黄河未来输沙量态势及其适用性对策

[目的] 探索黄河输沙预测的新思路,预估黄河未来输沙态势与输沙量水平,为黄河流域生态治理规划提供参考。[方法] 结合黄河流域水土保持生态修复现状,采用单累积曲线法、滑动平均及频率分析方法,分析1950—2019年黄河主要来沙区间的实测输沙量变化特征及其未来态势。[结果] 1950—2019年黄河输沙量呈现阶梯式减少。1950—2019年黄河中游各站累积实测输沙量随时间的变化可用“左半抛物线”表征。黄河输沙量自1997年以来已进入相对稳定态势,目前已达企稳状态;黄河潼关站未来年输沙量在90%频率下为1.00×10⁸ t左右,在10%频率下为5.00×10⁸ t左右,未来多年平均输沙量为1.40×10⁸ t。[结论] 为了维持黄河输沙量低稳状态,提升水土保持措施质量与标准,补齐“后水土保持”短板,构建完善的水沙关系调控体系,维持黄河下游河道冲淤平衡,是黄河流域生态保护与高质量发展的保障。     

1988-2018年哈密绿洲植被覆盖度时空变化及其驱动力

[目的] 对近30 a来哈密绿洲植被覆盖度时空变化及驱动力进行分析,为该地区绿洲持续健康发展提供理论借鉴。[方法] 以1988,1998,2008及2018年4期影像为基础数据,利用像元二分模型计算了基于AFRI_SWIR2指数提取的植被覆盖度,利用动态度指数与植被覆盖度转移矩阵分析哈密绿洲植被覆盖度动态变化;再通过地理探测器对8个影响因子进行探测,探寻哈密绿洲植被覆盖度的驱动因子。[结果] 近30 a来哈密绿洲面积从1988年的214 km²增长到2018年的632.1 km²,增幅达195%,但绿洲内植被覆盖度等级却较低,同时哈密绿洲面积主要扩展的区域在西北部和东南部区域;哈密绿洲的发展阶段可分为3个阶段：1988-1998年为低强度稳定期,1998-2008年为极度扩张期,2008-2018年为高强度稳定期。[结论] 土地利用类型变化是造成哈密绿洲植被覆盖度变化的直接原因,同时在近30 a内,人为因素对哈密绿洲植被覆盖状况的影响远高于自然因素。     

甜瓜VQ家族基因鉴定及白粉病菌响应分析

VQ家族基因是植物特有的一类基因,其编码蛋白主要与WRKY蛋白相互作用协同调控下游基因表达,在植物生长发育及抵御各种外界环境胁迫中起重要作用。为揭示甜瓜VQ家族基因在抗白粉病中的功能,本研究采用生物信息学方法从甜瓜基因组中鉴定到26个VQ家族基因,这些基因不均匀地分布在甜瓜11条染色体上。系统进化分析表明,该家族成员分布于不同的分支中,分别与拟南芥VQ家族蛋白不同成员聚在一起。基因结构分析表明,甜瓜VQ家族基因序列均无内含子,只有1个外显子。组织表达分析表明,1个甜瓜VQ家族基因组成性表达,23个甜瓜VQ家族基因组织特异性表达。此外,白粉病菌侵染之后,6个VQ家族基因呈现不同程度的响应。本研究结果为进一步研究甜瓜VQ家族基因在甜瓜抗白粉病中的功能奠定了理论基础。     

不同激励下宽频磁浮俘能器俘能试验

振动能量俘获是获取可再生的清洁能源一种有效途径,具有广阔的应用前景,有利于社会的可持续性发展。目前,随机功率谱激励下的高功率密度和宽频能量回收仍然是研究的难点。该研究设计了一种可有效利用宽频振动能量的高功率密度磁浮式俘能器,采用COMSOL Multiphysics软件计算悬浮磁体非线性回复力与位移的关系式,根据磁浮振动系统的控制方程和基尔霍夫定律建立俘能器的数学模型,详细研究了模型参数变化对俘能器性能的影响。随后进行正弦扫频和驻频试验以验证俘能器的发电能力。同时,从俘能器的效率、效能和体积优质3个指标对俘能性能进行评价;并结合实际应用,设计俘能器稳压电路。根据丘陵山区农业机械工作的随机路谱特性,建立随机激励的数学模型,根据响应幅值的概率密度函数的FPK方程表达式,得到了平稳概率密度函数的解。结果表明：在激励频率从9.77到31.75 Hz变化时,俘能器最大输出电压在5.92和21.52 V之间;最大输出功率在10 Hz时达81.93 mW,从5到50Hz,输出功率范围为5.76到81.93 mW;俘能器的效率、效能和体积优质分别为2.85%,9.85%和39.74%;俘能器电压输出的功率谱密度有5个峰值点,对应频率分别为9.804、29.41、36.76、36.76、51.47和71.08 Hz,进一步验证了该研究提出的磁浮式俘能器具有宽频发电性能,并可满足丘陵山区农机设备监测传感器的供电需求。     

花龄期棉花虫害的电子鼻检测

棉花害虫具有隐蔽性、迁飞性和突发性特点,并且影响因素众多,棉花虫害准确地诊断是农业领域的难点问题。该研究以受到棉铃虫侵害的花铃期棉花为研究对象,采用电子鼻对不同处理的棉花挥发物进行检测。研究表明,主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）和聚类分析结果显示健康棉花释放的挥发物具有明显的昼夜节律性,健康棉花与虫害棉花差异性显著。径向基函数神经网络（Radial Basis Function Neural Network, RBFNN）对8个不同时间的4组虫害棉花处理进行分析,测试集判别总的正确率为73.4%,健康棉花对照组测试集判别正确率100%,误判样本出现在3个虫害处理之间。当不考虑时间因素建立虫害棉花统一的预测模型,RBFNN模型对健康棉花对照组的预测正确率均达到了100%,分析结果可以作为花铃期棉花是否遭受棉铃虫侵害的依据,说明电子鼻可以作为棉花虫害发生的有效监测手段,在农作物虫害监测领域具有潜在的应用价值。     

秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同时期土壤酶活性及细菌群落结构的影响

  【目的】  通过研究秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同生育期土壤酶活性和细菌群落结构的影响,揭示土壤细菌群落对不同施肥措施的响应规律,为调节土壤养分,提高作物产量,改善土壤生物功能提供科学依据。  【方法】  基于河南农业科学院原阳试验基地5年连续定位试验,选取不施肥 (CK)、单施化肥 (氮肥基追比1∶1,N)和秸秆全量还田下氮肥基追比1∶1 (SN1)、1∶1.5 (SN2) 和1∶2 (SN3) 共5个处理,于2016年夏玉米抽丝期和收获期采集0—20 cm土壤样品,采用常规方法测定土壤基础理化性质,采用荧光微型板酶检测技术测定土壤酶活性,采用Illumina Miseq高通量测序方法测定土壤细菌群落结构。  【结果】  秸秆还田下氮肥基追比对玉米产量及氮肥利用率产生明显影响,相比于N处理,SN1处理显著增产9.98%;SN1和SN2处理氮肥利用率分别提高9.83、5.10个百分点。在夏玉米抽丝期和收获期,相比于N处理,秸秆还田下各氮肥运筹处理不同程度地提高了土壤pH、有机碳、全氮和速效钾含量,其中均以SN1处理增幅最为明显。在玉米抽丝期,除土壤磷酸酶外,SN1处理土壤酶活性均为最高;SN1处理对收获期土壤β-葡萄糖苷酶、纤维二糖甘酶、β-木糖苷酶、α-葡萄糖苷酶和酚氧化酶活性的促进最明显。细菌群落除抽丝期SN1与CK处理Shanno指数显著高于N处理而Simpson指数显著低于N处理外,其余处理间差异不显著。各施肥处理下门水平和纲水平的主要优势种群均为变形菌门、放线菌门和α-变形菌纲和放线菌纲。线性判别效应分析 (LEfSe) 显示,不同生育期比较,抽丝期最大LDA（linear discriminant analysis) 值为酸杆菌纲,收获期为芽单胞菌纲;而同一生育期各处理间比较,抽丝期各处理最大LDA值均为变形菌门的α-变形菌纲,收获期均为γ-变形菌纲。典范对应分析表明,抽丝期土壤pH (P = 0.002)、有机质含量 (P = 0.004) 和收获期土壤pH (P = 0.03)、硝态氮 (P = 0.036)、速效钾 (P = 0.044) 含量对细菌群落结构产生显著影响。  【结论】  土壤pH、有机碳、硝态氮和速效钾含量是影响细菌群落结构变化的主要因素。秸秆还田条件下,氮肥运筹显著影响土壤酶活性和细菌群落结构,氮肥基追比为1∶1时可显著提升土壤养分含量和酶活性,提高δ-变形菌纲、绿弯菌纲和TK10 (未分类) 相对丰度,从而更有效地促进秸秆分解和转化,发挥有机质调节土壤养分释放、减少养分损失的作用,最终提高玉米产量和氮肥利用率。     

秸秆还田结合减氮调控旱地土壤硝化潜势维持作物产量的机理

  【目的】  氮肥过量使用所导致的氮素利用率低和环境污染等问题严重影响现代农业生产。研究秸秆还田改善旱地农田土壤性质、提升土壤肥力和氮素利用率的潜力和作用机理,为减少氮肥用量、提高作物氮素利用率和土壤肥力提供科学依据。  【方法】  本研究选取河南许昌潮土和云南曲靖红壤两种典型旱作农田,2016～2018年开展了田间玉米－大麦/小麦轮作定位试验,在两地同时设置以下4个处理:不施氮 (CK)、常规施氮 (N)、减氮20% (80%N)、减氮20%配合秸秆还田 (80%NS),研究不同处理对土壤养分、土壤硝化潜势和作物产量及氮肥利用率的影响。  【结果】  与N处理相比,80%NS处理可稳定保持麦季抽穗期和玉米季抽雄期两种旱地土壤可溶性有机碳氮养分含量,促进土壤中NH₄+-N的积累并降低了NO₃–-N含量;80%NS处理使潮土和红壤硝化潜势分别降低了5.5%～33.9%和7.8%～37.5%;3年连续减施20%氮肥配合秸秆还田能够稳定产量并表现出一定的增产效果 (11.2%～20.4%),提高氮肥利用率6.4%～10.3%;而80%N处理会使作物产量下降3.9%～13.4%,氮肥利用率降低1.8%～38.9%。  【结论】  连续3年减少常规氮施用量20%配合秸秆还田,不仅增加了土壤有机碳氮含量,还减缓了土壤的硝化作用,增加了土壤铵态氮积累,实现对作物所需养分的持续供应,因而在维持和提高作物产量的同时,提高了氮肥利用率。单纯降低氮肥用量则有降低作物产量的风险。     

危害蒙古栎的新害虫——金纹吉丁

2018年在承德市双庙村蒙古栎林中发现吉丁幼虫危害现象,对其进行鉴定确定为金纹吉丁(Corebus aequalipennis Fairmaire),并对其分布范围、主要形态特征、生物学特性等进行了调查,提出了相应的防治措施。     

植物DNA甲基化研究进展

植物经常暴露在各种生物和非生物的胁迫之下,这些胁迫会影响植物的生长发育和繁殖并最终导致植物死亡。为了抵御不利的环境条件,植物已经进化出复杂而精细的网络来感知胁迫并激活防御系统。为此,植物激活许多信号转导通路,这些信号转导通路可以改变一些胁迫响应基因的表达,从而引起植物形态、生理和生化的改变以适应逆境。DNA胞嘧啶甲基化是高等真核生物的主要表观遗传机制之一,在维持基因组稳定性和调节基因表达方面起着关键作用。表观遗传变异比遗传变异更为灵活。一旦环境条件发生变化,为了适应新的环境植物都会发生表观遗传的改变。许多研究表明DNA甲基化参与植物的发育和应激反应。基于相关研究对DNA甲基化进行了综述,对植物逆境胁迫有重要意义。     

国土空间背景下的城市绿色空间体系规划研究

国土空间规划是生态文明建设的重要内容,也是国土空间治理体系现代化的基础,探讨在国土空间背景下的绿色空间体系规划、划定严格的空间保护建设等级和严格分类管理,对于国土资源统筹保护和修复具有重要的意义。文章以北京市二道绿隔平原区为研究区域,首先提出适用于二道绿隔地区的绿色空间定义;其次从基质完形、廊道构建和斑块保护3方面构建完整的绿色空间体系;最后综合提出绿色空间体系的优化对策。