干旱胁迫下丛枝菌根对大豆抗氧化代谢及根围微生物的影响

丛枝菌根真菌(AMF)可促进作物营养吸收和提高抗逆性,成为寄主抵御干旱胁迫的有效途径。为探明AMF提高大豆抗旱性的机制,以‘桂春豆103’为材料接种幼套近明囊霉(Claroideoglomus etunicatum,简写为C.e),研究干旱条件下C.e对田间大豆叶抗氧化酶及根围土中C/N/P循环相关酶活性等的影响,并用变性梯度凝胶电泳等方法探索土壤微生物群落结构的变化。结果表明:干旱处理前,接种C.e(+AM)处理大豆SOD、POD活性及游离脯氨酸(FP)含量,磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性,土壤细菌、真菌和放线菌数量及物种多样性、丰富度和群落均匀度指数,大豆生物量和株高均显著高于(-AM)处理(P0.05),MDA含量显著降低(P0.05)。干旱(D)处理后,+AM+D处理的上述各项指标,除MDA含量比-AM+D或+AM处理分别显著降低或升高(P0.05),FP含量比两处理显著提高(P0.05)外,其余指标值及细菌和真菌r DNA条带数均比-AM+D处理显著升高,比+AM处理显著下降(P0.05)。-AM+D与-AM处理的细菌和真菌群落均分别聚类于两不同分支,+AM与+AM+D处理聚于同一分支。可见,+AM+D处理能显著促进大豆抗氧化酶系统活性,维持较强的活性氧清除和渗透调节能力,缓解干旱对土壤酶活性的抑制,保持较高的细胞膜稳定性、土壤微生物数量和群落多样性,有利于C/N/P循环转化,提高抗旱性,最终促进大豆生长。本研究可为促进农业生态系统可持续发展奠定基础。     

白粉病胁迫下小麦冠层叶绿素密度的高光谱估测

为了明确病害胁迫下作物生长特征及其危害程度,基于大田小区和盆栽小麦白粉病接种试验,在病害胁迫下不同生育时期测定群体光谱及叶绿素密度。综合分析群体光谱反射率、一阶微分及传统光谱特征参数与冠层叶绿素密度间关系,建立病害叶绿素密度估算模型并检验。结果表明,随病情指数增加,叶绿素含量下降,不同感性品种均如此,对白粉病易感品种的危害较重。病害冠层叶绿素密度与红光600～630nm和红边690～718nm的反射率及红边长波段(718～756nm)的一阶微分间相关性最显著。在传统植被指数中,以SDr/SDb和VOG3为变量的估测模型拟合精度较高,决定系数R2分别为0.752和0.723,模型检验相对误差(RE)最小,RE分别为18.0%和18.6%。利用红边区域(680～760nm)波段差异特性,选取680、718和756nm波段新建红边角度指数(REAI),较传统植被指数的模型拟合精度更高,归一化角度指数NDAI(α,β)和比值角度指数RAI(α,β)的R2分别为0.783和0.776,模型检验误差更小,RE分别为16.8%和17.5%。因此,NDAI(α,β)是估测病害小麦冠层叶绿素密度的可靠指标,对利用该模型监测小麦光合潜力和病害影响评价具有积极意义。     

大豆叶绿素含量高光谱反演模型研究

叶绿素是植物体进行光合作用、进行第一性生产的重要物质,能够间接反映植被的健康状况与光合能力,同时也能反映植被受环境胁迫后的生理状态。高光谱遥感为快速、大面积监测植被的叶绿素变化提供了可能。该研究实测了不同水肥耦合作用下,大豆冠层的高光谱反射率与叶绿素含量数据,对二者进行了相关分析;采用特定叶绿素敏感波段建立了植被指数叶绿素估算模型;最后采用相关系数较大的波段作为神经网络模型的输入变量进行了叶绿素含量的估算。经对比发现叶绿素A、B与光谱反射率在可见光与近红外波段的相关系数的变化趋势基本一致,在可见光谱波段呈负相关,近红外波段呈正相关,红边处相关系数由负变正。特定色素植被指数可以提高大豆叶绿素估算精度(R²>0.736),但是人工神经网络模型可以大大提高大豆叶绿素含量的估算水平,当隐藏层节点数为4时,R²大于0.94,随着隐藏层节点数的增加,R²可高达0.99,表明神经网络模型可以大大提升高光谱反演大豆叶绿素含量的能力。     

基于无人机高光谱影像的马铃薯叶绿素含量估测

[目的]叶绿素含量高低反映植被的健康状况与光合能力.研究准确、有效地将冠层影像反演为叶绿素含量的技术参数,以便经济快速、实时地监测作物生长状况.[方法]田间试验于2018-2020年在内蒙古阴山北麓马铃薯主产区进行,设置氮肥梯度处理,在马铃薯块茎膨大期和淀粉积累期,测定试验地马铃薯植株SPAD值,通过线性关系将其转化成...     

低温胁迫下冬小麦叶片叶绿素含量的高光谱估算

利用一次寒潮降温过程,以苗期12个品种的冬小麦为研究对象,测定其低温逆境下叶片光谱反射率和SPAD(Soil and Plant Analyzer Development,SPAD)值。以2020年12月28日（最高/最低温为15℃/3℃）的观测值为胁迫前数据,12月31日（最高/最低温为1℃/−9℃）的观测值为低温胁迫后数据,分析低温胁迫前后小麦叶片原始光谱和SPAD值的变化规律。在多种光谱参数中,采用相关分析方法遴选出5个与SPAD值密切相关的特征变量,分别建立低温胁迫前、后以原始光谱数据、一阶光谱导数和三种植被指数为自变量的小麦叶片叶绿素含量反演模型,并进行交互验证,筛选出低温胁迫后小麦叶绿素含量的最优反演模型。结果表明：（1）与胁迫前相比,低温胁迫后小麦叶片SPAD整体呈上升趋势,光谱反射率在叶绿素吸收较好的可见光区域有所降低,叶片表现出受冻特征;（2）构建的低温胁迫前后两种混合模型,交互验证后精度较低,表明常温下小麦叶绿素含量估算模型并不适用于遭受低温胁迫后的小麦叶绿素估算,需单独建立低温胁迫后的估算模型;（3）利用光谱数据构建冬小麦低温胁迫下叶绿素含量反演混合模型中,以一阶光谱导数在694nm处建立的模型估算效果最优,拟合度（R2）为0.694,均方根误差（RMSE）为3.191,说明利用小麦叶片光谱特征波段建立低温胁迫下叶片叶绿素含量反演模型的方法是可行的。研究结果可为多品种冬小麦叶片叶绿素含量无损监测提供参考。     

干旱胁迫对不同茶树品种叶绿素含量的影响

测定了7个茶树品种叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量在干旱胁迫下的变化情况,结果表明各个茶树品种的叶绿素a．b及总的叶绿素含量总体呈下降趋势,并发现叶绿素b的下降速度要比叶绿素a的快,即叶绿素a/b的值呈上升趋势。     

干旱胁迫下丛枝菌根真菌对玉米生理生化特性的影响

在土壤有效磷含量较高的条件下,研究了接种丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungus, AMF）对不同水分处理梯度（田间最大持水量的70%、 45%和20%）条件下玉米生长和抗旱性的影响。结果表明,在三种不同水分处理条件下,接种AMF显著提高了玉米植株地上部的生物量,且对玉米地上部、 地下部全磷含量有显著提高作用。水分胁迫显著降低了玉米叶片水势,增加了玉米叶片脯氨酸、 丙二醛、 过氧化物酶和过氧化氢酶含量,而不同水分梯度条件下接种AMF均显著提高了植株叶片水势,降低了脯氨酸含量,提高了叶片保护酶（过氧化物酶和过氧化氢酶）活性从而减少丙二醛的积累,减轻植物叶片膜脂过氧化的伤害。由此说明,接种AMF在土壤有效磷含量较高的条件下能够与玉米根系形成良好的共生关系,提高玉米的抗旱性。     

番茄叶片叶绿素含量光谱估算模型

以番茄品种“金粉2号”为试验材料,在玻璃温室内设置3种土壤水分胁迫水平,以正常灌溉为对照,于2013年3—7月和8—12月两个生长季对番茄进行全生育期持续处理。采用便携式地物光谱仪测定各生育期番茄冠层的光谱反射率,同步测定叶片总叶绿素和叶绿素a含量,并基于3—7月数据计算常见高光谱植被指数,分别建立番茄叶片叶绿素总量和叶绿素a估算模型,用8一12月生长季的试验数据对模拟精度进行检验。结果表明：（1）水分胁迫对番茄叶片总叶绿素、叶绿素a含量和番茄冠层光谱反射率产生明显影响,水分胁迫越严重,叶绿素总量和叶绿素a含量均越低,番茄冠层光谱反射率也越低;（2）随着生育期的推进,番茄总叶绿素和叶绿素a含量均持续增加,而冠层光谱反射率在红光和蓝光波段的反射率逐渐减少;（3）4种估算模型中R670模型的决定系数（R。）最高,效果最佳（P〈0．01）,番茄叶片总叶绿素和叶绿素a最佳估算模型分别为：C_chl（a＋b）=44．83R670＋_670＋7.36,C_chl=39．92R_670＋5．12,均根方误差分别为0．45、0．42mg·g^-1,表明利用高光谱数据估算番茄叶片的叶绿素含量可行。     

干旱胁迫对冬小麦叶绿素荧光的影响

干旱胁迫使冬小麦可变荧光与最大荧光比（Fv/Fm）、可变荧光与最小荧光比（Fv/Fo）、稳态荧光（Ft）、初始荧光到最大荧光1/2点的时间（T1/2）均明显降低，表明干旱胁迫使冬小麦叶片光II(PSII)质子醌库（PQ库）容量变小，光系统II原初光能转换效率、光系统II潜在活性受到抑制，干旱胁迫直接影响了光合作用的电子传递和CO2同化过程。     

基于光谱变换的低温胁迫下冬小麦叶绿素含量估测研究

近年来,冻害已成为影响我国冬麦区的农业气象灾害之一,及时、快速、准确地获取冬小麦叶绿素含量对于监测冬小麦冻害发生具有极其重要的意义。本研究通过低温胁迫试验,在拔节期对两个冬麦品种进行-6℃,4 h、8 h和12 h的胁迫处理后,测定其冠层光谱反射率,并对原始光谱数据进行15种典型变换处理,分析比较不同光谱变换下冬小麦叶绿素含量的PLSR模型,筛选出能够表征低温胁迫下冬小麦叶绿素含量的最佳光谱变换方式。结果表明,随低温胁迫时间的延长,两个冬小麦品种叶绿素含量呈降低趋势,随着低温胁迫后天数的增加,各处理与对照的差异逐渐减小。胁迫后5 d,近红外区域反射率有较大升高,并随低温胁迫后时间的延长而升高;在可见光区域,短期内差异不明显。胁迫后10 d、20 d、35 d,黄、红波段逐渐趋于水平,同时近红外区域反射率差异逐渐缩小,可见光区域光谱反射率出现不同程度的上升。对原始光谱数据进行15种典型变换处理,发现原始光谱的倒数、对数、幂、平方根等变换难以提高与叶绿素含量的相关性,且建模效果较差。除原始光谱对数的一阶微分(T6)外,其他微分变换处理的叶绿素含量诊断模型都优于原始光谱。综合考虑模型的校正、验证效果、模型最佳因子数以及相对分析误差的大小,二阶微分变换处理(T15)叶绿素含量校正模型的R2和RMSE分别为0.930、0.340,验证模型的R~2为0.753,表明基于T15的光谱变换数据可实现低温胁迫下叶绿素含量的准确估算,为最佳光谱变换方式。     

PEG-induced drought stress effects on soybean germination parameters

Abstract

As a result of global climatic changes, water deficiency is threatening food production for the increasing population worldwide, especially drought-sensitive crops, to which soybean belongs, by suppressing yield potentials. Drought stress can inhibit sown seeds’ germination and manipulate germination parameters. A controlled, two-stage experiment was conducted to investigate the effects of drought stress, induced by PEG (polyethylene glycol), on some germination parameters of two soybean cultivars; ‘ES Mentor’ and ‘Pedro’, in Debrecen, Hungary in 2018. At the first stage, 5 PEG concentrations; 10, 15, 20, 25, and 30%, besides control (0% PEG), were applied to each cultivar in 3 replicates. Results showed that both cultivars could not germinate when 25 and 30% of PEG were applied. Significant differences among PEG concentrations, between cultivars and their interaction were recorded. Based on these results, the second stage consisted of 6 PEG concentrations; 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5 and 15% (besides control), also in three replicates. For both cultivars, germination ratio (GR) and root elongation (RE) decreased as the PEG concentration increased. Both germination energy (GE) and ultimate germination (UG) decreased, whereas mean period of altimate germination (MPUG) and percentage inhibition increased with increasing water stress. ‘ES Mentor’ could maintain higher (GR) than ‘Pedro’ under all PEG concentrations except 15%, whereas (RE) was lower under all concentrations. It was concluded that ‘ES Mentor’ can germinate better under different water deficiency levels; however, germinated seeds of ‘Pedro’ can tolerate relative water stress better, as the roots could elongate deeper searching for available water.     

条锈病胁迫下冬小麦冠层叶片氮素含量的高光谱估测模型

为利用高光谱遥感诊断条锈病胁迫下作物的营养状况,测量感染条锈病的冬小麦冠层反射率以及相应叶片全氮(LTN)含量,利用线性和非线性回归方法,建立了微分光谱与小麦LTN含量之间的回归模型.研究表明随病情加重,小麦LTN含量逐渐降低,并与一阶微分光谱在430～518、534～608、660～762 nm以及783～893 nm区域具有极显著相关性.经检验,以红边内一阶微分总和与蓝边内一阶微分总和比值(SDr/SDb)为变量的模型是估测LTN含量的最佳模型,其RMSE为0.3567,相对误差为8.33%.因此,利用高光谱遥感估测条锈病胁迫下作物LTN含量是可行的,且具有较高的反演精度.研究成果可为小麦氮素营养监测、精准施肥以及条锈病情诊断等提供理论依据和指导.     

草地生物量的高光谱遥感估算模型

为了推进高光谱遥感在草地生理生化参数定量化方面的研究与应用，从冠层尺度上估算草地生物量，该文选用美国ASD公司的ASD FieldSpec Pro FRTM光谱仪，对内蒙古自治区锡林郭勒盟的天然草地进行高光谱遥感地面观测。在进行天然草地地上生物量与原始光谱和高光谱特征变量相关分析的基础上，将观测数据分成两组：一组观测数据作为训练样本，运用单变量线性、非线性和逐步回归分析方法，建立生物量高光谱遥感估算模型；另一组观测数据作为检验样本，进行精度检验。结果表明：生物量与高光谱吸收特征参数变量的分析中，以840、1132、1579、1769和2012 nm等5个原始高光谱波段反射率为变量的逐步回归估算方程为最佳模型，模型标准差为0.404 kg/m²，估算精度为91.6%，说明可以利用高光谱反射率数据，从冠层上对草地生物量进行量化。     

被动荧光探测水分胁迫对玉米叶片影响的初步研究

利用叶绿素荧光被动探测方法初步探讨了水分胁迫对玉米叶片生理机能的影响。水分胁迫梯度通过将离体叶片放在干燥器时间不同而获得。室内采用积分球耦合ASD光谱仪，结合加/不加滤光片照明的方法得到反射率差值光谱，即代表叶绿素荧光光谱。结果表明随着叶片含水率的降低，叶绿素荧光发射峰的位置几乎没有变化，峰高在686 nm处有先上升后逐渐降低的趋势，在740 nm处则缓慢下降。双峰比值Dif₆₈₆/Dif₇₄₀与叶片含水率呈负相关关系(R²=0.3850，n=21)，不同水分胁迫程度下利用调制式荧光仪测定的荧光参数Fv/Fm与740 nm荧光光谱峰值线性正相关，与双峰比值有负相关趋势。表明该被动方法可以探测水分胁迫引起的叶片光系统受胁状况，为田间被动遥感探测植物叶绿素荧光和生理状态提供参考。     

利用叶绿素荧光动力学参数识别苗期番茄干旱胁迫状态

为实现作物干旱胁迫状态无损识别,该研究提出了基于叶绿素荧光动力学参数的苗期番茄干旱胁迫状态识别方法.首先利用叶绿素荧光成像系统采集不同干旱胁迫程度的植株冠层叶绿素荧光图像,并将顶层叶片图像像素均值作为该植株的叶绿素荧光参数值;然后,采用连续投影法(Successive Projections Algorithm,SPA...     

大豆/玉米间作体系中接种AM真菌和根瘤菌对氮素吸收的促进作用

利用大豆和玉米之间根系不同分隔方式的盆栽试验,研究了在玉米/大豆间作体系中接种大豆根瘤菌、AM真菌Glomus mosseae和双接种对间作体系氮素吸收的促进作用。结果表明,双接种处理显著提高了大豆及与其间作玉米的生物量、氮含量,双接种大豆/玉米间作体系总吸氮量比单接AM菌根、根瘤菌和不接种对照平均分别增加22.6%、24.0%和54.9%。大豆促进了与其间作玉米对氮素的吸收作用,在接种AM真菌和双接种条件,间作玉米的AM真菌侵染率提高,大豆根瘤数增加; 接种AM真菌处理,不分隔和尼龙网分隔比完全分隔玉米吸氮量的净增加量是未接种对照的1.8、2.6倍,双接种处理分别是对照的1.3和1.7倍。说明在间作体系中进行有效的根瘤菌和AM真菌接种,发挥两者的协同作用对提高间作体系土壤养分利用效率,进一步提高间作体系的生产力有重要的意义。     

基于棉花红边参数的叶绿素密度及叶面积指数的估算

利用野外非成像高光谱仪,测试棉花两个品种4种配置种植方式两年关键生育时期的冠层反射光谱数据,应用光谱微分技术,获取棉花微分光谱680～750 nm波段的红边参数：红边面积（SDr）、红边斜率（Dr）以及红边位置（λr）变量;将棉花红边面积、红边斜率分别与其冠层叶绿素密度（CH.D）、叶面积指数（LAI）进行相关分析,它们的相关性均达到1%极显著水平,其中红边面积与叶绿素密度的相关性最好（RCH.D=0.8787**,n=137）;并且红边面积较红边斜率对叶绿素密度、叶面积指数的预测精度更高。以棉花新陆早13号和19号为建模样本,通过红边面积与叶绿素密度的线性相关模型,分别反演新陆早13号、19号冠层叶片的叶绿素密度,结果表明对这两个棉花品种的叶绿素密度估算精度分别达87.4%和83.3%,说明高光谱红边参数是估算棉花叶绿素密度和叶面积指数的一种简单、快捷、非破坏性的有效方法。     

基于红边参数的植被叶绿素含量高光谱估算模型

利用ASD便携式野外光谱仪和SPAD-502叶绿素计实测了落叶阔叶树法国梧桐、毛白杨叶片的高光谱反射率与叶片绿度,并对原始光谱反射率及一阶导数光谱与叶片绿度进行了相关分析,建立了基于红边位置、峰度系数、偏度系数的叶片叶绿素含量的高光谱估算模型,最后采用红边位置、峰度、偏度作为BP人工神经网络的输入变量进行了叶绿素含量的估算。结果表明：基于红边位置的法国梧桐、毛白杨叶绿素估算模型的决定系数达到0.7366、0.7289;基于峰度、偏度建立的估算模型可以有效提高估算精度,模型的决定系数均达0.8341以上;法国梧桐和毛白杨人工神经网络模型的确定系数决定系数分别达到0.9574和0.9523。与单变量模型相比人工神经网络模型反演精度明显提高,是一种良好的植被叶绿素含量高光谱反演模式。     

低氮胁迫下水稻叶片叶绿素含量的QTLs

Quantitative trait loci (QTLs) for chlorophyll content of a rice leaf were mapped on to the molecular marker linkagemap of a double-haploid (DH) population derived from a cross between two rice varieties ‘IR64‘ and‘Azucena‘ in bothnutrient solution and soil culture experiments to detect rice nitrogen nutrition status under low N stress. A chlorophyllmeter was used to measure the soil plant analysis development (SPAD) value of the topmost fully expanded leaf as theindex of chlorophyll content that expressed nitrogen status in rice plants. Totally 3 QTLs for SPAD values, two onchromosome 3 located at interval RG179-CDO337 and RG348-RZ329, respectively, and one on chromosome 10 at intervalRZ500-RG134, were detected under stressed conditions of low N in the soil and/or nutrient solution culture experiments.One QTL located at interval RG179-CDO337 on chromosome 3 associated with a relative change in SPAD value from ahigh N level to a low N level in the soil culture experiment was also detected. Based on the different responses to low Nstress between the two parents, it was supposed that the QTLs identified in this study associated with nitrogen efficiencyin rice at low N levels might be useful in applying marker technology to rice breeding programs.