苜蓿轮作玉米后不同种植年限玉米生育后期叶片衰老特性

为探讨苜蓿轮作玉米后不同种植年限玉米生育后期叶片衰老特性,以金山27为试材,紫花苜蓿地为前茬,连续4年采用同一高产栽培方案种植玉米,吐丝期开始,每10 d 1次,测定不同层位叶片叶绿素、丙二醛（ MDA）含量和超氧化物歧化酶（ SOD）、过氧化物酶（ POD）活性。结果表明：苜蓿轮作玉米后,玉米产量随玉米种植年限的增加而降低,与种植玉米第一年相比,第二、三、四年产量分别下降了9．7％,13．6％和19．1％。苜蓿轮作玉米后,不同种植年限玉米吐丝后叶片衰老速率随玉米种植年限的增加而增加,且随生育进程差异增加。不同生育时期和层位春玉米叶片叶绿素含量随玉米种植年限增加而下降,吐丝后20 d到叶丝后40 d差异达显著水平,尤以穗位叶为甚。不同生育时期和层位叶片SOD和POD活性随玉米种植年限的递增均呈下降趋势,不同年限间SOD、POD活性随生育进程差异逐渐增加。不同生育时期和层位玉米叶片MDA含量随玉米种植年限增加而增加,且随生育进程差异增大,穗位叶最为明显。苜蓿轮作玉米后,随玉米种植年限的增加,玉米产量下降,生育后期叶片SOD、POD活性降低,MDA含量升高,叶片衰老速率增大,尤以穗位叶为甚。     

水杨酸减轻高温抑制水稻颖花分化的作用机理研究

水稻颖花原基分化期高温可抑制颖花分化,导致每穗粒数下降,最终会影响水稻产量的形成。以杂交稻甬优12为材料,探讨高温下不同浓度水杨酸(salicylic acid, SA)对水稻颖花分化的影响,并揭示其作用机制。研究表明,常温下适量SA促进水稻颖花分化,但高浓度SA严重降低每穗粒数。然而高温下,10~50000 μmol/L SA处理每穗粒数均高于对照。无论常温或高温,100 μmol/L水杨酸处理效果最好,其每穗粒数及产量均显著高于对照。SA增强水稻耐热性表现在三个方面:1)高温下SA处理的叶片实际荧光量子效率及净光合速率均高于对照;2)高温下SA处理的颖花SOD、POD及CAT活性显著高于对照,而MDA含量则显著低于对照;3)无论高温或常温,SA处理的颖花ZR及IAA含量均高于对照,尤其在高温下,差异达显著水平。     

黄瓜白粉病菌对甲基硫菌灵的敏感性及室内抗性突变体生物学性状

为明确山西省黄瓜白粉病菌对甲基硫菌灵的抗药性现状,采用叶盘漂浮法测定了不同地区119株菌株对甲基硫菌灵的敏感性,用紫外线照射和药剂驯化方式诱导获得了甲基硫菌灵抗性突变体,并比较了亲本菌株与突变体的生物学性状。结果表明,119株菌株的EC50在0.48~14.37μg/m L之间,平均EC50为2.89±2.69μg/m L。不同地区菌株敏感性差异较大,采自未使用过任何杀菌剂的忻州市菌株敏感性最高,平均EC50为1.03±0.27μg/m L,可作为黄瓜白粉病菌对甲基硫菌灵的敏感基线;运城市菌株敏感性最低,平均EC50为7.02±3.12μg/m L,其中菌株YC01的EC50是敏感基线的13.98倍。3株室内诱导突变体均为高抗,突变体XZ11-2的抗性倍数达到94.96倍,抗性突变频率为1.5×10-3。无药剂处理条件下,突变体的侵染频率、病情指数、产孢量和孢子萌发率均显著低于亲本敏感菌株;抗∶感菌株分生孢子以80∶20混合培养7代后,抗性菌株频率变化不明显;以20∶80混合培养7代后,抗性频率降低甚至消失。表明黄瓜白粉病菌对甲基硫菌灵的抗性在选择压力低的情况下有可能丧失。     

绿洲-沙漠过渡带柽柳灌丛沙堆形态特征及空间分布格局

以策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区域,分析位于过渡带内侧、中部及外围的柽柳灌丛沙堆的形态特征、形态参数间关系、大尺度内空间分布格局以及相应的变化规律。结果表明：① 柽柳沙堆的典型形态呈凸起半椭球状,上部被柽柳灌丛覆盖,沙堆高0.27～3.21 m,体积0.30~291.63 m3,树冠面积2.39～128.76 m2。过渡带由内向外单体沙堆及灌丛尺度显著增加,且沙堆外形向着沿风向拉长的不对称蝌蚪状发展。② 柽柳灌丛沙堆各形态参数间存在良好的相关性,其中沙堆长度与宽度、底面积与高度间的显著回归关系会随过渡带由内向外逐渐由线性关系变为二次函数;柽柳树冠面积与沙堆体积间呈显著线性关系,其斜率会随过渡带由内向外逐渐增加。③ 柽柳沙堆分布密度沿过渡带由内向外逐渐降低,且空间格局类型会在100~250 m较大尺度范围上从聚集转向随机,整体聚集强度增加,而聚集强度峰值所在尺度和聚集规模则逐渐缩小。目前,该区域柽柳沙堆整体处于增长阶段,且可判定沙堆的产生是由土地退化引起的,其中过渡带外侧现处于快速退化时期。     

基于EFAST和PLS的苹果叶片等效水厚度高光谱估算

叶片等效水厚度(EWT)是评估果树生长状况及产量的一个重要参数。为了快速、准确地估算此参数,该文建立苹果叶片EWT归一化近红外水分指数(NDIWI)和扩展傅里叶幅度灵敏度检测方法和偏最小二乘回归(EFAST-PLS)估算模型并验证。使用2012年和2013年在中国山东省肥城县潮泉镇获取的整个生育期苹果叶片EWT和配套的光谱数据,比较NDIWI和EFAST-PLS联合模型。在EFAST-PLS联合模型中,EFAST用来选择光谱敏感波段,PLS用来回归分析。NDIWI与EFAST-PLS模型的决定系数(R2)分别为0.2831和0.5628,标准均方根误差(NRMSE)分别为8.00%和6.25%。研究结果表明:EFAST-PLS模型估算苹果叶片EWT潜力巨大,考虑到应用简单,NDIWI也有可取之处。     

施硫对不结球白菜硝酸盐累积及氮硫同化关键基因表达的影响

【目的】确定降低不结球白菜硝酸盐累积效果最佳的硫素形态,从转录水平筛选影响不结球白菜硝酸盐累积的关键基因,为完善不结球白菜科学施硫技术及进一步揭示硝酸盐累积分子调控机制、指导分子育种奠定基础。【方法】选取4种硫素形态及3个施用浓度处理不结球白菜,测定其对植株叶片及叶柄中硝酸盐含量的影响;利用半定量PCR技术从转录水平分析施硫对氮及硫代谢同化网络中30个基因表达的影响。【结果】不同形态硫处理均显著增加了不结球白菜的地上生物量,其中30 mg·kg^-1 Na₂SO₄处理的增幅最大,比对照增加49.76%,以Na₂SO₄处理的增幅最大。在降低小白菜硝酸盐含量中,以Na₂SO₄、Na₂S₂O₃处理效果相对显著,其中Na₂SO₄降低叶片中硝酸盐12.23%-23.55%,叶柄中33.08%-41.98%,降幅与浓度呈正相关,30 mg·kg^-1 Na₂SO₄处理的降幅最大;Na₂S₂O₃处理降低植株叶片中硝酸盐15.34%-33.08%,叶柄中11.95%-19.68%。硫处理在一定程度上促进氮同化,对照叶片中NR-1、NADH-GOGAT-1、NADH-GOGAT-2、Cytoplasm-GS-4、Cytoplasm-GS-5、GDH-3表达量低于其他处理,对照叶柄中NR-1、NADH-GOGAT-2、Cytoplasm-GS-1、GDH-2表达量低于其他处理,其中,各处理NADH-GOGAT-2表达量与叶片及叶柄中硝酸盐含量变化呈现一定规律性。硫处理对植株硫同化基因也产生一定影响,对照叶片中ATPS-2、ATPS-3、ATPS-4、APSR-3、SIR、SAT1.1、SAT2.1表达量较低,而对照叶柄中仅SIR、OASTL-A表达量明显低于其他处理。【结论】Na₂SO₄是降低不结球白菜硝酸盐效果较为显著的硫素,且能够显著提高产量,30 mg·kg^-1的Na₂SO₄为较优处理。NADH-GOGAT-2表达量与不结球白菜内硝酸盐含量呈负相关,推测其可能是影响氮同化的关键基因。     

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm~(-2)、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m~(-3),2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m~(-3),2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m~(-3),正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。     

生长温度对不同生育期烟草叶片光合作用及质体色素代谢的影响

为了解不同生长温度对烟草叶片光合速率及质体色素代谢的影响,以‘云烟87’为材料,通过人工气候室模拟云南江川、贵州遵义和河南襄县的气温条件,在烟草移栽—团棵、团棵—现蕾及成熟期进行温度处理,研究不同生长温度对烟叶光合速率、质体色素含量、代谢相关酶活性及相关基因表达的影响。结果表明,在模拟3个地区的生长温度处理下,随烟株生长发育阶段的推进,烟叶光合速率、叶绿素含量和类胡萝卜素含量及代谢相关酶活性变化规律基本一致,呈前低、中高、后期又逐渐降低的抛物线型。总体而言,不同生长温度对不同生育期的烟草叶片光合速率、质体色素含量及代谢相关酶活性和基因表达都有不同程度的影响。相比其他生育期,成熟期温度对烟叶光合速率、叶绿素含量和类胡萝卜素含量的影响最大。具有相对较高生长温度条件的河南襄县更有利于烟叶光合作用的进行和质体色素的积累。贵州遵义地区的气温条件有利于类胡萝卜素的积累。这些研究结果在一定程度上从光合作用及质体色素代谢角度解释3个地区烟草香型风格有较大区别的原因。     

滨海盐碱旱地植棉新模式研究初报

为了探索滨海盐碱旱地棉花节水抑盐保苗增产新技术。在环渤海盐碱旱作区中度盐碱地条件下,以常规植棉模式为对照,研究了Ⅴ型沟覆膜保苗技术、窄幅撒播植棉模式的节水抑盐保苗效果及对不同时期耕层土壤PH值、土壤盐分含量、干物质积累、三桃比例、叶面积指数、形态特征和产量性状的影响。V型沟与撒播植棉模式改变了耕层土壤的盐分布,土壤PH值增加3.3%～5.1%,苗期膜内地表下0～20cm土层含盐量降低23.9%～48.5%,减缓了盐碱干旱对棉苗的胁迫。V型沟模式增加伏桃促进了早熟性,增产6.8%,显著提升了盐碱旱地棉花的增产能力;撒播植棉模式可加快棉苗发育,增加叶面积指数,提高生殖器官比例。探索滨海盐碱旱地植棉新模式可以为盐碱障碍耕地的开发利用及棉花产业的战略东移提供技术保障。     

低温水热法制备竹生物炭及其对有机物的吸附性能

竹是一类常见的生物质资源,竹加工中产生的废弃物是制生物炭的理想原料。该研究采用水热炭化法,在较低的水热温度下制备竹生物炭,并通过Na OH浸泡和N2氛围下高温煅烧2种方法,对竹生物炭进行进一步改性,所得产品用于去除水溶液中2-萘酚和刚果红。结果显示:仅采用水热炭化得到的竹生物炭产品得率大于54%,表面官能团丰富,均能吸附水溶液中的2-萘酚和刚果红,其中160℃3 h下制备的样品对2-萘酚吸附效果最好,200℃7 h下制备的样品对刚果红吸附效果最好;改性处理会降低终产品得率并影响表面官能团,Na OH浸泡改性处理能增加竹生物炭对2-萘酚和刚果红的吸附容量,N2氛围下高温煅烧改性则不能提高竹生物炭对这2种物质的吸附效果。研究结果可为废弃生物质制炭及生物炭在水污染物吸附分离中的应用提供参考。