优质能源甜高粱突变体的筛选与鉴定

以甜高粱品种能饲一号为野生型构建EMS化学诱变突变体库,通过分析突变体可溶性糖含量、生物质总量和生物质酶解产糖效率,观察农艺性状,并测定秸秆细胞壁结构组成,筛选得到3份特异突变体材料:SM83、SM197、SM305。3份突变体除生物量皆显著提高以外,SM197与SM305半纤维素含量显著升高,而木质素和纤维素含量明显降低,导致生物质酶解产糖效率大大提高。此外,SM83的产糖效率与常规品种(对照)无显著差异,但其可溶性糖含量比野生型增加14.99%。故筛选到的甜高粱突变体是理想的生物能源种质材料,可用于优质能源甜高粱品种的培育。     

荒漠胡杨叶片含水率的高光谱反演

该研究对新疆艾比湖流域进行实地野外调查,并选取典型荒漠植被胡杨,在室外测定胡杨叶片光谱反射率,将光谱数据经处理后分析光谱反射率与叶片含水率的相关性,运用逐步多元线性回归法,建立胡杨叶片含水率高光谱估算模型,并由均方根误差（RMSE）、决定系数(R) 和残留预测偏差（RPD）来检验模型的预测能力和稳定性。结果表明：逐步多元线性回归法建立的模型适合于艾比湖流域胡杨叶片的含水率高光谱估算。反射率一阶微分光谱是检验胡杨叶片含水率较好的指标,检验R高达0.92、RMSE为0.013、RPD为3.13。     

火炬松针叶儿茶素含量近红外预测模型的建立

【目的】建立火炬松针叶儿茶素含量近红外预测模型,为选育高生物活性成分火炬松良种奠定基础。【方法】以102个火炬松单株的针叶为试验材料,利用液相色谱 质谱联用技术（LC-MS）测定其儿茶素含量。使用近红外成分分析仪采集样品的近红外光谱信息,对采集的光谱信息采用不同的方式（一阶导数（FD）、标准正态变量转换法(SNV)、平滑算法、乘积分散校正法（MSC）和标准化预处理以及FD+SNV、MSC+FD）进行预处理,结合偏最小二乘法建立回归模型,比较不同预处理方法建立的回归模型参数,选择最佳光谱预处理方法,建立火炬松针叶儿茶素含量近红外预测模型,并对模型的预测准确性进行验证。【结果】FD+SNV为最佳的近红外光谱信息预处理方法;建立了火炬松针叶儿茶素含量的近红外预测模型,该模型的主成分数为14,校正集相关系数（R_C）为0.969 6,校正集均方根误差（RMSE_C）为1.308 4,交互验证集相关系数（R_V）为0.817 1,交互验证集均方根误差（RMSE_V）为3.105 2。经过外部验证,验证集火炬松针叶样品的儿茶素含量实测值与预测值有显著相关性（R=0.880 7）。【结论】建立了火炬松针叶儿茶素含量近红外预测模型,该模型可以准确、高效地预测火炬松针叶的儿茶素含量。     

62份从美国引进高粱不育系种质能源相关产量和品质性状评价

为提高能源高粱品种改良效率,以62份美国高粱不育系为试验材料,采用完全随机区组设计,在半干旱(山西省介休市)和半湿润(河北省涿州市)气候条件下种植,测定其产量和品质等10个能源利用相关性状。结果表明:62份不育系生物产量和可溶性糖含量的遗传变异较大,介休市和涿州市试点生物产量的变异系数分别为34.4%和38.1%,可溶性糖含量的变异系数分别为21.8%和36.7%。而纤维素、半纤维素和木质素以及灰分的含量变异幅度较小,在介休市和涿州市试点分别为5.5%～9.1%和5.9%～8.9%。环境对不育系生育期、茎粗、生物产量、可溶性糖、纤维素、半纤维素、木质素和灰分的影响起主导作用。对介休市试点材料主成分分析将产量及品质相关性状聚合为株高因子、碳水化合物因子和生育期因子等3个主成分,而对涿州市试点材料聚为株高因子和碳水化合物因子2个主成分。可将山西省介休市和河北省涿州市不育系种质均聚为3大类群。高粱植株高大和碳水化合物含量高意味着更适合用作生产能源的原料,是能源高粱育种时应重点关注的性状。不育系‘AMP428’和‘AMP469’在2个试点均表现出较高的能源潜力为适应性广的优良高产亲本;介休市和涿州市试点能源潜力较高的亲本分别为‘AMP443’、‘AMP468’、‘AMP480’、‘AM 488’和‘AMP438’、‘AMP459’、‘AMP466’、‘AMP470’和‘AMP 472’。     

施用硫肥和硒肥对茎瘤芥产量及抗氧化作用的影响

【目的】了解不同硫、硒肥施用量对茎瘤芥(Brassica juncea var.tumida)干物质量,硫、硒含量及叶片保护酶活性和代谢物质含量的影响,以探明茎瘤芥对硫、硒肥的生理响应机制。【方法】以茎瘤芥“涪杂1号”为供试品种,采用盆栽试验研究了硫(S) (0,50,100 mg/kg)、硒(Se) (0,1,3 mg/kg)不同用量处理组合(S₀Se₀(CK)、S₅₀Se₁、S₅₀Se₃、S₁₀₀Se₁、S₁₀₀Se₃)对茎瘤芥不同部位干物质量和硫、硒积累及叶片抗氧化能力的影响。【结果】与S₀Se₀相比,施用硫、硒肥能明显提高茎瘤芥根、膨大茎和叶片及单株干物质量。施用硫、硒的处理均能明显提高茎瘤芥各部位对硫、硒的吸收与积累,且硫和硒主要积累在茎瘤芥地上部分膨大茎和叶中。施用硫、硒的处理明显提高了各部位的有机硒和无机硒含量,其中膨大茎和叶中的有机硒含量明显高于无机硒;5个处理中,S₅₀Se₃处理根、膨大茎和叶中的有机硒与无机硒含量均最高。超氧化物歧化酶(SOD)活性以S₁₀₀Se₁处理最高,谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)活性以S₅₀Se₃处理最高;而抗坏血酸过氧化酶(APX)和过氧化氢酶(CAT)活性随着硫、硒肥用量的增加变化不大。施用硫、硒肥后,茎瘤芥叶片中MDA含量较高,抗坏血酸（AsA）和过氧化氢（H₂O₂）含量较低。【结论】施用硫、硒肥能提高茎瘤芥单株干物质量,促进硒的吸收与积累,对SOD和GSHPx活性及MDA含量有明显影响。综合分析认为,50 mg/kg S+3 mg/kg Se是硫、硒肥施用的最佳组合。     

基于高光谱数据的滴灌甜菜叶绿素含量估算

为明确甜菜叶绿素含量与高光谱植被遥感的定量关系,探索建立干旱区甜菜叶绿素含量估测模型,即时监测甜菜生长状况,选取新疆滴灌甜菜（Beta356）为研究对象,利用ASD野外高光谱仪在甜菜叶丛快速生长期、块根膨大期与糖分积累期采集各处理反射光谱,并同时测定叶绿素含量,分析原始光谱反射率和一阶微分光谱反射率与叶绿素含量的相关关系,并进一步建立光谱特征参数和敏感波段植被指数叶绿素含量估算模型。结果表明：原始光谱反射率在近红外区（700~1 300 nm）随着氮素水平的增加呈先升高后降低趋势,红边（680~760 nm）也表现出相同趋势,原始光谱反射率在近红外区（700~1 300 nm）随着运筹管理的递进呈现升高趋势,红边（680~760 nm）也表现出相同趋势;原始光谱反射率和一阶微分反射率与叶绿素含量均具有较好的相关性,其最大正相关分别位于902 nm（r=0.574,P<0.01）和676 nm（r=0.843,P<0.01）附近,最大负相关分别位于611 nm（r=-0.664,P<0.01）和1 138 nm（r=-0.727,P<0.01）附近。对所建12个线性模型进行精度检验,其中差值植被指数DR₆₇₆–DR₄₄₆和DR₆₇₆估算模型的预测值与实测值的决定系数分别达到0.774和0.781,以DR₆₇₆所建立的估算模型最优。本研究为快速无损监测甜菜生长状况、制定氮素管理方案、指导甜菜氮肥管理提供支持。     

基于高光谱的水浇地与旱地春小麦拔节期叶绿素含量估测模型对比研究

测定拔节期水浇地与旱地春小麦冠层光谱、叶绿素含量、覆盖度、苗高和叶宽,采用回归分析方法建立春小麦叶绿素含量高光谱估测模型,并对模型精度进行检验。结果表明: 阳坡和双面坡地春小麦拔节期叶绿素含量与原始光谱反射率在可见光和近红外波段均呈正相关,水浇地和阴坡地在723 nm以前相关系数为负,723 nm以后为正。各地类春小麦叶绿素含量与各高光谱变量的相关性均较好,均达到了极显著水平(P<0.01)。无论在可见光还是近红外波段,水浇地春小麦叶绿素含量均与倒数之对数lg(1/R)的相关性最好,相关系数最大值可达0.98;阴坡地则与一阶微分的相关性最好,最大为0.94;而与阳坡和双面坡地相关性最好的高光谱指数为归一化植被指数。在 各个波段,倒数之对数模型lg(1/R)、一阶微分模型(p′)和归一化植被指数模型(N)分别是估测水浇地、阴坡地、阳坡和双面坡地春小麦叶绿素含量的最佳模型。虽然各模型R²均超过0.90,精确度均大于0.91,但阴坡地、阳坡和双面坡地的模型精确度和准确度略低于水浇地。以上模型的建立可为今后估测水浇地与旱地春小麦的健康状况提供参考。     

2种石蒜花芽分化与碳水化合物、抗氧化物酶及内源激素变化的关系

为明确石蒜属植物生长发育过程中的生理生化变化,以忽地笑(Lycoris aurea)、中国石蒜(Lycoris chinensis)的中层鳞片为供试材料,测定了碳水化合物含量、抗氧化物酶活性及内源激素含量,并利用主成分分析法评价了这2种石蒜的生长发育模型。结果表明,2种石蒜中部鳞片的可溶性糖含量、GA₃、ZR、IAA在叶枯期较高且保持上升趋势,花芽分化期降至峰谷后回升;淀粉含量、SOD、POD、CAT、PAL活性、ABA含量在叶期较低,花芽分化期增加并处于相对较高水平,花期一般下降。根据主成分分析得出：影响忽地笑生长发育较大的指标为PAL、POD、SOD和IAA;影响中国石蒜生长发育较大的指标为PAL、淀粉含量、SOD、POD和ABA。根据结果可以看出,高浓度的淀粉含量、SOD、CAT、PAL、POD及ABA,较低水平的可溶性糖含量、ZR、GA₃和IAA,有利于2种石蒜花芽分化。2种生长节律差别较大的石蒜,各生理指标的变化趋势相似,各生理指标对花的影响较大,对叶的影响相对较小。本研究为石蒜属植物的花芽分化研究奠定了基础,为石蒜属植物的杂交育种及花期调控提供理论依据。     

粳稻冠层叶绿素含量PSO-ELM高光谱遥感反演估算

目的 叶绿素含量是表征粳稻生长状态的重要指示信息,利用无人机高光谱遥感技术及时获取区域尺度的粳稻叶绿素含量。方法 以2016—2017年沈阳农业大学辽中水稻实验站粳稻无人机遥感试验数据为基础,利用连续投影算法(SPA)进行有效波段的提取,提取的特征波段分别为410、481、533、702和798 nm。将提取出的特征波段作为输入,利用极限学习机(ELM)和粒子群优化的极限学习机(PSO-ELM)分别建立粳稻冠层叶绿素含量反演模型。在PSO-ELM模型中,针对PSO算法的种群规模(p)、惯性权重(w)、学习因子(C₁、C₂)、速度位置相关系数(m)这5个参数进行了优化。结果 确定了最优参数：p为80,w为0.9~0.3线性递减,C₁和C₂分别为2.80和1.10,m为0.60。利用优化后的ELM和PSO-ELM所建立的粳稻冠层叶绿素含量模型的决定系数分别为0.734和0.887,均方根误差分别为1.824和0.783。结论 利用优化后的PSO-ELM建立的粳稻叶绿素含量反演模型精度要明显高于单纯利用ELM建立的反演模型,前者具有较好的粳稻叶绿素含量反演能力。本研究为东北粳稻叶绿素含量反演无人机遥感诊断提供了数据支撑和应用基础。     

淡竹花期不同类型叶片的生理指标变化

以淡竹（Phyllostachys glauca McClure）花期内佛焰苞为研究对象,选取开花植株正常叶和未开花植株正常叶作对照,根据花序发育形态分为前、中、后期,分析3种类型的叶片不同时期的激素含量（GA₃、ABA、ZR、IAA）和其他生理指标含量（叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉酶、SOD、POD、MDA等）的变化。结果表明：（1）佛焰苞、开花植株正常叶与未开花植株正常叶的GA₃含量均呈现出先增加后降低的趋势;佛焰苞中ZR含量持续上升,开花植株正常叶与未开花植株正常叶中则不断下降;3种类型叶片ABA含量均不断增加;佛焰苞和开花植株正常叶中IAA含量开花植株正常叶中先增加而后下降,未开花植株正常叶中则是不断上升。（2）佛焰苞、开花植株正常叶与未开花植株正常叶的叶绿素含量均不断降低,且佛焰苞中降幅最大;佛焰苞与开花植株正常叶中SOD与POD的活性先上升后下降,未开花植株正常叶的SOD活性的变化与佛焰苞和开花植株正常叶中相一致,POD活性则持续升高;3种类型叶片中MDA的含量不断升高;可溶性糖含量与淀粉酶活性在开花过程中不断下降;可溶性蛋白含量在3种类型叶片中的含量均先增加后减少,且佛焰苞与开花竹正常叶中的含量始终高于未开花竹正常叶。因此,淡竹开花期间,佛焰苞中激素与各生理指标的含量变化显示开花植株处于逐渐加剧的衰老状态。     

Renewable energy sources and the realities of setting an energy agenda

The European Commission has been devoting considerable attention to energy issues. This Perspective describes recent progress in Europe toward achieving goals for renewable energy use, and the role that technology can play, as well as the new Strategic Energy Package.     

Steel recycling and energy conservation

The potential for energy conservation through increased use of steel scrap by the U.S. steel industry is examined. It is concluded that increased use of scrap would reduce energy use, but it is not economical, due mainly to volatile scrap prices. Other energy-saving technologies exist, but it is likely that energy will be conserved through reduced use of steel as rising energy costs are passed through to consumers.