去雄对睡莲花瓣开放角度及生理生化特征的影响

为揭示睡莲(基部被子植物)的开花特性,探究雄蕊在睡莲花瓣节律性开放过程中的作用.本研究以蓝鸟睡莲(Nymphaea 'Blue Bird')为实验材料,在去雄(摘除雄蕊)后记录花瓣开放角度和萎蔫时间,并于去雄后第6、24、48及72小时测定花瓣的生理生化指标变化.结果 显示,去雄后睡莲花瓣的开放角度小于对照组,在第48小时与对照组开放角度差异最大,达到49.31°,而去雄后花瓣萎蔫的时间与对照组相同,均出现在第72小时;去雄引起了花瓣多项生理生化指标发生变化,其中,含水量在第24小时与72小时显著低于对照组,比对照组分别低0.7％与0.9％;可溶性糖含量变化显著,在第24小时和48小时比对照组分别高出0.48与0.68 mg/g;脯氨酸(Pro)含量在第72小时显著高于对照组;过氧化物酶(POD)活性从第24小时起比对照组显著升高;而丙二醛(MDA)含量则与对照组无明显差异.以上结果说明,去雄导致了睡莲花瓣开放角度及生理状态发生改变,该发现进一步地揭示了睡莲的开花特性,首次证明了雄蕊对于花瓣节律性开放具有调节作用,为花瓣开放闭合及切花保鲜等领域的研究提供了新的思路.     

北方干旱地区不同土壤覆盖措施对侧柏林间土壤含水量及造林成活率的影响

为了探索适合在北方干旱地区造林中大面积推广应用的土壤覆盖措施,提高人工造林的成活率,开展了不同土壤覆盖措施对侧柏林间土壤含水量及造林成活率的影响试验,结果表明:土中覆草的处理蓄水能力更强,明显促进侧柏苗木生长,提高苗木的成活率。我国北方干旱地区应用土中覆草技术可明显提高造林成效。     

自然生草桃园表层土壤水分和草地地上生物量的空间分布及其关系

【目的】阐明桃树果园短期自然生草条件下土壤水分空间分布特征及其与草地地上生物量的关系。【方法】以信阳沙壤土五月鲜桃园为研究对象,在冬春季短期自然生草条件下,采用1 m×1 m网格采样法,以经典统计学和地统计学半方差函数为工具,研究表层(0~5 cm)土壤水分和草地地上生物量空间分布特征。【结果】表层(0~5 cm)土壤含水量和地上草地生物量符合正态分布,平均体积含水量为10.08%,95%置信区间为9.84%~10.32%,变异系数为16.36%,0.2 m×0.2 m草地地上生物量均值为9.17 g,变异系数为56.71%。区域田块尺度上,自然生草桃园草地地上生物量和表层(0~5 cm)土壤水分空间分布均符合指数函数模型,模型块金值/基台值分别为0.477 3和0.499 8,变程分别为7.20和2.51。即二者均具有中等程度的空间依赖性,草地地上生物量较表层(0~5 cm)土壤含水量具有更强的空间依赖性。克里格插值结果表明,表层(0~5 cm)土壤含水量和草地地上生物量空间上呈斑块状分布,且表现为距离树体越远值越大的分布特征。相关分析结果表明,地上生物量与表层(0~5 cm)土壤含水量之间极显著正相关(P<0.001)。【结论】果园短期自然生草有利于保蓄表层土壤水分,改善土壤水分条件,草地地上生物量是影响果园表层土壤水分空间分布的重要因素。     

豆-禾混播草地中紫花苜蓿比例对其固氮效率的影响及潜在生理机制

【目的】 通过研究豆草比例对紫花苜蓿-羊草混播草地豆科植物生物固氮的影响及其生理生态机制,深化对混播群落结构和生物固氮功能关系的理解,辅助豆-禾混播草地的科学建植和管理,提高混播草地生物固氮和土壤肥力,提升草地资源生产和生态保障能力。【方法】 2017年5月,利用紫花苜蓿和羊草为试验材料,采取随机区组设计,于中国科学院长岭草地农牧生态研究站内建植不同豆草比例（紫花苜蓿占比为25%、50%、75%、100%）的紫花苜蓿-羊草混播草地,4次重复。建植一年后,通过样方取样法调查混播草地群落结构变化,测定紫花苜蓿叶片、枝条和根系生长发育、光合和水分等生理代谢特征,在测定根系结瘤特征基础上,采取¹⁵N同位素自然丰度法评估紫花苜蓿固氮效率,结合土壤水分动态监测,分析豆草比例对紫花苜蓿生物固氮的影响及其生理生态机制。【结果】 （1）混播草地建植一年后,对应25%、50%、75% 和100%设计的豆草混播比例,混播草地实际紫花苜蓿占比分别为11%、27%、53%和100%。（2）对比25%、75%和100%的初始豆草种植比例,50%的初始豆草比例下,生长季平均土壤水分含量分别增加了21.4%、36.4%和51.7%。（3）50%豆草种植比例下,紫花苜蓿植株有更大的枝条和根系生物量、叶片数量、叶片面积、叶片厚度和叶片生物量,上述指标最小值出现在100%的豆草播种比例。（4）50%豆草种植比例下,紫花苜蓿具有最大的光合速率,枝条和根系中淀粉含量最高,但枝条和根系中可溶性糖含量最低。（5）50%的初始豆草混播比例下,紫花苜蓿根瘤发育更完善,其生物固氮率较25%、75%和100%的豆草混播比例分别提高了13.5%、44.6%和79.2%。回归分析表明,随豆草比例变化,紫花苜蓿生物固氮效率与土壤含水量呈正相关。【结论】 紫花苜蓿-羊草混播草地中,紫花苜蓿生物固氮能力与豆草比例间存在非直线型变化关系。当初始豆草种植比例为50%时,紫花苜蓿生物固氮率最大。豆草比例驱动土壤水分变化,进而通过调控叶片发育和光合等途径改变了紫花苜蓿植株和根瘤发育,是其影响生物固氮的潜在机制。     

基于探地雷达的典型土壤物理性质探测研究进展

探地雷达(GPR)作为一种新型的无损探测工具,具有探测速度快、探测过程连续、操作简单,探测费用低等优点。探地雷达在工程勘探方面应用广泛,但在探测典型土壤物理性质,尤其是在探测矿区典型土壤物理性质方面的应用研究较少。本文在介绍GPR基本工作原理、发展历程及其图像处理研究进展的基础上,对基于GPR的典型土壤物理性质探测研究进展作详尽文献分析,最后阐述基于GPR的矿区复垦土壤典型物理性质的研究进展,并对探地雷达探测典型土壤物理性质进行了展望,指出基于GPR对典型土壤物理性质的研究应主要集中于GPR图像处理技术、GPR的分辨率及探测效果评价等方面。     

不同管理措施下土壤含水量和渗透阻力的时间变异性

分析了8种土壤管理措施下渗透阻力(Pr)和土壤含水量(W)的变化。在2014—2015年的4个时期(12月、2月、4月和6月),对4种耕作制度和4种土壤管理措施在废弃地上进行了W和Pr的试验测定。试验共采集64份土壤样品,分析了在4个时间内W的时间变化。研究表明,Pr和W受土壤管理措施和耕作制度的影响,此外,Pr和W随着时间的变化而变化。在不同处理下,Pr与土层深度之间具有相关性。在压实土壤上的耕作导致在所有测量时间和两种土层深度的Pr降低。一般情况下,在所调查的各处理中,给定的测量时间内,各处理间W的变化较低。研究发现,土壤管理措施和土层深度对W具有显著影响,但在所测的各时段内,土壤管理措施和土层深度的交互作用均不显著。土壤管理措施和土层深度之间的交互作用对Pr的影响极显著(P<0.01)。此外,土壤管理措施和时间以及它们之间的相互作用对Pr和W均有显著的影响(P<0.01)。     

基于粒子群算法优化BP神经网络的土壤含水量短期预测模型

为提高土壤含水量预测精度,基于物联网监测数据,提出了粒子群算法(PSO)优化BP神经网络的土壤含水量预测方法。首先应用主成分分析法筛选出影响土壤含水量的关键影响因子,然后构建8-5-1的BP神经网络拓扑结构,应用粒子群算法优化BP神经网络的初始权值和阈值。结果表明:与传统BP神经网络相比,新模型优化了网络结构,避免了陷入局部最优解,具有良好的预测效果;模型的评价指标平均绝对误差、平均绝对百分误差、误差均方根分别为0.259 2、0.010 5和0.135 6,与单一BP神经网络相比,预测精度更高,可满足实际的土壤含水量预测的需要。     

不同生育时期冬小麦叶片相对含水量高光谱监测

为实现冬小麦不同生育时期叶片水分含量的快速监测，以冬小麦冠层高光谱数据和红外热成像数据为基础，计算得到5种光谱参数，通过对不同生育时期叶片相对含水量与光谱参数拟合状况进行分析和筛选，分别构建了基于光谱参数的叶片相对含水量反演模型，并对模型进行检验。结果表明，不同生育时期叶片相对含水量与比值指数（RVI）、归一化差值植被指数（NDVI）、比值/归一化植被指数（R/ND）、优化土壤调整植被指数（OSAVI）、冠气温差（TDc-a）均呈极显著相关（P＜0.01）；拔节期、抽穗期、开花期、灌浆前期和灌浆后期叶片相对含水量分别与NDVI、OSAVI、R/ND、TDc-a和TDc-a拟合效果较好，决定系数分别为0.842、0.884、0.831、0.864和0.945；预测模型的均方根误差分别为0.019、0.016、0.027、0.032和0.024，相对误差分别为2.16%、1.80%、3.30%、3.81%和3.53%。因此，在拔节期、抽穗期、开花期、灌浆前期和灌浆后期，可以分别利用NDVI、OSAVI、R/ND、TDc-a和TDc-a估测冬小麦叶片相对含水量。