生产水肥效益提供技术支撑。【方法】于2022、2023年在石河子大学农学院实验站进行了管栽试验和小区试验,灌溉方式为滴灌。采用裂区设计,主区为干旱敏感品种新春22号(XC22)和耐旱品种新春6号(XC6);副区为灌溉处理,设置全生育期充分灌溉对照[CK,土壤湿度为田间持水量(FC)的75%~80%];分蘖期轻度亏缺(T1,60%~65%FC)、中度亏缺(T2,45%~50%FC);拔节期轻度亏缺(J1,60%~65%FC)、中度亏缺(J2,45%~50%FC)5个处理。调查了开花前后春小麦茎鞘、叶、穗及籽粒干物重、氮素含量,及成熟期小麦产量和产量构成因素;计算了花前氮素积累与转运、花后氮素吸收量及氮素利用率。【结果】两品种小麦成熟期植株氮素积累量(166.15~238.87 kg/hm^(2))、成熟期营养器官氮素分配率、各器官花前氮素转运量(21.76~57.66 kg/hm^(2))及其贡献率(14.15%~31.66%)、植株花前氮素转运量(78.67~147.66kg/hm^(2))及贡献率(51.58%~81.11%)均表现为T2、J2处理低于T1、J1,而T2、J2处理下籽粒氮素分配率、植株花后氮素吸收量及贡献率则高于T1、J1。亏缺灌溉处理下,品种XC6各器官氮素积累与分配、各器官花前氮素转运量及贡献率、产量及产量构成因素总体上高于干旱敏感品种XC22。与CK处理相比,T1处理下耐旱品种(XC6)成熟期植株氮素积累量显著提高了9.98%,茎鞘花前氮素转运量及贡献率分别提高了24.06%、18.91%,植株花前氮素转运量及贡献率分别显著提高了19.21%、12.53%,产量显著提高了12.17%,氮素利用率提高了2.25%,氮肥生产效率显著提高了12.16%,氮素收获指数提高了3.71%。而干旱敏感品种XC22的各项指标在4个亏缺灌溉处理下均低于CK。【结论】在新疆灌溉绿洲农业区,分蘖期轻度亏缺灌溉(60%~65%FC)可显著提高耐旱型春小麦花前氮素的积累量和向籽粒的转运,提高氮素利用率和氮素收获指数,并有效提高产量,进而达到节水高产的效果;而干旱敏感型品种不适宜于任何时期的亏缺灌溉。

关键词：春小麦亏缺灌溉氮素积累与转运产量形成氮素利用率

植物乳杆菌1-1-2发酵去除葡萄柚果汁苦味物质及其抗氧化活性

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食品科学 2024年第10期45卷 98-107页

作者：李辉王艺璇李龙许千琪韩茹冰吴正言张艳石河子大学食品学院新疆石河子832003

通过筛选功能性寡糖代谢较强的菌株发酵葡萄柚汁有潜力对其中的柚皮苷进行水解,从而去除苦味。结果显示,通过植物乳杆菌1-1-2发酵后果汁中柚皮苷含量降低,同时,柚皮素含量显著提高,总酚含量和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-pi... 详细信息

通过筛选功能性寡糖代谢较强的菌株发酵葡萄柚汁有潜力对其中的柚皮苷进行水解,从而去除苦味。结果显示,通过植物乳杆菌1-1-2发酵后果汁中柚皮苷含量降低,同时,柚皮素含量显著提高,总酚含量和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除率也显著提高。DPPH自由基清除活性与总酚含量和柚皮素含量呈正相关。植物乳杆菌1-1-2可将柚皮苷进行水解,转化为没有苦味的柚皮素,而柚皮素的抗氧化活性显著高于柚皮苷。发酵后的葡萄柚汁感官评价得分高于未发酵葡萄柚汁。本研究可为改善葡萄柚口感、开发活性更强的功能性益生菌发酵产品提供理论依据。

关键词：葡萄柚植物乳杆菌1-1-2 去苦能力柚皮苷柚皮素抗氧化能力

羊血红蛋白水解物中新型抗氧化肽的纯化、鉴定和对H_(2)O_(2)损伤Caco-2细胞保护作用

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食品科学 2024年第11期45卷 41-51页

作者：马泽浩耿玉坤王静云卢士玲曹逗逗刘星语石河子大学食品学院新疆石河子832000

以新鲜羊血为原料制备羊血红蛋白抗氧化肽,采用葡萄糖凝胶G-25色谱、DEAE葡萄糖凝胶A-50阴离子交换色谱、反相高效液相色谱和液相色谱-串联质谱对羊血红蛋白水解物进行分离纯化和鉴定,通过研究自由基清除能力、模拟胃肠消化后的稳定性及... 详细信息

以新鲜羊血为原料制备羊血红蛋白抗氧化肽,采用葡萄糖凝胶G-25色谱、DEAE葡萄糖凝胶A-50阴离子交换色谱、反相高效液相色谱和液相色谱-串联质谱对羊血红蛋白水解物进行分离纯化和鉴定,通过研究自由基清除能力、模拟胃肠消化后的稳定性及对H2O2诱导的Caco-2细胞保护作用评价羊血红蛋白肽的抗氧化活性。结果表明,从羊血红蛋白粗肽中纯化并鉴定出Ala-Tyr-Glu-Val-Asp(AYEVD)、Phe-His-Thr-Met-Glu(FHTME)、Ser-PheMet-Tyr-Glu-Lys(SFMYEK)3种新型抗氧化活性肽,分子质量分别为595.60、663.74、803.92 Da;其中AYEVD的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力最强;AYEVD在模拟胃肠道消化后显示出更强的抗氧化活性。此外,AYEVD还能抑制H2O2诱导Caco-2细胞的氧化损伤,显著减少活性氧积累、抑制早期细胞凋亡和丙二醛的形成,并提高细胞内抗氧化酶活性。该研究可为羊血红蛋白肽作为新型抗氧化剂应用于功能食品提供理论依据。

关键词：羊血红蛋白抗氧化肽纯化鉴定 Caco-2细胞细胞保护

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镁肥施用策略对加工番茄产量和品质的影响

新疆农业科学 2024年第4期61卷 916-925页

作者：阮向阳蒲敏肖乐乐罗林毅陈瑞杰李然陈国永冶军石河子大学农学院新疆石河子832000

【目的】研究镁肥施用次数及分配比例对石灰性土壤条件下加工番茄生长发育、产量及品质的影响,筛选出适宜加工番茄的镁肥施用方案。【方法】选择加工番茄品种金番3166为研究对象,设置4个处理:(1)DS3O:滴施3次+“前重”(苗期施用50%的硫... 详细信息

【目的】研究镁肥施用次数及分配比例对石灰性土壤条件下加工番茄生长发育、产量及品质的影响,筛选出适宜加工番茄的镁肥施用方案。【方法】选择加工番茄品种金番3166为研究对象,设置4个处理:(1)DS3O:滴施3次+“前重”(苗期施用50%的硫酸镁);(2)DS3E:滴施3次+“后重”(膨大期施用50%的硫酸镁);(3)DS6O:滴施6次+“前重”;(4)DS6E:滴施6次+“后重”。【结果】施用次数镁肥(6次)和镁肥后期施用比例高(“后重”)能显著增加加工番茄的茎粗、叶片叶绿素含量和干物质积累量;同一时期镁肥用量越大(镁肥分配比例大)则增加加工番茄果实中氮和镁含量;提高镁肥滴施次数及镁肥后期施用比例高(“后重”)时显著增加加工番茄的产量和品质。【结论】硫酸镁总用量为450 kg/hm^(2)(滴施6次)及分配比例为“后重”时(DS6E)加工番茄产量最高并且品质最优。

关键词：镁肥加工番茄产量品质

微生物菌剂对滴灌棉田土壤养分和棉花产量及品质的影响

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新疆农业科学 2024年第1期61卷 26-33页

作者：罗林毅陈瑞杰阮向阳任晓辉曲奥苏海婷冶军石河子大学农学院新疆石河子832003

【目的】研究不同微生物菌剂施用量对土壤养分活化、棉花产量及品质的影响,为滴灌棉田合理施用微生物菌剂提供参考。【方法】采用室内培养与田间小区试验相结合方法,室内培养将微生物菌剂施入含有土壤的培养盒中,分别培养0、5、10、15、... 详细信息

【目的】研究不同微生物菌剂施用量对土壤养分活化、棉花产量及品质的影响,为滴灌棉田合理施用微生物菌剂提供参考。【方法】采用室内培养与田间小区试验相结合方法,室内培养将微生物菌剂施入含有土壤的培养盒中,分别培养0、5、10、15、20 d,分析微生物菌剂对土壤养分活化效率最大的时间;田间小区试验设置4个处理:CK(不施微生物菌剂)、T_(1)(施微生物菌剂75 L/hm^(2))、T_(2)(施微生物菌剂150 L/hm^(2))、T_(3)(施微生物菌剂300 L/hm^(2)),每个处理设3个重复,分析微生物菌剂对土壤养分和棉花产量及品质的影响。【结果】0~20 cm、20~40 cm土层的有效硅、有效磷、速效钾含量随着施用微生物菌剂的增加而增加,T_(3)处理效果最显著。T_(3)处理的单铃重较CK增加8.7%,产量增加14.6%。T_(3)处理的绒长、断裂比强度、纺纱均匀性指数较CK显著增加;马克隆值由C_(2)级提高至B_(2)级。【结论】微生物菌剂施入土壤的第5 d对土壤养分的活化效果最佳,且能够增加土壤有效硅、有效磷、速效钾的有效含量,提高棉花产量并改善品质。

关键词：微生物菌剂养分活化棉花品质产量

保水型高分子材料对滴灌小麦土壤氮素积累及产量的影响

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江苏农业科学 2024年第9期52卷 254-262页

作者：张苗洪大双李紫薇魏春盈马慧萍李佳明宁友才董雯王开勇石河子大学农学院新疆石河子832003

为揭示保水型高分子材料对滴灌春小麦土壤氮素转化规律、氮肥利用效率和产量的影响,通过随机区组田间小区控制试验,设置单施氮肥(N100),保水型高分子材料加100%、80%、60%施氮量(PN100、PN80、PN60)和不施肥对照组(CK)5个处理,在春小麦... 详细信息

为揭示保水型高分子材料对滴灌春小麦土壤氮素转化规律、氮肥利用效率和产量的影响,通过随机区组田间小区控制试验,设置单施氮肥(N100),保水型高分子材料加100%、80%、60%施氮量(PN100、PN80、PN60)和不施肥对照组(CK)5个处理,在春小麦3叶期、拔节期、扬花期、成熟期4个主要时期采集0~20、20~40 cm土样,测定土壤理化指标以及产量及构成因子,研究保水型高分子材料对滴灌春小麦不同生育时期土壤团聚体百分组成、有效养分和氮素转化特征,以及对氮肥利用效率及产量的影响。结果表明,与N100处理相比,保水型高分子材料显著降低土壤容重;显著增加各处理0~20 cm土层土壤全氮、碱解氮和硝态氮含量,其中在小麦成熟期,PN100处理分别显著增加19.05%、4.17%、48.64%。同时,添加保水型高分子材料能够抑制土壤硝态氮的淋洗和铵态氮的释放,有效提高土壤氮素保持能力和氮的有效利用,提高土壤表层有效养分含量,进而显著提高小麦氮肥利用效率和产量。并且在PN80施氮量处理下,小麦产量与N100处理差异不显著。施用保水型高分子材料显著提高了土壤团聚体稳定性和氮磷钾等养分的有效性,抑制不同形态氮素损失,提高氮肥利用效率,达到稳产减排固氮的协同效果,为新疆干旱地区滴灌条件下减施氮肥和提高氮肥利用提供依据。

关键词：保水型高分子材料氮素形态氮肥利用效率小麦产量