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1.
为深入理解未来大气CO2浓度升高背景下草地生态系统结构与功能响应土壤磷亏缺的潜在机理,该研究利用可精准控制CO2浓度的大型人工气候室,探讨了正常CO2浓度400 μmol/mol、升高CO2浓度800 μmol/mol和磷素供应水平(0.004、0.012、0.02、0.06、0.1和0.5 mmol/L)对黑麦草气孔特征及其气体交换过程的影响。结果表明,CO2浓度升高使供磷水平0.1和0.5 mmol/L的气孔密度增加约35%(P=0.012)和25%(P<0.001),但却减小气孔开度13%(P=0.002)和12%(P=0.005),且导致供磷水平为0.06 mmol/L的黑麦草气孔分布更加规则。同时,CO2浓度升高还导致供磷水平0.1和0.5 mmol/L的净光合速率显著增加8.6%(P=0.002)和15.8%(P<0.001),从而提高黑麦草的水分利用效率。另外,不同供磷水平明显改变了植株生物量及其分配,且高浓度CO2对较高磷水平时地上生长产生更强的施肥效应。研究结果将为深入理解草地生态系统对大气CO2浓度升高和土壤磷素亏缺的响应机理提供理论依据和数据支撑。  相似文献   
2.
在地球化学元素循环中,氮素是最重要、最活跃的营养元素之一。农田生态系统中的氮素很大程度上决定农作物的产量和品质。然而,在全球气候变化背景下,随着大气CO2浓度和温度升高,作物-土壤氮循环的变化可能显著影响农田生态系统中的作物生产。因此,研究作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高的响应,能够为科学合理地预测未来气候条件下,农田生态系统中作物的氮素需求,以及保障农作物产量的稳定供应提供理论依据,对于全面认识全球气候变化背景下的农田生态系统氮素循环过程及土壤可持续利用具有重要意义。本文综述了大气CO2和温度升高对作物氮素吸收和分配,以及与氮有效性密切相关的土壤氮转化的影响,并系统总结了二者对作物-土壤氮循环过程产生的交互作用。总结以往研究发现,在大气CO2浓度升高条件下,作物的蒸腾作用减弱,但光合作用增强,生物量加大,根系分支和根表面积增加,豆科作物的根瘤固氮能力提高,因此整体上促进作物对氮的吸收,并且增加作物向籽粒中分配氮的比例,但作物的平均氮浓度降低。此外,高CO2浓度提高了土壤酶活性,增强了土壤有机氮矿化作用、硝化及反硝化作用,加速了土壤氮转化。升温和CO2浓度升高对作物-土壤氮循环产生正向或负向的交互作用,主要表现在:高温和高CO2浓度对作物的生物量、光合作用、地下部氮分配、根系分支以及根表面积具有协同促进作用,升高温度减轻了高CO2浓度对作物蒸腾作用和作物氮浓度的抑制作用。然而,升温抑制了高CO2浓度对作物向籽粒中氮分配、氮吸收以及产量的促进作用;升温虽然能进一步增强高CO2浓度对土壤酶活性和有机氮矿化的促进作用,但是对于土壤硝化和反硝化作用,二者的交互作用以及相关的分子机制尚不明确。大气CO2升高和温度升高对土壤微生物,以及微生物与作物之间的耦合关系的研究比较薄弱,特别是由微生物主导的氮循环过程及其对全球气候变化的反馈机制是未来研究的重点。本文提出利用16S rRNA、DGGE、T-RFLP、qPCR、RT-PCR技术、蛋白组学以及稳定性同位素探针原位研究技术,可以将复杂环境中微生物物种组成及其生理功能进行耦合分析,揭示大气CO2浓度与温度对作物-土壤氮循环过程的交互作用机理,增强对气候变化下农田生态系统氮素循环响应的预测能力,为农田生态系统有效地适应气候变化提供科学的理论依据。  相似文献   
3.
为获得沙棘SCoT-PCR最佳反应体系并筛选出适用引物,本研究采用正交试验设计与单因素试验设计的方法对其反应体系进行优化,并在此基础上对设计的80条引物进行筛选。试验结果表明:沙棘SCoT-PCR最佳反应体系(20μL)为:2×Taq PCR预混试剂Ⅱ用量9.8μL,模板DNA用量25 ng,引物浓度0.9μmol/L;从设计的80条SCoT引物中筛选出24条扩增条带清晰、多态性较高的引物。本研究结果可为沙棘遗传多样性、遗传图谱构建、品种指纹图谱的构建等研究提供相关依据。  相似文献   
4.
为量化农田裂隙发育程度,考虑脱湿过程中土壤孔隙在基质域、沉降域和裂隙域间转化,该研究提出基于土壤收缩特征和收缩各向异性的裂隙体积比率(裂隙率)关于含水率的预测模型。该模型包括3个子模型:改进VG型式的基质域收缩特征VG-PENG模型,描述收缩各向异性的几何因子Logistic模型,基于上述VG-PENG收缩特征模型和几何因子模型的裂隙率预测模型。通过土壤收缩试验和裂隙演化监测试验,采用图像处理技术提取裂隙数据,评价了该模型的优度及适用性。结果表明,VG-PENG收缩模型具有较好的连续性和明确的物理意义,可精确描述土壤收缩特征(R~20.98);该研究引入Logistic曲线描述土壤收缩几何因子,揭示了收缩过程中土壤横向开裂和纵向沉降的各向异性机理,提出了脱湿初期纵向沉降(几何因子趋近1)、中期主沉降-副开裂(几何因子处于1~3之间)、后期趋于稳定3个阶段,Logistic模型可精确描述收缩几何因子随含水率变化;基于VG-PENG收缩模型和Logistic几何因子模型,构建了裂隙率关于含水率的演化模型,该模型呈"S"型曲线,取决于土壤收缩属性及其各向异性特征,裂隙率模拟值和实测值吻合较好,呈显著水平(R~20.90,P0.001)。该研究裂隙率预测模型修正了土壤收缩各向异性在裂隙率估算中造成的误差,并突破性地将VG-PENG收缩特征曲线进一步推演并应用于裂隙率模拟,可方便、快捷地通过土壤收缩数据预测农田裂隙率随含水率演化规律,为膨缩土裂隙流研究提供理论依据和参数基础。  相似文献   
5.
翅多型现象在昆虫中广泛存在,比如蚜虫有有翅蚜和无翅蚜,无翅蚜无翅不能飞行。翅型分化是蚜虫对不良生态环境的适应策略。有翅蚜能飞行,使其逃离不良环境并找到新的栖息地;而无翅蚜繁殖周期短、繁殖量大,有助于维持一定的种群数量。影响蚜虫翅发育的因素有遗传因素和环境因素,由环境因素决定的翅的多型现象被称为翅的非遗传多型性。本文就蚜虫翅型分化的生态学意义、影响因素,以及蚜虫翅型分化的生理和分子机制进行了综述。关于影响蚜虫翅型分化的遗传因素的研究较少,部分研究发现豌豆蚜翅型由X染色体上的一对等位基因所控制。更多的研究表明蚜虫翅型分化受环境因素影响,影响蚜虫翅型分化的环境因素有光周期、温度、种群密度、共生微生物、天敌、杀虫剂及抗生素等,事实上这些环境因素往往不是单方面存在的。保幼激素、蜕皮激素等外源激素会影响包括蚜虫在内昆虫的翅型分化,蚜虫的拥挤效应最终可能也是通过激素调控发挥作用。外源激素可以作用于出生后的低龄若虫也可作用于预产期的成虫,比如给豆蚜中龄若蚜施加保幼激素处理后,会出现超龄若虫,而不是无翅蚜。相反,反-β-法尼烯(EBF)的刺激会诱导有翅蚜后代的产生。另有研究发现,上一代豌豆蚜注射蜕皮激素可以减少有翅后代数量,而通过RNA干扰(RNA interference, RNAi)EcR受体或施加EcR抑制物也会导致后代有翅个体增加。蚜虫翅型分化分子机制的研究起始于对同一基因型蚜虫有翅、无翅成虫个体的差异表达基因或差异表达蛋白。  相似文献   
6.
针对棉秆压缩打捆密度低、压缩打捆装备可靠性差等问题,采用设计的棉秆压捆试验平台,将棉秆含水率、棉秆切断长度、棉秆喂入量和压缩活塞压缩频率作为试验因素,以压缩活塞端面压力、压缩室压力和棉秆压捆密度作为试验性能指标进行棉秆压缩打捆单因素和中心组合试验,建立各试验因素和试验性能指标之间的回归方程,确定各试验因素对性能指标的影响规律,并进行优化计算,对优化结果进行试验验证。结果表明:棉秆压缩打捆的最优组合为棉秆含水率30%,棉秆切断长度25 cm,棉秆喂入量2.15 kg/s,压缩活塞压缩频率110次/min,压缩活塞端面压力13.84 kN,压缩室压力3.36 kN,棉秆打捆密度145.83 kg/m~3,为棉秆压缩打捆机械的设计提供理论指导。  相似文献   
7.
【目的】以条锈菌和白粉菌胁迫的普通小麦(Triticum aestivum L.)为研究对象,分析由可变剪切(alternative splicing,AS)形成的TaNAC结构变异转录本,同时分析TaNAC基因的microRNA调控位点,为进一步解析TaNAC基因通过转录后调控参与小麦响应真菌胁迫奠定基础。【方法】普通小麦兼抗种质N9134在被白粉菌和条锈菌分别侵染后,各8个时间点取样并混合,然后从混合样本中克隆得到大量TaNAC转录本。参考中国春小麦基因组注释信息(IWGSC RefSeq v1.1)进行比对,选择由可变剪切形成的TaNAC序列结构变异转录本,分析它们的序列结构特征。利用生物信息学软件和在线工具,对这些TaNAC结构变异转录本编码产物的功能结构域、高级结构、理化性质、亚细胞定位等特征和变异情况进行比对分析。同时,利用洋葱表皮细胞瞬时表达系统验证其中1对TaNAC结构变异转录本的亚细胞定位预测结果,并选取5组TaNAC基因的可变剪切序列结构变异转录本进行酵母转录自激活试验,研究序列结构变异对TaNAC基因转录调控活性的影响。此外,利用miRBase数据库收录的小麦中已报道的miRNAs和TaNAC基因,进行靶基因预测分析,建立小麦TaNAC家族成员与miRNAs的靶向关系。【结果】以条锈菌和白粉菌侵染的普通小麦兼抗种质N9134为材料,克隆得到的TaNAC转录本中的35条序列结构变异转录本由13个TaNAC基因可变剪切形成。通过分析发现,同一TaNAC基因由可变剪切形成的不同结构变异转录本的核酸序列结构存在差异,而且其对应编码产物的功能结构域、高级结构、理化性质和亚细胞定位等方面均会存在差异,同时也会表现出不同的转录调控活性;不同TaNAC基因的可变剪切方式存在差异,而且它们的结构变异转录本及其编码产物在结构特征、理化性质和转录调控活性等方面也均呈现出多样性的特征。通过分析TaNAC基因与其在编码序列区域的靶标tae-miRNAs,发现具有可变剪切转录本的TaNAC基因与tae-miRNA的结合位点均在其非可变剪切区域。【结论】TaNAC基因可以通过可变剪切这种转录后调控方式参与小麦对真菌胁迫的响应;同时发现,调控TaNAC基因的tae-miRNA可以独立于可变剪切这种转录后调控方式行使功能。  相似文献   
8.
【目的】利用刺吸电位技术(electronic penetration graph,EPG)研究Q型烟粉虱(Bemisia tabaci)成虫对吡虫啉、吡蚜酮、螺虫乙酯和溴氰虫酰胺4种杀虫剂LC25处理24 h番茄苗的取食行为,探明内吸性杀虫剂亚致死剂量对烟粉虱成虫取食行为的影响。【方法】以无农药暴露史的Q型烟粉虱成虫为供试昆虫,番茄品种‘粉印三号’为供试植株。通过水培生测法确定4种内吸性杀虫剂的亚致死浓度LC25。在此基础上利用EPG监测Q型烟粉虱成虫取食寄主的13个非韧皮部指标和8个韧皮部指标,并对叶片刺吸孔进行显微观察。以无农药处理为对照(CK)。【结果】4种杀虫剂对Q型烟粉虱成虫的LC25值为溴氰虫酰胺>吡蚜酮>吡虫啉>螺虫乙酯。在总记录时间8 h内,Q型烟粉虱成虫的取食在各处理中均产生非刺探波(np)、路径波(C)、电位下降波(pd)、韧皮部分泌唾液波(El)、韧皮部被动吸食波(E2)以及木质部主动吸食波(G)6种波形。在非韧皮部的np波次数上,溴氰虫酰胺处理的次数最多,其次是螺虫乙酯处理,两者间差异不显著(P>0.05),但均显著高于CK和吡虫啉处理(P<0.05)。C波和G波总持续时间均为CK处理最长,溴氰虫酰胺处理最短,两处理间差异显著(P<0.05)。CK处理的pd波总持续时间显著长于4种杀虫剂处理(P<0.05),其中螺虫乙酯处理最短,但4种杀虫剂处理间差异不显著(P>0.05)。螺虫乙酯处理的F波总持续时间最长,吡虫啉处理最短,两者间差异显著(P<0.05)。CK处理韧皮部的E1波和E2波总持续时间分别为20.52和50.60 min,显著长于吡虫啉处理和溴氰虫酰胺处理对应波的总持续时间(P<0.05),但E1波总持续时间与吡蚜酮和螺虫乙酯处理均差异不显著(P>0.05)。【结论】4种杀虫剂LC25均引起Q型烟粉虱成虫的拒食行为,为研究烟粉虱或具刺吸式口器农业害虫对4类杀虫剂亚致死效应的拒食作用机理及防治提供了理论依据。  相似文献   
9.
林分植被覆盖在很大程度上能够反映林分生态系统的健康与否,其时空变化是林分生态系统发展方向的判断依据。对玉溪市2010—2019年林分植被覆盖的时空格局变化进行了分析,并利用单因素和多元回归分析方法分别建立回归模型探索了林分植被覆盖改善与退化的驱动因素。结果表明:林分植被覆盖整体呈向好趋势,各驱动因素与斜率均不是简单线性关系;道路和居民区与林分植被覆盖改善速度呈负相关、与退化速度呈正相关;DEM、坡度、大型水体、公益林管护与林分植被覆盖改善速度呈正相关、与退化速度呈负相关;坡向与林分植被覆盖改善速度呈正相关,地形起伏度与林分植被覆盖退化速度呈负相关。林分植被覆盖改善与退化的驱动力不尽相同,影响机制也存在差异,这为更好制定生态保护相关政策提供了有力的科学依据。  相似文献   
10.
基于机器视觉边缘检测的园林喷药机器人导航线提取   总被引:1,自引:0,他引:1  
导航路径的精确拟合是园林机器人自动化导航的关键,针对现有园林喷洒机器人仍是人工操作为主的现象,提出一种基于视觉边缘检测的导航路径拟合算法,用于指导园林喷药机器人的自动化导航。首先利用“化曲为直”的思想,截取拍摄图像的最后200像素行作为感兴趣区域;其次提出一种针对园林道路的灰度化因子,对图像进行灰度化处理;然后对图像进行行扫描,根据噪声和道路在几何学上的差异,设定宽度阈值T,快速检测出道路边缘;根据检测出的边缘点,计算道路边缘点的均值拟合出边界线;最后,根据道路顶点坐标,计算出梯形道路的中轴线方程提取出导航线,为园林机器人导航提供参数。试验结果表明该算法处理一幅图像平均耗时53 ms,误差在0.6°内,可见本文所提算法可以满足实时性要求,且算法鲁棒性好、准确性高,为园林喷药机器人的自动化导航提供理论依据。  相似文献   
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