预处理对土壤有机质光谱估算的影响

为实现土壤有机质(SOM)含量的实时、动态监测,以晋南麦区169个土壤样本为研究对象,通过测定其SOM含量与高光谱,采用多种常规预处理光谱相结合的方法,分析预处理光谱与SOM含量间的相关性,并选择光谱特征波长,构建基于光谱波长的SOM含量监测模型。结果表明,SOM含量与光谱反射率成反比;通过不同预处理方法与SOM含量相关性分析,筛选出最佳特征波长为580、567、571、560、535、672、673、674、678 nm,MSC+1st耦合多元逐步回归(MLR)构建的模型R~2为0.74,RPD为1.52,模型精度最高,误差最小,更利于实现SOM含量的光谱监测。经比较分析,多种预处理方法相结合较单一预处理方法更有利于建立估测模型。     

不同局部灌溉方式对玉米叶片生理指标的影响

以畦漫灌为对照,对隔行喷灌、隔行沟灌、膜上灌溉和穴灌4种局部灌溉方式下玉米的叶片生理指标变化规律进行了分析。结果表明,局部灌溉对玉米叶片的生理活性产生了一定的影响;膜上灌溉叶片的脯氨酸含量和细胞膜相对透性均不同程度低于畦漫灌,叶绿素、丙二醛含量,细胞间隙CO2浓度、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等指标均有不同程度提高。隔行灌溉、隔行喷灌生理指标接近于畦漫灌,穴灌与畦漫灌相比,生理指标变化与膜上灌溉正好相反。     

基于多源数据的县域冬小麦氮肥调控管理分区

为便于对县域尺度冬小麦进行精确氮肥调控,该文以安阳县冬小麦种植区为研究对象,在3S技术的支持下,利用定性和定量相结合的分析方法,分别对影响冬小麦氮肥调控的重要因子,如地形、土壤类型、土壤养分和光谱信息等多源数据,进行聚类和综合叠加分析,以确定最终的县域氮肥调控管理分区。基于土壤养分和产量的管理分区划分结果评价表明,各级分区土壤养分和产量的变异系数均有所减低,其中三级分区的21个子区为最终分区结果,其管理分区之间的土壤理化性质差异显著,有机质、碱解氮和产量变异系数均值分别降低70%、53%、66%。基于光谱数据的管理分区划分结果评价表明,不同分区内归一化植被指数(NDVI)的集中程度明显提高。分区结果可以作为冬小麦氮肥调控的决策单元,为精确农业管理提供有效途径。     

转Bt基因作物毒蛋白对根际土壤生态系统影响研究进展

随着商业化转Bt基因作物的大规模种植,研究Bt毒蛋白对土壤生态系统的可能影响,对评价转基因作物的生态风险具有重大意义。文章综述了转Bt基因作物对根际土壤生态系统影响的研究进展,包括毒蛋白在根际土壤中的存活特性,微生物利用与降解,以及毒蛋白对根际土壤微生物区系和酶活性的影响。并对以后的研究提出几点建议。     

Bt棉功能叶氮代谢对Bt蛋白表达及氮肥调节的响应

为评价外源Bt基因插入以及氮肥对Bt棉功能叶Bt蛋白表达及氮代谢的影响,对Bt棉功能叶Bt蛋白含量,硝酸还原酶、谷丙转氨酶和蛋白酶活性,可溶性蛋白质和全氮含量等指标进行了测定。结果表明:Bt棉功能叶Bt蛋白含量在蕾期最高,此后,随生育进程呈显著下降。与常规棉相比,Bt棉功能叶硝酸还原酶活性提高,在前中期谷丙转氨酶活性显著提高且有利于可溶性蛋白质的合成,前期全氮含量显著增加,对蛋白酶活性没有明显影响。Bt棉功能叶Bt蛋白含量与硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质和全氮含量呈显著正相关,表明Bt棉前期增强的氮代谢促进了Bt蛋白的表达。施氮肥明显提高Bt棉中后期功能叶硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质含量和Bt蛋白的表达。基施和初花期各50%的效应显著大于全部基施,而在基施氮肥基础上,初花期增施50%的氮肥效应最明显。与常规棉比较,施氮肥更有利于Bt棉中后期功能叶硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质含量提高。     

麦田耕作层土壤有机质的高光谱监测

为了利用高光谱技术实现麦田耕作层土壤有机质(SOM)的实时、快速、准确监测,对不同物理条件下的麦田耕作层(0~20 cm)土壤进行了有机质和高光谱的测定,并利用多元逐步回归统计方法进行了土壤有机质信息波段的提取和监测模型的构建。结果表明,风干土和过筛处理土的光谱反射率要明显高于湿土处理,在350~1 100 nm处,光谱基本重合,说明二者含有相似的光谱信息,不同土壤粒径造成1 100~2 500 nm的差异。利用多元逐步回归的统计方法构建了不同光谱处理方式的土壤有机质光谱监测模型,并取得了较好的验证效果,其中,基于Savitzky-Golay平滑法的光谱处理不适于试验土壤有机质监测模型的构建;而经一阶微分处理后所构建的光谱监测模型拟合精度高、验证误差小,其中,湿土的土壤有机质监测模型具有较好的实践应用性。研究结果将为麦田土壤有机质的高光谱监测提供一定的理论依据。     

基于光谱遥感的冬小麦籽粒淀粉积累量的监测

为了建立基于叶绿素密度淀粉积累量的最佳种植密度光谱监测模型,利用遥感技术准确测量小麦淀粉积累量,本试验通过大田试验,根据品种特性和晋中地区推广种植密度分别设置5个种植密度(300万苗.hm 2、450万苗.hm 2、600万苗.hm 2、750万苗.hm 2、900万苗.hm 2),对其冠层光谱、叶绿素密度和淀粉积累量进行了测定,并利用统计学方法对5个种植密度的数据进行分析,对混合密度进行模拟。结果表明,在5个密度梯度和模拟混合密度下所建立的淀粉积累量光谱监测模型中,以密度750万苗.hm 2条件下的NDVI(1 200 nm,670 nm)所建立的光谱模型最好,其精确度可达0.920 6。用2009—2010年的试验数据对模型进行检验,其预测值和实测值的R2也可达0.954 2,表明750万苗.hm 2的种植密度是对冬小麦淀粉积累量进行预测的最佳密度,依此所建立的冬小麦淀粉积累动态监测光谱模型是可行的。同时,所建立模拟混合密度模型的精确度可达0.883 1,验证R2也可达0.905 4,说明该模拟混合密度模型能够较准确地预测不同种植密度条件下的淀粉积累量。因此,模拟混合密度模型在现实应用中具有较好的适用性和普适度。     

干旱胁迫及复水对燕麦根系生长及生理特性的影响

为研究燕麦（Avena sativa L.）生长早期根系生长和生理特性对干旱胁迫及复水的响应规律和适应机制,本试验采用盆栽控水,测定了干旱胁迫及复水下燕麦生长早期根系生长、生理特性指标及籽粒产量变化。结果表明：短期（14 d）中度干旱胁迫对根系生长指标及活力有促进作用,重度干旱胁迫持续抑制此类根系指标;根系丙二醛（Malondialdehyde,MDA）和脯氨酸含量及抗氧化酶活性随干旱胁迫程度加重而提高;复水使受干旱胁迫抑制的根系总长、根系总表面积、根系平均直径、根系干重和根系活力提高,使受干旱胁迫提高的根系MDA和脯氨酸含量及超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）和过氧化氢酶（Catalase,CAT）活性降低。本研究表明燕麦生长早期通过调控根系生长和生理特性适应干旱胁迫,复水使受干旱胁迫影响的燕麦生长早期部分根系生长和生理特性指标得到补偿或恢复,减轻持续干旱胁迫对燕麦籽粒产量的影响。     

基于连续投影算法与BP神经网络的玉米叶片SPAD值高光谱估算

叶片叶绿素含量是评价作物生长状况的重要指标。为实现玉米叶片叶绿素含量的准确、高效高光谱估测,以玉米大田试验为基础,于7月1日(大喇叭口期)、7月19日(灌浆初期)和8月18日(腊熟期)利用ASD高光谱仪和便携式叶绿素仪(SPAD-502)分别测定了玉米叶片高光谱数据和叶绿素含量相对值SPAD;利用连续投影算法提取出玉米叶片光谱的特征波长,再用BP神经网络构建SPAD值的估算模型,并对模型进行验证。结果表明,3个日期的分段监测模型及统一监测模型的R2分别为0.885,0.900,0.675,0.827;RMSE分别为2.156,2.103,3.236,2.651;7月1日模型、7月19日模型和统一监测模型均具有较高的精度,同时检验模型RPD均大于2,具有很好的预测能力;而8月18日的监测模型表现较差(RPD=1.641),但也达到可用水平。表明利用连续投影算法结合BP神经网络可以进行玉米叶片SPAD值的高光谱估算。     

施氮量对不同小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基表达量及品质影响的研究

采用盆栽试验和SDS-PAGE技术,研究了氮肥对强筋和中筋小麦亚基表达量、品质性状及相关关系的影响。结果表明,施用氮肥提高了优质小麦高分子量谷蛋白亚基表达量,对强筋小麦影响较小,而对中筋小麦影响较大。施氮后,强筋小麦的亚基表达量与醇溶蛋白和谷蛋白的含量极显著相关,而中筋小麦的亚基表达量仅与谷蛋白的含量显著相关,说明氮肥对不同亚基组成小麦高分子量谷蛋白表达量及蛋白组分调控有一定差异。施氮后,高分子量谷蛋白亚基表达量与各项加工品质指标呈正相关;强筋小麦的亚基表达量与湿面筋含量、稳定时间、沉降值和评价值相关性达到显著或极显著水平;而中筋小麦的亚基表达量仅与沉降值相关性达到显著水平。