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杨树抗虫分子育种与转基因生物安全评价研究进展
1
作者 张磊 周星鲁 +1 位作者 王丽娟 胡建军 《林业科学》 北大核心 2025年第2期190-203,共14页
杨树因速生、适应范围广等特点作为经济林、生态防护林和国家储备林建设树种,是实现“碳达峰、碳中和”双碳目标的重要固碳载体,但食叶害虫和蛀干害虫危害严重影响了杨树人工林生产力。因此,解析杨树抗虫分子机制、培育抗虫高产杨树新... 杨树因速生、适应范围广等特点作为经济林、生态防护林和国家储备林建设树种,是实现“碳达峰、碳中和”双碳目标的重要固碳载体,但食叶害虫和蛀干害虫危害严重影响了杨树人工林生产力。因此,解析杨树抗虫分子机制、培育抗虫高产杨树新品种是杨树人工林发展的紧迫任务。本文首先概述了杨树通过形成叶片毛状体、提升木材硬度等物理防御以及内在酚苷、挥发性物质等次生代谢物和蛋白酶抑制剂等大分子物质快速响应以降低生物胁迫的分子机制研究进展;然后归纳了杨树杂交育种技术、转基因育种技术和多组学联合分析在杨树抗虫新品种培育和关键抗性位点和基因挖掘上的主要应用,并分析了抗虫转基因杨树生物安全评价方法和进展;最后提出未来应着重解析抗蛀干害虫分子机制,并围绕育种目标进一步融合传统杂交育种和转基因、基因编辑、全基因组选择等现代生物育种技术,实现抗虫、优质、高产多性状聚合育种。同时建立健全转基因和基因编辑杨树生物安全评价方法、法规,为杨树抗虫遗传改良和分子设计育种提供理论依据和实践基础。 展开更多
关键词 杨树 食叶害虫 蛀干害虫 生物安全评价 生物育种
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3,5-二硝基水杨酸法的优化及日本落叶松木质部发育中阿拉伯半乳聚糖的含量变异 被引量：1
2
作者 张恺恺 谢允慧 孙晓梅 《林业科学》 北大核心 2025年第2期113-121,共9页
【目的】建立3,5-二硝基水杨酸法最佳检测条件和最佳水解条件,以便准确测定日本落叶松木质部中阿拉伯半乳聚糖的含量及其株内变异,为深入了解阿拉伯半乳聚糖在落叶松木质部中的分布、开发与生物合成提供技术支撑。【方法】从显色剂体积... 【目的】建立3,5-二硝基水杨酸法最佳检测条件和最佳水解条件,以便准确测定日本落叶松木质部中阿拉伯半乳聚糖的含量及其株内变异,为深入了解阿拉伯半乳聚糖在落叶松木质部中的分布、开发与生物合成提供技术支撑。【方法】从显色剂体积、反应时间和反应温度对3,5-二硝基水杨酸法进行分析,确定最佳的落叶松阿拉伯半乳聚糖检测条件,同时利用正交试验从盐酸浓度、盐酸体积和水解时间对总糖水解条件进行优化,分别测定总糖和还原糖含量,从而计算出多糖含量。【结果】3,5-二硝基水杨酸法的最佳检测条件:3,5-二硝基水杨酸显色剂体积为5 mL,反应时间为9 min,反应温度为90℃;最佳水解条件:盐酸浓度为6 mol·L-1,盐酸体积为15 mL,水解时间为40 min。在日本落叶松单株中,轴向上木质部中阿拉伯半乳聚糖含量随着树木高度的增加而逐渐降低;径向上心材含量远高于边材,总体上心材区含量随着年轮向外逐渐增加,边材区随着年轮向内逐渐增加,在边材和心材过渡区含量最高,同一年轮中早材含量高于晚材,过渡区早材中阿拉伯半乳聚糖含量远高于晚材。【结论】本研究建立了简便、稳定的不依赖于高质量样本即可准确检测阿拉伯半乳聚糖含量的方法,同时发现阿拉伯半乳聚糖在日本落叶松树干基部含量最高,并且在心材中高于边材,在早材中高于晚材,过渡区含量最高,暗示了阿拉伯半乳聚糖可能于过渡区合成,与心材的形成有关。 展开更多
关键词 日本落叶松 阿拉伯半乳聚糖 3 5-二硝基水杨酸法 含量变异
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黑暗下萌发培养促进日本落叶松胚状体苗的形态建成
3
作者 孙海涛 杨玲 +2 位作者 程冬霞 齐力旺 李万峰 《温带林业研究》 2025年第3期40-43,共4页
【目的】促进日本落叶松胚状体苗的形态建成,提高胚状体苗质量和成苗转换效率,完善日本落叶松良种繁育技术。【方法】在黑暗条件下进行萌发培养,检测胚状体苗的形态建成情况,统计萌发趋势比例。分析黑暗或光照条件下培养的胚状体苗的长... 【目的】促进日本落叶松胚状体苗的形态建成,提高胚状体苗质量和成苗转换效率,完善日本落叶松良种繁育技术。【方法】在黑暗条件下进行萌发培养,检测胚状体苗的形态建成情况,统计萌发趋势比例。分析黑暗或光照条件下培养的胚状体苗的长度。【结果】黑暗条件下萌发培养14 d,胚状体苗的萌发比例可以达到89.32%。黑暗条件下萌发培养的胚状体苗平均长度为0.94 cm,约是光照条件下胚状体苗的2.61倍。【结论】本研究表明黑暗条件下萌发培养14 d可以加速早期胚状体苗的形态建成,为该树种体细胞胚胎再生体系的完善提供依据。 展开更多
关键词 日本落叶松 胚状体苗 萌发培养 体细胞胚胎发生 成苗转换
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新疆核桃焦叶症发生规律及其影响因子
4
作者 白永超 王卫雄 +5 位作者 李宝鑫 杨静雅 王祺 周荣飞 牛犇 裴东 《林业科学》 北大核心 2025年第3期169-181,共13页
【目的】了解新疆核桃焦叶症发生现状与分布特征,探究其发生规律及其与微生物组和叶片矿质元素的关联,以明确焦叶症的关键促发因子,为其监测、预报及防控提供科学依据。【方法】以南疆核桃主栽区17个县(市)291个样点的核桃园为研究对象... 【目的】了解新疆核桃焦叶症发生现状与分布特征,探究其发生规律及其与微生物组和叶片矿质元素的关联,以明确焦叶症的关键促发因子,为其监测、预报及防控提供科学依据。【方法】以南疆核桃主栽区17个县(市)291个样点的核桃园为研究对象,实地调查焦叶症发生现状,并建立焦叶症发生率和严重度分级标准。通过分析健康和焦叶症叶际、根系和根际土壤微生物群落多样性,并开展叶部真菌致病性测定,以及利用线性回归分析探讨叶片矿质元素与焦叶症严重度的相关性。【结果】田间调查分析结果表明,核桃焦叶症始于一次新梢停长前后,至二次新梢萌发前达到高峰。病症初期表现为叶缘或叶尖枯黄(或焦枯),随后逐渐向叶芯蔓延。轻症时叶缘或叶尖焦枯,重症时整个叶片焦枯,整株受害严重。焦枯前未见叶片萎蔫,焦枯后少见落叶,无明显发病中心和传染性,根据发生率和严重度将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5个等级。微生物组分析结果表明,发生焦叶症的叶际、根系和根际土壤中显著富集了耐高盐胁迫的盐单胞菌属(Halomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)及Haliangium属等细菌类群;叶际中显著富集了链格孢属(Alternaria)、炭疽菌属(Colletotrichum)以及未分类亚隔孢壳科(Unclassied-Didymellaceae)等类群。叶片致病性测定结果表明,这些显著富集的叶部真菌均不是引起焦叶症的主要生物因子。叶片生理特性分析结果表明,焦叶症的叶片中O_(2)^(−)和H_(2)O_(2)的含量显著增加,且叶片中Cl^(−)、Na元素、B元素含量随焦叶症严重度的加剧呈显著增加,而叶片中N、K、Fe元素含量呈显著降低趋势。【结论】新疆核桃焦叶症叶际、根系和根际土壤中显著富集了耐高盐胁迫的细菌群落。叶部真菌不是引起焦叶症的主要生物因子,而Cl^(−)、Na元素、B元素毒害和N、K、Fe元素亏缺可能是引起叶片焦枯的关键非生物因子。因此,核桃焦叶症可能是一种由非生物因子引起的生理性病害。 展开更多
关键词 核桃 焦叶症 分级标准 发生规律 生理性病害
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一种基于PDS同源基因的楸树瞬时基因沉默技术体系的建立
5
作者 费越 王军辉 +1 位作者 卢楠 张苗苗 《林业科学》 北大核心 2025年第6期49-60,共12页
【目的】构建一种作用于楸树叶片的瞬时基因沉默技术体系,以阐明楸树八氢番茄红素脱氢酶基因CbuPDS-5在楸树叶片类胡萝卜素合成途径中的作用。【方法】以楸树为研究对象,在楸树基因组中鉴定楸树PDS基因家族成员,并基于表达模式分析明确C... 【目的】构建一种作用于楸树叶片的瞬时基因沉默技术体系,以阐明楸树八氢番茄红素脱氢酶基因CbuPDS-5在楸树叶片类胡萝卜素合成途径中的作用。【方法】以楸树为研究对象,在楸树基因组中鉴定楸树PDS基因家族成员,并基于表达模式分析明确CbuPDS在楸树各组织的表达量情况。进一步通过同源克隆从楸树中获得了CbuPDS-5的cDNA序列。通过构建系统发育树和同源蛋白序列比对分析其结构和类型。利用同源重组技术,构建TRV2-CbuPDS-5表达载体,利用农杆菌注射法侵染楸树叶片创制楸树基因沉默株系。同时,通过表型观察和实时荧光定量PCR技术分析CbuPDS-5基因沉默对楸树生长和叶片色素合成的影响。【结果】在楸树全基因组中鉴定出6个楸树PDS成员,并分别在叶片、花等组织中存在显著差异。其中,选择与番茄CaPDS相似度最高和在叶片中显著高表达的CbuPDS-5基因作为目标基因。本研究分离得到的CbuPDS-5基因全长1095 bp,其中ORF长948 bp,共编码315个氨基酸,含有1个二核苷酸结合基序,但在C端存在氨基酸缺失。功能验证结果表明,侵染2个月后的新生叶片呈现明显光漂白症状,并且多次侵染可显著增加叶片白化范围。qRT-PCR结果证明出现光漂白症状的叶片,其CbuPDS-5基因的相对表达水平显著降低。【结论】试验结果表明,VIGS系统可以用于楸树的瞬时基因沉默。楸树CbuPDS-5基因可作为指示基因更快验证林木瞬转体系的有效性和沉默时长,而由CbuPDS-5基因创制的花斑叶楸树可有效提高楸树的园林观赏价值,同时为观材两用的花斑叶楸树新品种的培育奠定遗传和材料基础。 展开更多
关键词 楸树 八氢番茄红素脱氢酶基因(PDS) 基因沉默 花斑叶
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盐胁迫下不同基因型核桃实生幼苗生长及生理响应 被引量：8
6
作者 姬新颖 唐佳莉 +3 位作者 李敖 郑旭 王红霞 张俊佩 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期65-77,共13页
【目的】研究不同基因型核桃实生幼苗对盐胁迫的生长及生理响应状况,综合评价其耐盐能力,为盐碱地区耐盐品种的筛选提供参考。【方法】以新新2号(JX2)、温185(JW185)、扎343(JZ343)和辽宁1号(JL1)共4种基因型种子的当年生实生苗为材料,... 【目的】研究不同基因型核桃实生幼苗对盐胁迫的生长及生理响应状况,综合评价其耐盐能力,为盐碱地区耐盐品种的筛选提供参考。【方法】以新新2号(JX2)、温185(JW185)、扎343(JZ343)和辽宁1号(JL1)共4种基因型种子的当年生实生苗为材料,以不同浓度NaCl溶液(0、50、100、200和300 mmol·L^(-1))进行胁迫处理,观测幼苗生长状况,测定处理不同天数(6、12、18和24天)的光合参数、膜透性、渗透调节物质、酶活性和内源激素含量等相关生理指标,对4种基因型的耐盐能力进行综合评价。【结果】1)盐胁迫条件下,4种基因型幼苗的生长受到不同程度的影响,各基因型的叶片均表现出了不同程度的枯黄、卷曲和脱落等盐害症状,苗高增量、地径增量及植株干质量等生长指标随NaCl浓度的增加呈下降趋势,其中,JX2生长状况相对较好,受抑制程度较轻。2)随盐浓度的增加和胁迫时间的延长,各基因型的叶绿素含量和光合参数总体呈下降趋势,JX2较对照的降幅较小,表现较好。3)随盐浓度的增加和胁迫时间的延长,相对电导率(REC)和丙二醛(MDA)含量总体呈上升趋势,其中,JX2的REC值和MDA含量较低,较对照增幅较小,JZ343则相反。4)随盐浓度的增加和胁迫时间的延长,脯氨酸(Pro)含量总体呈上升趋势,可溶性糖(SS)和酶活性总体表现为先增加后减少,其中,JX2积累的Pro和SS较多,并且JX2的酶活性较高。5)在内源激素方面,促进脱落酸(ABA)生成的同时抑制了生长素(IAA)等的合成。【结论】盐胁迫显著影响各基因型幼苗的生长和光合作用,使其叶片细胞光合活性降低,植株生长减缓,幼苗能够通过增加渗透调节物质含量、提高酶活性、调节自身激素平衡等机制来应对盐胁迫。通过综合评价可知,4种基因型耐盐能力的大小顺序为:JX2>JW185>JL1>JZ343。 展开更多
关键词 核桃 盐胁迫 生长指标 生理响应 主成分分析
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日本落叶松SNP和InDel位点及其所在抗生物胁迫基因挖掘 被引量：1
7
作者 王昕昊 邢俊霞 +2 位作者 史胜青 杨玲 李万峰 《林业科学研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期54-64,共11页
[目的]挖掘日本落叶松SNP和InDel位点及其所在抗生物胁迫基因,为日本落叶松分子育种提供分子标记和候选基因。[方法]使用158份来自中国、日本和英国地区的日本落叶松转录组数据,首先进行分子标记位点的鉴定和分类,随后比较了活动期和休... [目的]挖掘日本落叶松SNP和InDel位点及其所在抗生物胁迫基因,为日本落叶松分子育种提供分子标记和候选基因。[方法]使用158份来自中国、日本和英国地区的日本落叶松转录组数据,首先进行分子标记位点的鉴定和分类,随后比较了活动期和休眠期基因的表达水平,最后将带有可靠分子标记的差异表达基因进行功能注释。[结果]本研究共鉴定到515935个SNP位点和1056个InDel位点,它们分布在35827个基因上。通过比较不同地区的位点数量,推测日本地区的日本落叶松遗传多样性较为丰富。至少在50份转录组中出现的非同义突变SNP位点有6444个,InDel位点为10个,它们分布在3742个基因上,可以作为可靠的分子标记进行利用。活动期和休眠期的转录组比较后,发现带有可靠分子标记的2569个基因差异表达;GO注释后发现其中101个基因与植物对真菌、细菌、卵菌、病毒、昆虫和线虫的抗性反应有关。[结论]这些结果不仅为日本落叶松全基因组关联分析和全基因组选择育种提供了分子标记,也为利用转基因和基因编辑手段进行遗传育种提供了候选基因。 展开更多
关键词 日本落叶松 分子标记 抗性基因 转录组
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NaCl胁迫下‘心文41号’核桃的生理响应及耐盐基因表达
8
作者 郑旭 李敖 +4 位作者 姬新颖 聂瑞宁 吴承勖 唐佳莉 张俊佩 《林业科学研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期105-115,共11页
[目的]旨在研究不同NaCl胁迫条件下‘心文41号’(Juglans cordiformis‘Xinwen No.41’)核桃幼苗的生理特性及离子转运、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联信号基因表达的响应差异。[方法]采取盆栽控盐的方法,选择长势一致的‘心文41号’核... [目的]旨在研究不同NaCl胁迫条件下‘心文41号’(Juglans cordiformis‘Xinwen No.41’)核桃幼苗的生理特性及离子转运、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联信号基因表达的响应差异。[方法]采取盆栽控盐的方法,选择长势一致的‘心文41号’核桃幼苗作为试验对象,设置100、150、200 mmol·L^(-1)3个NaCl浓度进行处理,同时以清水作为对照组(CK)。经过20 d的胁迫处理,对幼苗的表型、光合等指标进行了测定,通过非损伤微测技术(NMT)评估了根系Na^(+)、K^(+)、H^(+)通量。提取叶片和根部的RNA测定MAPK级联信号传导和离子转运相关基因的表达。通过冗余分析(RDA)探究了生理指标与基因表达之间的相关性,旨在揭示心形核桃幼苗对盐胁迫调节机制的反应特征。[结果]随着NaCl浓度增加,心形核桃幼苗的根系体积和总生物量显著减少,叶片出现枯黄和萎蔫现象。光合生理参数(净光合速率、蒸腾速率和气孔导度)呈下降趋势,胞间CO_(2)浓度逐渐增加。叶片和根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,脯氨酸(Pro),丙二醛(MDA)和过氧化氢(Hydrogen peroxide,H_(2)O_(2))含量均出现不同程度的增加,根系中Na^(+)含量显著积累,随盐浓度增加其外排趋势明显,叶片中K^(+)外排和H^(+)内流以维持胞内渗透势的稳态。耐盐相关基因质膜Na^(+)/H^(+)逆向转运体(Salt Overly Sensitive,SOS1)在叶片表达量高于根系,液泡膜Na^(+)/H^(+)逆向转运体1(NHX1)呈先上调后下调的趋势,且液泡H^(+)-ATPase c亚基(VHA-C1)在根系中显著上调。在100 mmol·L^(-1)NaCl浓度胁迫下,WRKY65(WRKY transcription factor 65)、MKK9(Mitogen-activated protein kinase kinase 9)和MPK3(Mitogen-activated protein kinase 3)基因的表达呈上升趋势,且叶片中的表达量显著高于根系。[结论]NaCl胁迫条件下,心形核桃根系受胁迫影响大于叶片,JrSOS1、JrNHX1、JrNHX2与抗盐能力密切相关,是作为抵御盐胁迫的关键基因。 展开更多
关键词 心形核桃 NACL胁迫 基因表达 非损伤微测技术 冗余分析
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日本落叶松自由授粉家系选择和无性繁殖利用 被引量：5
9
作者 胡勐鸿 李万峰 吕寻 《温带林业研究》 2023年第1期7-16,共10页
【目的】为加速日本落叶松良种转化利用效率,从源头提高造林质量,助推“碳达峰”和“碳中和”目标早日实现,进一步为遗传改良提供材料。【方法】在甘肃小陇山沙坝落叶松/云杉国家良种基地167林班30 a日本落叶松人工林主伐迹地,采用完全... 【目的】为加速日本落叶松良种转化利用效率,从源头提高造林质量,助推“碳达峰”和“碳中和”目标早日实现,进一步为遗传改良提供材料。【方法】在甘肃小陇山沙坝落叶松/云杉国家良种基地167林班30 a日本落叶松人工林主伐迹地,采用完全随机区组试验设计:按株行距1.5 m×1.5 m,4×4株小区,5次重复对36个日本落叶松种子园自由授粉家系进行更新造林试验。试验林17 a生胸径、树高、蓄积、生物量、碳密度等性状值采用spss16.0进行分析。通过家系性状遗传变异分析,以胸径为选择对象,选择出胸径最高的家系,在家系选择的基础上,配合单株选择。【结果】家系间胸径、树高、蓄积、生物量、碳密度差异达显著水平(P<0.05),且试验林胸径、树高、蓄积、生物量、碳密度等性状间呈极显著正相关关系(P<0.01)。这些性状表型变异系数和遗传变异系数依次为:27.23%、17.02%、60.34%、18.09%、18.08%和3.14%、1.73%、7.49%、2.03%、2.02%。表型变异系数远大于遗传变异系数,表明落叶松生长性状不仅受遗传因素影响,还易受环境因子影响,家系间存在着丰富的遗传变异,遗传改良潜力巨大。以胸径为主按30%的入选率,入选家系11个,入选家系胸径、树高、蓄积、生物量、碳密度的家系遗传力为0.520、0.455、0.542、0.451、0.448,预期遗传增益和现实增益分别达到3.32%、1.59%、7.56%、1.84%、1.83%和6.39%、3.49%、13.94%、4.08%、4.08%,家系性状选择强度在0.21~0.23间。在家系选择的基础上,配合选择单株55株,单株入选率2.15%,选择强度在1.37~2.45间。入选单株胸径、树高、蓄积、生物量、碳密度的遗传增益和现实增益分别是3.00%、3.73%、8.86%、1.46%、0.70%和56.53%、23.31%、145.25%、29.16%、29.16%。【结论】日本落叶松家系和家系内存在着丰富的遗传变异,而且生长易受环境因子影响,选择潜力大。在家系选择的基础上配合单株选择,将入选单株嫁接或者扦插营建采穗圃,早期无性系繁殖利用,进一步为遗传改良提供了应用材料。 展开更多
关键词 日本落叶松 自由授粉家系 选择效应 无性繁殖
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核桃枝叶固废高效腐熟的菌剂筛选及堆肥过程变化
10
作者 李琰 孙永江 +7 位作者 齐建勋 史玉洁 宋健 陈永浩 翟长远 张俊佩 侯智霞 张赟齐 《林业科学》 2025年第11期102-115,共14页
【目的】探索核桃枝叶堆肥的适宜性和可行性,筛选适宜的堆肥工艺,为核桃枝叶废弃物资源化利用、果园绿色生态化管理提供科学依据。【方法】以核桃枝叶废弃物和鸡粪为堆肥原料,对不同物料比(核桃枝叶废弃物∶鸡粪分别为3∶7、4∶6和5∶5... 【目的】探索核桃枝叶堆肥的适宜性和可行性,筛选适宜的堆肥工艺,为核桃枝叶废弃物资源化利用、果园绿色生态化管理提供科学依据。【方法】以核桃枝叶废弃物和鸡粪为堆肥原料,对不同物料比(核桃枝叶废弃物∶鸡粪分别为3∶7、4∶6和5∶5)处理分别添加有效微生物菌剂、三安菌剂和不添加菌剂,在堆肥过程中,测定各处理物料的理化指标、细菌群落多样性及组成,并评价各堆肥产品的腐熟度,最终明确核桃枝叶废弃物的适宜堆肥工艺。【结果】1)添加菌剂均比未添加菌剂处理更早进入高温阶段,且堆体含水率下降幅度、电导率值、全氮、全磷和全钾以及总养分含量也更高;到堆肥终点时,枝叶废弃物∶鸡粪为4∶6并添加有效微生物菌剂处理(BEM)的总养分含量达61.93±2.36 g·kg^(–1),相比堆肥初始期增加57.68%,均显著高于其他各处理。2)整个堆肥过程中,各处理的变形菌、放线菌、厚壁菌和拟杆菌的相对丰度均较高,细菌群落多样性在堆肥前期和后期呈增加趋势;到堆肥终点时,添加有效微生物菌剂的处理,其放线菌和变形菌相对丰度更高,腐熟物料的效果更好。3)不同堆肥时期各处理的细菌属组成差异明显,前期藤黄色单胞菌属、极小单胞菌属、B-42菌属、乔治菌属的相对丰度较高,后期链霉菌属、马杜拉放线菌属、类土地杆菌属的相对丰度增加,到堆肥终点时的BEM处理的马杜拉放线菌属相对丰度高达40.00%。4)综合物−化−生的多指标体系以及根据国家有机肥料标准,各处理组在45天均能腐熟,BEM处理的堆肥效果最好;若不添加任何菌剂,当物料比为3∶7时,其养分含量和腐熟度更高。【结论】核桃枝叶废弃物可作为堆肥原料,45天左右能腐熟,当物料比为4∶6并接种0.2%的有效微生物菌剂时,腐熟效果最佳,可用于有机肥还田。 展开更多
关键词 核桃枝叶废弃物 微生物菌剂 细菌群落多样性 细菌群落组成 堆肥腐熟度
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