基于RNA-Seq技术的向日葵油酸形成的转录组学分析

本研究以高油酸材料J9和低油酸材料NK244为研究对象,在授粉后20d取材,采用RNA-Seq技术对其进行转录组学研究。经比较分析,2个材料共鉴定到差异表达基因（DETs）5 447个,其中上调表达基因2 709个,下调表达基因2 738个。对DETs进行生物信息学分析,GO信息分析表明,有2 218个DETs富集到57个功能条目,其中上调表达基因主要涉及催化活性、异构酶活性、碳水化合物结合、DNA结合、脂结合、碳水化合物过程、脂代谢过程和脂肪酸生物合成等;下调表达基因主要涉及蛋白激酶活性、ATP结合、蛋白磷酸化、tRNA氨酰化的蛋白质翻译和纤维素生物合成过程。KEGG分析中799个差异表达片段被显著富集在28个通路,主要为碳水化合物代谢通路和脂代谢通路。本研究为向日葵油酸调控机理研究提供了一定理论依据,为向日葵品质育种与种质创新提供理论参考。     

耕种方式对冬小麦籽粒灌浆特性及产量的影

通过大田定位试验,研究了免耕条播、深松条播、旋耕条播、机械撒播等4种耕种方式下冬小麦强势粒灌浆特性,用Logistic方程拟合籽粒灌浆进程,对籽粒灌浆参数进行了分析.试验结果表明,方程拟合决定系数均在0.9942以上,Logistic方程能真实反映籽粒灌浆进程.旋耕条播、机械撒播耕作深度相同,各阶段灌浆速率较一致,渐增期、快增期、缓增期均低于深松条播和免耕条播,但二者株行配置方式不同,机械撒播渐增期略高于旋耕条播,快增期、缓增期均低于旋耕条播,但3个阶段灌浆持续期分别比旋耕条播高0.05、0.57 d和0.71d.耕作、种植方式主要通过影响籽粒灌浆速率和灌浆持续天数影响粒重,耕作方式对灌浆速率影响大,株行配置对灌浆持续期影响明显.耕种方式对强势粒、弱势粒灌浆特性影响效应不同,机械撒播强势粒渐增期灌浆速率高达0.95 mg·d-1·粒-1,持续时间仅为9.95 d,快增期、缓增期灌浆速率仅为2.11 mg·d-1·粒-1和0.59 mg·d-1·粒-1,但持续时间长达12.27 d和15.27 d,强势粒千粒重高达41.65 g,虽然强、弱势粒综合千粒重仅为40.2g,但该模式有效穗数高,经济产量高达7 599.0 kg·hm-2.     

华北平原主要作物生产的碳效率研究初报

提高农作物生产的碳效率是实现低碳农业的重要途径之一。为探明农业生产中的碳效率,本文以河北吴桥县为例,基于农户生产调查数据,利用投入产出法,对华北平原冬小麦、夏玉米和棉花3种主要作物生产的碳投入、碳产出和碳效率进行了评价。结果表明,冬小麦、夏玉米和棉花生产的碳投入总量分别为943.47±225.14、525.74±134.73和513.60±138.94 kg CE km^-2,其中化肥和电能占总量的大部分,分别约占60%和25%。3种作物碳的产出总量分别为8 430.70±774.45、7 194.50± 754.58和5 486.00±547.69 kg CE hm^-2,其中秸秆约占总量的50%,经济产量约占34%,根约占17%。冬小麦、夏玉米和棉花碳的生产效率分别为7.95±2.55、15.90±4.34和7.60±2.92 kg kg^-1 CE,碳的经济效率分别为13.28±4.56、21.47±5.86和76.70±29.45 CHY kg^-1 CE,碳的生态效率分别为9.59±3.07、14.57±3.98和11.69±4.49 kg C kg^-1 CE,作物间的碳效率差异显著,初步表明在华北平原,夏玉米生产的碳综合效率最高,棉花次之,冬小麦最低。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响 Ⅰ.气候变暖对中国种植制度北界和粮食产量可能影响的分析

 【目的】在全球气候变化背景下,中国气温自20世纪80年代明显升高已成为共识,这一变化对中国农业生产尤其是对种植制度的影响越来越受到中国政府和专家学者的重视。为了回答这一问题,笔者以1981年为时间节点,把从20世纪50年代至今分为2个时间段,分析和比较后一时段气候变暖对全国种植制度北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界的可能影响,以及由于种植北界的空间位移对作物产量可能的影响。【方法】依据全国种植制度气候区划指标、冬小麦和双季稻种植北界指标以及雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界的降水量指标,采用公认的农业气候指标计算方法,使用ArcGIS分别绘出1950s—1980年、1981—2007年2个时段全国种植制度北界图,以及冬小麦种植北界图、双季稻种植北界图、雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界图。【结果】（1）与1950s—1980年相比,1981—2007年一年二熟制种植北界,空间位移变化最大的区域在陕西省、山西省、河北省、北京和辽宁省。一年三熟制种植北界,空间位移变化最大的区域为湖南省、湖北省、安徽省、江苏省和浙江省。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下,这些区域由一年一熟变成一年二熟,主体种植模式的粮食单产平均可增加54%—106%,由一年二熟变成一年三熟,主体种植模式的粮食单产平均可增加27%—58%。（2）与1950s—1980年相比,1981—2007年辽宁省、河北省、山西省、陕西省、内蒙古、宁夏、甘肃省和青海省冬小麦的种植北界不同程度北移西扩。以河北省为例,冬小麦种植北界的北移,可使界限变化区域由春小麦改种冬小麦,单产平均增加约25%。（3）浙江省、安徽省、湖北省和湖南省双季稻的种植北界向北移动,单从热量资源的角度出发,可使其粮食单产不同程度增加。（4）雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界大部分区域向东南方向移动,这是由于近年来该区降水量减少造成的。【结论】在过去的50年中,由于气候变暖造成了全国种植制度界限不同程度北移、冬小麦和双季稻种植北界北移,熟制的变化可能使种植制度界限变化区域的粮食单产增加。然而降水量的减少造成了雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向东南方向移动。     

全球气候变化对中国种植制度可能影响分析Ⅲ.中国北方地区气候资源变化特征及其对种植制度界限的可能影响

【目的】在全球气候变化背景下,分析中国北方地区的热量和降水资源变化特征,以及北方地区农业气候资源和种植制度界限变动情况。【方法】基于中国北方地区14个省(市、自治区)308个气象台站地面观测资料,综合分析热量和降水资源的年际和空间变化趋势。结合中国种植制度气候区划指标,分析从1950s—1980年和1981—2007年种植北界的空间位移情况。在种植制度北界变化敏感地带选择典型站点,运用作物生产潜力逐级订正法计算由一年一熟春玉米、春小麦及冬小麦种植模式改变为一年两熟冬小麦-夏玉米种植模式导致的作物生产潜力变化。【结果】(1)中国北方地区气温普遍升高,≥0℃积温带北移西扩,温度上升的累积效应十分明显,≥0℃积温为每10年升高65.5℃。年降水量呈带状分布,由东南向西北减少,全区年降水量呈减小的趋势,年降水量每10年变化-90—23mm,平均为每10年减少10.6mm。(2)在热量和降水共同影响下,北部中高原半干旱凉温作物一熟区(Ⅱ)面积减少,东北西北低高原半干旱温凉作物一熟区(Ⅲ)在东北地区面积增加,而在西北和华北地区面积减少,东北平原丘陵半湿润温凉作物一熟区(Ⅳ)面积增加,黄淮海水浇地二熟旱地二熟一熟区(Ⅵ)向北移动,总体而言北方地区东北部种植界限空间位移显著,而西南部变化不明显。(3)在种植制度北界变动的敏感地带,作物生产潜力明显改变:在东北平原丘陵半湿润温凉作物一熟区变化为一年二熟区,作物生产潜力增加1979kg.hm-2,相当于单位面积土地周年产量增加15.3%;在东北西北低高原半干旱温凉作物一熟区改变为一年二熟区,作物生产潜力增加7912kg.hm-2,相当于单位面积土地周年产量增加155.2%;在东北西北低高原半干旱温凉作物一熟区春小麦种植改变为春玉米,作物生产潜力增加2873kg.hm-2,相当于单位面积土地周年产量增加51.7%。【结论】全球气候变化背景下,研究区域内≥0℃积温增加,年降水量呈减少的趋势,种植界限敏感区域种植北界明显北移西扩,种植界限变化敏感区域内因种植模式改变带来单位土地面积周年作物产量增加。     

基于数字图像技术的冬小麦不同施氮处理颜色特征分析

利用HSI颜色模型研究大田条件下不同施氮处理冬小麦群体数字图像的颜色特征,分析其与叶绿素含量、产量以及吸氮量之间的关系。结果表明:在孕穗至灌浆期前冬小麦群体的色调值H与叶片叶绿素含量(SPAD)存在显著的相关关系;从冬小麦群体色调值H的动态变化看,当生育前期监测到H由峰值开始下降时,可判断进入抽穗期,而生育后期H出现迅速下降时则表明冬小麦群体开始进入灌浆成熟期,数字图像的颜色特征能够反映冬小麦的生育进程;孕穗-开花期间H可以较好的反映作物产量,并建立了H值与冬小麦地上部生物量、籽粒产量之间的线性方程。     

1951-2015年中国主要粮食与油料作物种植结构变化分析

为阐明中国主要粮食-油料作物种植结构变化特征。本研究基于1951—2015年中国主要粮食与油料作物的分省生产数据,利用优势指数理论等指标分析中国主要粮食与油料作物生产时空变化特征,探讨影响中国粮食与油料作物种植结构变化的驱动因素。结果表明:1951—2015年,中国水稻、玉米和花生种植面积均有不同程度增加,小麦和大豆面积有所减少;各作物总产量和单位面积产量均显著增加。1951—2015年,东北地区和华北地区粮食与油料作物种植结构变化最显著,东北地区水稻和玉米面积显著增加,小麦面积显著下降;华北地区玉米和花生面积显著增加,大豆面积显著下降。     

北京种植业用水结构变化及平衡研究

为保证北京种植业水资源的可持续利用,通过分析北京种植业结构及种植业用水结构变化,结果表明：小麦、玉米的播种面积比例分别由1984年的36．5％、38．6％下降到2002年的15．5％和28．4％,2002年用水量分别占到了种植业总用水量的18．9％和9．4％。同期蔬菜的播种面积比例由11．5％增加到42．6％,2002年蔬菜用水量占到了种植业用水量的52．2％,认为这种以高耗水为主的作物种植结构不利于从根本上发挥其它节水技术的潜力。在MapInfo支持下将区域分成5种类型区,区域缺水面积占到了35．0％,其中平原区缺水面积占到了47．9％,较山区缺水更为严重。建议根据各自种植业水资源平衡情况,调整种植业结构,建立综合的节水技术体系。     

我国主要粮食产区农民技术推广培训状况研究

我国是一个农业大国、人口大国。而且主要人口在农村。据调查,在我国4．8亿农村劳动力中,农民平均受教育的年限不足7年,其中小学及以下文化程度占38．5％、初中文化程度占49．3％、高中及中专文化程度占11．7％、大专及以上文化程度占0．5％,受过专业技能培训的仅占9．1％,具有数量多、文化层次低、依靠传统的耕作方式从事着分散的农业生产等特点。近年来,一大批文化知识和素质较高的中青年农民又向非农产业和城镇转移,在农村直接从事种养业的农民平均年龄增大、女性居多、科学文化素质尤其是吸纳农业科技的能力降低,     

北京市农业水资源供需状况及优化利用研究

北京市属于资源型缺水城市,农业用水量占据城市总用水量的大部分,如何提升区域农业水资源的利用效率,保证区域农业用水平衡,是实现北京建设节水型城市的研究重点。通过统计资料分析、田间作物与水关系定位试验、构建作物综合效益评定模型等方法,研究了北京市农业水资源当前供需平衡状况、主要农作物耗水与灌水指标变化,并对当前种植业结构进行了调整,实现了在节水条件下的种植业经济效益最大化,并对北京发展节水农业提出了政策建议。