鲁盐稻13号是经γ射线辐射诱变选育而成的水稻新品种,作为山东省第一批区试审定的节水抗旱稻新品种,具有耐旱性强、早生快发、稳产等特点。为了探究适于黄淮稻区节水抗旱稻新品种培育的理论技术体系,本研究从基因组水平解析了鲁盐稻13号重要农艺性状形成的分子基础。结果表明,鲁盐稻13号基因组中,粳稻区段数占比91.55%,属于典型的粳稻类型;其稻米达到优质三等食用粳稻品种品质。鲁盐稻13号中抗稻瘟病(MR)和抗白叶枯抗病(R);鲁盐稻13号抗旱指数0.76,抗旱等级为3,同时含有OsPP15、OsJAZ1优异等位基因型,达到中抗等级。根据现有功能基因报道,该品种含有非生物胁迫基因OsCBL10和OsSAP16等抗性基因的优异等位基因型,具备强萌发能力;具有HAN1、OsLTPL159、bZIP73、OsMYB2、LTG1等耐冷基因的优异单倍型变异,抗低温能力强;稻米品质方面,含有直链淀粉含量基因Waxy和低糊化温度等位基因型ALK,以及三个低蛋白调控因子。此外,鲁盐稻13号含有的产量、广谱抗病优异基因型相对较少。综上,鲁盐稻13号具有种子萌发力强、抗旱性强,食用品质优等特点,但也存在产量优异基因不足、抗病性基因单一等缺陷。本研究为后续鲁盐稻13号的应用和遗传改良提供了依据。
为探究⁶⁰Co-γ射线对宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)的诱变生物学效应,并初步筛选适宜的诱变剂量,为后续M2代突变体筛选奠定基础,本研究以宁杞1号干种子为材料,设置不同剂量(0、20、40、60、80、100 Gy)进行辐射处理,探究⁶⁰Co-γ射线对种子萌发、幼苗生长特性、抗氧化酶活性及功效成分等相关指标的影响,并利用回归方程法确定宁杞1号种子的半致死剂量(LD50)。结果表明,随着辐射剂量的增加,宁杞1号种子萌发及幼苗生长受到明显抑制,种子发芽率整体呈下降趋势。宁杞1号的幼苗高度在20~60 Gy处理下与野生型无显著差异,而在80~100 Gy处理下幼苗高度受到明显抑制。回归分析表明,宁杞1号的半致死剂量为72 Gy;与野生型相比,40 Gy时宁杞1号的丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性均显著增加,但随辐射剂量增加,抗氧化酶活性逐渐下降,氧化损伤加剧;粗多糖、类黄酮含量在40 Gy辐射剂量下最高,而甜菜碱和总叶绿素含量分别在20和60 Gy时最高。相关性分析表明,辐射剂量与地径呈极显著正相关,而与苗高、茎粗等其他指标呈负相关。本研究结果为枸杞诱变育种及遗传改良提供了重要的理论依据。
为解析水稻粒型变异的分子机制并挖掘关键基因,本研究以甲基磺酸乙酯(EMS)诱变长粒型品种松粳28获得的稳定遗传圆粒突变体rs28为材料,开展表型鉴定、遗传分析及全基因组重测序,结合SNP-index、ED和G’value算法进行BSA-seq定位。表型分析结果显示,突变体长宽比由野生型的2.5显著降至1.6;遗传分析结果表明,圆粒性状受单隐性基因控制,F2代分离比符合3∶1孟德尔遗传规律,F3代验证群体分离比进一步支持这一遗传模式。BSA-seq定位到2个主效关联区域,其中chr12: 89 425~351 085区域的LOC_Os12g01230基因(编码泛素连接酶同源蛋白,存在p.Arg375His错义突变)与已知粒宽调控基因GW2显著同源,GO富集分析结果显示其参与“细胞壁组织”和“植物激素信号转导”通路。通过开发目标区段侧翼标记(CAPS标记C12-1、C12-2及KASP标记K12-1)验证表明,LOC_Os12g01230突变位点与圆粒表型共分离率达96.7%,不同基因型群体粒型数据差异显著,推测其通过泛素化途径调控颖壳细胞扩张。本研究为水稻粒型分子设计育种提供了新的基因靶点及理论支撑。
为解析穿心莲(Andrographis paniculata)B-box(BBX)基因家族响应紫外线B(UV-B)处理的表达模式、功能分类及其与穿心莲内酯生物合成的调控关联,本研究基于全基因组数据鉴定了穿心莲BBX基因家族成员。通过分析其理化性质、系统进化关系、染色体定位、共线性、基因结构和保守基序等基础信息和遗传特性;鉴定启动子顺式作用元件和UV-B处理下的表达模式;预测蛋白互作网络,以及探索其与穿心莲内酯生物合成的相关性,挖掘该家族在提高产量方面潜在的应用价值。结果表明,穿心莲共含有20个ApBBXs,随机分布于13条染色体,种内以及与板蓝、芝麻和拟南芥均具有共线性。ApBBXs结构高度保守,启动子中富集光响应顺式作用元件,具有UV-B处理特异性响应模式。预测ApBBX6和ApBBX3通过分别与ApCOP1和ApFT、ApHD3A蛋白互作参与调控穿心莲的光形态建成和生殖生长等进程。ApBBX3、ApBBX7、ApBBX10、ApBBX18在表达水平上与MEP途径和加工修饰阶通路基因高度相关,预测其为穿心莲内酯生物合成的候选调控基因。本研究结果为解析ApBBXs响应UV-B的调控模式及参与穿心莲内酯合成的调控机制奠定了理论基础。
提高谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性是培育富硒小麦(Triticum aestivum L.)的潜在途径。为了鉴定小麦GPX基因家族成员,明确成员在不同组织及不同硒(Se)处理下的表达水平,本研究利用生物信息学与分子生物学方法鉴定和分析小麦GPX基因家族成员、特性及功能,并研究了TaGPX基因的结构、理化性质和功能表达。在普通小麦中检出14个GPX基因,不均匀分布在2、4、6、7号染色体A、B、D同源群上;比对结果显示,TaGPX基因的亚细胞定位大部分位于叶绿体和线粒体上,外显子数为5~6个,基序数目较为相似。启动子区顺式作用元件预测结果显示,TaGPX基因家族中多个基因富含响应非生物胁迫的功能元件。通过构建GPX进化树,发现小麦与节节麦的GPX基因亲缘关系最近,基因分化相似性较高。转录组数据显示TaGPX基因家族的多数基因在小麦叶片中表达量高,旗叶期和蜡熟期时表达量最高,推测此基因家族参与叶绿体内活性氧(ROS)清除相关的生理过程。TaGPX基因在叶片中的表达量明显高于种子部位,结合小麦DNA变异分析和转录组数据推测TaGPX的单核苷酸多态性(SNP)位点变异是提高小麦自身系统ROS处理能力的原因之一。对小麦不同组织的GPX基因表达量测定及硒盐处理下GPX表达进行差异分析,结果表明:TaGPX3.2A在小麦不同组织中相对表达量最高,推测在硒处理下硫会与硒竞争吸收位点,抑制硒的吸收,去硫施硒能提高TaGPX基因的表达水平。本研究为利用TaGPX基因提高小麦硒富集水平奠定了基础。
核桃是我国重要的木本油料经济树种,其果仁具有较高的营养和经济价值。为快速、准确区分与鉴定南疆核桃种质资源,提升其收集与管理效率并强化品种权保护,本研究以阿拉尔地区12份代表性南疆核桃主栽品种(系)为材料,基于Illumina HiSeq 150 bp双端重测序获得95.92 Gb高质量数据(Q20≥97%,Q30≥93%)。通过BWA-GATK流程在全基因组水平鉴定到3.036×107个核心单核苷酸多态性(SNP)位点;依据“在染色体上均匀分布(每Mb不少于1个标记)、变异系数(CV)小于15%、无基因型缺失、次等位基因频率(MAF)不低于10%、多态信息含量(PIC)不低于0.35、符合Hardy-Weinberg平衡(P>0.01)、在60 bp范围内连锁不平衡程度较低(r²<0.2)”这六项原则,最终筛选出281个SNP。其中兵塔系列7个品系间共享61.2%的SNP位点,遗传相似度达0.82~0.94,提示其可能源自同一杂交组合或存在紧密系谱关联。利用该套标记完成12份种质的基因分型,构建系统发育树将其划分为3个遗传差异的类群:陕核5号独立成支(外源品种),新早丰与兵塔7号聚为一类(可能共享亲本),其余9个品种(系)归为南疆本地选育群体。进一步将281个SNP转化为二进制编码(0/1/2),形成唯一的281位数字指纹码;结合11项农艺及品质性状生成12位商品码,首次创建“商品码+指纹码”双模块核桃分子身份证。在本研究所涉及的12份南疆主栽品种中,该体系实现了完全区分(分辨力指数DP=1.000),可为南疆核桃新品种DUS(Distinctness, Uniformity and Stability)测试、种质资源快速鉴定及分子育种提供标准化技术框架。
金线莲(Anoectochilus roxburghii)是重要的药用兰科植物,但其人工栽培周期长、生长缓慢,严重制约产业发展。内生真菌作为促进植物生长的微生物资源备受关注,其中胶膜菌属(Tulasnella sp.)是兰科植物共生真菌的关键类群。为阐明胶膜菌对金线莲的促生机制,本研究从金线莲根际中分离获得胶膜菌TJ1菌株,并结合组培促生试验、转录组和代谢组开展系统解析。结果表明,接种TJ1显著促进金线莲组培苗生长,与对照相比,植株株高、茎粗及鲜重分别提高39.5%、60.4%和75.5%。转录组分析鉴定了7 271个差异表达基因(DEGs),其中6 780个上调基因显著富集于糖代谢、三羧酸循环及氨基酸生物合成等途径。代谢组分析检测到146个差异代谢物,主要涉及氨基酸及糖类衍生物,显著富集于磷酸戊糖、淀粉与蔗糖代谢等通路。多组学整合结果表明,TJ1通过协调提升碳流、能量供给及氮同化能力,并诱导生长素相关基因(如ALDH3A1)的表达,从而构建“碳-营养-激素”协同调控网络促进金线莲生长。本研究揭示了胶膜菌TJ1的促生分子机制,为兰科药用植物定向促生微生物菌剂的开发提供了理论依据和微生物资源。
甜瓜是重要的园艺作物,具有丰富的营养与经济价值。为了解甜瓜主栽品种间的遗传多样性差异,本研究开展了基于Hyper-seq的甜瓜全基因组单核苷酸多态性(SNP)分型研究,并测定了主要农艺性状,系统评估了64个甜瓜品种的遗传多样性与群体结构。利用Hyper-seq共鉴定出1 193 948个高质量SNP,功能注释表明其主要富集于基因间区及基因上下游的非编码区域。群体结构分析与主成分分析均将品种清晰划分为两个遗传背景差异显著的类群,类群间遗传分化程度高达0.304。甜瓜单果重和坐果个数性状变异丰富,变异系数(CV)均超过40%,单果重和果实横径在2个类群间存在显著差异。本研究揭示的二元群体结构为甜瓜品种精准鉴定、群体特异性优异等位基因挖掘及定向遗传改良奠定了理论基础。
为综合评价筛选优良的阳春砂种质,本研究以道地产区21份阳春砂种质为材料,对其60个表型性状进行精准鉴定,利用遗传多样性分析、变异分析、相关性分析、聚类分析及主成分分析等方法对阳春砂种质进行综合评价。结果表明,阳春砂种质资源数量性状遗传多样性(H′=2.00)高于质量性状(H′=0.43),数量性状的变异系数范围为1.92%~73.62%,变异系数的均值为22.21%,说明阳春砂具有丰富的遗传多样性。相关性分析显示,阳春砂花丝与花柱之间的相对长度与小花内部空间结构大小具有一定的关联性。主成分分析将13个产量因子性状转化为5个主成分/综合因子,累计贡献率为83.83%。聚类分析将供试材料划分为三大类群,高产种质集中于第二类。基于F值筛选出5份表型性状优良的种质,均具有高产的特点,可进一步发掘利用。该研究为阳春砂种质资源评价和新品种选育提供了重要依据。
为探究浙江省茶叶籽及茶叶籽油中元素含量与稳定同位素特征,采集杭州、宁波2个地区及同产区4个品种茶果样品,采用元素分析-稳定同位素比率质谱分析茶叶籽及油中碳、氮元素含量(C%、N%)与稳定性碳、氮、氢、氧同位素比值(δ13C、δ15N、δ2H、δ18O),研究茶叶籽与油在不同地区、品种之间的差异。结果表明,不同地区茶叶籽与油C%、δ2H、δ18O值均差异显著(P<0.05)。杭州与宁波茶叶籽δ15N值的范围分别为-0.8‰~5.1‰、2.6‰~6.1‰,茶叶籽油δ13C值的范围分别为-34.3‰~-30.0‰、-32.5‰~-29.8‰,宁波茶叶籽δ15N值显著高于杭州,杭州茶叶籽油δ13C值更偏负。品种对茶叶籽δ15N值影响显著,对茶叶籽与油δ13C、δ2H、δ18O值影响较小。总体而言,茶叶籽和油中的元素组成受产地的影响更大。本研究为茶叶籽和油元素含量及稳定同位素数据库建立及特征识别提供了理论依据。
为探究不同灭菌方式对破壁灵芝孢子粉品质的影响,本研究通过电子束辐照灭菌、钴60辐照灭菌、湿热灭菌3种灭菌方式处理破壁灵芝孢子粉,分析不同灭菌方式下破壁孢子粉的性状和品质。结果表明,在色泽、气味、粘壁性等感官表现中,湿热灭菌表现较好,电子束辐照灭菌与钴60辐照灭菌较未灭菌表现无较大差异;显色反应结果表明,湿热灭菌的效果较差;显微鉴别结果显示,3种灭菌均出现粉体黏连,其中湿热灭菌黏连情况较严重。功能性成分测定结果表明,与未灭菌相比,电子束辐照灭菌和钴60辐照灭菌分别使多糖含量降低6.3%和7.0%,湿热灭菌处理后的多糖含量增加4.3%;电子束辐照灭菌、钴60辐照灭菌、湿热灭菌分别使总三萜含量下降3.9%、4.0%、10.5%;电子束辐照灭菌、钴60辐照灭菌使破壁灵芝孢子粉过氧化值分别增加100%、667.9%。抗炎试验证明,与未灭菌相比,破壁灵芝孢子粉水提物对脂多糖(LPS)诱导RAW 264.7细胞产生NO有较为显著的抑制活性,3种灭菌处理均使细胞抗炎活性降低且湿热灭菌处理的抗炎活性低于辐照灭菌处理。本研究为破壁灵芝孢子粉灭菌方式选择与应用提供了参考。
为探究矿物元素指纹技术在我国北方不同省份玉米产地鉴别中的可行性,本研究通过电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定内蒙古、吉林、辽宁和黑龙江4个地区194份玉米中的14种矿物元素含量,运用方差分析(ANOVA)、主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)以及正交信号校正的偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)等方法对数据进行分析。结果表明,建立的判别模型能够对我国北方不同省份的玉米进行产地区分,并筛选出Cd、Cr、Rb、Ba和Ni这5种矿物元素作为玉米的有效溯源指标,其中LDA的总体原始分类准确率达95.5%,而交叉验证分类准确率为94.8%。矿物元素分析技术结合多元统计分析方法能够有效区分我国北方不同产地的玉米来源。本研究可为我国北方玉米产地鉴别提供一套准确率高、成本低、易于推广的矿物元素指纹技术方案,同时验证了ICP-MS结合多元统计在谷物产地判别中具有良好的普适性,也为其他粮食作物实施“从田间到餐桌”的精准追溯提供了方法学范本。
牛奶与药食同源物质均为调节机体免疫的重要物质,如何使两种物质发挥协同增效作用是食品加工领域的研究热点。为提高药食同源物质与牛奶的综合利用价值,本研究以总三萜、总酚以及多糖含量为考察指标,利用单因素以及正交试验优化药食同源物质中功能性成分的最佳提取工艺;通过加速贮藏试验评价其食品品质的变化;利用光谱技术分析活性物质与蛋白的相互作用;利用体外模拟消化测定其消化特性。结果表明,药食同源提取物的最佳提取工艺条件为1∶8 g·mL-1、100 ℃、2.5 h,对应总三萜、总酚及多糖的提取含量分别为0.308、0.304、2.136 g·100g-1。随着加速贮藏时间的延长,新型乳饮料(试验组)与未添加药食同源提取物的乳饮料(对照组)的羰基和丙二醛含量整体均呈上升趋势,其中试验组羰基含量显著低于对照组;丙二醛含量与对照组无显著差异。此外,荧光光谱以及傅里叶红外光谱分析结果表明,药食同源物质中的活性物质可与蛋白质发生互作,降低牛奶蛋白在胃的消化率、提高其在肠道的消化率。本研究不仅为解析蛋白与活性成分的相互作用提供了新思路,也为提升药食同源物质及乳制品综合利用提供了新方向。
透明质酸(HA)作为一种天然多糖,具有较强的水结合能力和粘弹性网络形成能力。为探究不同浓度HA对21 d储藏期间牦牛乳酸奶品质特性的影响,本研究向酸奶中添加0%、0.02%、0.05%、0.1%、0.25%和0.5%的HA,系统分析酸奶的pH值、持水力、乳清析出率、乳酸菌活菌数、钙离子分布、流变特性及微观结构等指标。结果表明,与添加其他浓度HA的牦牛乳酸奶相比,1 d时0.5% HA组酸奶的持水力(91.74%)显著提高、乳清析出率(8.25%)较低,且蛋白质稳定性增强。同时,其黏度(143.8 Pa·s)和硬度(65.5 g)显著高于其他组,且乳酸菌活菌数有效提高。此外,与添加其他浓度HA的牦牛乳酸奶相比,0.25% HA组酸奶的储能模量(G')和损耗模量(G″)较高,表明其凝胶网络更稳定。微观结构分析表明,0.5% HA添加使蛋白网络更均匀致密。然而,0.1% HA添加会对牦牛乳酸奶品质产生负面影响,较其他添加浓度出现持水力下降和蛋白质相分离加剧现象。研究表明,添加不同浓度HA可优化蛋白质-多糖相互作用,改善牦牛乳酸奶的储存稳定性并提升其应用潜力。本研究为开发功能性高原乳制品提供了理论依据。
为研究免耕直播下超级杂交稻蓄留再生稻产量形成及其对施氮量的响应,以超级杂交稻品香优秱珍为材料,于2023—2024年在泸县开展免耕直播超级杂交稻蓄留再生稻产量形成及其对施氮量(施氮0、135、180、225、270 kg·hm-2,记作N0、N1、N2、N3、N4)响应的大田试验。结果表明,与免耕移栽相比,免耕直播头季、再生季、两季总产量平均分别增加了4.28%、2.28%、3.80%。免耕直播头季、再生季有效穗数、颖花量、成熟期干物质积累量均高于免耕移栽。免耕直播头季齐穗期叶面积指数较免耕移栽增加6.73%~21.03%,但其粒叶比与免耕移栽相当。随施氮量的增加,免耕直播头季、再生季、两季总产量呈增加趋势,但其氮肥偏生产力(PFPN)呈下降趋势。N4头季、再生季、两季总产量均高于N1和N2,但其PFPN均显著低于N1和N2。与N4相比,N3头季、再生季产量分别平均下降了2.22%和9.53%,但PFPN分别提高了17.36%和8.46%。随施氮量的增加,免耕直播头季、再生季有效穗数、颖花量、成熟期干物质积累量及头季齐穗前、后干物质积累量呈增加趋势。再生季产量与头季齐穗前、后干物质积累量呈显著正相关。综上,免耕直播再生稻产量高于免耕移栽再生稻,可在冬水田区广泛推广应用。综合考虑产量及PFPN,免耕直播再生稻周年适宜施氮量为225~270 kg·hm-2。本研究结果为超级杂交稻蓄留再生稻轻简化高产稳产栽培和最佳施氮量的确定提供了参考。
为揭示水稻穗发芽抗性的品种差异机制,本研究选取3种不同穗发芽抗性的水稻品种,检测其开花后不同时期的整穗发芽率特性、相对含水量、总可溶性糖含量、糖组分含量以及α-淀粉酶活性等指标。结果表明,随着开花后时间延长,水稻种子内总可溶性糖、蔗糖和海藻糖含量逐渐上升,且在花后35 d后整穗发芽显现品种间差异。花后35 d整穗的人工模拟发芽研究显示,易穗发芽材料-苏垦118内源糖信号相关基因(OsTOR、OsRaptor1、OsSnRK1A和OsHXK5)的表达被率先显著诱导,进而导致脱落酸(ABA)分解基因(OsABA8ox1和OsABA8ox3)和赤霉素(GA)合成基因(OsGA3ox1)表达增强,随后α-淀粉酶水解基因(RAmy1A)表达也被诱导增加,最终表现为高发芽率;而抗穗发芽材料-南粳9108种子内糖含量变化不明显,且糖信号相关基因的诱导较迟,ABA合成基因(OsNCED1)表达随处理时间的延长快速上调,RAmy1A的表达水平也较低,表现为低发芽率特征。综上所述,水稻对糖水平的敏感性差异与其穗发芽抗性差异有密切关系。本研究可为从糖信号角度解析水稻穗发芽抗性的品种差异提供新视角。
为筛选耐迟播弱筋品质评价指标和优异弱筋小麦种质以指导长江中下游弱筋专用小麦选育和生产,本试验以18个弱筋品种(系)为材料,设置3个播期2个年度的试验,测定籽粒硬度指数、十二烷基硫酸钠(SDS)沉淀值、溶剂保持力(SRC)和饼干品质等12个品质指标。结果表明,水SRC、碳酸钠SRC、饼干直径和饼干厚度在年际间和播期间较为稳定,SDS沉淀值在年际间稳定,籽粒硬度指数在年际间和播期间不稳定,蔗糖SRC在年际间变化较大;籽粒蛋白质含量受播期影响较小,饼干直厚比受播期影响较大,籽粒硬度指数、面粉蛋白质含量和SDS沉淀值随着播期的推迟整体显著增加,但籽粒硬度指数在AACC55-31软质小麦指标范围内;播期显著影响4种SRC,与正常播期相比,迟播14 d可显著降低碳酸钠SRC和乳酸SRC,提高饼干直径和直厚比,且低籽粒硬度指数、蛋白质含量、SDS沉淀值和水SRC与优质饼干指标显著相关。因此,籽粒硬度指数、SDS沉淀值、水SRC、乳酸SRC和碳酸钠SRC适宜作为耐迟播弱筋小麦品质的评价指标。主成分和聚类分析发现,宁17157(L11)、宁17158(L12)、宁17160(L14)、宁17164(L20)等8个品种(系)的3个播期被聚为一类,属于耐迟播优异种质。本研究筛选出的耐迟播弱筋小麦种质和评价指标为耐迟播弱筋小麦品种培育改良提供了理论依据和资源支撑。
为探讨不同比例有机肥等氮量替代化肥对土壤碳氮含量、氮素利用效率及小麦产量的影响,本研究基于黄褐土和褐土两种土壤类型上三年田间定位试验,分别设置施磷钾肥(T1)、施氮磷钾肥(T2)、有机肥替代20%化肥氮(T3)、有机肥替代30%化肥氮(T4)4个处理,分析不同处理土壤有机碳、全氮以及无机氮含量的变化,并探寻有机无机配施对小麦产量及氮素利用效率的调控路径。结果表明,在黄褐土上,与T2处理相比,T3和T4处理的土壤有机碳含量提高了8.31%和10.74%(P<0.05)。在褐土上,T3和T4处理较T2处理的土壤有机碳含量分别提高14.69%(P<0.05)和10.28%。两种土壤的全氮含量在不同处理间均无显著差异。在黄褐土上,T2、T3和T4处理间无机氮含量无显著差异。在褐土上,T3和T4处理无机氮含量分别较T2处理显著提高19.63%和28.00%。在黄褐土和褐土上,与T2相比,T4处理产量分别显著提高5.14%~6.35%和2.66~5.24%,T3处理产量无显著差异。此外,T4处理较T2处理显著提高了氮素利用效率和氮肥农学效率。相关分析与结构方程模型分析结果表明,有机碳通过提升无机氮含量,对氮素利用效率和小麦产量产生显著的间接正效应;无机氮含量的增加不仅直接促进小麦产量的提升,还能通过提高氮素利用效率间接提升小麦产量。有机无机配施处理能够提升土壤有机碳含量,增强土壤氮素供应能力,从而协同提高小麦产量和氮素利用效率,以有机替代30%氮肥效果最优。本研究结果为麦田科学施肥提供了依据。
为探讨冬种绿肥对红壤甜玉米地土壤团聚体分布、稳定性及有机碳含量的影响,开展了3年田间试验,设冬闲(CK)、箭筈豌豆(CV)、黑麦草(RG)和混播(RC)4个绿肥处理,后茬均为春秋两季甜玉米间作大豆。于2024年绿肥和秋甜玉米收获期取0~10和10~20 cm土层土样,测定土壤团聚体粒径分布和有机碳含量,并计算平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和>0.25 mm团聚体百分比(R0.25)。结果表明,与CK相比,RG提高了>2 mm土壤团聚体占比,其在甜玉米收获期高于CV和RC;冬种绿肥提高了绿肥收获期0~10 cm土层的MWD和R0.25,其中RG还提高了两收获期两土层的MWD;RG和RC提高了两收获期两土层总有机碳含量,>2 mm粒径中,冬种绿肥提高了两收获期0~10 cm及甜玉米收获期10~20 cm土层土壤有机碳含量与贡献率;0.25~2 mm粒径中,RG和RC提高了绿肥收获期两土层土壤有机碳含量,RG还提高了甜玉米收获期0~10 cm土层土壤有机碳含量。土壤团聚体粒径占比与该粒径有机碳贡献率均呈显著正相关。冬种绿肥增强了0.053~0.25 mm粒径占比与MWD的负相关性。综合来看,冬种绿肥,特别是黑麦草,可改善红壤团聚体组成与稳定性,提升大团聚体有机碳含量。本研究为绿肥在提升红壤有机碳含量中的作用提供了数据支持和理论依据。
为靶向破除土壤盐碱障碍和精准化培育健康沃土,本研究在宁夏河套灌区开展田间试验,设置未改良土壤(CK)和原位深旋配施氨基酸(DM)2个处理,对比分析0~120 cm土层土壤理化性质、养分、盐分和0~20 cm土层土壤微生物丰度及各指标与微生物丰度的相关性。结果表明,与CK相比,DM处理的土壤容重降低,土壤孔隙度增加,土壤颗粒由砂粒和黏粒向粉粒转变,土壤渗透系数较为稳定;0~60 cm土层土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量显著增加;0~60 cm土层土壤水溶性离子组成发生变化,主要表现为Na+、K+、Mg2+、SO42-及Cl-含量降低。此外,原位深旋配施氨基酸处理通过调理盐碱指标和肥力水平来提高土壤质量,增加土壤微生物群落的多样性和丰度;其中,土壤细菌优势物种由假单胞菌门(Pseudomonadota)转变为放线菌门(Actinomycetota),真菌的优势物种主要转变为子囊菌门(Ascomycota)和毛霉菌门(Mucoromycota)。冗余分析结果显示,该试验区土壤微生物丰度主要与pH值、全盐(TSC)、有效磷(AP)、容重(UM)及孔隙度(POR)显著相关。可见,在该试验区使用原位深旋与氨基酸相结合可提高盐碱地土壤养分含量、降低耕作层土壤盐分含量及提升微生物多样性和丰度,优化土壤微生态环境。本研究为河套灌区盐碱地的改良与可持续利用提供了技术参考。
为明确研制的木霉粉剂和水剂协同对生姜茎基腐病的田间防治效果及对生姜根际土壤细菌、土壤酶和土壤养分的影响,本研究采用平板对峙法和田间随机区组试验测定木霉对生姜茎基腐病病原菌的抑制效果和木霉菌剂的田间防治效果,并采用高通量测序技术测定生姜根际细菌多样性及土壤养分含量和土壤酶活性。结果表明,哈茨木霉粉剂和水剂协同对生姜三股叉和大培土期茎基腐病的防治效果均以木霉粉剂15 kg·hm-2沟底撒施+水剂100倍喷沟(T2)最高,分别为86.55%和86.72%,显著高于其他处理。与清水对照(T6)相比,T2处理的生姜根际土壤有机质含量在生姜三股叉和大培土期分别增加了38.94%和17.12%,经济产量和生物产量分别增加了252.61%和285.28%。此外,T2处理的生姜根际细菌α多样性指数(包括Chao1指数、Simpson指数、Shannon指数和Observed species指数等)不仅均与清水对照差异显著,且提升了割草草地土壤菌(Luteitalea pratensis)、橙色粘球菌(Myxococcus fulvus)和发酵红育菌(Rhodoferax fermentans)等根际细菌的相对丰度,分别是T6中相应细菌丰度的36 060.00、47.63和70.57倍。由此可见哈茨木霉粉剂和水剂协同防治生姜茎基腐病的同时,可诱导生姜根际形成特异性细菌菌群,具有改善根际微生态、促生和增产的作用。本研究结果为防治生姜茎基腐病提供了生物菌剂资源和理论依据。