基于4DVAR和EnKF的遥感信息与作物模型冬小麦估产

为了提高遥感信息与作物模型同化的估产精度,以山西省晋南地区的3个县为研究区,采用四维变分(Four-dimensional variational,4DVAR)和集合卡尔曼滤波(Ensemble Kalman filter,EnKF)两种同化算法将高时空分辨率Sentinel多源数据反演的叶面积指数(Leaf area...     

籽粒苋C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的克隆和表达分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC)是C₄途径的关键酶之一。本研究克隆了双子叶植物籽粒苋(A. hypochondriacus L) C₄型PEPC基因的cDNA和gDNA全长序列。该基因编码区cDNA全长2 895 bp (GenBank Accession: HQ186302),编码964个氨基酸残基。对应的gDNA全长为6 785 bp,含10个外显子和9个内含子,内含子总长3 890 bp,其中第一内含子最长,为1 662 bp,具GATA-motif、G-box等15个光应答元件,9个激素应答元件,29个CAAT box,72个TATA box。该特征在本研究范围内的植物中,为籽粒苋所独有。比较多种植物表明,不同植物之间的C₃/C₄型PEPC基因的外显子长度具有较高的一致性,而内含子的长度变化较大。不同植物PEPC基因对核苷酸具有一定的选择性,并且外显子和内含子的GC含量呈正相关。总的趋势是单子叶植物外显子和内含子的GC含量均高于双子叶植物。利用半定量RT-PCR分析表达模式,发现籽粒苋PEPC基因主要在叶片中表达,表达量随光照时间延长而增加。     

糜子氮、磷、钾肥的效应及优化研究

为揭示糜子氮、 磷、 钾肥效应,并提出最优推荐施肥量组合,本试验采用3414不完全正交回归设计,对糜子氮、 磷、 钾肥合理配比施肥效应进行研究,同时对糜子产量进行肥效模型拟合,得出最优经济效益氮、 磷、 钾推荐施肥量。结果表明, 施用氮、 磷、 钾肥, 糜子增产效果显著,最高增产率可达52.31%,缺氮和高氮处理增产率最低,说明适宜的氮肥施用量是影响糜子产量的关键因子。氮、 磷、 钾肥间存在明显的交互作用,配合施用能提高肥效,三因素对糜子产量的影响大小顺序为氮＞磷＞钾,任一因素过量施用均会导致产量显著降低。根据一元二次肥效模型得出糜子氮（N）、 磷（P2O5）、 钾（K2O）的最优推荐施肥量分别为121.61、 78.09、 24.23 kg/hm2,适宜的氮、 磷、 钾施肥比例为1∶0.64∶0.20。     

基于GIS的荞麦芦丁含量生态区划研究

分析了荞麦芦丁含量与气象因子的关系,结合荞麦地理分布信息,筛选出影响芦丁含量的主要气象因子,利用Arc GIS软件的空间分析功能,对荞麦芦丁含量进行生态区划,并进行评述。结果表明,品种和生态区域对芦丁含量具有明显的影响,而温度、降水、日照时数是影响芦丁含量的主要生态因子。芦丁含量与8月上旬均温、7月大于30℃天数具有负相关性,与8月降水量、生育期日照时数具有正相关性。利用GIS对芦丁含量进行区划,将晋中市分为3个区,即高、中、低芦丁含量荞麦种植区,与实际状况基本符合。研究结果可为高芦丁含量荞麦生产基地的确定和区域化、规模化种植提供参考。     

对目前大豆抗旱育种选择指标及分子标记的应用调查

分子标记育种给作物抗旱育种提供了新的途径。在此,对大豆抗旱育种的研究现状进行了调查,分析了近年来分子标记在大豆抗旱育种中的应用情况,并对目前与大豆抗旱性状相关的QTL(QuantitativeTraitLoci)分子标记辅助育种进行了初探,最后指出了分子标记在大豆抗旱育种中的广阔前景及其发展趋势。     

基于光谱植被指数的冬小麦叶绿素含量反演

植物功能叶的SPAD值与其氮素和叶绿素有较强的相关性,研究功能叶SPAD与其冠层光谱的关系,对实现植株叶绿素含量快速、无损检测具有重要意义。本文通过对冬小麦生育期的冠层原始光谱进行一阶导数变换,研究其功能叶片SPAD值与冠层光谱的相关性,对监测冬小麦叶绿素含量的敏感波段进行了提取,并建立了叶绿素含量与冠层反射光谱的定量关系。结果表明,基于小麦冠层原始光谱反射率、冠层光谱导数反射率与SPAD的相关系数曲线,提取的各形式下冬小麦叶绿素含量的敏感波段分别为500、690、760和470、630、723nm;并构建了冬小麦叶绿素含量的预测模型,以FDNDVI(630,723)预测模型较好,其R2可达0.9485,模型验证参数R2、MRE和RMSE分别为0.8099、0.0294和1.805,拟合效果较好,表明该模型能有效地对冬小麦叶绿素含量进行预测。该研究结果可为冬小麦长势监测提供一定的理论参考。     

氮运筹对冬小麦氮素积累量和氮素吸收利用效率的影响

为探明冬小麦生产过程中氮肥的合理施用时期、基追比例及施用量,增加冬小麦氮素积累量和提高氮素吸收利用效率,实现氮肥资源高效利用,通过田间试验,比较分析了不同追肥时期(拔节期、开花期和灌浆期)、基追比(6∶4和5∶5)和施氮水平(0、75、150、225、300 kg/hm²)下冬小麦氮素积累量和氮素吸收利用效率的差异。结果表明,追肥时期、基追比例和施氮量均影响冬小麦氮素积累量及氮素吸收利用效率,并且存在互作效应;追肥时期、基追比例和施氮量对各器官氮素积累量的影响基本表现为:拔节期>开花期>灌浆期、基追比6∶4>基追比5∶5以及施氮量为225 kg/hm²时最大;氮素吸收效率和氮素农学利用效率随施氮量的增加而递减。冬小麦适宜的追肥时期为拔节期、基追比为6∶4、施氮量225 kg/hm²,该氮肥运筹方式下,其籽粒氮素积累量最高,为250.30 kg/hm²。研究结果可为冬小麦合理施氮和栽培技术提供理论依据和技术支撑。     

基于SPA-MLR方法的土壤含水量光谱预测模型研究

以人工调配的不同含水量土壤的高光谱数据为基础,运用11种常规的变换方法对原始光谱反射率进行变换,使用连续投影算法(SPA)提取特征波段,然后建立多元线性回归(MLR)模型,并对不同模型进行评价比较,旨在选择监测土壤含水量的最佳高光谱模型,实现土壤含水量高光谱监测。结果表明,随着土壤含水量的增加光谱反射率先升高后降低;使用SPA提取的特征波段为3~5个,且不同变换处理后提取的特征波段存在差异。利用特征波段建立MLR回归模型,表明原始光谱经一定数学变换处理可以提高土壤含水量高光谱监测精度,其中对数的一阶微分变换处理(T_8)后建立的SPA-MLR模型监测精度最高,其校正模型表现为R~2=0.957,RMSE=2.16,RPD=4.74,验证模型表现为R~2=0.903,RMSE=3.41,RPD=2.95。故基于反射率对数一阶微分变换处理所建立的SPA-MLR模型可以更好地实现土壤含水量的高光谱监测。     

干旱胁迫下小麦TaMyb2-Ⅱ基因的表达水平变化研究

为了研究TaMyb2-Ⅱ基因的功能,将不同时间段PEG处理和未进行胁迫处理(CK)小麦叶片总RNA进行了Northern杂交分析。结果表明,TaMyb2-Ⅱ参与了对水分胁迫的应答过程,水分胁迫1 h时,其表达水平较对照有明显提高,水分胁迫12 h到24 h的表达量达到最高,在48 h时其表达量下降到与对照相当的水平。     

山西不同时期小麦品种的高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

为深入了解山西省不同时期推广品种的HMW-GS组成情况,为该区品质育种提供依据,利用SDS-PAGE电泳技术对156份小麦品种HMW-GS组成、变异及出现频率进行了分析,并计算了参试品种的品质得分。结果表明,历年来品种在Glu-A1位点具有3种亚其类型(NULL,1,2),Glu-B1位点具有4种亚基类型(7+8,7+9,14+15,17+18),Glu-D1位点具有2种亚基类型(2+12,5+10)。总体而言,参试小麦品种的HMW-GS构成欠佳,优质亚基组合类型单一,2、17+18、5+10、14+15亚基的频率很低。具有较高品质得分的亚基组合"1,7+8,5+10"、"1,14+15,5+10"和"2,7+9,5+10"的品种较少。