干旱胁迫-复水与氮肥耦合对小粒咖啡生长和水氮生产力的影响

以小粒咖啡(卡蒂姆P7963)为材料,研究连续2.5年不同施氮水平下周期性干旱胁迫后复水对小粒咖啡生长、产量、叶片光合特性和水氮生产力的影响.设灌水(周期性干旱胁迫后复水)和施氮2因素,4个灌水模式分别为充分灌水(I_F-F:100%ET₀+100%ET₀,ET₀为参考作物腾发量)、轻度干旱胁迫-复水(I_L-F:80%ET₀+100%ET₀)、中度干旱胁迫-复水(I_M-F:60%ET₀+100%ET₀)和重度干旱胁迫-复水(I_S-F:40%ET₀+100%ET₀),3个施氮水平分别为高氮(N_H:每次750 kg N·hm^-2)、中氮(N_M:每次500 kg N·hm^-2)和低氮(N_L:每次250 kg N·hm^-2),分4次等量施用.结果表明: 小粒咖啡株高、茎粗、产量、水氮生产力受灌水和施氮影响显著,株高和茎粗与日序数呈S型曲线关系,干旱胁迫时小粒咖啡叶片光合作用显著下降,复水后大部分光合作用指标能不同程度恢复.与I_F-F相比,I_L-F干豆产量增加6.9%,而I_M-F和I_S-F干豆产量分别减少15.2%和38.5%;I_L-F和I_M-F水分利用效率分别增加18.8%和6.0%,而I_S-F水分利用效率减少12.1%;I_L-F氮肥偏生产力增加6.1%,而I_M-F和I_S-F氮肥偏生产力分别减少14.0%和36.0%.与N_H相比,N_M干豆产量和水分利用效率分别增加20.9%和19.3%,而N_L分别减少42.4%和41.9%;N_M和N_L氮肥偏生产力分别增加81.4%和72.9%.与I_F-FN_H相比,I_L-FN_M干豆产量、水分利用效率和氮肥偏生产力分别增加37.6%、52.9%和106.4%.回归分析表明,灌水量为318 mm、施氮量为583 kg·hm^-2时,干豆产量(2362 kg·hm^-2)最大;灌水量为295 mm、施氮量为584 kg·hm^-2时,水分利用效率(0.78 kg·m^-3)最大,即产量和水分利用效率同时达到最大值时最接近I_L-FN_M水氮组合.因此,I_L-FN_M为小粒咖啡最佳的水氮组合模式.     

克拉玛依油田高盐采油废水人工湿地环境及其生态效应

作为生态系统中较为脆弱的一种,荒漠区生物种类具有显著的地域特征,高盐采油废水的排放会对荒漠生态系统造成一定的影响。以克拉玛依油田某外排水人工湿地为研究对象,采用等距离布点原则布设12个样方,通过地理探测器和聚类分析识别出湿地影响区域和背景区域,分析了两区域内土壤理化性质、植物多样性,并分析了盐分生态风险评估。结果表明：采油废水排放对周围土壤含水率影响较大,背景点位含水率在6.5%以下,湿地影响点位含水率在12%-30%;对土壤全盐量的影响不显著,土壤含盐量呈现从西北到东南方向递增的规律;在整个研究区域发现8个物种,其中4个物种在两区域内都存在,但是植物生长状况差异明显,受湿地影响区域的植被盖度变化范围更大,在1%-40%之间,未受影响区域的植被盖度均在20%以下;通过毒性效应分析得到盐分的预测无效应浓度为83.04 g/kg,实际浓度与其相比,风险熵小于1,盐分的暴露尚未引起生态风险。     

更换饲料对家蚕幼虫肠道细菌组成的影响及关键物种与产茧性能的相关性

【目的】本研究探讨使用人工饲料部分替代桑叶饲育后家蚕Bombyx mori幼虫肠道细菌群落的变化情况,并分析人工饲料替代桑叶的不同饲育模式下肠道关键细菌与蛹重和茧层量的相关性,为人工饲料部分替代法饲育家蚕的实际应用提供理论依据。【方法】采用全龄桑叶育(Mul1-5)、1-2龄人工饲料育+3-5龄桑叶育(Art1-2)、1-3龄人工饲料育+4-5龄桑叶育(Art1-3)、1-4龄人工饲料育+5龄桑叶育(Art1-4)和全龄人工饲料育(Art1-5) 5种饲养模式饲养家蚕幼虫,统计5种饲养模式下家蚕的全茧量、茧层量及蛹重;收集不同饲养模式下家蚕5龄幼虫肠道样品,通过高通量测序技术分析其肠道菌群的组成和多样性差异,采用Spearman相关性热图分析肠道细菌与蛹重和茧层量的相关性。【结果】人工饲料与桑叶不同搭配的饲育模式对家蚕茧质有显著的影响,Mul1-5和Art1-5的全茧量最高,二者无显著性差异,Art1-2其次; Mul1-5茧层量最高,Art1-2其次,Art1-5茧层量最低。在不同饲育模式下,家蚕肠道细菌多样性和组成显著不同：在门水平上,Art1-2和Mul1-5的细菌组成最相近,优势菌主要是变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),而Art1-3, Art1-4和Art1-5的细菌组成最相近,变形菌门丰度随着人工饲料饲养时间的增加逐渐增加,厚壁菌门的丰度则呈现相反的趋势;在属水平上,家蚕肠道优势菌属有假单胞菌属Pseudomonas、肠球菌属Enterococcus、鞘脂单胞菌科未分类菌属Sphingomonadaceae unclassified及罗尔斯通菌属Ralstonia等。不同饲育模式下家蚕肠道菌属丰度差异最大的是肠球菌属,Art1-2组中肠球菌属丰度最高(40.9%),随着人工饲料饲养时间的延长,丰度逐渐降低,在Art1-5中仅为0.02%。家蚕肠道菌群大部分关键物种均与茧质呈一定的相关性：柯克斯体属Coxiella与蛹重呈显著正相关,与茧层量呈显著负相关;葡萄球菌属Staphylococcus与蛹重呈显著负相关;肠球菌属与茧层量呈显著正相关。【结论】饲育模式Art1-2最接近于Mul1-5,可为人工饲料部分替代桑叶饲育法饲育家蚕提供参考。人工饲料部分替代桑叶后家蚕肠道菌群结构发生了显著变化,肠球菌属丰度的显著降低及假单胞菌属的显著增加可能与全龄人工饲料养家蚕体质弱有关;一些关键细菌与家蚕蛹重和茧层量存在显著相关性,其影响机制需要进一步研究。     

干热区小粒咖啡提质增产的灌水和遮荫耦合模式

通过大田试验研究了灌水量分别为充分灌水的100%(CI)、75%(DI75)和50%(DI50)3个灌水水平和光照强度分别为自然光的100%(T100)、70%(T70)、55%(T55)和40%(T40)4个遮荫水平对小粒咖啡生长、产量及品质的影响,并建立了不同灌水和遮荫水平下小粒咖啡产量和品质的综合效益评价模型.结果表明:与CI相比,DI75增加小粒咖啡干豆中脂肪和绿原酸含量6.0%和10.2%,DI50显著增加咖啡因含量,而降低水分利用效率.与T100相比,T70增加干豆产量和水分利用效率27.2%和26.8%,增加干豆中总糖和绿原酸含量6.3%和5.5%.而T55和T40显著减少干豆产量、水分利用效率,以及干豆中咖啡因和绿原酸含量.与CIT100相比,DI75T70提高干豆产量和水分利用效率28.0%和44.5%,增加咖啡干豆中总糖、蛋白质、脂肪和绿原酸含量分别为12.2%、14.7%、6.6%和10.0%,而减小咖啡因含量8.3%.综合分析表明,DI75T70(灌水量为充分灌水的75%和70%的自然光照)的产量和品质的综合效益最优,可以实现小粒咖啡的优质高产和节水高效.     

家蚕肠道纤维素酶菌株的筛选及产酶条件的优化研究

从5龄家蚕肠道分离筛选得到一株产纤维素酶菌株BMC-2,以羧甲基纤维素酶(CMCase)比活力为响应值,通过Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验设计对菌株BMC-2产纤维素酶发酵条件进行优化,结果表明,发酵时间、发酵温度、培养基初始pH和转速对CMCase比活力具有显著影响,其影响程度由大到小依次为发酵时间、培养基初始pH、发酵温度、转速.确定菌株BMC-2产纤维素酶最优发酵条件为:发酵时间94.35 h,发酵温度30.3℃,培养基初始pH 7.01,转速179 r/min.在此条件下, CMCase比活力理论值为25.801 U/mg,验证值为25.526 U/mg,较产酶条件优化前提高了1倍,预测模型可靠性高,可应用于菌株BMC-2产纤维素酶条件的优化.     

灌水量对小桐子形态特征和水分利用的影响

小桐子是能源作物中最具发展潜力的原料树种,而土壤水分是影响小桐子苗木质量和水分利用效率的关键.设置4个灌水处理(W1:472.49 mm;W2:228.79 mm;W3:154.18 mm和W4:106.93 mm),研究灌水量对小桐子幼树生长、形态特征和水分利用的影响.结果表明:与W1相比,W2、W3和W4处理小桐子叶面积和基茎截面面积显著降低,胡伯尔值显著增加,提高了根系向叶片传输水分的效率,提高小桐子抗旱能力;W2处理根系和冠层干物质量显著降低,粗高比增加,但壮苗指数变化不显著,而W3和W4处理壮苗指数显著降低.表明灌水量228.79~472.49 mm有利于小桐子壮苗指数的提高.与W1相比,W3处理节约灌水量达67.4%,总干物质量和蒸散量分别显著降低17.4%和68.6%,因此,小桐子灌溉水利用效率和总水分利用效率显著增加153.2%和163.2%.本试验条件下,有利于小桐子水分利用效率提高的最佳灌水量为154.18 mm.