科研产出
草莓根系线粒体对外源酚酸胁迫的生理响应
《中国农业科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】连作障碍是设施草莓（Fragaria×ananassa Duch.）生产中遇到的严重问题,根系分泌的酚酸类物质是引起连作障碍的因素之一。本研究旨在探讨连作草莓植株的根系线粒体功能对自毒酚酸物质胁迫的生理响应,为进一步研究草莓连作障碍的生理适应机制奠定基础。【方法】本研究以草莓为试材,分别外源施加27.0μg·g-1丁香酸、邻苯二甲酸及两者混合溶液,借助电子显微成像、组织化学染色、液相氧电极等技术,观察根系活性氧含量变化,测定线粒体氧化磷酸化水平、呼吸途径及呼吸关键酶活性等指标的变化,研究自毒酚酸物质诱导的活性氧对根系线粒体功能的影响,探究根系线粒体参与的呼吸复合体代谢和能量代谢等生理功能的影响。【结果】施加2种外源酚酸及混合溶液处理均能导致草莓根系活力明显下降,显著影响根系总根长、总表面积、根系总体积和平均直径,抑制根系的发生和生长,抑制作用表现为丁香酸处理（D）>两种溶液混合处理（D+L）>邻苯二甲酸处理（L）>CK。在草莓根系受到外界酚酸胁迫时,随着胁迫时间的延长,H+-ATPase活性前期呈现显著下降趋势,处理第3天时下降幅度最大,处理D、处理L、处理D+L分别比对照下降了38.8%、28.8%、33.7%,阻碍根细胞内外离子的运转能力,后期变化趋于平稳。根系K+Na+-ATPase及Ca2+Mg2+-ATPase活性也一定程度降低,变化规律相似。随着处理时间的延长,根系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均呈现显著下降趋势,H2O2和O2-含量逐渐升高,根系线粒体MPT增大,降低Δψm及根系线粒体内膜上细胞色素Cyt c/a含量,破坏线粒体内膜细胞完整性和电子传递链,其中D处理效果最为显著。在草莓植株受到外源酚酸胁迫后,根系呼吸途径虽仍以EMP-TCA途径为主,但贡献率却显著降低,而PPP途径呈现出明显的增强趋势。外源酚酸处理后期,随着胁迫时间的延长,各呼吸关键酶活性均受到抑制作用,呼吸途径比例发生改变,进而导致各呼吸途径受阻,变化程度表现为D>D+L>L>CK。【结论】外源酚酸处理可导致植株根系活力降低,阻碍细胞内外各离子的运转能力,降低根系抗氧化酶活性及根系线粒体功能,各呼吸途径关键酶活性均降低,最终导致各呼吸途径受阻。
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覆膜滴灌下氮肥与种植密度互作对东北春玉米产量、群体养分吸收与转运的调控效应
《植物营养与肥料学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】合适的氮肥用量和种植密度是提高东北玉米产量和效益的关键。研究覆膜滴灌条件下氮肥用量、种植密度及其互作对春玉米产量、养分吸收转运及利用效率的影响,以期为东北半干旱区春玉米高产高效栽培提供理论依据。【方法】2016—2017年,在吉林省西部半干旱区乾安县开展田间试验,以紧凑型玉米品种农华101为供试材料,在覆膜滴灌条件下,分别设置氮肥用量（0、140、210、280和350 kg/hm2,分别以N0、N140、N210、N280和N350表示）和种植密度（6.0×104、7.5×104和9.0×104株/hm2,分别以D1、D2和D3表示） 2个因子,分析不同处理玉米地上部群体养分积累动态、转运与分配特征、产量及氮肥利用效率。【结果】适当施氮和增加种植密度均可显著增加玉米产量,且玉米产量随施氮水平和种植密度的增加呈先增后降趋势,以D2和N210条件下玉米产量最高。在相同种植密度下,玉米苗期至开花期群体氮、磷、钾积累量均随施氮水平的增加而增加,而在灌浆期至成熟期则表现为随施氮水平的增加先增后降。在相同施氮水平下,玉米群体氮、磷、钾积累量均以D2密度下最高。不同施氮量与种植密度组合中,以D2和N210条件下玉米成熟期群体氮、磷、钾积累量最高。与不施氮肥处理相比,施氮提高了玉米开花后氮、磷、钾积累量占总生育期积累量比例,并随施氮水平的增加先增后降,而不同种植密度间玉米开花后氮、磷、钾积累量占总生育期积累量比例差异未达显著水平（P> 0.05）。玉米养分转运量随施氮水平和种植密度的增加先增后降,以D2和N210条件下玉米养分转运量最高,而不同种植密度间养分转运率、转运养分对籽粒的贡献率和花后积累养分对籽粒的贡献率均无显著性差异。随施氮水平的增加,不同种植密度下氮素吸收利用率、农学利用率和偏生产力均呈下降趋势,其中D2密度下氮素吸收利用率、农学利用率和偏生产力维持在较高水平。相关分析结果表明,玉米开花前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关（r=0.6250～0.9224）,其中开花后氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于开花前。【结论】合理的种植密度和施氮水平提高了玉米花后养分积累与分配比例,促进养分转运量和花后积累养分对籽粒贡献率的协同提高,进而提高了玉米产量和氮肥利用效率。综合考虑玉米产量、养分积累与转运及氮素利用效率等因素,在东北半干旱区覆膜滴灌条件下,以种植密度为75000株/hm2,施氮量为210 kg/hm2较为适宜。
关键词： 氮肥用量 种植密度 春玉米 养分分配 氮素利用率 半干旱区 产量
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深松模式对吉林省西部玉米田土壤物理特性的影响
《玉米科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：针对东北平原西部地区土壤耕层浅薄、犁底层紧实、通透性变差等问题,为改善区域农田土壤结构,提高土壤蓄水保墒能力,提升农田土地生产力、农民增产增收,试验设置免耕、行间深松、行上深松和行间行上深松4个处理,在吉林省西部半干旱区开展深松模式对土壤物理特性和玉米产量的影响研究.结果 表明,与免耕相比,深松可显著降低0~ 40 cm土层土壤容重,且以行间行上深松效果最好,土壤容重平均降低0.17 g/cm3.土壤总孔隙度和含水量表现出增加的趋势,其中行间深松、行上深松和行间行上深松分别比对照免耕增加8.3%、9.6%、15.5%和9.78%、10.83%、14.65%,且深松较免耕土壤宜耕层下移较明显,两年分别下移17.5 cm和5~ 15 cm.深松后,玉米经济产量及构成因素和经济效益也呈同步增加趋势.结合经济效益和产投比,行上深松是吉林省西部玉米田的适宜的深松模式之一.
关键词： 玉米;深松;土壤物理特性;吉林省
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氮肥一次性基施与分次施用对春玉米氮素利用的差异
《玉米科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：通过两年田间定位试验,研究不同氮肥施用方式下玉米产量形成与氮素吸收动态特征.结果 表明,增施氮肥后,玉米产量、生物量和吸氮量分别增加121.97%~177.88%、95.08%~ 127.77%、206.18%~ 295.46%,氮肥一次性基施(N1)和氮肥分次施用(N2)两个处理下植株生物量和氮累积量均在12展叶(V12)至吐丝期(R1)增长最快.与N1相比,N2处理下吐丝后干物质累积量增加30.18%,氮素累积量增加105.53%;N2处理下吐丝后氮素累积量对子粒的贡献率达68.13%~75.00%,显著高于N1处理.N2处理下玉米产量、生物量、吸氮量两年平均较N1处理分别增加7.60%、4.56%和3.19%,氮肥利用率、生理利用率、偏生产力和农学效率平均较N1处理分别提高6.13%、10.22%、3.83%和12.58%.N2处理通过氮肥的分次施用保障了玉米开花后的氮素供给,提升了氮肥利用效率,更有利于玉米的高产稳产.
关键词： 春玉米;氮肥分次施用;产量;氮肥利用效率
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细胞自噬参与脱落酸介导的小麦耐盐作用
《农业生物技术学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：细胞自噬是植物受到环境胁迫时产生的一种自我防御机制.已有证据表明,细胞自噬参与小麦(Triticum aestivum)的耐盐过程,但其在耐盐中的作用及调控机理尚不清楚.本研究以耐盐小麦'德抗961'和不耐盐小麦'兰考323'为材料,通过溶酶体荧光探针和Western blot等方法进行细胞自噬水平的检测,发现盐胁迫促进两个品种小麦发生细胞自噬,但'德抗961'的细胞自噬水平明显高于'兰考323';阻断细胞自噬后,小麦幼苗的生长受到显著抑制.另外,'德抗961'中脱落酸(abscisic acid,ABA)信号途径的关键基因PYL1(pyrabactin 1)、PYL2、PYL3和SNRK2(sucrose non-fermenting related protein kinase 2)的表达量明显高于'兰考323';施加外源性ABA后,'德抗961'的细胞自噬水平明显高于'兰考323',推断ABA信号途径通过促进细胞自噬来提高小麦的耐盐性.本研究对于深入探讨小麦的耐盐机理、培育耐盐小麦新品种具有一定的理论和实践意义.
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中国北方主要农区农田氮磷淋溶特征与时空规律
《中国生态农业学报(中英文) 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：中国北方黑土区、潮土区和褐土区是我国农业主产区,大水大肥问题尤为突出,氮磷淋溶是全国典型的地下水污染来源.然而,中国北方主要农区农田氮磷淋溶特征和时空规律尚不清楚.本文利用田间原位监测和文献荟萃分析方法,系统分析了中国北方主要农区285个监测点年的4种主要种植模式(春玉米、冬小麦-夏玉米、露地蔬菜、保护地蔬菜)农田氮磷淋溶特征与时空规律.研究结果表明,中国北方4个主要种植模式的平均氮和磷淋溶强度分别为:保护地蔬菜117.5 kg(N)·hm?2和0.74 kg(P)·hm?2,露地蔬菜51.7 kg(N)·hm?2和0.10 kg(P)·hm?2,冬小麦-夏玉米轮作49.9 kg(N)·hm?2和0.07 kg(P)·hm?2,春玉米30.7 kg(N)·hm?2和0.09 kg(N)·hm?2.与粮田相比,蔬菜田的高水肥投入决定了其较高的氮磷淋溶量.受土壤质地以及区域间水肥管理差异的影响,同一种植模式下,总氮淋溶强度为黑土区<褐土区<潮土区.农田氮磷淋溶年际间变化主要受降雨强度的影响,总氮淋溶量与降雨强度呈正线性相关关系,尤其前一年无淋溶事件发生背景下,下一年的淋溶量会急剧增加.空间尺度上,潮土区和褐土区是氮素淋溶的主要风险区.值得注意的是一些蔬菜种植面积尤其是保护地蔬菜种植面积占比较大的省份表现出较高的氮磷淋溶风险.综上,北方主要农区农田氮磷淋溶风险以氮为主,磷的淋溶风险也不容忽视.潮土区和褐土区是氮素淋溶的主要风险区.区域尺度上,氮磷淋溶主要来自粮田,但菜田面积越大,氮磷淋溶风险越高.
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化肥配施有机肥对黑土肥力与春玉米产量的影响
《华北农学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：探究化肥配施不同种类有机肥对黑土肥力及春玉米产量的影响,为保护好和利用好黑土地提供理论依据.基于田间定位试验,监测了单施化肥(NPK)、化肥配施玉米秸秆(NPK+ST)、化肥配施牛粪(NPK+NF)、化肥配施鸡粪(NPK+JF)和化肥配施猪粪(NPK+ZF)5个处理实施5 a后0~20 cm,20~40 cm土层土壤有机碳、活性有机碳与速效养分含量、土壤酶活性及年际间玉米产量的变化.结果表明,与NPK处理相比,NPK+NF和NPK+ZF处理显著增加了0~20 cm土层土壤有机碳含量,增幅为11.5%,11.1%;化肥配施有机肥处理显著增加了0~20 cm土层活性有机碳含量,增幅为18.3% ~39.2%;NPK+NF、NPK+JF和NPK+ZF处理显著增加了0~20 cm土层速效磷和速效钾的含量,增幅分别为1.19~3.02倍,14.0% ~19.6%.NPK+ST、NPK+NF和NPK+ZF处理显著增加了0~20 cm,20~40 cm土层土壤纤维素酶活性,增幅分别为15.7% ~29.3%,19.4% ~41.7%;NPK+JF和NPK+ZF显著增加了0~20 cm土层土壤脲酶活性,增幅分别为16.0%,12.1%;化肥配施有机肥处理显著增加了0~20 cm,20~40 cm蔗糖酶活性和磷酸酶活性,蔗糖酶活性增幅为47.3% ~126.0%,19.0% ~31.4%,磷酸酶活性以NPK+ZF处理增加最突出.5 a间,化肥配施有机肥处理玉米平均产量较NPK处理增加4.82% ~11.70%,以NPK+ZF处理增幅最高.因此,有机肥还田可有效改善黑土耕层土壤有机碳水平、养分供应能力及酶活性,随之玉米产量得以提升.
关键词： 春玉米;秸秆;畜禽粪肥;土壤有机碳;速效养分;土壤酶活性
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噬菌体PZL-Ah1的生物学特性及其治疗嗜水气单胞菌感染的效果评价
《中国预防兽医学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：噬菌体利用细菌作为天然宿主,可以特异性杀死宿主菌,尤其是治疗耐药菌株的感染有着巨大潜力。为了研究嗜水气单胞菌（A. hydrophila）噬菌体PZL-Ah1的生物学特性,评价其治疗A. hydrophila感染的效果,本研究以耐药性A. hydrophila（A-L138）作为宿主菌,从污水中分离获得了噬菌体PZL-Ah1,并重点研究了PZLAh1的生物学特性和PZL-Ah1治疗A. hydrophila感染的效果。电镜观察可见该噬菌体属于有尾病毒目（Caudovirales）短尾噬菌体科（Podoviridae）。将噬菌体和宿主菌以不同比例混合时,得出PZL-Ah1的最佳感染复数（MOI）为0.1,平板点滴法试验表明PZL-Ah1可以裂解7株气单胞菌,其中包括4株A. hydrophila和3株维氏气单胞菌（A. veronii）。结晶紫染色结果显示,PZL-Ah1对A. hydrophila已经形成的生物被膜（BF）有较强的破坏作用。该噬菌体潜伏期和爆发期均为20 min,PZL-Ah1在温度为20℃～40℃均有较好的活性,在pH4～pH10范围内非常稳定,对鲫鱼腹腔注射治疗剂量噬菌体PZL-Ah1的安全性试验显示,7 d观察期内,实验组鲫鱼均未出现游动缓慢、食欲减退、体质量下降等临床症状及死亡。治疗试验结果显示,宿主菌（A-L138）对鲫鱼最佳感染剂量为106cfu/尾,感染鲫鱼经PZL-Ah1治疗后存活率为100%,对照组全部死亡。结果表明PZL-Ah1有严格的宿主特异性,裂解能力强,能够显著提高感染A. hydrophila鲫鱼的存活率。本研究分离的噬菌体PZL-Ah1具有较高的裂解效率,能够有效清除宿主菌形成的BF;为噬菌体制剂治疗A. hydrophila感染提供了重要实验依据,也为噬菌体疗法的临床应用奠定了基础。
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不同类型氮肥对东北春玉米土壤N2O和CO2昼夜排放的影响
《中国农业科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探明不同类型氮肥对高纬度春玉米土壤N2O和CO2昼夜排放的影响,以期为高纬度地区农田氮肥高效利用管理和温室气体减排提供参考依据.[方法]通过田间微区施用缓释肥(SLN)、尿素添加硝化抑制剂+脲酶抑制剂(NIUI)和普通尿素(OU)试验,采用静态箱-气相色谱法,分别在苗前(S1)、苗期(S2)、拔节期(S3)、灌浆期(S4)、蜡熟期(S5)和休闲期(S6)6个时期取样测定,比较分析农田N2O和CO2的昼夜排放特性.[结果]施用不同类型氮肥,田间N2O和CO2昼夜排放均呈单峰变化趋势,S1—S6时期,土壤N2O排放高峰出现在12:00—19:00,排放低谷出现在下半夜(0:00—6:00),而S2—S5同一时期白天或夜晚各观测时段之间CO2排放通量差异不显著.S1和S2时期,N2O和CO2白天排放量分别占全天总排放量的56.2%—82.3%和53.6%—66.5%,而S3—S6时期,白天排放比例分别为40.6%—59.6%和43.7%—55.4%.SLN处理减少了S1时期土壤N2O的全天总排放量,而NIUI处理减少了S1、S2和S5时期土壤N2O的全天总排放量,其主要减排时段为S1时期的4:00—16:00和S2时期的12:00—22:00,其中S2时期18:00—19:00减排量占所有减排时段总量的57.3%,S5时期昼夜各时段均表现为减排作用,且昼夜减排比例相当;SLN对土壤CO2的主要减排时段为S1时期的全天和S3时期的15:00—4:00,其中S1时期12:00—23:00减排比例高达76.8%,S3时期夜晚减排比例占所有减排时段总量的68.1%;NIUI处理在玉米生长季5个测定日都表现出对CO2的减排作用,但昼夜减排比例存在差异,白天平均减排46.9%,最高减排达73.2%.同时发现,N2O和CO2排放通量日均值与9:00—10:00观测值存在极显著正相关关系(rN2O=0.938**,rCO2=0.977**),9:00—10:00可作为东北春玉米农田N2O和CO2昼夜排放研究的代表性取样时段.[结论]不同类型氮肥对土壤N2O和CO2昼夜排放通量的影响在不同时期表现各异.与常规施氮相比,缓释氮肥抑制了玉米苗前期土壤N2O昼夜排放,减排时段主要在9:00—22:00,而在其他测定日均促进了土壤N2O昼夜排放;尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂抑制了玉米苗前白天、苗期夜晚以及收获期白天和夜晚的土壤N2O排放,对拔节期至灌浆期土壤N2O的昼夜排放均表现为促进作用.在苗前测定日全天和拔节期测定日的夜晚,缓释肥对土壤CO2表现出减排作用;尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂降低了6个测定日土壤CO2的排放.
关键词： 不同氮肥;春玉米农田;N2O和CO2排放通量;昼夜变化
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