南洋楹无性系抗寒性研究

【目的】南洋楹属典型热带树种,抗寒性较差,严重制约其推广应用。开展南洋楹无性系抗寒性评价,对于提高其造林成效、拓广其栽培区域具有重要意义。【方法】以生长较好的9个南洋楹无性系组培苗为研究对象,通过系列低温处理,观测幼苗叶片形态变化,分析测定叶片相对电导率(REC)、脯氨酸(PRO)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)的活性,揭示南洋楹无性系在低温胁迫下的生理响应,并进行无性系抗寒性评价。【结果】在2℃时,所有无性系均出现不同程度落叶;0℃时所有无性系均出现顶芽死亡,其抗寒性差异主要表现在0~2℃温度区间;9个无性系的REC随温度降低呈单调上升和先上升后下降再上升的2种变化趁势,属于后者的无性系抗寒性更强,0℃下S5、S7的REC最低;PRO含量随温度降低整体上呈现递增趁势,TL18、S7、S5、A8的PRO含量增幅最大,均在1倍以上;SOD活性在同一温度下无性系之间差异显著,但随温度降低无明显变化规律。应用REC进行聚类分析,将9个无性系分为3类,S7、S5、TL18抗寒性最强,A8抗寒性最差,其它6个无性系抗寒性居中。【结论】建议生产上推广S7、S5和TL18无性系。     

橡胶树优树无性系自然越冬过程生理指标变化研究

以橡胶树5个人工杂交子代优树无性系苗木为材料，通过自然越冬低温处理，以抗寒品种GT1为对照，测定了5个时间梯度下10个生理指标的变化过程，并利用隶属函数法对各无性系抗寒性进行综合评价。结果表明，整个自然越冬过程中各无性系间相对含水量、相对电导率、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性、超氧阴离子（OFR）、氨基酸（AA）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖及可溶性蛋白含量等生理指标差异均达到了极显著（P<0.01）水平；温度较高时各无性系间丙二醛（MDA）含量差异未达到显著水平。自然越冬过程中，各生理指标呈现不同的变化规律，其中相对含水量和脯氨酸含量呈先降后升变化，SOD、POD酶活性及可溶性蛋白含量呈“升—降—升”变化，相对电导率、MDA和可溶性糖含量呈“降—升—降”变化、OFR含量呈先升后降、AA含量呈“降—升—降—升”变化。各无性系间抗寒性差异较明显，应用隶属函数法综合评价抗寒性由强到弱依次为629号＞626号＞182号＞223号＞GT1（对照）＞628号。     

极端暴雨条件下黄土丘陵沟壑区土壤蓄水能力和入渗规律

黄土高原退耕还林还草工程实施后,下垫面环境条件的变化可能对流域水文过程、水文通量、水量平衡以及生态系统产生十分重要的影响。研究极端暴雨条件下剖面土壤蓄水能力和入渗规律,对于阐明流域产汇流过程和影响机制具有重要的科学价值。采用土壤墒情仪对陕北"7·26"特大暴雨事件下黄土丘陵沟壑区草地剖面土壤水分进行了实时动态监测,分析了极端暴雨条件下剖面土壤水分的动态变化和蓄水过程,利用Horton入渗模型模拟了剖面土壤水分湿润锋的运动过程,揭示了极端暴雨条件下剖面土壤水分的入渗规律。结果表明:(1)极端暴雨条件下,黄土丘陵沟壑区坡面草地不同深度层次土壤水分与降雨过程的响应不同,具有层次性和明显的滞后效应,其中,0～140 cm是影响该地区土壤水文过程的关键层次;(2)土壤水分再分配结束时,湿润锋最深深度达140 cm,土壤蓄水量达225.99 mm,较降雨前95.37 mm增加了1.37倍;(3)极端暴雨过程中湿润锋的运动随时间呈对数递减关系,其稳渗速率随容重增加而减小,呈指数函数递减;(4)极端降雨过程中该地区坡面草地的产流机制仍以超渗产流为主,对于揭示流域的产汇流机制和完善水文预报模型具有重要的科学意义。     

黄土高原丘陵区枣和酸枣叶脉序特征分析

为了研究枣(Ziziphus jujuba Mill.)和酸枣(Z.jujuba var.spinosa)叶脉序的关系,选用黄土高原丘陵枣区的枣(55个)、酸枣(28个)和过渡型(7个)共计90个样品,利用LEAF GUI叶脉序分析技术,测定了叶脉密度(VLA)、叶脉间距离(IVD)和节点数(Nodes)等14个指标,主成分分析选出8个枣叶脉序特征指标,研究了枣和酸枣叶脉序指标特点及特征。结果表明,在干旱、贫瘠生境中生长的酸枣,其叶脉间距离(0.094 mm)、网眼面积(2.84×10~(-4)mm~2)和节点数(17 823个)都显著低于黄土高原丘陵区枣园栽培条件下的枣(p0.05),而酸枣的叶脉密度(7.14 mm·mm~(-2))显著高于栽培条件下的枣,表现出很高的生态适应性。并且,枣叶脉序特征指标的变异系数范围(15.24%～74.69%)大于酸枣(20.37%～52.84%)。因此,枣和酸枣可以通过权衡叶脉序指标之间的关系,采取不同的适应策略。酸枣相比枣,更倾向于选择高叶脉密度、低网眼面积、低节点数的适应策略。对陕北样品聚类分析,在相似系数为1.8时,分为I、II两大类群;对黄土高原丘陵区的样品聚类分析,在1.69时,分为I、II两大类群,分别为酸枣和枣,过渡型在两个类群中都有。说明酸枣经过渡型向枣的演化,也说明叶脉序可以区分枣和酸枣。而栽培枣被分为4个类群,相似系数为1.29,种间结构较为复杂,是由长期的人工选择和营养繁殖模式所决定。     

Maize/peanut intercropping increases photosynthetic characteristics, ~(13)C-photosynthate distribution,and grain yield of summer maize

Intercropping is used widely by smallholder farmers in developing countries to increase land productivity and profitability. We conducted a maize/peanut intercropping experiment in the 2015 and 2016 growing seasons in Shandong, China. Treatments included sole maize(SM), sole peanut(SP), and an intercrop consisting of four rows of maize and six rows of peanut(IM and IP). The results showed that the intercropping system had yield advantages based on the land equivalent ratio(LER) values of 1.15 and 1.16 in the two years, respectively. Averaged over the two years, the yield of maize in the intercropping was increased by 61.05% compared to that in SM, while the pod yield of peanut was decreased by 31.80% compared to SP. Maize was the superior competitor when intercropped with peanut, and its productivity dominated the yield of the intercropping system in our study. The increased yield was due to a higher kernel number per ear(KNE). Intercropping increased the light transmission ratio(LTR) of the ear layer in the maize canopy, the active photosynthetic duration(APD), and the harvest index(HI) compared to SM. In addition, intercropping promoted the ratio of dry matter accumulation after silking and the distribution of ~(13) C-photosynthates to grain compared to SM. In conclusion, maize/peanut intercropping demonstrated the potential to improve the light condition of maize, achieving enhanced photosynthetic characteristics that improved female spike differentiation, reduced barrenness, and increased KNE. Moreover, dry matter accumulation and ~(13) C-photosynthates distribution to grain of intercropped maize were improved, and a higher grain yield was ultimately obtained.     

川北地形过渡带地形因子对土地利用与景观格局变化的影响

[目的]基于地形特征分析不同用地类型时空分布变化,不仅能解释土地利用时空变化规律,并能更进一步为优化土地利用结果,生态环境保护奠定基础。[方法]基于四川省北部江油市2003,2010,2018年3期遥感影像,运用土地利用转移矩阵法,分析不同用地类型之间的转化情况;接着利用地形位指数法、分布指数法,分析地形因子影响下不同用地类型分布指数变化特征;之后利用移动窗口法,探究景观格局中斑块密度与Shannon多样性指数时空变化规律;最后结合双变量空间相关性分析,分析地形因子与景观指数间的空间相关性特征。[结果](1)在2003—2010年期间,水田面积减少最多(减少面积2 238.98 hm~2),建设用地面积增加最多(面积增加3 360.36 hm~2);在2010—2018年期间,水田面积减少1 175.84 hm~2,建设用地面积增加1 614.78 hm~2;2003—2010年期间江油市土地利用的变化量整体高于2010—2018年。(2)北部山区主要由旱地转移为林草地,南部平原地区主要为水田转移为建设用地,中部丘陵区域旱地和水田相互转化强烈。(3)随时间变化,旱地和未利用地优势等级向中地形位等级靠拢;低地形位等级上建设用地、水田和水域优势度逐渐降低,并具有优势等级向较高地形位等级扩展趋势。(4)山区河流沿岸以及山地平原交汇处斑块密度与Shannon多样性指数较高,且呈线性分布;随时间变化,丘陵区域斑块密度增加,主城区附近Shannon多样性指数呈下降趋势。(5)高—高聚集区主要表现为向山地丘陵交汇处聚集;城区附近景观指数因受其他因素影响较多,导致该区域景观指数与地形位指数呈现出不显著相关性。[结论]在地形过渡带区域,不同地貌对于各类用地变化的影响在时空上存在差异性,其地形因子与景观指数的空间相关性差异明显。     

冀西北地区不同生态系统枯落物的水文效应

[目的]揭示不同植被生态系统枯落物水文效应的差异,为张家口地区生态空间格局优化提供支撑。[方法]基于样地调查和统计分析方法,分别对冀西北地区张家口市森林、农田和草地3种生态系统的枯落物在生长季末期持水能力及其与生物量之间的关系进行分析。[结果]①森林生态系统枯落物的最大持水量(30.7t/hm~2)、有效拦蓄量(22.97t/hm~2)、有效拦蓄率(187.49%)和吸水速率(5.84g/h)4个指标均优于其他两类生态系统。②草地枯落物的各项水文指标均值皆高于农田,最大持水率甚至高于森林生态系统。③枯落物生物量与其最大持水量和有效拦蓄量呈显著正相关关系,而枯落物占生态系统总生物量的比例随总生物量增加呈幂数下降。[结论]如果造林营林方式正确,森林生态系统能够提升区域水源涵养水平,同时草地的水源涵养能力不容忽视,市域内大范围的耕地向草地扩展,将直接影响区域的水源涵养能力。以生物量表征的生态系统固碳能力与枯落物蓄水所反映的水源涵养能力之间的响应关系在生态系统不同尺度下具有不同的表现,在对区域生态空间格局进行优化时,需明确特定环境下不同生态系统类型枯落物的水源涵养能力及其变化对其他生态服务功能的影响,从而实现各生态系统平衡发展。     

秸秆还田配施腐熟剂对砂性土壤性质及滴灌玉米生长的影响

为探究秸秆还田配施腐熟剂对宁夏扬黄灌区土壤改良和玉米增产的效应,在秸秆还田条件下施用3种不同腐熟剂[生物秸秆速腐剂(SR+BS)、EM菌秸秆腐熟剂(SR+RJ)、有机废物发酵菌曲(SR+OW)],以秸秆还田不施腐熟剂处理为对照(CK),研究其对秸秆生物失重率、砂性土壤理化性状和滴灌玉米生长及产量的影响。结果表明,3种腐熟剂均能有效促进玉米秸秆腐解,其中SR+RJ的秸秆腐解程度最佳,翻埋130 d后其秸秆生物失重率为49.9%,SR+OW和SR+BS次之,3种处理分别较CK显著提高7.1、5.7、5.2个百分点。SR+RJ对改善0~40 cm土层土壤容重效果最佳,较CK显著降低4.2%,同时显著提高了耕层土壤有机质和速效养分含量及生育中后期土壤贮水量,SR+OW和SR+BS次之。施用秸秆腐熟剂能明显促进玉米生育中后期植株生长,其中SR+RJ最佳。SR+RJ和SR+OW对玉米增产增收效果最明显,分别较CK显著增产26.9%、23.4%,显著增收28.8%、23.4%。可见,秸秆还田配施腐熟剂可有效促进玉米秸秆腐解,改善土壤理化性质,促进玉米生长发育,显著提高作物产量与经济效益,以EM菌秸秆腐熟剂效果最佳。本研究为宁夏扬黄灌区还田后促进秸秆腐熟和砂性土壤培肥及玉米高产提供了技术参考。     

Functional polymorphism among members of abscisic acid receptor family(ZmPYL) in maize

Pyrabactin resistance 1-like proteins(PYLs) are direct receptors of abscisic acid(ABA). For the redundant and polymorphic functions, some members of the PYL family interact with components of other signaling pathways. Here, 253 positive colonies from a maize cDNA library were screened as interacting proteins with the members of ZmPYL family. After sequencing and function annotation, 17 of 28 interaction combinations were verified by yeast two-hybrid(Y2 H). The germination potential, taproot length and proline content of a quartet mutant of Arabidopsis PYL genes were significantly deceased comparing to the wild type(WT) under alkaline stress(pH 8.5) and 100 μmol L–1 methyl jasmonate(MeJA) induction. The malondialdehyde(MDA) content was significantly increased. After germinating in darkness, the characteristics of dark morphogenesis of the quartet mutant seedlings were more obvious than those of the WT. The differential expression of the related genes of photomorphogenesis in the mutant was much more than that in the WT. Three light and two JA responsive cis-affecting elements were identified during the promoter sequences of the AtPYL1 and AtPYL2 genes. These results suggested that functional polymorphism has evolved among the members of ZmPYL family. In response to developmental and environmental stimuli, they not only function as direct ABA receptors but also interact with components of other signaling pathways mediated JA, brassinosteroid(BR), auxin, etc., and even directly regulate downstream stress-related proteins. These signaling pathways can interact at various crosstalk points and different levels of gene expression within a sophisticated network.     

金花茶对低温胁迫的生理响应及耐寒性分析

为探究金花茶幼苗对低温胁迫的生理响应及其耐寒性,本研究以2 a生金花茶幼苗为材料,进行6~-9℃低温胁迫处理,测定了细胞伤害率(CIR)、丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、束缚水(BW)/自由水(FW)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)等指标,并进行了低温半致死温度(LT₅₀)和抗寒生理指标相关性分析。结果表明,3~12 h的低温LT₅₀为-6.62~-3.94℃,且随着时间的延长而升高。随着温度的降低, CIR、SS含量及POD、CAT活性总体呈上升趋势, BW/FW、MDA、Pro含量呈先上升后下降趋势, SOD活性总体呈下降趋势;随着胁迫时间的延长,CIR含量呈上升趋势,3~-9℃的SOD活性、0~-9℃的POD活性、-6~-9℃的BW/FW比值呈下降趋势,6~-6℃的SS含量变化较小,-9℃的SS含量呈下降趋势。相关性分析表明,CIR可作为耐寒性鉴定的主要指标,BW、SS、SOD、POD、CAT可作为辅助指标。本研究结果为金花茶引种区域和耐寒性鉴定指标的确定提供了理论依据。