气候变化背景下淮河流域干旱演变特征

[目的]淮河流域是我国主要的粮食生产基地,明晰流域内干旱演变特征及其极端性对科学开展旱灾防御治理具有重要作用。[方法]基于淮河流域1971—2015年降水数据,计算3个月时间尺度的标准化降水指数(SPI),结合反距离权重空间插值法、气候倾向率、游程理论对干旱时空演变特征及其特征变量进行了分析。[结果](1)四季中,春、秋季呈干旱化发展趋势,且秋季速率明显大于春季,夏、冬季呈湿润化趋势,夏季速率大于冬季。(2)全区各季平均干旱频率均在30%左右。空间上,春季流域北部湿润化,南部干旱化;夏季流域北部干旱化,南部湿润化;秋季大部分地区气候倾向率为负值,正值区仅在江苏北部出现;冬季大部分地区呈湿润化趋势。(3)干旱特征变量中,干旱历时与干旱次数的空间分布特征相反;烈度峰值高值区与干旱历时、干旱烈度在流域东北部空间分布较为一致;流域东南部烈度峰值高值区较干旱历时和干旱烈度向东南部略有偏移。[结论]流域内秋季干旱化趋势明显,冬季呈湿润化发展,春夏季干旱演变存在地区差异,区域内干旱呈现极端化发展趋势。     

陕北黄土区不同植物根系抗拉力学特性研究

[目的]单根抗拉力学特性是植物发挥固土护坡作用的重要因素,乡土植物分布广泛对区域固土护坡起主要作用,研究比较不同植物单根抗拉力学特性,对坡陡沟深、滑塌频发的黄土区护坡植物选择具有重要意义。[方法]以陕北黄土区的截叶铁扫帚、猪毛蒿、大针茅、铁杆蒿、茭蒿和细叶薹草6种常见乡土植物为研究对象,通过室内单根拉伸试验,比较分析了以上6种植物不同根径单根抗拉力、单根抗拉强度和单根延伸率等力学特性。[结果](1)在根径范围内,6种植物单根抗拉力与根径呈幂函数形(y=ax^b,b>0)正相关关系,植物单根抗拉强度与根径呈幂函数形(y=ax^b,b<0)负相关关系;6种植物单根延伸率随着根径的增加呈现出增大趋势,但单根延伸率与根径之间未呈现出显著的相关性。(2)在试验根径0.05～0.60 mm范围内,植物种类对单根抗拉力、单根抗拉强度和单根延伸率的影响都达到显著水平,6种植物平均单根抗拉力关系为：细叶薹草(10.20 N)>大针茅(7.39 N)>铁杆蒿(6.87 N)>茭蒿(6.44 N)>猪毛蒿(6.34 N)>截叶...     

脐橙幼苗新老叶片养分含量对大、中量元素短期缺乏的差异性响应

  【目的】  对比大、中量养分短期缺乏下脐橙新、老叶片中11种必需元素含量及变化,并分析缺素导致的营养元素间的相互影响。  【方法】  以一年生枳砧纽荷尔脐橙幼苗为试材进行了砂培试验。以完全营养液为对照 (CK),设置缺氮 (?N)、缺磷 (?P)、缺钾 (?K)、缺钙 (?Ca)和缺镁 (?Mg)处理,测定不同处理脐橙叶片（老叶和新叶）生长指标及矿质元素含量。  【结果】  所有缺素处理均导致叶片叶绿素含量降低,生物量减少,以缺氮处理最为显著。缺氮降低了叶片N、Ca、Cu、Mo含量;缺磷降低了叶片P、K、Mo含量;缺钾降低了叶片K含量;缺钙降低了叶片N、Cu、Zn、Mo含量但增加了P含量;缺镁降低了叶片Ca、Mg、Zn、Mo含量但增加了K含量。以必需矿质元素为变量分别对各处理老叶和新叶进行主成分分析,老叶中第一主成分 (PC1)明显将缺钾处理与其他处理区分开,与对照相比,缺钾老叶离子组成变化为N (?3%)、P (+1%)、K (?71%)、Ca (+11%)、Mg (+39%)、B (+16%)、Mn (+11%)、Fe (+32%)、Cu (?7%)、Zn (+14%)、Mo (?63%);新叶中PC1明显将缺氮处理与其他处理区分开,缺氮新叶离子组成变化为N (?53%)、P (+8%)、K (+7%)、Ca (?14%)、Mg (+11%)、B (+55%)、Mn (+51%)、Fe (?14%)、Cu (?57%)、Zn (+4%)、Mo (?25%)。老叶和新叶中元素含量呈正相关的元素是N-Cu、N-Ca、Mg-Mn和Cu-Mo,呈负相关的是K-Zn。  【结论】  脐橙幼苗老叶对钾的短期缺乏反应最敏感,缺钾会显著降低老叶中K和Mo含量并增加Mg和Fe含量,而新叶对氮素的短期缺乏最敏感,缺氮显著降低新叶中N、Ca、Cu和Mo含量。短期缺少P、Ca和Mg对脐橙幼苗叶片中的养分含量影响较小。     

等高犁耕对黄土坡耕地坡形与坡度的影响

为了明确等高犁耕条件下黄土坡耕地地形与坡度的变化特征,基于6个坡度(3°,5°,10°,15°,20°,25°)和5个耕作强度(6,12,18,24,30次)的组合,开展模拟耕作试验,利用测针法获取耕作后地表高程数据,探讨耕作强度和坡度对黄土直线形坡演化特征的影响。结果表明,在等高向下犁耕条件下,不同坡度的直线坡随着耕作强度的增加逐渐向“∽”形复合坡演化。同一坡度下,随着耕作强度的增加,坡脚延伸,整体小区投影坡长增大,坡脚高程增加幅度大,堆积现象明显,坡度大幅度减小;坡中高程增加,逐渐抬起坡度减小;坡顶形成的新分水岭的高程和位置随之减小和向下推移,直接侵蚀速率逐渐减小且趋于稳定。坡度通过影响土壤运动能力控制耕作时土壤的分布。因此坡度越大,单次耕作后坡形的变化越明显,直接侵蚀速率越大。研究结果有助于更加深入了解耕作侵蚀对坡耕地地形的影响,为控制坡耕地土壤侵蚀提供理论依据。     

豫西长期不同耕作下土壤肥力质量评价

基于河南洛阳长期定位试验(1999—2021年),分析不同耕作措施对土壤化学和生物性状的影响,采用隶属度函数和主成分分析法计算土壤肥力质量综合指数,评估豫西长期不同耕作制度下土壤肥力差异。选取传统耕作(CT)、免耕(NT)、深松(SS)和小麦-花生轮作(TC)共4个耕作处理,采集0~20和20~40 cm的土壤,测定土壤有机碳等指标,分析不同耕作对土壤肥力质量的影响。结果表明:(1)与传统耕作相比,免耕、深松和小麦-花生轮作处理显著提高了0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、硝态氮和速效钾含量,降低了土壤全磷和有效磷含量;而在20~40 cm土层小麦-花生轮作和传统耕作土壤养分含量更高。(2)相比于传统耕作,免耕显著提升了0~20 cm土层微生物量碳含量19.14%;免耕和深松显著提高了0~20 cm土壤亮氨酸氨基肽酶的活性;小麦-花生轮作土壤β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶酶活性最高。(3)4种耕作措施下0~20 cm土壤肥力质量综合指数从大到小的排序为小麦-花生轮作＞免耕＞深松＞传统耕作,20~40 cm土层为小麦-花生轮作＞传统耕作＞深松＞免耕。综上所述,免耕和深松提高了表层土壤有机碳等指标,改善了土壤肥力质量,小麦与豆科作物轮作也提升了土壤肥力质量。因此,与传统耕作相比,在豫西开展保护性耕作可以有效改善土壤质量。     

光谱变换和光谱分辨率对土壤有机质含量估测精度的影响

利用高光谱遥感数据结合统计建模是当前土壤有机质(SOM)含量高光谱估测的主要方法。为了探讨SOM含量高光谱估测适宜的光谱变换方法和光谱分辨率,以黑龙江省建三江黑土区土壤样本为研究对象,采用SR-6500便携式光谱仪在实验室测量土样的光谱反射率。对土壤光谱数据重采样为1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 nm共12种光谱分辨率,经过Savitzky-Golay光谱曲线平滑处理后,将光谱反射率R进行反射率倒数1/R、对数logR、倒数对数log(1/R)、对数倒数1/logR、一阶导数R′、倒数一阶导数(1/R)′、对数一阶导数(logR)′、倒数对数一阶导数[log(1/R)]′和对数倒数一阶导数(1/logR)′共10种光谱变换;利用多元线性逐步回归(MLSR)和偏最小二乘回归(PLSR)的方法建立SOM含量估测模型。结果表明:(1)1/R和(1/R)′光谱变换对于提高SOM含量估测精度的效果较好,其中1/R光谱变换的SOM含量估测精度R2val均高于0.87,(1/R)光谱变换的SOM含量估测精度R2val均高于0.90;(2)5、10 nm光谱分辨率对于1/R和(1/R)′光谱变换下的MLSR与PLSR估测SOM含量的精度都较高,为较适宜的光谱分辨率;(3)SOM含量估测的光谱分辨率并非越高越好,适度的降低光谱分辨率以及选择合适的光谱变换方法,不仅可以减少数据处理的工作量,也可以提高SOM含量的估测精度。     

UV⁃B处理对大豆异黄酮合成影响及GmUVR8基因克隆与表达分析

为了探究UV?B辐射对大豆异黄酮合成调控的分子机理,本研究以UV?B辐射处理大豆V1期幼苗,采用HPLC和定量PCR方法分别测定处理前后各部位异黄酮含量和基因的表达,并克隆出GmUVR8光受体基因.发现UV?B辐射处理大豆V1期幼苗8 h后,叶中总异黄酮含量提高1.3倍,大豆苷元和染料木素分别提高15.8和16.5倍....     

高光谱遥感估测大豆冠层生长和籽粒产量的探讨

现代作物育种需要监测大量育种材料的生长并估测产量潜势, 高光谱遥感技术为此提供了简单、快捷、非损伤性测定的可能途径。选取30份大豆育成品种进行连续2年的产量比较试验, 在盛花期(R2)、盛荚期(R4)和鼓粒始期(R5)测定地上部生物量(ADM)和叶面积指数(LAI), 并利用ASD高光谱地物仪同步收集大豆冠层反射光谱信息。供试品种间ADM、LAI和产量差异显著或极显著。不同生育期可见光和近红外区域的光谱反射率与大豆ADM、LAI及产量均有显著相关, 尤其在R4和R5期相关性最高。在构建大量光谱参数的基础上, 遴选出对ADM、LAI及产量预测精度较好的回归模型。其中, R5期的P_Area560光谱参数与LAI和R4期的V_Area1450光谱参数与ADM构建的两个生长性状的监测模型效果最好, 决定系数(R²)分别为0.582和0.692。未发现单一生育期光谱参数对大豆估产的有效模型, 但综合R2期NPH1280、R4期V_Area1190以及R5期NPH560构建的产量估测模型, 决定系数(R²)达到0.68, 效果较好。本研究     

白刺光合生理特性对人工模拟增雨的响应

在乌兰布和沙漠东缘即内蒙古磴口县,利用Li-6400xt便携式光合测定系统分析仪测定不同增雨处理(4个增雨处理的增雨量分别是当地年降水量的25％、50％、75％和100％)条件下,典型荒漠植物白刺的光响应曲线,采用非直角双曲线模型对曲线进行拟合,计算最大净光合速率(Amax)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)以及光饱和点(LSP)等生理参数,研究白刺光合生理特性对人工模拟增雨的响应.结果表明:对照的Amax、AQY、Rd、LCP和LSP分别为13.41 μmol·m-2·s-1、0.029 mol·mol-1、0.61 μmol·m-2·s-1、20.63 μmol·m-2·s-1和481.85 μmol· m-2·s-1.增雨使白刺的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、Amax、AQY和Rd升高,使水分利用效率(WUE)降低.增雨处理在一定程度上改变白刺的光合生理特性,提高白刺的光合生产能力.对胞间CO2浓度和气孔限制值的变化分析表明:气孔因素是限制光饱和阶段光合速率的主要因素.     

兰花炭疽病拮抗细菌5A5-3菌株的初步筛选和鉴定

从毛乌素沙地采集的10份土样中共分离到细菌320株,将分离到的细菌菌株与兰花炭疽病病原菌胶胞炭疽菌进行生长对峙试验.初筛获得拮抗菌57株.复筛后得到筛选自毛乌素沙地土壤生物结皮样品的5A5-3对病原菌具有较高的抑菌活性.对其进行形态特征观察和生理生化试验及16S rDNA序列相似性分析,结果表明:菌株5A5-3与Bacillus velezensis标准菌株(CR-502,AY603658)的16S rDNA序列相似度达100％,最终将菌株5A5-3鉴定为Bacillus velezensis.