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.     

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。     

秸秆还田对东北半干旱区玉米‖花生轮作系统土壤水热特性及作物产量的影响

以东北半干旱区玉米‖花生轮作系统为研究对象,试验设传统玉米单作、花生单作、不同秸秆还田量下(30%、60%和100%)玉米‖花生轮作5个处理。通过连续3年田间定位试验,研究玉米秸秆不同还田量对农田土壤水热特性、产量及土地当量比(LER)的影响。结果表明,与传统单作相比,秸秆还田处理玉米区播前0～40 cm土壤平均含水量提高了1.9%～3.9%,花生区提高了11.0%～13.9%;成熟期,秸秆还田花生区0:00～8:00平均地温比传统单作提高了0.2℃～1.1℃,10:00～22:00平均地温较传统单作降低了0.5℃～1.0℃。2016年和2017年玉米‖花生轮作系统LER为1.05～1.16,2018年各处理LER均小于1。吉林半干旱区玉米‖花生轮作系统进行秸秆还田改善了作物播前的土壤水分状况,但对于作物产量的影响在不同年份有所差异。     

不同耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响

为探讨耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响,2016年6—9月在内蒙古自治区呼伦贝尔市阿荣旗试验区设置3种耕作方式深松(SS)、免耕(MG)及常规耕作(CK),分别采集0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm土层的土样,对土壤容重、含水量、土壤渗透速率及土壤孔隙度进行调查。结果表明：3种耕作方式土壤容重及含水量均表现为SS>CK>MG；土壤入渗特征表现为初始入渗率>平均渗透率>稳定入渗率；土壤入渗速率及累计入渗量表现为SS>CK>MG；土壤孔隙度以SS处理下最高且随着月份的增加土壤孔隙度降低。主成分分析表明,初始入渗速率和渗透总量对不同耕作方式最为敏感,可以作为考察东北黑土区农田耕作效应与缓解黑土地退化的评价指标。由综合得分可知,不同耕作方式下土壤性能优劣表现为SS>MG>CK。综上,深松耕作可以有效的降低土壤容重,提高土壤含水量,促进土壤渗透能力；免耕更有利于水分的保持,降低土壤的无效蒸发。     

种植密度对不同熟期玉米品种生理成熟时籽粒含水量及产量的影响

为了研究种植密度对玉米生理成熟时含水量及产量的影响,建立高产、适宜机收、合理密植的种植模式,选用8个黄淮海地区有代表性的玉米品种为材料,测定生理成熟时不同玉米品种的籽粒含水量、产量。结果表明,不同密度之间品种生理成熟时籽粒含水量差异不显著,不同品种间生理成熟时籽粒含水量差异极显著,其中郑单958在2个密度下籽粒含水量均最高,豫单9953均最低。通过生育期调查结合生理成熟时的籽粒含水量,对8个玉米品种进行分类,得出早熟玉米品种包括豫单9953、创玉107、云台玉39、先玉335,中晚熟玉米品种包括北青340、金诚12、航星118、郑单958。早熟玉米品种在2个密度条件下产量均≥9 989.5 kg/hm~2,这4个玉米品种稳定性较好,可作为机收备选品种。     

甜玉米不同采收期籽粒品质性状研究

为研究不同采收期甜玉米品质性状的变化,以7个国内生产主推甜玉米品种为研究材料,设置授粉后15、18、21、24、27、30天共计6个采收期,动态监测甜玉米籽粒含水率、果皮厚度和糖组分等指标。结果表明：（1）参试甜玉米品种的籽粒含水率在授粉后15~30天呈下降趋势,其籽粒含水率变幅为80.09%~68.76%。不同甜玉米品种间籽粒含水率的平均下降速率各异。‘京科甜608’、‘京科甜533’和‘中农大甜413’籽粒含水率下降速率相对缓慢。（2）参试甜玉米品种果皮厚度随授粉后天数增加呈先升高后降低的单峰变化趋势,峰值出现在授粉后21天左右。不同品种间籽粒平均果皮厚度以‘京科甜608’和‘米哥’最低,为78.40 μm;‘中农大甜413’最高,为91.63 μm。（3）参试甜玉米品种籽粒中葡萄糖和果糖含量在授粉后15~30天呈降低趋势,‘京科甜533’、‘京科甜183’、‘京科甜608’葡萄糖和果糖含量在授粉后15~24天相对较高。蔗糖和山梨醇含量随授粉后天数增加呈先升高后降低趋势,在授粉后21~30天,蔗糖含量以‘京科甜158’和‘米哥’含量相对较高。籽粒发育初期（授粉后21天之前）,籽粒中以果糖和葡萄糖为主,之后蔗糖逐渐增加。不同品种间,‘京科甜533’、‘京科甜183’、‘中农大甜413’和‘京科甜608’籽粒中总糖含量均高于‘米哥’,其籽粒中糖组分主要以果糖和葡萄糖等还原性糖为主,而蔗糖含量相对较低。     

不同因素影响下层状土壤水分入渗特征及水力学参数估计

层状土壤是自然界常见的土体结构,其水分运移规律不同于均质土;大气降水、灌溉水等水分的入渗是土壤水文过程的一个重要环节,同时它也与地下水补给、污染物运移等过程紧密相关。土壤初始含水量、土体构型及供水强度等因素均会影响水分的入渗过程。为探究积水深度、土体构型、初始含水量三种因素对层状土壤水分运移的影响,通过室内积水入渗试验对湿润锋、累积入渗量、土壤剖面压力水头进行观测,并利用Hydrus-1D模型反演水力参数并对相应条件下的水分运移规律进行模拟和分析。结果表明,层状土壤中湿润锋随时间的推进方式由非线性过渡至线性,入渗率逐渐减小。三种因素作用下,层状土壤水分运移特征有明显差异:积水深度、土壤初始含水量增加时,湿润锋运移速率和入渗率均增大,且各观测点压力水头升高加快,土壤不饱和程度降低;上砂壤下粉砂壤构型较上粉砂壤下砂壤构型而言,整体湿润锋推进速率和入渗率较大,出流快,且入渗后期界面处的压力水头高于其他观测点。且结果表明,反演的水力学参数较拟合实测的参数更适用于层状土壤入渗的模拟和预测。该研究旨在揭示和掌握层状土壤水分运移规律和影响因素的作用机制,并进一步为农田灌溉措施的合理制定提供科学依据。     

探地雷达地波法测定红壤区土壤水分的参数律定研究

探地雷达地波法是一种农田尺度快速测量土壤体积含水量的有效技术,能够弥补传统方法和卫星遥感方法在含水量监测上的不足。但地波法在红壤地区进行含水量反演的最佳参数仍未确定,相关研究鲜有报道。本研究以位于南方红壤区江西省鹰潭市孙家流域为例,采用地波法对区域土壤体积含水量进行了探测:先使用共中心点法确定所用雷达的系统延时、有效反演深度,并利用Topp、Roth、Ferre和朱安宁四种常用的经验模型由介电常数ε反演土壤含水量;然后通过固定间距法进行区域性的土壤体积含水量测量,确定雷达测量时的最佳天线间距。这一系列过程中,土壤含水量实测值是用烘干法校正的管式时域反射仪(time domain reflectometry,TDR)测定的土壤体积含水量。研究的目的是为了律定地波法在红壤区测定土壤含水量的有效反演深度、最优模型和最佳天线间距等参数。结果表明:60 MHz探地雷达地波法反演0～40 cm土层的土壤体积含水量时精度最高,误差最小;Roth经验模型更适合于红壤地区0～40 cm土层土壤含水量的反演,均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.022 m3m-3;地波法的最佳天线间距为1.0 m,能够准确地反演土壤体积含水量;土地利用类型对雷达的探测精度具有一定影响,在1.0 m天线间距下,旱地上的反演精度优于果园,旱地和果园的RMSE分别为0.004和0.020 m3m-3。     

生物降解膜对土壤温、湿及玉米生长的影响

地膜在促进增产的同时,带来一系列的污染问题,可降解地膜在一定程度上既能实现增产,又能减少污染。本研究进行了普通地膜和透明、黑色两种全生物可降解膜、裸地栽培玉米对比实验,来探讨和分析生物降解膜的降解性及对土壤含水量、温度和玉米生长的影响。结果表明:全生物降解膜的降解速度明显快于普通膜,其中黑色全生物降解膜略快于透明全生物降解膜。不同覆膜下各个土层的含水量都随着深度增加而增加,其中中层含水量增速最大;三种覆膜的土壤含水量在生长前期无显著差异,到后期透明全生物降解膜和黑色全生物降解膜下土壤含水量越来越接近裸地,与普通膜之间的差距越来越大。3种覆膜在玉米生长的各个时期均能有效提高土壤温度,但增温效果随着土层深度的增加而减弱,且越到后期两种全生物降解膜对土壤的增温效果越弱。覆膜能显著提高玉米的出苗率,加快玉米生育进程,使玉米的株高、茎粗、叶面积以及地上干物质重量增加,在一定程度上有利于经济效益的提高。因此,以全生物可降解地膜替代普通塑料地膜是具有可行性的。     

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。