维吾尔药材刺山柑外植体的筛选与组培快繁条件研究

以从新疆吐鲁番地区沙漠采集的维吾尔民间传统药材刺山柑为试验材料,择其茎段、叶片、侧芽、萼片和花朵5种外植体进行组培筛选并探索其最佳培养条件。结果表明:其外植体最佳灭菌条件为升汞加吐温-20消毒5 min,最适培养基为MS+0.6 mg/L 6-BA+1.0 mg/L 2,4-D+3.0 mg/L NAA,5种外植体的诱导率均在65%以上,但茎、叶为最佳;增殖培养基中,随着生长激素NAA的浓度增加,增殖系数升高,丛生芽的发芽数增多;最佳生根培养基为MS+0.8 mg/L IBA+300 mg/L活性炭。     

控释尿素对环洞庭湖区双季稻吸氮特征和产量的影响

缓控释肥料应用于我国水稻生产中,对化肥使用量零增长和农业可持续发展具有重要推动作用。本研究以连续在湖南进行6年(2013—2018年)的双季稻控释尿素施用试验为研究平台,分析控释尿素施用下环洞庭湖区早晚稻主要生育期地上部氮素累积、氮素阶段吸收速率与氮素利用的关系,探究控释尿素减施对水稻持续稳产增产的原因。结果表明:早稻各施氮处理均有1次明显的氮素阶段吸收速率峰值,控释尿素(controlled-release urea,CRU)处理氮素吸收相对延后,氮素累积主要在幼穗分化始期至抽穗期阶段,占生育期总量的35.31%~42.33%,其次为始分蘖期至幼穗分化始期和抽穗期至乳熟期。晚稻于始分蘖期至幼穗分化始期和抽穗期至乳熟期出现2次明显的氮素阶段吸收速率峰值,均以1.0 CRU(等氮量控释尿素)处理峰值最高;始分蘖期至幼穗分化始期、抽穗期至乳熟期水稻大量吸收氮素,累积增量分别占35.92%~40.52%和23.05%~24.58%。控释尿素还能显著提高双季稻产量,早晚稻分别以0.9 CRU(控释尿素减氮10%)和0.8 CRU(控释尿素减氮20%)处理最佳,控释尿素减施的晚稻增产效果优于早稻,且显著提高早晚稻氮肥吸收利用率、农学利用率和偏生产力。CRU处理早晚稻产量与幼穗分化始期、抽穗期、乳熟期、腊熟期氮素累积量和有效穗数均呈极显著正相关,且晚稻产量与穗长呈显著正相关;早晚稻幼穗分化始期氮素累积量与氮肥农学利用率、生理利用率呈显著负相关,氮肥偏生产力与早稻幼穗分化始期、抽穗期、乳熟期和腊熟期氮素累积量呈极显著或显著负相关,与晚稻抽穗期氮素累积量呈显著负相关。因此,控释尿素施用使水稻氮素阶段吸收速率、地上部氮素累积后延,有利于后期生殖生长及籽粒结实,显著提高双季稻产量及氮肥利用效率。结合双季稻吸氮特征和籽粒产量,建议环洞庭湖区早稻采用释放期较短的控释尿素或配合速效氮肥施用,进一步实现增产。     

基因编辑酪氨酸酶(TYR)基因不同功能区对鱼类体色的影响

酪氨酸酶(Tyr)基因在动体的黑色素合成过程中起关键作用,其突变会导致人类和其他物种出现白化现象。本研究以AB系斑马鱼(Danio rerio)为研究对象,应用CRISPR/Cas9基因编辑技术,对纯合亲鱼受精卵进行显微注射,通过编辑损坏Tyr基因的CDS区第二外显子和3′-UTR非poly-A加尾信号区,使基因发生突变,检测基因不同功能区经编辑后对鱼类体色的影响。结果显示：Tyr基因在野生型斑马鱼的胚胎各个发育时期均能正常表达,眼睛出现黑色素时的表达量最高;编辑损坏Tyr基因的CDS区后,突变型斑马鱼的胚胎和仔鱼均未出现黑色素细胞,表现为体表白化,而成鱼会再度出现黑色素细胞,表现为体表黑色条纹断裂。编辑损坏Tyr基因的3′-UTR非poly-A加尾信号区后,突变型胚胎、仔鱼和成鱼均未出现黑色素减褪,黑色素合成未受影响。本研究表明,编辑损坏基因的CDS区会对生物表型产生显著影响,而编辑损坏3′-UTR非poly-A加尾信号区对生物表型的影响有限。     

控释掺混肥机插侧深施实现双季稻增产与增效

为揭示控释掺混肥机插侧深施在南方双季稻上的应用效果。采用田间小区试验,早、晚稻分别设置不施氮(N)肥、常规施肥、减N 30%机插侧深施肥和减N 30%机插侧深施控释掺混肥共4个处理,比较控释掺混肥机插侧深施与常规施肥对双季稻产量、经济效益及养分吸收、利用的差异,及其减施潜力。结果表明:与常规施肥处理相比,减N 30%机插侧深施肥处理早稻产量和经济效益分别提高20.2%～20.9%和31.8%～32.4%,有效穗数、总颖花数和总实粒数分别提高6.2%～7.5%,20.5%～25.3%和27.6%～28.2%;晚稻产量和经济效益分别提高3.9%～5.2%和12.6%～13.8%,有效穗数、总颖花数和总实粒数分别提高15.8%～17.8%,16.8%～18.6%和14.0%～16.8%。其中,以减量控释掺混肥机插侧深施处理效果较好。在减N 30%机插侧深施条件下,控释掺混肥处理较常规减N处理早稻成熟期N、P、K养分累积量分别提高1.6%,2.5%,7.9%,晚稻分别提高4.0%,1.1%,0.9%;早、晚稻N肥吸收利用率分别增加4.2%和10.2%,N肥农学利用率分别增加3.3%和1.2%,N肥偏生产力分别增加0.6%和1.2%。总体而言,在洞庭湖平原地区,控释掺混肥机插侧深施能有效减少稻田的N肥投入量,利于形成有效穗,并保证植株整个生育期对N素的需求,提高成熟期N、P、K累积量及N肥利用效率,减少N素损失,从而实现双季稻生产节肥、省工、增产和增效。     

控释尿素减施对双季稻田土壤剖面养分分布特征的影响

为探讨双季稻田控释尿素施用对养分在土壤剖面的垂直分布与迁移的影响,通过长期田间定位试验,研究比较普通尿素(U)和控释尿素(CRU)减施稻田剖面的养分累积和分布。结果表明:随着土层深度的增加,土壤全氮、NO_3~-—N、有机质、全磷、速效磷和全钾含量呈下降趋势,NH_4~+—N含量先下降后升高,速效钾含量呈上升趋势,土壤pH升高且趋于稳定。施肥会降低0—20cm土层pH和速效钾含量。与U处理相比,0—20cm土层CRU处理全氮含量提高7.72%~19.45%,且随着施N量的增加呈上升趋势;40—60cm土层CRU处理NH_4~+—N含量降低6.99%~19.23%。施用CRU可以有效降低土层NH_4~+—N向下淋溶,提高0—40cm土层全氮和NO_3~-—N含量,避免土壤N素流失。施用CRU对不同深度土层有机质、速效磷、全磷、速效钾、全钾和pH的影响不显著,但减量过大会导致有机质降低。CRU减量10%~20%处理显著提高双季稻成熟期N、P、K的吸收量。相关分析表明,不同用量控释尿素处理早、晚稻成熟期N、P、K吸收量与籽粒产量均呈显著正相关。总之,CRU处理有效地控制N素向下淋溶,减少因N肥施用带来的潜在面源污染,而CRU减施可更好地维持和提高土壤的养分水平和肥力,促进养分累积,实现生态与经济效益的双赢。     

生化抑制剂组合与施肥模式对黄泥田水稻群体质量的影响

【目的】添加生化抑制剂是提高水稻肥料利用率的有效途径之一。本研究旨在结合不同施肥模式揭示其节肥增效的群体优势,寻找适合黄泥田地区水稻高产高效的施用方式。【方法】采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂组合与施肥模式(一次性和分次施肥)互作对黄泥田水稻群体质量的影响。【结果】尿素分次施用处理水稻有效茎蘖数、有效叶面积指数(LAI)、抽穗至成熟期干物质积累量、抽穗期SPAD值和籽粒产量较一次性施用处理分别显著提高0.8%、24.0%、9.3%、1.5%和14.2%。不同施肥模式下,配施生化抑制剂组合N-丁基硫代磷酰三胺/N-丙基硫代磷酰三胺+2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(NBPT/NPPT+CP)显著提高水稻有效茎蘖数及茎蘖成穗率,增加抽穗后干物质积累量,增大有效LAI,增加抽穗期SPAD值,提高水稻粒叶比,改善源库关系。相关性分析表明,抽穗至成熟期干物质累积与水稻籽粒产量呈显著正相关。新型脲酶抑制剂N-丙基硫代磷酰三胺(NPPT)单独施用及与2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP)配施的水稻群体质量与N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)相似。【结论】通过施肥技术和抑制剂配施的集成与优化,可以改善黄泥田水稻群体质量,提高光合产物转化,获得更高产量。     

控释尿素减施对双季稻田径流氮素变化、损失及产量的影响

为了探究双季稻田典型自然降雨径流过程中氮(N)的输出特点,采用田间径流池法,通过长期田间定位试验,比较普通尿素(U)和控释尿素(CRU)减施稻田径流水中总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)的动态变化及N素径流流失量和流失率。结果表明:稻田施肥初期出现N素径流峰值,是防控N素径流损失的关键时期。早、晚稻季生育期间施N处理径流水中以NH_4~+-N为主要形态,分别占TN径流损失量的64.5%~66.3%,61.0%~68.6%。早、晚稻季U处理径流水TN流失量(率)分别为5.6(2.2%),5.0(1.7%)kg/hm~2;CRU处理较U处理径流水TN流失量分别降低17.4%~34.1%,17.3%~37.7%;且随着N肥用量的减少,TN流失量(率)逐渐降低。受降雨强度的影响,早稻季N素径流损失较晚稻季高,且晚稻季CRU处理N素径流损失减排效果优于早稻季。早、晚稻季及连作周期CRU处理TN径流累计损失量和籽粒产量与施N量呈显著线性关系,随着N用量的增加而增加。总之,U处理显著提高径流水中N素浓度以及NH_4~+-N占TN的比例。CRU处理有效减缓N素释放速度,降低施肥初期N素径流损失量,实现增产;而CRU减施有利于进一步防控稻田N素流失风险,促进农业面源污染减排,且以减N 10%效果较好。     

芦荻生物质炭基肥研制及其对水稻土氮损失的影响

为实现秸秆资源化利用和强化生物质炭基肥生产应用,以洞庭湖芦荻秸秆热解生物质炭为基质,采用包膜和混合造粒技术,以改性淀粉为黏合剂,辅以膨润土、腐殖酸等材料制备包膜炭基肥(CT)和混合炭基肥(MT)。以生物质炭占比10%(T1),15%(T2),20%(T3),25%(T4)和30%(T5),从微观形态结构、养分释放速率、粒径及抗压强度等基本性质进行择优筛选,将筛选后的炭基肥处理(CT2、CT3、CT4和MT1、MT2、MT3)与普通复合肥(NPK)、不施肥(CK)共8个处理进行室内水稻盆栽试验,对比不同研制方式及生物质炭添加量下水稻土氨挥发及氮素渗漏流失差异。结果表明:炭肥比越大,肥料结构愈紧密,累积氮素释放率愈低,但过量的生物质炭的添加会造成肥料粒径不均匀、抗压强度不达标。包膜生物质炭基肥以15%~25%的生物质炭添加量较适宜;混合生物质炭基肥以10%~20%的生物质炭添加量较适宜。与NPK处理相比,CT2、CT3、CT4处理氨累积挥发量分别降低12.95%,27.96%,23.82%,氨挥发损失率分别降低16.56%,35.67%,30.57%,以CT3效果最好;MT1、MT2、MT3处理氨累积挥发量分别降低33.72%,41.48%,16.06%,氨挥发损失率分别降低43.31%,53.18%,20.38%,以MT2效果最好。2种炭基肥均可减少盆面水铵氮平均浓度,与NPK处理相比,最高降幅分别达20.74%(CT4)和39.90%(MT2);混合造粒炭基肥中以MT2处理的全氮、硝氮浓度降幅最大,分别达5.50%,5.09%,而包膜炭基肥各处理间差异均不显著。与NPK处理相比,施包膜炭基肥处理的渗漏水中铵氮与全氮平均浓度分别显著降低8.93%~14.00%,8.84%~16.38%,而各处理间硝氮平均浓度均无显著性差异。施混合炭基肥可降低铵氮、硝氮和全氮平均浓度,分别达11.16%~12.42%,3.22%~22.29%,11.14%~15.86%。此外,炭肥比越高,生物质炭的氮减排效应越明显,但添加量过大其氮减排量并无显著性增加。总体而言,2种工艺制备生物质炭基肥均能有效降低氨挥发损失以及减缓氮素径流渗漏损失风险。其中,包膜炭基肥以20%~25%生物炭添加量效果最优,混合炭基肥以15%最优。