Modulation of plant root traits by nitrogen and phosphate: transporters,long-distance signaling proteins and peptides,and potential artificial traps

As sessile organisms, plants rely on their roots for anchorage and uptake of water and nutrients. Plant root is an organ showing extensive morphological and metabolic plasticity in response to diverse environmental stimuli including nitrogen (N) and phosphorus (P) nutrition/stresses. N and P are two essential macronutrients serving as not only cell structural components but also local and systemic signals triggering root acclimatory responses. Here, we mainly focused on the current advances on root responses to N and P nutrition/stresses regarding transporters as well as long-distance mobile proteins and peptides, which largely represent local and systemic regulators, respectively. Moreover, we exemplified some of the potential pitfalls in experimental design, which has been routinely adopted for decades. These commonly accepted methods may help researchers gain fundamental mechanistic insights into plant intrinsic responses, yet the output might lack strong relevance to the real situation in the context of natural and agricultural ecosystems. On this basis, we further discuss the established—and yet to be validated—improvements in experimental design, aiming at interpreting the data obtained under laboratory conditions in a more practical view.     

刈割干扰对羊草草甸草原植物功能群及多样性的影响

【目的】 刈割是草原主要利用方式之一,植物功能群和群落物种多样性是判别干扰条件下草地生态系统退化的重要生态学指标。研究不同刈割干扰下羊草草甸草原植物功能群和群落物种多样性的变化,了解刈割干扰下草原功能群与多样性变化过程和机制,为退化割草地生态恢复提供理论依据。【方法】 以呼伦贝尔羊草草甸草原时空刈割配置为试验平台,于2014—2018年植物生长最旺盛的季节（即每年8月初）,采用样方法对各个小区进行群落植被调查。分析一年一割（G1）、两年一割（G2）、漏割带10 m（G3）、漏割带5 m（G4）和对照（CK）处理下草甸草原群落功能群和物种多样性变化以及刈割时间和不同刈割处理间的交互作用,探讨植物功能群与群落物种多样性的相关关系。【结果】 研究发现羊草（Leymus chinensis）在不同刈割制度下均为优势物种,但是随着刈割频次的增加呈现出羊草重要值逐渐降低,退化指示物种星毛委陵菜（Potentilla acaulis）、披针叶黄华（Thermopsis lanceolate）等重要值增加的趋势;两年一割处理下羊草、糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）、长柱沙参（Adenophora stenanthina）、柴胡（Bupleurum scorzonerifolium）和草地早熟禾（Poa ratensis）等植物重要值均高于其他处理。一年一割和常年不刈割处理下草地植物禾本科和豆科植物重要值所占比例减少,以退化植物居多的菊科和莎草科植物所占比例增加,在漏割带为10 m处理草地的豆科植物增加;刈割处理5年后,不同刈割制度下植物群落物种多样性指数均有增加,其中漏割带为10 m处理Shannon-Wiener多样性和Simpson优势度指数增加明显。5个刈割处理均匀度指数变化趋势不同,其中G3和G4处理草地的群落均匀度有增加的趋势,分别增加16%和5.8%,G1、G2和CK草地群落均匀度指数下降,其中G1下降最大（下降了1.8%）,其次是CK（下降1.6%）,G2草地下降最少。植物群落物种多样性指数变化分析表明经过5年不同刈割处理,漏割带10 m处理的草地植物群落物种多样性提高。群落物种多样性指数与植物功能群禾本科重要值存在极显著负相关关系,与毛茛科和菊科重要值呈现显著正相关关系。【结论】 长期高频度刈割会导致草原退化,同样对草原长期不利用也会致使草原发生逆行演替;两年一割和漏割带为10 m的连年刈割均可以缓解群落中禾本科等优势植物比例下降,促进毛茛科植物比例增加;经过5年的不同刈割处理,漏割带为10 m的刈割处理植物群落物种多样性有所提高,即对草原进行适度刈割干扰（两年一割和漏割带10 m）有利于草原的可持续发展。     

植物免疫诱导剂在草莓中的应用情况

为了助力实现草莓的安全生产,对一类能诱导植物产生免疫防御反应的植物免疫诱导剂在草莓中的应用情况进行综述。主要阐述了植物免疫诱导剂的种类、诱导机理及其在草莓栽培上的应用现状,发现:植物免疫诱导剂能促进草莓生长和发育、诱导抗病性、提高产量、改善果实品质、提高耐贮性等,从而减少了化学农药的使用,有利于草莓高质量生产,应用前景广阔。     

车载智能土壤采样系统设计与试验

针对传统土壤样本采集操作复杂、劳动强度大、采集精度低和缺乏信息化管理的问题，设计了一种车载智能土壤采样系统。该系统安装于无人驾驶采样车上，系统包括土壤样本自动采集装置和电气控制系统。对系统整个工作过程进行分析，确定了各关键机构及控制硬件的主要工作参数。电气控制系统以运动控制器为控制核心，土壤样本自动采集装置对不同深度范围的土样进行采集，并按地理位置信息分类收集，通过RFID读写器将GPS系统定位所解算的目标采样点的经纬度地理信息和采样深度等信息写入收集土样采样筒底部的电子标签中。性能试验表明，安装于无人驾驶采样车的车载智能土壤采样系统工作运行稳定、可靠，能够对农耕层0~200mm任意深度范围的土壤进行自动分层采样，效率高、精度高、全程自动化，能够按照位置信息进行分类管理，较好地满足了智能化高质量采集土样的需求。     

基于实时性优化的内燃机燃烧分析系统研究

采用缸压传感器、数据采集卡、光电编码器和Lab VIEW软件,搭建在线缸压采集和实时燃烧分析系统平台,研究HCCI和RCCI燃烧模式的循环波动特性。针对单循环缸压测量过程中的通道效应干扰,基于频谱分析,采用FFT、线性插值法和IFFT等方法相结合的滤波方式,实现共振峰的在线自适应识别与实时滤波,较好地减少了单循环缸压的干扰误差,使单循环的实时燃烧分析成为可能。随后,基于实时滤波后的缸压曲线,计算得到内燃机的最大压力升高率、燃烧放热率、爆发压力等重要燃烧参数。利用程序算法中同步性良好的生产者/消费者运算模式提高数据的共享能力,实现了数据实时运算与数据快速储存的并行处理,提高了燃烧计算的实时性;针对发动机不同工作阶段采用了不同精度层次的计算方法,减少了进排气、压缩和膨胀阶段的计算耗时,在计算量较大的燃烧放热率计算部分,通过适当简化计算公式和公式节点运算模块来提高燃烧系统的实时性。最后,分析了燃烧分析系统的实时性,并进行了燃烧分析系统的实验验证。     

柠条生长季平茬对根系贮藏营养物质的影响

【目的】通过生长季不同月份平茬试验,研究及了解不同月份平茬对柠条根系贮存常规性营养物质和可溶性性营养物质的影响。【方法】常规营养物质测定按照饲料监测方法进行,可溶性营养物质参考《植物生理学实验指导》和《植物生理生化实验原理和技术》方法进行测定。【结果】随着平茬时间推迟,柠条根系蛋白质含量逐渐下降的趋势,淀粉与脂肪之间相互转化协调逆境变化维持生命或再生发挥作用；可溶性碳水化合物是柠条根系主要贮藏的营养物质,对柠条不同月份平茬逆境胁迫下反应比较敏感；可溶性糖类与可溶性淀粉的比例逐渐随着月份增加,有利于植株抗击冻害；萌动期、初霜期平茬对柠条根系营养物质影响较大。【结论】柠条生长季平茬建议在4-8月份进行。     

重庆地区一次冬季强降温过程诊断分析

为了更全面地认识重庆地区冬季强降温发生机制,文章利用常规地面观测资料、探空资料及数值模式资料,采用天气动力学诊断方法,对重庆地区2018年1月22日-29日强降温天气过程的天气系统演变特征、动力结构特征及水汽条件进行分析。结果表明：(1)1月22日-29日冷空气由东北路径侵入重庆地区,72h内日平均温度普遍下降6℃及以上,东北部地区由于先受冷空气影响且海拔普遍偏高,较西部地区先出现大范围降温且最低温度普遍低于西部地区,出现雨雪天气；西部地区在高、低空急流及川东低涡切变线的动力作用下,配合充足的水汽条件较东部地区先出现大范围降雨,东北路冷空气回流至西部地区,并持续低温阴雨天气。(2)贝加尔湖以西的低压系统、冷中心及东北冷涡、高低空急流、中低层低涡切变线是预报重庆地区此次强降温伴随雨(雪)天气的出现时间及影响区域的重要预报着眼点。     

农村集体产权制度改革的后续管理探讨

众所周知，我国当前正在大力推进农村集体产权制度改革事业，力求农村集体经济组织成员 切身利益能够得到强有力的维护，并且在众多改革试点中成效非常明显，全面加强后续管理就成为今 后最突出的任务。为此，文章就在分析农村集体产权制度改革的侧重点基础上，从立足改革的目标、 目的、范围，明确后续管理工作的关键；强调组织成员身份与股权管理，体现后续管理的核心所在；全 面强化后续管理的保障措施，后续管理方案大力推进三个方面出发，针对后续管理方案加以论述。     

基于CNN的小麦籽粒完整性图像检测系统

为了快速、准确识别小麦籽粒的完整粒和破损粒,设计了基于卷积神经网络(CNN)的小麦籽粒完整性图像检测系统,并成功应用于实际检测中。采集完整粒和破损粒两类小麦籽粒图像,对图像进行分割、滤波等处理后,建立单粒小麦的图像数据库和形态特征数据库。采用LeNet-5、AlexNet、VGG-16和ResNet-34等4种典型卷积神经网络建立小麦籽粒完整性识别模型,并与SVM和BP神经网络所建模型进行对比。结果表明,SVM和BP神经网络所建模型的验证集识别准确率最高为92. 25%; 4种卷积神经网络模型明显优于两种传统模型,其中,识别性能最佳的AlexNet的测试集识别准确率为98. 02%,识别速率为0. 827 ms/粒。基于AlexNet模型设计了小麦籽粒完整性图像检测系统,检测结果显示,100粒小麦的检测时间为26. 3 s,其中,图像采集过程平均用时21. 2 s,图像处理与识别过程平均用时为5. 1 s,平均识别准确率为96. 67%。     

系统动力学模型在吉林省水资源承载力的仿真应用

水资源短缺和水环境污染作为水资源危机的主要内容,在吉林省社会经济发展过程中广泛存在。对此,从人口、经济、生态、水资源和水环境等5个子系统,建立吉林省水资源承载力系统动力学模型,通过设计现状延续型、节约水量型、环境保护型、综合协调型4种情景,模拟2016-2025年吉林省水资源承载力。结果显示:现状延续型在水量和水质两要素均最差,为最劣方案;节水水量型和环境保护型分别在缓解水资源供需压力和改善水环境质量上有所建树,为非劣方案;综合协调型在水量和水质两要素均表现优异,为最优方案;2025年4种方案的水资源承载力排序为综合协调型>环境保护型>节约水量型>现状延续型。