甘蓝型油菜甜菜碱醛脱氢酶基因(BnBADH-1)的克隆与真核表达载体的构建

根据已知的拟南芥甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH1)序列设计特异性引物,利用RT-PCR技术从甘蓝型油菜中克隆出油菜甜菜碱醛脱氢酶基因(BnBADH-1)全长。测序和分析结果表明,BnBADH-1的cDNA全长1506bp,编码一个包含501个氨基酸残基、分子量为55kD、等电点(pI)为5.16的假定蛋白质;核酸序列和氨基酸序列与拟南芥的同源性分别为90.24%和93.41%。利用片段两端的粘性末端酶切位点BamHⅠ和SacⅠ将cDNA片段连接在真核表达载体pBI121上;PCR鉴定表明,过量表达载体pBI121-BnBADH-1已成功构建,为下一步的基因功能分析做好了准备。     

2个不同抗旱性小麦品种耗水特征及根系生理特性对开花期干旱的响应

为探明不同抗旱性小麦品种的耗水特征、根系生理特性及产量对开花期干旱的响应,以抗旱性强品种新春6号（XC 6）和抗旱性弱品种新春22号（XC 22）为试材,在土柱栽培和大田条件下设置常规灌溉（CK）、开花期轻度干旱（T1）和中度干旱（T2）处理,研究干旱胁迫对滴灌麦田耗水特征、不同土层根系生理特性和产量的影响。结果表明：开花期干旱后2个小麦品种全生育期耗水量和耗水强度均表现为CK>T1>T2,拔节—孕穗期耗水模系数最大。T1处理复水后伤流液、根系活力、根系水力学导度（Lpr）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性及可溶性蛋白（SP）含量显著提高,进而促进地上部质量和千粒重增加,提高产量和水分利用效率。与XC 22相比,XC 6伤流液、Lpr、根系活力、SOD、POD、SP含量、地上部质量以及产量均显著增加,T1处理下XC 6的伤流液、Lpr较XC 22高5.4%~25.1%,2.2%~15.7%;0—20,20—40,40—60 cm土层SOD （6.9%~20.0%,2.6%~24.7%和3.6%~31.1%）、POD （4.1%~19.1%,3.9%~25.2%和3.7%~21.6%）、CAT （7.8%~15.2%,8.3%~13.3%和10.8%~13.3%）活性及SP （4.5%~20.4%,0.8%~29.4%和1.3%~7.9%）含量显著高于XC 22。根质量、地上部质量和产量与耗水量呈二次抛物线关系,与伤流液、Lpr、MDA和CAT活性呈显著正相关。水分处理与品种互作对Lpr、POD、CAT活性及SP含量影响显著。因此,抗旱性强品种开花期轻度干旱可降低耗水量,提高根系SP含量及抗氧化酶活性,增强根系活力,促进地上部质量提高,有利于提高产量和水分利用效率。     

用于微小型光谱仪的冬小麦抽穗期叶绿素含量诊断模型

采用基于微小型光谱学传感器构建的作物冠层反射光谱探测系统,在田间轻量便携式地测量冬小麦抽穗期冠层可见光-近红外反射光谱。首先对冠层反射光谱进行去噪预处理,对原始光谱先一阶微分运算后,采用Bior Nr.Nd双正交小波进行小波包分解和重构以达到数据平滑的目的。对样本点数据利用蒙特卡罗抽样方法进行分析,去除异常样本点值,然后基于Random frog特征变量选取算法进行叶绿素含量敏感波长筛选。分别对原始光谱和经预处理后的光谱数据所选取的敏感波长进行偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)建模,建模结果如下:基于原始光谱的敏感波长639、436、459、642、556、653、596、455 nm建立叶绿素含量诊断PLSR模型,建模精度Rc2为0.70,均方根误差为1.398 0,验证精度Rv2为0.10,均方根误差为2.381 0;经过预处理后,基于选取的特征波长719、572、562、605、795、527、705、514 nm建立叶绿素含量诊断PLSR模型,建模精度Rc2为0.69,均方根误差为1.364 8,验证精度Rv2为0.52,均方根误差为1.839 7,估测能力得到了提高。结果表明:基于微小型光谱学传感器构建的作物冠层反射光谱探测系统能够合理地预测冬小麦叶片中的叶绿素含量,可用于田间冬小麦抽穗期的作物营养诊断。     

Effects of biofilm on turbulence characteristics and the transport of fine sediment

Purpose

Biofilm growth changes the sediment properties and the characteristics of the bed, which further influences the interactions between the flow and the sediment bed, such as the turbulence characteristics of the flow and the erosion response of the sediment to hydrodynamic forces. In this study, the effects of biofilm on the turbulence characteristics of the flow and bio-sediment suspension are investigated.

Materials and methods

Cohesive sediments were collected from the bottom of the Three Gorges Reservoir, which have a median size of less than 0.1 mm. Flume experiments were conducted for the erosion of the sediment bed with and without biofilm under the same flow rate. Acoustic Doppler Velocimetry (ADV) was used to measure the velocities along the depth, based on which the distribution of Reynolds shear stress, time-average velocity, turbulence intensities, turbulence kinetic energy flux and budgets, and bursting events of the flow were determined. Meanwhile, the biofilm effects on the physical characteristics of sediments, such as the diameter, density, and falling velocity, were summarized from previous studies. Then, the changes of the vertical distribution of suspended sediment concentration and the near-bed concentration were evaluated.

Results and discussion

After biofilm growth, the time-averaged velocity increases by approximately 6.7% under the low flow rate condition with a flat bed, and by more than 20% under the high flow rate condition with a deformed bed. The vertical distribution of the turbulence intensity becomes more uniform under the high flow rate condition. However, the changes of the turbulence kinetic energy flux and budgets due to biofilm are hardly observed by the scattered measurement data, and more experiments need to be conducted in the future.

Conclusions

Biofilm exerts an influence on the turbulence characteristics, mostly by affecting the deformation extent of the sediment bed. Meanwhile, the changes of the physical properties of sediments due to biofilm significantly influence the transport of suspended sediment.

     

间歇性与连续性降雨对黄土坡面细沟侵蚀影响的比较

采用室内模拟降雨试验,对比了间歇性降雨与连续性降雨对黄土坡面细沟侵蚀的影响差异,量化了间歇性降雨相对于连续性降雨条件的试验误差,并评估该试验方法在坡面侵蚀模拟中的适宜性。结果表明：（1）低雨强（≤60 mm/h）时,对于间歇性降雨试验,坡面细沟产沙大幅降低,误差达-40.8%,伴随着沟宽、沟深和割裂度等形态指标的减小,误差介于-33%~-45%;产流误差较小,为0.4%。（2）高雨强（≥90 mm/h）时,产流产沙、细沟形态的各项指标误差均不大,为3%~12%,对试验结果影响相对较小。（3）在采用间歇性降雨试验方法时,建议采用高雨强试验条件（≥90 mm/h）,才能准确模拟天然降雨的细沟侵蚀过程,且在高雨强时应控制间歇性降雨试验每一阶段的降雨历时,避免累积产沙量的持续快速增长而导致细沟侵蚀剧烈发展,误差进一步增大。由于土壤性质的区别,该试验结果在其他区域的适用性还有待深入研究。研究结果可为坡面细沟侵蚀的过程与机理研究提供技术支撑。     

基于车载式冠层光谱传感器的玉米拔节期叶绿素含量诊断

CropspecTM是一种基于735 nm 和808 nm的车载式主动作物冠层光谱传感器,能够快速、无损地检测作物氮素营养状态。为了评价其检测精度,针对农大8号和京农科等2种玉米作物品种,使用该检测系统在拔节期采集作物冠层在808nm和735nm波段处的反射率。然后组合计算了DVI735, NDVI735, PVI735和 RDV735 等常规的植被指数,并基于RVI735构造了一种新的植被指数MRVI735。通过分析各植被指数与叶绿素含量指标SPAD值之间的相关关系得出 :对于农大8号,MRVI735、NDVI735和RVI735与叶绿素含量指标的相关性较好,相关系数分别是:-0.7482、-0.6763和-0.6786,达到强相关水平。对于京农科,NDVI735、MRVI735和RVI735与叶绿素含量指标的相关性较好,相关系数分别是:0.7270、0.7252和0.7245,达到强相关水平。对于2个玉米品种,都分别选取了相关系数最好的一个和两个植被指数为参数,分别建立了一元线性回归模型和二元线性回归模型。农大8号的一元模型和二元模型的R2     

生物质炭对稻田土壤团聚体稳定性和微生物群落的影响

土壤团聚体决定着土壤功能与质量,受土壤生物与非生物因素的共同作用。本文从非生物和生物学角度解析生物质炭施用对土壤团聚体稳定性的长期影响。以句容和南京两个独立施用生物质炭3年或5年后的稻田麦季土壤为研究对象,选取常规施肥（CK）和常规施肥+生物质炭（AB）处理,利用湿筛法获得不同粒级土壤团聚体,并测定其中有机碳（SOC）、全氮、全磷含量,同时采用定量PCR技术测定土壤微生物（细菌、真菌、丛枝菌根真菌、古细菌和放线菌）丰度。结果表明：句容和南京土壤AB处理生物质炭原位老化后,大团聚体比例（R>0.25）和土壤田间持水量显著增加,平均重量直径和几何平均直径表现出增加趋势（P>0.05）;土壤团聚体养分含量（SOC、全磷）和土壤微生物丰度发生显著变化。与对照处理相比,句容和南京老化生物质炭处理的土壤大团聚体比例分别显著增加93.0%和61.5%,0.002～0.053 mm和<0.002 mm粒级团聚体均呈减少趋势;句容和南京土壤AB处理全土SOC含量分别显著增加26.3%和26.9%,大团聚体中SOC含量分别显著增加72.4%和52.3%,微团聚体中SOC含量分别显著增加20.8%和30.0%,全土真菌丰度显著增加;南京土壤全磷含量显著增加25.4%,丛枝菌根真菌和古细菌丰度也呈增加趋势（P>0.05）。由相关性分析可知,土壤团聚体平均重量直径与大团聚体比例、SOC含量、真菌和丛枝菌根真菌丰度极显著正相关（P<0.01）,与全磷含量和古细菌丰度显著正相关,相关系数分别为0.641和0.646。综上所述：生物质炭可以改善土壤pH值,田间持水量等理化性质,增加稻-麦轮作麦季土壤0.25～2 mm大团聚体比例和碳、磷含量,增加土壤真菌、丛枝菌根真菌和古细菌丰度,提高土壤团聚体稳定性,具有持续性。     

温湿度及土壤类型对土壤中绿僵菌孢子萌发的影响

平沙绿僵菌Metarhizium pingshaense是一种潜力巨大的生防真菌,绿僵菌能否在土壤环境下快速定殖是有效控制地下害虫的重要条件,而孢子萌发是定殖的第一步。本文研究了土壤温、湿度及竹林土、河滩土和农田土等3种土壤类型对绿僵菌孢子萌发的影响,并利用土壤平板法观察了孢子在土壤中的生活周期。结果表明,土壤温度和湿度对孢子萌发影响显著,土壤类型对孢子萌发影响较小。在供试3个土样中,在最适温、湿度条件下,孢子萌发率均可达到80.0%以上。土壤类型不同,适宜孢子萌发所需的温、湿度不同,竹林土最适温度为25℃,随湿度增加孢子萌发率增加,湿度24%时孢子萌发率最高为80.8%;农田土最适温度为25℃,随湿度增加孢子萌发率降低,湿度6%时孢子萌发率最高为86.5%;河滩土最适温度为30℃,随湿度增加孢子萌发率降低,湿度6%时孢子萌发率最高为80.0%。土壤类型与土壤温、湿度的互作对孢子萌发有显著影响,绿僵菌孢子在25℃、土壤湿度12%条件下,12 h开始萌发产生芽管,24~96 h为营养生长期,120~144 h为生殖生长期,之后开始产孢,168 h即可观察到链状分生孢子。     

装配式日光温室柔性复合墙体性能测试与分析

为解决装配式日光温室柔性墙体蓄热能力不足的问题,该研究通过在墙体内侧附加蓄热层的方式,设计了一种集蓄热、保温和防水多功能于一体的装配式柔性复合墙体。首先,通过对多种材料进行综合性能评估,筛选出优质的表层材料和保温材料,将其复合制成柔性保温墙体;其次,将水、沙子、相变水凝胶（phase change hydrogel,PCH）作为蓄热层固定在柔性保温墙体内侧,从而形成柔性复合墙体;最后,在4个模型温室中分别对墙体进行性能测试,以未附加蓄热层的柔性保温墙体为对照（CK）,分析试验墙体的蓄热和保温性能。单一墙体材料的性能测试结果表明,表层材料中镀铝编织布、黑色淋膜毡抗拉性能好且不透水,断裂强度分别为1.06、0.56 kN,断裂伸长率分别为30.99 %、65.91 %;保温材料中再生棉、太空棉和空气柱保温效果较好且使用成本低,热阻值分别为0.30、0.50、0.76 (m²·℃)/W。柔性复合墙体的性能测试结果表明,所有处理中5 kg/m² PCH柔性复合墙体的蓄热和保温性能最佳,热阻值为2.50 (m²·℃)/W,单位面积累计吸热量与放热量分别为1.48、1.13 MJ/m²;在典型晴天和阴天条件下,该处理的夜间室内平均温度分别比CK提高了3.08、1.87 ℃。上述分析结果表明,通过在柔性保温墙体内侧附加相变蓄热层的方式,能够增强墙体的蓄热和保温性能。研究结果可为今后装配式日光温室柔性复合墙体设计及材料选择提供理论依据。     

一字竹笋象的寄主范围及其受害类群划分*

根据一字竹笋象在自由选择和无选择条件下，对不同种质寄主的相互关系研究表明：该虫在竹种园内可危害６属５０余个竹种，其中刚竹属占８１％，在自由选择条件下对不同寄主具较明显的选择行为，聚类分析将寄主分为３个危害程度类群。但在无选择条件下室内饲养的害虫表现和野外单一栽培寄主的被害程度并无明显差异。据此，本文讨论了该虫的寄主范围、寄主选择偏好和影响害虫表现的寄主因子。