基于AMSR-2蒙古高原土壤水分反演及 对气象因子响应分析

土壤水分是地表水文过程研究的一个重要参数,是众多环境因子综合作用的结果,科学判定土壤水分对环境因子的响应特性,对在蒙古高原地区开展干旱监测预警,调整农业生产结构,改善区域生态环境具有重要意义。本研究基于AMSR-2观测亮温、SPOT-NDVI数据,利用微波辐射传输模型及粗糙地表发射率Qp模型,构建适合蒙古高原的土壤水分反演方程,同时将模型应用于2013年蒙古高原植被生长期土壤水分反演。在此基础上,结合TRMM 3B43降雨量及气象站点气温数据,探讨了蒙古高原土壤水分对气象因子及植被的响应特性。结果表明:1)构建的蒙古高原表层土壤水分反演模型精度较高,土壤水分反演值与实测值的判定系数为0.680 6,均方根误差(RMSE)达0.031 6 cm3·cm-3,反演结果明显优于JAXA提供的AMSR-2土壤水分产品数据(RMSE=0.044 1 cm3·cm-3)。2)TRMM 3B43降雨数据与实测降雨量线性拟合,其判定系数为0.859 8,直线拟合斜率K=0.941 5,在数值上较站点实测值略微偏低,表明TRMM 3B43数据精度较高,在蒙古高原具有很好的适用性。3)蒙古高原植被生长期土壤水分、植被指数及降水量在空间格局上均表现出由北向南、由东北向西南逐渐减少的趋势。干旱区,土壤水分对气温变化最敏感,二者表现出显著正相关关系,其次为降水和植被;半干旱区,植被是影响土壤水分的关键因子,而气温与降水对土壤水分影响呈现出季节性变化;半湿润区3个因子对土壤水分的影响程度表现为植被降水气温。总之,利用土壤水分对气象因子和植被的响应特性,可以采取适当措施降低蒙古高原灾害发生风险,为区域生态环境建设提供科学依据。     

高标准基本农田建设时序安排研究——以河北省涿州市为例

高标准基本农田是集耕地自然质量、良好配套基础设施、高级农业技术和先进管理理念的高生产能力系统,然而国家对于高标准基本农田建设的投资标准较低,如何在不饱和投资的前提下科学合理地进行高标准基本农田建设,是当下以及未来很长一段时间内需要解决的热点问题。本文以河北省涿州市为例,采取模型法、多因素综合评价方法、配对比较法、可行性-适宜性组合矩阵,首先依据基本农田连片度状况,进行建设区划分,依据乡镇界线对建设区进行细化,然后以建设区为基本评价单元,通过建立建设可行性和生态适宜性评价指标体系,探讨各评价单元的高标准基本农田建设状况,并根据可行性-适宜性组合矩阵进行建设时序安排。结果表明:河北省涿州市可划分为73个高标准基本农田建设区,其中近期建设区15个,总面积11 241.23 hm~2,主要分布在区域社会经济发展水平较好,区位条件较优越,生态景观状况良好,连片度较高的松林店镇、码头镇和刁窝乡等区域;中期建设区50个,总面积27 054.07 hm~2,其分布较广,主要分布在义和庄乡等东北部,高官庄镇、豆庄乡等东南部,以及西部、西北部绝大部分区域;远期建设区8个,总面积875.98 hm~2,呈零散状分布,且建设区平均面积较小,仅为109.50 hm~2。相关政府部门需要综合考虑建设区建设可行性、生态适宜性,以及实际工作开展时所需要的前期和后期经费支持等社会经济因素,进行建设时序和重点区域选择;通过工程或技术等措施改善限制高标准基本农田建设的主要要素,逐步扩大适宜建设区域;需要认真决策,选择建设强度低且生态适宜性较好的区域进行试点工作,与此同时积极扩宽投资渠道,从而保证高标准基本农田建设目标的顺利完成。     

豫北冬小麦、夏玉米多年需灌水次数及典型 生育期需灌水分析

研究气候变化情景下豫北地区农业需灌水次数的变化情况,可为当地灌溉以及保证农业可持续发展提供参考。本文分析处理近63 a(1951—2013年)气象数据和新乡七里营站点土壤数据,结合作物生长参数,利用降水、灌溉、作物蒸散发与土壤水分之间变化关系,建立干旱灌水指数模型。此模型中干旱灌水指数(DII)分布在[-1,1]之间,小于0时即干旱需灌水。在现有冬小麦-夏玉米种植制度下,利用干旱灌水指数模型计算多年需干旱灌水指数,并进一步得到灌水次数。选择冬小麦生长季分别为湿润(1985—1986年)、正常(2004—2005年)、干旱(1983—1984年)的3个典型实际代表年度,夏玉米生长季分别为湿润(2003年)、正常(1993年)、干旱(2009年)的3个典型实际代表年,计算了不同代表年冬小麦、夏玉米作物需水情况。进一步计算得到了冬小麦、夏玉米在典型湿润、正常、干旱3个不同代表年的干旱灌水指数,并进行了有无灌水的干旱情况分析。结果表明:近63 a冬小麦-夏玉米系统每年需灌水2~7次不等,平均需灌水5.1次。冬小麦和夏玉米湿润、正常、干旱3个代表年蒸散发量(ETC)分别为489.4 mm、551.4 mm、481.7 mm和466.1 mm、477.8 mm、529.3 mm。在无灌水条件下典型代表年内,冬小麦、夏玉米都会遭遇不同程度干旱,典型湿润、正常、干旱代表年冬小麦分别灌水2次、3次、4次,夏玉米分别需灌水1次、2次、3次后,基本可以消除干旱对其正常生长影响。综上,通过干旱灌水指数来量化需灌溉次数是可行的。气候变化情景下,近10年(2003—2013年)需灌水频次变化大,年际间干旱事件频发,更好的科学灌溉管理可减少干旱对作物的影响。     

施用有机肥对葡萄植株Hg富集的影响

【目的】以葡萄果树为研究对象,研究了不同剂量Hg胁迫下施用羊粪有机肥对不同生长期葡萄植株各部位Hg富集的影响,为利用有机肥控制葡萄Hg污染提供科学依据。【方法】采用盆栽试验,每个盆钵装过5 mm筛的风干土15 kg,土壤汞含量设置0、 1.5、 25 mg/kg 3个处理水平,以HgCl2固体粉末形式施入土壤,每个水平分别设置施用有机肥和不施用有机肥两种情况。供试有机肥为羊粪,并按12.5%施入土壤,混匀后放置平衡15 d,于4月8日定植葡萄苗,每盆移栽健壮无病、 生长状况基本一致的植株1株,每个处理重复6次。【结果】不管施用有机肥与否,葡萄花瓣、 果实、 枝条和叶片中的汞含量均随土壤Hg含量的增加而明显增加,而葡萄不同部位中Hg的富集系数却呈现出显著降低的趋势,且在各部位的大小顺序为叶片花枝条果实。葡萄叶片和枝条Hg含量及其富集系数基本上表现出了幼果期最高,成熟期最低的生长期富集特征。与未施有机肥处理相比,低Hg处理施用有机肥后使开花期葡萄枝条汞含量降低了69.16%; 高Hg处理施肥后使开花期、 幼果期和成熟期葡萄枝条汞含量分别降低了50.52%、 58.33%和48.35%,并使三个时期叶片汞含量的降低幅度比低Hg处理分别高出了26%、 29.70%和37%。在土壤Hg污染下,施用有机肥的葡萄各器官汞含量均低于未施肥处理,且高Hg处理下的Hg含量降低幅度大多高于低Hg处理。不管低Hg或高Hg处理,施肥使叶片汞含量在幼果期和成熟期降低均最突出,而低Hg处理施肥使枝条汞含量在开花期降幅最高,高Hg处理在幼果期降幅最高。【结论】施用有机肥后,葡萄花、 叶片、 枝条和果实受Hg污染胁迫的影响明显减轻,尤其土壤Hg含量越高,有机肥的这种抑制作用越明显。     

不同种植模式对土壤酶、烤烟生长及烟叶致香成分的影响

我国烤烟连作现象严重,而烤烟连作会影响土壤健康状况,降低烟叶质量。为探究合理的烤烟种植模式,研究了烤烟连作、轮作和套作3种种植模式对烤烟主要农艺指标、土壤酶活性以及烤烟致香成分含量的影响。结果表明:连作烤烟株高较为矮小,除酸性磷酸酶活性较高外,其他土壤酶活性较低,烟叶香气质量较差;相较于烤烟连作,烤烟套作和轮作有利于烟叶生长,提高并且均衡土壤酶活性,改善烟叶香气质量;本试验条件下,甘薯和辣椒可以作为较好的烤烟套作和轮作的对象作物。     

不同品种苋菜对砷的吸收能力及植株磷砷关系研究

利用水培试验方法,研究了不同品种苋菜对As(Ⅴ)的耐性、富集能力及其植株中P、As含量间的关系。结果表明,当营养液中As(Ⅴ)浓度为2 mg·L~(-1)时,As(Ⅴ)促进了花红柳叶、红柳叶苋菜的生长,但对其他品种苋菜的生长有抑制作用;当营养液中As(Ⅴ)浓度达到4 mg·L~(-1)时,As(Ⅴ)对所有品种苋菜的生长都有明显的抑制作用。两种As(Ⅴ)浓度处理下,苋菜不同品种地上部砷含量均为白圆叶苋菜≈红柳叶苋菜花红柳叶苋菜花红苋菜严选红圆叶苋菜。当营养液中As(Ⅴ)浓度为2 mg·L~(-1)时,苋菜地上部P含量与As含量有显著相关性(r=0.881),当营养液中As(Ⅴ)浓度为4 mg·L~(-1)时地上部P、As含量间的相关性不显著,但相关系数达到0.816。苋菜种子中P含量与两种As(Ⅴ)浓度处理下地上部As含量呈显著或极显著相关性(r=0.937,0.971)。     

基于全基因组序列的黄瓜绿斑驳花叶病毒重组和系统发育分析

 通过RT-PCR扩增了黄瓜绿斑驳花叶病毒(Cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)济南分离物(CGMMV-JN)的基因组片段。序列测定结果表明CGMMV-JN基因组全长6 424核苷酸(nt),5′-和3′-UTR分别为60和176 nt,含有4个ORF,分别编码129 kDa和186 kDa复制酶相关蛋白、29 kDa移动蛋白及17.4 kDa外壳蛋白。CGMMV-JN与另外29个CGMMV分离物全基因组核苷酸序列一致率为90.0%~99.7%。重组分析发现韩国KOM(AF417243)、以色列EC(KF155231)、印度(DQ767631)和我国河北的CHB(KJ658958)4个分离物在RdRp编码区存在重组。系统发育分析结果表明,这些分离物可分成3个组。选择压力分析结果表明cp基因处于正选择,其它基因处于负选择。本文研究的结果为黄瓜绿斑驳花叶病毒的监测及防控提供了理论依据。     

不同蛋白酶抑制剂对绿僵菌侵染东亚飞蝗的影响

为了揭示不同蛋白酶抑制剂对绿僵菌致病力的影响,明确绿僵菌经消化道侵染东亚飞蝗的作用机制,采用分光光度法测定了经绿僵菌IPPM202及不同蛋白酶抑制剂处理后,不同时间东亚飞蝗中肠总蛋白酶、类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶、乙酰胆碱酯酶（AchE）和谷胱甘肽硫转移酶（GSTs）活力的动态变化。结果表明,绿僵菌IPPM202处理后10 d内,东亚飞蝗中肠总蛋白酶活性呈现先上升再下降再上升的趋势,类胰蛋白酶活性呈先上升再下降趋势,类胰凝乳蛋白酶活性逐渐上升;但两种解毒酶的变化均为先上升后下降。加入两种抑制剂后,总体上抑制了东亚飞蝗中肠总蛋白酶和两种解毒酶的活性,降低了菌株IPPM202的侵染力,其中,甲苯磺酰基-L-氨基联苯氯甲基酮（tosyl-L-phenylalanine chloromethyl ketone,TPCK）作用较对脒苯基甲磺酰氯（4-amidino phenyl methane sulfonyl fluoride,APMSF）更加显著,使各种酶活力降低至与对照无差异水平。本研究对于揭示绿僵菌在中肠的致病机理及寄主对真菌侵染的免疫机制有一定的指导意义。     

不同小麦品种产量对冬前积温变化的响应

为确定河北省中部地区小麦品种适播期,筛选耐迟播品种,2011年秋至2014年夏在河北藁城采用播期×品种二因子裂区试验,研究了不同播期对当地12个主栽小麦品种产量的影响以及不同品种对冬前积温的响应。结果表明,播期对小麦产量有显著影响;不同品种对播期响应差异明显,分为迟钝型、中间型和迟播敏感型。迟钝型品种对播期不敏感,适播期长,冬前≥0℃积温范围为324~560℃,迟播后穗数和产量稳定;中间型品种适播期较长,积温范围为362~566℃,迟播后粒数增加,穗数和产量降低;迟播敏感型品种对播期敏感,适播期较短,积温大于511℃,不宜晚播,晚播后穗数和产量明显下降。在试验地区,推荐小麦适播期为迟钝型品种10月7日至22日、中间型品种10月7日至19日、敏感型品种10月5日至10日。     

蚯蚓蛋白水解酶对大豆蛋白的分解作用

通过琼脂糖蛋白平板及水解度测定两种方法从定性、定量两个方面研究了蚯蚓蛋白水解酶对大豆蛋白的分解作用．同时测定并比较了蚯蚓豆粕反应物的氨基酸含量。结果表明．蚯蚓蛋白水解酶对大豆蛋白具有一定的酶解活性．其水解度达2．75％。利用蚯蚓处理豆粕,反应物中多种氨基酸含量均有不同程度增加,氨基酸总量与豆粕相比上升了27．83％,而且各种必需氨基酸的比例也更趋合理。因此,利用蚯蚓蛋白水解酶对大豆蛋白的分解作用可以有效地改善豆粕饲料的品质．