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稻虾共作对稻田土壤nirK反硝化微生物群落结构和多样性的影响

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中国生态农业学报 2018年第9期26卷 1324-1332页

作者：朱杰刘海吴邦魁袁峰刘章勇金涛长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/湖北省涝渍灾害与湿地农业重点实验室

稻虾共作是水稻种植与克氏螯虾共作形成的互利共生的稻田种养复合生态模式。目前对稻虾共作模式稻田反硝化微生物多样性和群落结构的影响尚不清楚。本研究以江汉平原常规中稻模式(MR)为对照,设置连续3年(2014—2016年)稻虾共作模式(CR)... 详细信息

稻虾共作是水稻种植与克氏螯虾共作形成的互利共生的稻田种养复合生态模式。目前对稻虾共作模式稻田反硝化微生物多样性和群落结构的影响尚不清楚。本研究以江汉平原常规中稻模式(MR)为对照,设置连续3年(2014—2016年)稻虾共作模式(CR)为处理,通过特异引物提取中稻抽穗期稻田土壤nirK基因,采用Illumina Miseq高通量测序技术,探讨稻虾共作模式对稻田土壤nirK反硝化微生物多样性和群落结构的影响。结果表明:稻虾共作模式显著提升水稻抽穗期稻田土壤中硝态氮、全氮及全碳的含量,对土壤碳氮比、碱解氮和铵态氮含量没有显著影响。稻虾共作模式显著增加稻田土壤nirK基因微生物的丰富度指数,但对nirK基因微生物的多样性指数影响不显著。稻虾共作模式改变了nirK基因微生物在目、科、属、种水平的群落组成,较常规中稻模式,稻虾共作模式在各分类水平组成类群均减少;稻虾共作模式较常规中稻模式改变了目的种类,对共有目相对丰度没有显著性改变。RDA分析表明稻虾共作模式对土壤nirK基因菌群的群落结构有一定的改变,但稻虾共作模式与常规中稻模式在群落结构上仍保留着一定的相似性。硝态氮含量是影响nirK反硝化细菌群落结构的主效因子。可见,稻虾共作模式对微生物多样性指数没有显著影响,但显著增加了微生物丰富度指数,改变了稻田土壤nirK反硝化微生物在目、科、属、种的群落结构。

关键词：江汉平原稻虾共作克氏螯虾 nirK基因反硝化微生物群落结构硝态氮高通量测序技术

施氮量对江汉平原中低产田小麦产量及氮素吸收利用的影响

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核农学报 2023年第1期37卷 159-168页

作者：王壮志杨蕊李秀张程翔王小燕长江大学农学院/湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/涝渍灾害与湿地农业湖北省重点试验室湖北荆州434025

为探究江汉平原地区中低产田小麦种植的最适施氮量,以适宜长江中下游流域种植的小麦品种郑麦9023与扬麦23为材料,设置0、135、180和225 kg·hm^(-2)4个纯氮施用量,研究施氮量对小麦籽粒产量及产量构成、氮素利用效率以及部分农艺性状的... 详细信息

为探究江汉平原地区中低产田小麦种植的最适施氮量,以适宜长江中下游流域种植的小麦品种郑麦9023与扬麦23为材料,设置0、135、180和225 kg·hm^(-2)4个纯氮施用量,研究施氮量对小麦籽粒产量及产量构成、氮素利用效率以及部分农艺性状的影响。结果表明,当施氮量在0~225 kg·hm^(-2)范围内时,随着施氮量的增加,氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率逐渐降低,而小麦的旗叶相对叶绿素含量(SPAD)值、有效穗数、穗粒数和生物量逐渐增加,同时籽粒产量在施氮量为225 kg·hm^(-2)时最高,但与180 kg·hm^(-2)施氮量处理并无显著差异。在0~180 kg·hm^(-2)施氮量范围内,氮肥的增施可显著增加植株干物质积累量、氮素积累量和收获指数。在180 kg·hm^(-2)施氮量处理的基础上继续增施氮肥至225 kg·hm^(-2),并未显著增加小麦各生育时期植株干物质积累量。在不同施氮量处理下,扬麦23较郑麦9023平均增产19.8%,且有效穗粒数较多、穗数和千粒重较稳定、氮素吸收利用效率和收获指数较高,表现出较强的产量稳定性。此外,冗余分析结果表明,氮肥表观利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均与小麦籽粒产量呈显极著正相关。因此,在兼顾产量和投入的前提下,江汉平原地区中低产田小麦的施氮量以180 kg·hm^(-2)为宜,并伴有较高的氮素吸收利用效率。本研究结果为江汉平原地区中低产田小麦增产及氮肥高效利用提供了技术参考。

关键词：施氮量小麦产量积累氮素利用效率

前期降水指数结合SAR数据提取作物渍害空间分布信息

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农业工程学报 2021年第5期37卷 175-183,F0003页

作者：熊勤学胡佩敏马艳湿地生态与农业利用教育部工程研究中心荆州434025 长江大学农学院荆州434025 长江大学涝渍灾害与湿地农业湖北省重点实验室荆州434025 荆州市气象局荆州434020

为实现高时空分辨率的作物渍害空间分布信息的提取,该研究以夏收作物受渍害最严重的湖北省监利市的夏收作物为研究对象,通过水云模型,结合Sentinel-1A SAR数据,提取了12 d间隔的监利市土壤表层相对体积含水量空间分布,再以每天的前期降... 详细信息

为实现高时空分辨率的作物渍害空间分布信息的提取,该研究以夏收作物受渍害最严重的湖北省监利市的夏收作物为研究对象,通过水云模型,结合Sentinel-1A SAR数据,提取了12 d间隔的监利市土壤表层相对体积含水量空间分布,再以每天的前期降水指数视作具有一定误差的观察数据,运用卡尔曼滤波插值方法,实现了以天为单位监利市2018年至2020年每年1-4月夏收作物区土壤表层相对体积含水量空间分布信息的提取,经220hm2试验区的土壤湿度数据验证,其Nash-Stucliffe效率系数为0.909;结合夏收作物渍害的判别标准,获取了监利市夏收作物同期的渍害时空分布信息,与试验区观测的结果相似;同时通过对计算结果数据的分析,发现前期降水指数与该指数下所有的夏收作物受渍农田比例(受渍农田面积与监利夏收作物总面积比率)的最大值有明显的二次多项式关系。由于Sentinel-1A SAR数据不受云层干扰,可以全天候获取,前期降水指数可用气象台站数据计算,这种作物渍害高时空分辨率监测的方法可实现渍害监测。

关键词：遥感土壤水分渍害前期降水指数卡尔曼滤波时空分布信息提取

施氮对冬种紫云英不还田条件下稻田土壤微生物数量与结构的影响

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生态学杂志 2018年第12期37卷 3617-3624页

作者：聂江文王幼娟吴邦魁刘章勇朱波长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/湖北省涝渍灾害与湿地农业重点实验室湖北荆州434025

揭示长期不同施肥制度对稻田土壤微生物的影响,为农田优化施肥和耕作制度提供理论依据。采用Illumina MiSeq高通量测序平台和荧光定量PCR技术,研究湖南省双季稻区连续8年不施肥(CK)以及冬种紫云英不还田条件下3种氮肥水平(N0、N100、N2... 详细信息

揭示长期不同施肥制度对稻田土壤微生物的影响,为农田优化施肥和耕作制度提供理论依据。采用Illumina MiSeq高通量测序平台和荧光定量PCR技术,研究湖南省双季稻区连续8年不施肥(CK)以及冬种紫云英不还田条件下3种氮肥水平(N0、N100、N200)对紫云英盛花期土壤微生物群落数量和结构的影响。结果表明,与CK相比,冬种紫云英不还田配施氮肥显著降低土壤pH、硝态氮及土壤碳氮比(C/N),显著提高稻田土壤全氮、有机质和铵态氮含量。稻田土壤微生物数量在1.66×10~8～1.23×10^(10)拷贝数·g^(-1)干土,施肥均增加16S rDNA基因丰度,N0、N100、N200三种施肥水平处理的16S rDNA基因拷贝数分别是CK的1.0、74.4、32.6倍。3种氮肥水平处理的多样性指数(香农指数与辛普森指数)以及物种丰富度指数(Ace与Chao1)均高于CK,其中多样性指数最高的是N200,物种丰富度最高的是N100。不同样品16S rDNA的门水平分类的3个主要类群是变形菌门(Proteobac-teria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae),分别占总OTU比例的33%～44.4%、17%～22.3%和9%～10%;N0、N100和N200土壤样品中变形菌门(Proteobacteria)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)的相对丰度均低于CK,而N0、N100和N200土壤样品中绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度分别是CK的1.2、1.3和1.2倍。相关性分析表明,细菌16SrDNA基因拷贝数与土壤有机质、土壤总氮和铵态氮含量显著相关;土壤细菌菌群与多数土壤化学指标间存在密切的相关性。综上,冬种紫云英不还田施氮肥显著增加水稻产量和紫云英盛花期土壤微生物数量,改变土壤微生物菌群结构,改善了土壤化学性质,对湖南双季稻区科学合理种植绿肥具有指导意义。

关键词：冬种紫云英不还田氮肥水平土壤微生物高通量测序荧光定量PCR

紫云英与化学氮肥配施对双季稻田CH_4与N_2O排放的影响

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植物营养与肥料学报 2018年第3期24卷 676-684页

作者：聂江文王幼娟田媛彭传华王欢刘章勇朱波长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/湖北省涝渍灾害与湿地农业重点实验室湖北荆州434025

【目的】冬季种植紫云英翻压还田对促进稻田养分循环和提高氮素利用效率具有重要意义,本文重点研究了紫云英还田与氮肥配施对稻田温室气体排放的影响。【方法】盆栽试验条件下,设置紫云英与氮肥配施6个处理:不施肥(CK);单施尿素(CF);单... 详细信息

【目的】冬季种植紫云英翻压还田对促进稻田养分循环和提高氮素利用效率具有重要意义,本文重点研究了紫云英还田与氮肥配施对稻田温室气体排放的影响。【方法】盆栽试验条件下,设置紫云英与氮肥配施6个处理:不施肥(CK);单施尿素(CF);单施紫云英(MV);1/4紫云英+3/4尿素(1/4 MV+3/4 CF);1/2紫云英+1/2尿素(1/2 MV+1/2 CF)和3/4紫云英+1/4尿素(3/4 MV+1/4 CF),除CK外,所有处理的施氮(N)量均为111.4 mg/kg干土。采用静态暗箱–气相色谱法,监测双季稻季节内稻田CH4和N_2O排放特征及其全球增温潜势(GWP)与单位粮食产量温室气体排放强度(GHGI)。【结果】1)不同处理稻季CH4排放规律基本一致,早稻和晚稻生长季各处理CH4排放均集中在分蘖期与抽穗期,其中早稻季CH4没有明显的排放峰,其最大值为5.69mg/(m^2·h);晚稻季有两个较为明显的排放峰,出现在水稻移栽初期以及晒田期,最大峰值分别为13.33mg/(m^2·h)和8.83 mg/(m^2·h);稻田CH_4累积排放量随紫云英施用比例的增加而增加。2)不同施肥处理下N_2O排放通量有较为明显的季节变化规律。早稻季N_2O最大峰值出现在播后第3天,为1092.2μg/(m^2·h);晚稻季N_2O排放主要集中在分蘖期和后期干湿交替阶段,最大峰值为795.7μg/(m^2·h);N_2O累积排放量随紫云英施用比例的增加而减小,且MV的N_2O累积排放量为负值。3)CF处理双季稻产量最高,显著高于CK、1/4 MV+3/4CF和MV;1/2 MV+1/2 CF处理双季稻产量显著高于CK和1/4 MV+3/4 CF;各处理对稻田GWP及GHGI的影响均不显著。【结论】通过不同配比紫云英与氮肥配施盆栽试验发现,与CF相比,紫云英与氮肥不同配比对于稻田GWP及GHGI并无显著影响。

关键词：紫云英全球增温潜势双季稻 N2O CH4

紫云英还田对早稻直播稻田温室气体排放的影响

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农业环境科学学报 2018年第10期37卷 2334-2341页

作者：聂江文王幼娟吴邦魁刘章勇朱波长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/湖北省涝渍灾害与湿地农业重点实验室湖北荆州434025

为研究早稻直播条件下冬种紫云英翻压还田对稻田CH_4与N_2O排放的影响。选取南方双季稻区稻田为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法监测冬闲-双季稻,不施氮肥(CK);冬闲,早晚稻每季施氮200 kg·hm^(-2)(N_(200));冬种紫云英全量还田,早晚... 详细信息

为研究早稻直播条件下冬种紫云英翻压还田对稻田CH_4与N_2O排放的影响。选取南方双季稻区稻田为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法监测冬闲-双季稻,不施氮肥(CK);冬闲,早晚稻每季施氮200 kg·hm^(-2)(N_(200));冬种紫云英全量还田,早晚稻均不施氮(CMV);冬种紫云英半量还田,早晚稻每季施氮100 kg·hm^(-2)(CMV+N_(100))等4个处理的CH_4与N_2O排放速率及其全球增温潜势(GWP)与单位粮食产量温室气体排放强度(GHGI)。结果表明,各处理CH_4排放峰主要在水稻种植初期至分蘖末期,早稻与晚稻出现最大峰值的处理分别是CMV(105.6 mg·m^(-2)·h^(-1))和CMV+N_(100)(52.94 mg·m^(-2)·h^(-1));N_2O排放峰主要出现在田间水稻种植初期至分蘖及田间水分干湿交替阶段,早稻晚稻最大峰值均为N_(200),分别为717.7μg·m^(-2)·h^(-1)和1 065.57μg·m^(-2)·h^(-1);与N_(200)相比,CMV+N_(100)增加了CH_4累积排放量,减少了N_2O的排放,且早稻季CH_4排放量低于晚稻季。与CK相比,施肥对于稻田GWP并无显著影响,其中CH_4对GWP的贡献可达90%以上;与N_(200)相比,CMV+N_(100)增加了早稻季GHGI,降低了晚稻季GHGI,而对双季稻GHGI并无显著影响。综上,早稻直播条件下紫云英还田配施氮肥虽然增加了稻田CH_4排放,但降低了N_2O排放,可降低晚稻田GHGI。

关键词：紫云英双季稻 CH4 N2O 全球增温潜势

秸秆还田配施氮肥早期对水稻生长、土壤性质及微生物多样性的影响

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农业生物技术学报 2023年第10期31卷 2019-2034页

作者：罗嘉润宋文杰刘伟张大弘江勋卢碧林长江大学农学院/湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/涝渍灾害与湿地农业湖北省重点实验室

为探究秸秆还田条件下氮肥配施对土壤-水稻(Oryza sativa)微生物系统的影响，以平衡施氮早期秸秆腐解和水稻生长争氮的影响，本研究基于小区试验，以不施肥处理为对照(CK)，基肥设置5种碳酸氢铵与复合肥配施处理：100%复合肥处理(S0)、... 详细信息

为探究秸秆还田条件下氮肥配施对土壤-水稻(Oryza sativa)微生物系统的影响，以平衡施氮早期秸秆腐解和水稻生长争氮的影响，本研究基于小区试验，以不施肥处理为对照(CK)，基肥设置5种碳酸氢铵与复合肥配施处理：100%复合肥处理(S0)、20%碳铵+80%复合肥(S1)、40%碳铵+60%复合肥(S2)、60%碳铵+40%复合肥(S3)和80%碳铵+20%复合肥(S4)；以研究氮肥配施6 d后对水稻生长、土壤性质和微生物多样性的影响。结果表明，氮肥配施早期，土壤有机质、pH值、有效磷和速效钾随配施碳铵的增加呈下降趋势，而铵态氮、硝态氮含量呈上升趋势；水稻植株的地上、地下部鲜重、根表面积、根体积和植株碳氮积累量呈现先增加后降低的趋势，除地下部鲜重，处理S2最高，且与其他处理差异显著(P研究对指导秸秆还田下合理配施氮肥提高土壤肥力和促进作物生长均具有指导意义。

关键词：秸秆还田氮肥配施水稻生长土壤性质微生物多样性

柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）灌丛排列方式对荒漠草原区地表节肢动物群落结构的影响

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生态学报 2025年

作者：王真刘任涛周磊徐红伟孙建财田颖宁夏大学生态环境学院西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室宁夏大学林业与草业学院四川农业大学林学院碳汇研究中心长江上游林业生态工程四川省重点实验室

建植人工灌丛可以防风固沙，有利于生态恢复，但不同灌丛建植模式对地表节肢动物的影响不同。选择带状和点状两种排列方式的柠条锦鸡儿灌丛为研究对象，通过陷阱诱捕法捕获地表节肢动物，并调查其群落组成、多样性特征和功能群结构，以... 详细信息

建植人工灌丛可以防风固沙，有利于生态恢复，但不同灌丛建植模式对地表节肢动物的影响不同。选择带状和点状两种排列方式的柠条锦鸡儿灌丛为研究对象，通过陷阱诱捕法捕获地表节肢动物，并调查其群落组成、多样性特征和功能群结构，以探究灌丛不同排列方式对地表节肢动物的影响。结果表明：（1）优势类群的类群数在5、7月份表现为带状显著低于点状（P<0.05），常见类群的个体数和类群数在5、10月份表现为带状显著高于点状（P<0.05），稀有类群的个体数和类群数在7、10月份表现为带状显著高于点状（P<0.05）。（2）地表节肢动物个体数在10月份表现为带状显著高于点状（P<0.05）；类群数在5、7、10月份表现为带状显著高于点状（P<0.05）;Shannon-Wienner多样性指数在5、10月份表现为带状显著高于点状（P<0.01）;Simpson优势度指数在5月份表现为带状显著低于点状（P<0.01）。（3）捕食性个体数在5、7月份表现为带状显著低于点状（P<0.05）；植食性个体数在5、7月份表现为带状显著高于点状（P<0.05）；杂食性个体数在10月份表现为带状显著高于点状（P<0.001）；其他食性个体数在5月份表现为带状显著高于点状（P<0.05）。捕食性类群数在5月份表现为带状显著低于点状（P<0.01）；植食性类群数在5、7、10月份表现为带状显著高于点状（P<0.001）；杂食性类群数在5、10月份表现为带状显著高于点状（P<0.01），而在7月份表现为带状显著低于点状（P<0.01）；其他食性类群数在5月份表现为带状显著高于点状（P<0.05）。（4）土壤容重、pH和草本丰富度是影响不同排列灌丛间地表节肢动物群落结构分布差异的主要环境因子。综上，带状排列灌丛更利于地表节肢动物的生存和定居，从而维持地表节肢动物食物网结构和系统的相对稳定性。

关键词：地表节肢动物多样性功能群结构灌丛排列人工灌丛荒漠草原区

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绿豆萌发过程中蛋白组分及亚基变化

中国农业科学 2018年第9期51卷 1783-1794页

作者：赵天瑶张亚宏金涛康玉凡中国农业大学农学院湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/湖北省涝渍灾害与湿地农业重点实验室

【目的】探索不同萌发时期绿豆分离蛋白、清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白含量的动态变化规律,以及蛋白质组分(分离蛋白、球蛋白和清蛋白)的亚基组成及含量变化,为绿豆蛋白的加工利用提供科学依据。【方法】采用等电点沉淀法提取绿豆... 详细信息

【目的】探索不同萌发时期绿豆分离蛋白、清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白含量的动态变化规律,以及蛋白质组分(分离蛋白、球蛋白和清蛋白)的亚基组成及含量变化,为绿豆蛋白的加工利用提供科学依据。【方法】采用等电点沉淀法提取绿豆分离蛋白,并根据Osborne分类法制备绿豆清蛋白、谷蛋白、球蛋白和醇溶蛋白,比较分析萌发前后绿豆分离蛋白及各蛋白组分含量的变化,同时通过SDS-PAGE电泳进一步分析萌发前后蛋白亚基组成及数量的变化。【结果】随着萌发时间的延长,绿豆分离蛋白的含量呈现先增高后下降的趋势,萌发36 h时与未萌发的绿豆相比提高了9.4%。绿豆清蛋白含量随着萌发时间的延长呈逐渐下降的趋势,萌发84 h时含量最小,为20.47 mg·g。球蛋白随着萌发时间的延长呈现先升高后下降的趋势,萌发48 h时其含量最大,且比未萌发时提高了3.47倍。萌发对绿豆醇溶蛋白的含量变化影响不大。绿豆谷蛋白含量在萌发12—36 h和48—72 h变化无明显差异,但相对于未萌发的绿豆仍有一定程度的提高。绿豆蛋白酶活性在萌发36 h后不断上升,变化相对较大,72 h时开始下降。SDS-PAGE电泳图及光密度扫描分析结果发现,绿豆分离蛋白主要由7条条带组成(Ⅰ—Ⅶ),萌发过程中各条带相对含量不断减少,随着萌发时间的延长,分子量在25—66 k D的条带含量逐渐降低,分子量在18—25 k D的亚基条带含量在萌发的前72 h有所增加,萌发至96 h时几乎只剩下Ⅳ条带。绿豆清蛋白主要由4条条带组成(Ⅰ—Ⅳ),分子量分别为61.56、48.99、29.88和20.42 k D,萌发过程中条带Ⅰ相对含量从0 h的18.4%降至60 h的16.4%,萌发72 h后条带Ⅰ消失;条带Ⅱ在萌发过程中始终存在,但是含量不断减少;条带Ⅲ和条带Ⅳ也在萌发过程中不断减少,萌发72 h后消失。同时,分子量为18—25 k D的亚基条带相对含量在24—60 h增加,萌发至72 h逐渐消失,几乎只剩下条带Ⅱ。绿豆球蛋白主要由5条条带组成(Ⅰ—Ⅴ),分子量分别为66、61、50、32和26 k D。萌发过程中亚基条带Ⅰ和Ⅱ都在萌发96 h时消失;而条带Ⅲ在萌发过程前期(0—60 h)相对含量逐渐增大,为34.4%—41.8%,萌发72 h后条带Ⅲ含量迅速下降,萌发至96 h时仅为10.8%;亚基条带Ⅳ和Ⅴ萌发至84 h后消失。分子量在18—25 k D的亚基条带在萌发24—60 h时有所增加,随着萌发时间的延长,出现降解甚至消失。【结论】适当萌发能提高蛋白的含量,促进大分子亚基发生水解,同时有利于小分子亚基或多肽生成,但萌发时间过长并不完全利于蛋白的利用。

关键词：绿豆萌发蛋白组分亚基