基于SEPLS模型的GIAHS恢复力评估框架及其在保护成效评估中的应用

由联合国粮农组织认定的全球重要农业文化遗产(GIAHS)是一类典型的社会生态生产景观(SEPLS),在传统知识传承保护、粮食与食物安全保障、农业生物多样性保护、气候变化应对等诸多方面具有重要意义。为了更好、更有效地开展GIAHS保护及管理工作,本文在分析GIAHS评估重要性和恢复力概念的基础上,以联合国大学(UNU)等团队开发的社会生态生产景观恢复力评估框架(SEPLS模型)为基础,构建了GIAHS恢复力评估框架(GIAHS-RAF),明确了其评估及计算过程。并以中国第1个GIAHS项目——浙江青田稻鱼共生系统(Qingtian Rice-Fish Culture System in Zhejiang Province, RFC)为例,通过对核心保护区——龙现村在2004年(GIAHS项目授牌前)和2016年(GIAHS授牌11年)的恢复力状况进行评估,探讨模型在GIAHS保护成效评估中的适用性。研究结果显示:1)2016年龙现村恢复力整体状况相对较弱,各项资本评估得分为:物质资本(0.75)经济资本(0.63)人类资本(0.61)社会资本(0.57)自然资本(0.38);2)虽然农户收入来源多样且社会经济基础设施能较好地满足社区需求,但是遗产地内部农业物种较少,农户对于系统提供的粮食多样性尚不是非常满意; 3)相较于2004年,经过11年的保护工作,研究区恢复力有所提高,说明GIAHS项目的实施对该遗产的恢复力有积极影响,尤其是物质资本和经济资本两方面。评估结果与该区域相关研究结果及实地调查情况一致,说明所构建的GIAHS恢复力评估框架可以很好地应用于对GIAHS项目及其他相关农业文化遗产的保护成效评估工作。     

耕作方式对主要粮食作物影响的研究综述

笔者通过对相关资料的整理与分析,阐述了常见不同耕作方式对主要粮食作物根系特性、光合效应、品质指标及产量的影响,分析了未来农业生产中进一步加强对耕作方式研究的必要性和重要性,并指出今后农业生产中应在结合中国国情的基础上注重根据区域生态环境、土壤属性、作物种类及茬口类型选择适宜的耕作方式,试图为中国农业生产中耕作方式更加合理的选择与运用及作物产量的提高和耕地的可持续利用提供科学依据和理论帮助。     

浅谈耕地休耕模式及实现路径

休耕制度是保障藏粮于地、藏粮于技战略具体实现的有效途径,对保障国家粮食安全具有重要战略意义。笔者详细归纳了美国、欧洲和日本休耕制度的提出背景以及休耕制度实施的具体方式和休耕补偿办法,并且分析了中国在资源匮乏地区、耕地破坏地区、生态薄弱区等区域耕地存在的独特性问题,以及相对应的科学改良措施和当前施行的休耕补贴政策。通过对比国外模式和分析国内现行休耕制度,笔者认为国内当前土地休耕应当大力发展预测模型,科学规划休耕区域,并且加强政府监督,改变当前的休耕补贴方式,刺激更多科研单位和商业公司加入到土地休耕的工作中。     

施磷对苜蓿光合产物在根茎叶的分配及抗蓟马的影响

为了明确施磷后紫花苜蓿根、茎、叶中光合产物分配与苜蓿抗蓟马能力的关系,本试验以紫花苜感虫品种‘甘农3号’和抗虫品种‘甘农9号’为材料,以北方苜蓿蓟马类优势害虫牛角花齿蓟马(Odontothripsloti)为研究对象,设0mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)、27mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)、54mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)、81mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)和108mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)5个磷水平,分别记为P0、P1、P2、P3和P4,在苜蓿6叶期,按3头·株~(-1)接入牛角花齿蓟马,分别于苜蓿持续受害7 d、14 d和21 d时,评价苜蓿的受害指数,测量单株叶、茎、根生物量和根、茎、叶中的可溶性糖和淀粉含量。结果表明:随着施磷水平的升高,‘甘农3号’和‘甘农9号’苜蓿的受害指数降低,总体以P3水平下最低;受害7 d时,两个苜蓿品种受害指数均下降但不显著;受害14 d和21 d时受害指数下降显著(P0.05)。施磷后苜蓿根、茎和叶生物量均显著增加,在蓟马为害前期(7d)和中期(14d)苜蓿受害较轻时,生物量向叶中分配较多;在受到持续较重的为害后(21d),苜蓿的生物量更多向根系分配,相应分配到叶部的生物量有所下降,茎秆中的生物量分配比例变化不显著。相对于‘甘农3号’,各施磷水平下‘甘农9号’分配到叶中的生物量更多。施磷后苜蓿根、茎和叶中可溶性糖和淀粉含量显著增加,随着受害时间的持续,苜蓿根、茎和叶中的淀粉含量总体下降,而可溶性糖含量持续增加;在受害14 d和21 d时,‘甘农9号’的叶和根中的可溶性糖及淀粉含量明显高于‘甘农3号’。总之,施磷可有效增强苜蓿对蓟马的耐害性,在虫害压力适中时,施磷促进了苜蓿地上部分的补偿生长,虫害压力较大时,施磷保证根系的生长以维持其生存。随着受害时间的持续,苜蓿存贮型碳水化合物淀粉的含量趋向减少,根、茎和叶中的可溶性糖含量升高,使较多的资源用于苜蓿光合器官和贮藏器官的构建。P3水平[81 mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)]为本试验中苜蓿最佳施磷水平。     

细菌性根腐病对三七光合特性的影响

根腐病是严重威胁三七生产的重要因素之一,常年发病率在5%～20%。其中,由假单胞杆菌(Pseudomon adaceae)引起的细菌性根腐病,因叶片出现缺水萎蔫症状时才能发现,目前尚无有效的预防措施。为探究细菌性根腐病对三七光合生理特性的影响,从而为三七病害生理学研究提供理论基础,本文以2年生三七为材料,设置2个处理[发病植株和健康对照植株(CK)],研究细菌性根腐病对三七形态结构、光合特性和光系统功能的影响。结果表明:1)根腐病导致三七的主根褐变腐烂,须根断损,茎基部腐烂中空,叶片萎蔫,各器官含水量比CK显著降低(P≤0.05);而株高、叶面积和叶片解剖结构(上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度)在两处理间均无显著差异。2)发病植株叶片叶绿素含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、水分利用效率(WUE)和表观叶肉导度(AMC)显著低于CK(P≤0.05),且CK叶片胞间CO_2浓度(C_i)与P_n呈反比。3)发病植株叶片的光系统Ⅰ(PSⅠ)反应中心P700最大荧光信号(P_m)根腐病初期暂不受影响,而叶片暗适应下最大量子效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递速率[ETR(Ⅱ)]、PSⅡ实际光化学量子产量[Y(Ⅱ)]、PSⅠ电子传递速率[ETR(Ⅰ)]、PSⅠ周围的环式电子流(CEF)和PSⅠ实际光化学量子产量[Y(Ⅰ)]均显著低于CK(P≤0.05);参与调节性能量耗散的量子产量[Y(NO)]则显著高于CK(P≤0.05);发病植株的快速叶绿素荧光动力学曲线上出现K相,且显著高于CK(P≤0.05)。总的来看,细菌性根腐病对三七发病植株各器官的损伤严重程度为根茎叶,且根腐病导致发病植株叶片叶绿素降解, PSⅡ受到不可逆损伤, PSⅠ的电子传递被抑制,且叶肉细胞CO_2的同化能力降低,根腐病限制三七正常进行光合作用的条件。     

科研院所制度建设与思考 ——以中国热带农业科学院椰子研究所为例

制度建设是科研院所提升科技创新能力、推进成果转化应用、开展科技服务的重要保障.文章重点介绍了中国热带农业科学院椰子研究所制度建设的经验和做法,并结合科研院所实际,从制度建设的方法、程序、执行等方面提出了加强科研院所制度建设的建议.     

Using vibrational molecular spectroscopy to detect moist heating induced carbohydrates structure changes in cool-climate adapted barley grain

There is limited research to study how moist heating affects internal structure of barley grain on a molecular basis. The objectives of this study were to use vibrational molecular spectroscopy: 1) to determine the moist heating induced changes of barley carbohydrate (CHO) structure on a molecular basis, 2) to study the effects of moist heating on CHO chemical profiles, Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS) subfractions, in situ rumen degradation, and predicted intestinal carbohydrate supply of barley grain; and 3) to reveal the association between molecular structure spectral features and CHO related metabolic characteristics. Barley samples (CDC cowboy) were collected from Kernen Crop Research Farm (Saskatoon, Canada) during two consecutive years. Half of each sample was kept as raw barley and the other half underwent moist heating (autoclaving at 120 °C for 60 min). The molecular spectroscopy (attenuated total reflectance-fourier transform infrared, ATR-FTIR) was used to detect the barley CHO related molecular structure spectral features. Moist heating did not affect carbohydrate related chemical profiles and CNCPS subfractions but it decreased rumen degradable carbohydrate. Rumen undegradable and intestinal digestion of CHO subfractions were not affected by moist heating. The advanced vibrational molecular spectroscopy can be used to detect carbohydrate molecular spectral features. Nutrient utilization prediction using molecular spectral characteristics is warranted and further investigation is encouraged.     

NaCl胁迫对甜瓜生理指标及相关基因表达的影响

以薄皮甜瓜(IVF05、IVF89)和厚皮甜瓜(IVF117、IVF303)为试材,研究Na Cl(150 mmol·L~(-1))处理对4个甜瓜品种发芽、幼苗生长及相关基因表达的影响。结果表明,在Na Cl胁迫下,薄皮甜瓜IVF89的生长指标受到的抑制作用最大,其发芽率、发芽指数、胚根长度和胚轴长度分别下降23百分点、76.24%、46.71%和39.27%;厚皮甜瓜IVF303的生长指标受到的抑制作用最小,其发芽率下降不明显,发芽指数、胚根长度和胚轴长度分别下降46.52%、34.86%和23.08%;Na Cl胁迫提高了甜瓜幼苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,增加了游离脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白的含量;4个甜瓜品种幼苗的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和SPAD值均显著降低,IVF05、IVF89、IVF117和IVF303的Pn分别下降了64.44%、69.62%、61.23%、60.00%;4个甜瓜品种的卡尔文循环(Calvin)关键酶基因1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶基因(CmRubisco)、3-磷酸甘油酸激酶基因(CmPGK)和叶绿体型果糖-1,6-二磷酸酶基因(Cm FBPase)表达均显著下调,核酮糖-5-磷酸激酶基因(Cm PRK)表达大多上调;甜瓜耐盐相关基因质膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(Cm SOS1)、液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(CmNHX1)、高亲和力K~+转运体基因(CmHKT1)和N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶基因(CmGnT)的表达均上调,其中IVF303的基因表达上调幅度最大。通过主成分分析、相关分析和聚类分析等综合分析方法,将4个甜瓜品种分为3类,IVF05和IVF89为盐敏感类型,IVF117为中耐盐类型,IVF303为强耐盐类型。     

生物菌肥在西瓜上的施用效果

以西瓜品种豫艺甜宝为试材,研究了生物菌肥在西瓜上的施用效果。试验结果表明,生物菌肥施用可以提前西瓜的物候期、提高叶片的光合速率和促进植株生长,每1 hm2施有机无机复混肥1800 kg+有机菌肥2250 kg和三元复合肥750 kg+有机菌肥2250 kg 2个菌肥处理分别比常规施肥增产19.48%、36.53%。与常规施肥相比,生物菌肥还可有效增加西瓜含糖量,提升品质。综合考虑各项指标,在本试验条件下,每1 hm^2施有机无机复混肥1800 kg+有机菌肥2250 kg的施肥处理为最优施肥方案。     

不同地表覆盖方式对胡杨幼苗光合特性的影响及评价

为筛选对胡杨幼苗生长有效的地表覆盖物。以1年生胡杨幼苗为试材,设置覆膜(T1)、覆草苫子(T2)、覆沙(T3)和裸地(CK)共4种处理,利用相关性分析和隶属函数值法全面评价3种地表覆盖物对植株产生的效果。结果表明:T1、T2、T3处理均显著提高了不同月份的土壤含水率(P<0.05),平均土壤含水率较CK分别提高了26.1%、27.9%和23.5%;各覆盖均显著提高了成活率、株高及地径的生长,T2增长幅度最大;各覆盖均显著提高了叶片净光合速率(P n)、气孔导度(G s)、蒸腾速率(T r)(P<0.05),生长初期T1值最大,生长中后期T2值最大;T2处理的最大净光合速率(P max)、光饱和点(L SP)最大,光补偿点(L CP)和暗呼吸速率(R d)最低;各覆盖对水分利用效率(W UE)和表观量子效率(A QY)影响较小;植株生长与土壤含水率、P n、G s、P max、L SP呈极显著正相关(P<0.01),综合效果由强到弱顺序为T2、T3、T1、CK。覆草苫子较适宜在胡杨幼苗栽植过程中应用推广。