不同水分条件下沙漠豆生理指标的变化

运用常规的植物生理抗旱性测定方法,对引种植物沙漠豆在不同土壤水分梯度下叶片中的可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸以及过氧化氢酶（CAT）活性,超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）3种保护酶等指标的变化进行研究。结果表明：1）脯氨酸含量随干旱胁迫程度的增强逐渐升高,可溶性蛋白质先降低后升高,二者之间存在相互补偿关系,可溶性糖含量呈现先升高再降低的变化趋势,表现出渗透调节物质对干旱的调节作用;2）3种保护酶活性在不同水分处理过程中变化不同,CAT活性表现为升高,SOD在中度干旱水分条件下升高,至重度干旱水分条件下则降低,POD活性的变化与SOD活性变化相反,保护酶之间相互配合协同作用维持了沙漠豆叶片细胞膜的完整性;3）丙二醛浓度随干旱胁迫程度的增强而升高,表明沙漠豆随水分不足可以通过增加渗透调节物质含量、增强保护酶活性、提高抗氧化能力,来减轻干旱胁迫的伤害。     

基于作物生育期灾害敏感指数的旱灾粮食减产量研究

我国是自然灾害频繁发生的国家,自然灾害造成不同程度的粮食减产,是粮食安全的潜在风险源。该文以旱灾为主,将全国各地区作物生育期、不同旱灾强度、发生时间及发生次数进行耦合分析,研究其耦合规律及主要粮食作物在各生育期对灾害的敏感性,并据此计算我国不同地区旱灾减产量并进行风险评价分析。研究表明,冬小麦的返青、乳熟和成熟期,春小麦的分蘖、乳熟和成熟期,玉米的三叶、七叶和成熟期以及水稻的返青、孕穗、乳熟和成熟期均是防灾减灾的关键期,应该加强农田管理,减少灾害损失。旱灾对我国粮食主产区影响较大,粮食减产风险防范关键区主要分布在黄淮海区、长江中下游区。     

PEG模拟干旱胁迫对石斛DNA表观遗传变化的MSAP分析

利用甲基化敏感扩增多态性(methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术,研究不同聚乙二醇(PEG-6000)处理浓度下霍山石斛基因组DNA的甲基化水平和变化模式.结果表明:经5%、10%和15%PEG-6000处理的霍山石斛DNA甲基化比率分别为34....     

基于相对湿润度指数的西南地区季节性干旱时空分布特征

西南地区是中国重要农业生产区,季节性干旱是该区域最主要的农业气象灾害,研究季节性干旱时空分布特征对西南地区防旱减灾具有重要意义。该文收集西南地区4个省(市)共97个代表气象站50a(1959年-2008年)的逐日降水量、气温、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等气象资料,选用国家标准中相对湿润度指数(M)作为干旱指标,以年、季为时间尺度,研究西南地区干旱频率和强度的空间分布特征,并分析近50a干旱强度和发生范围的年际变化规律。结果表明:西南地区年尺度干旱频率呈西部高,东部低的带状分布,高发区位于川西高原、川西南山地、云南西北部和中北部的山地、高原及河谷地带,发生频率在3年2遇以上;年干旱强度以中旱以上为主。不同季节干旱频率差异大:冬旱发生频率最高,春旱次之,秋旱较低,夏旱最低;干旱强度方面,冬旱强度最大,春旱次之,秋旱较小,夏旱最小;总体而言,干旱发生频率高的地方干旱强度也大。从年际变化看,西南地区总体上略有变湿的趋势,年干旱强度明显减弱,其中春旱、秋旱有减轻趋势,夏旱和冬旱有所增强;但近10a,年干旱强度增大明显,夏旱、秋旱、冬旱也明显上升,这与西南地区近几年干旱频繁发生相吻合。     

干旱及复水对玉米叶片光合特性的影响

盆栽条件下,以玉米品种户单4号为材料,设正常供水(CK)、中度水分胁迫(MS)和重度水分胁迫(SS)三个水分处理,研究了拔节期和孕穗期水分胁迫及复水对玉米叶片光合、叶绿素荧光的影响,以期为玉米补偿机制的阐明提供理论依据。结果表明:(1)干旱胁迫使叶水势(ψleaf)降低,复水后拔节期重度胁迫叶水势迅速恢复并超过对照,而孕穗期则恢复缓慢;(2)拔节期和孕穗期重度胁迫降低了叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及光化学猝灭系数(qP),但复水5d后可基本恢复至对照;Ci最低,气孔限制值(Ls)较对照分别增加了6.85%,9.52%,Fv/Fm值分别降低了1.72%和0.61%,表明气孔限制是Pn降低的主要原因;(3)拔节期重度胁迫叶的水分利用效率(WUE)高于对照,表现出补偿效应;孕穗期干旱胁迫下WUE表现为:MS>CK>SS,在复水第一天达最大值,随后趋于降低。说明拔节期和孕穗期光合特性变化存在差异性。     

NUTRIENT UPTAKE,PHYSIOLOGICAL RESPONSES,AND YIELD ATTRIBUTES OF WHEAT (TRITICUM AESTIVUM L.) EXPOSED TO EARLY AND LATE DROUGHT STRESS

The response of different wheat cultivars to drought imposed after three and six weeks of seedling emergence was evaluated in the wire house. The seeds of recommended local wheat cultivars were sown in plastic pots. The drought stress decreased the water relation, nutrient uptake and grain yield of all the wheat cultivars. The early drought stress significantly reduced the nitrogen (N) uptake by 38% while late drought stress decreased nitrogen uptake by 46%. The phosphorus (P) and potassium (K) uptake were decreased by 49% and 37% under early drought stress, respectively while their uptake was decreased by 51% each under late drought stress. Grain yield was reduced by 24% under early drought stress while it was reduced by 60% under late drought stress. Water deficit at early growth stages reduced grain weight by 10% while it was reduced by 35% under water deficit at later stages of growth.     

基于多源遥感数据的综合干旱监测模型构建

在全球气候变化越来越复杂的大背景下,准确监测华北粮食主产区的旱情对区域农业生产有重要的指导意义。以往的遥感干旱监测方法多侧重于监测土壤或植被等单一干旱响应因子,反映综合信息的能力较差,为此该研究使用中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)、热带降水测量计划(tropical rainfall measuring mission,TRMM)卫星等多源遥感数据,在综合考虑干旱发生发展过程中的土壤水分胁迫、植被生长状态和气象降水盈亏等因素的基础上,利用空间数据挖掘技术,构建综合干旱监测模型,并以山东省为例进行了试验验证。结果表明,模型监测出山东省近年来所经历的重大干旱过程与实际旱情一致,模型输出的旱情指标-综合干旱指数(synthesized drought index,SDI)与小麦的标准化作物单产变量的相关系数均大于0.7(P0.05);在小麦和玉米的生长期,综合干旱指数与作物受灾面积的相关系数在-0.67～-0.85之间,与标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)的相关系数在0.44～0.67之间,且通过了P0.01的极显著检验(3月份除外)。研究结果为综合评估区域干旱提供了一种新的方法。     

抽穗后干旱复水对双季杂交晚稻产量形成和叶片δ13C及内源激素水平的影响

为探明生育后期干旱复水对双季杂交晚稻不同产量潜力品种产量的影响及其形成的生理机制,选择超级稻品种五丰优T025和对照品种金优207,于抽穗后进行干旱8d复水处理,分析了2个品种结实和产量、干旱前后倒二叶稳定碳同位素组成(δ13C)及内源激素含量的差异性。结果表明,干旱复水处理下2个品种水稻的结实率、千粒重及单株产量较对照(保持水层)表现出不同程度下降。其中,结实率五丰优T025和金优207分别下降12.07%和7.67%,千粒重下降5.23%和9.09%,单株产量下降13.54%和27.14%,差异均达显著或极显著水平,未发现产量补偿效应。抽穗后干旱处理下倒二叶δ13C值,五丰优T025大幅上升,复水后呈现出先下降,至第6天又开始上升的特点,金优207则大幅下降,复水后呈现先上升后下降再上升的特点,五丰优T025较金优207干旱复水处理与对照之间的差距更大。总体上,对照条件下,抽穗至其后20d,随生育推进,2个品种倒二叶内源ABA和GA₃含量呈上升而IAA含量则下降趋势,ZR表现出先上升再下降特点。干旱处理下2个品种表现为ABA含量上升,复水后呈先下降后上升特点,五丰优T025较金优207处理与对照之间差距更大;干旱复水处理条件下:2个品种IAA含量均下降,五丰优T025处理与对照间的差距明显小于金优207;五丰优T025 GA₃含量表现出先上升后下降再上升,金优207表现出干旱处理结束日急剧下降至最低点,复水后缓慢上升特点;2个品种ZR含量呈现出先上升至最高值再下降特点,五丰优T025较金优207处理与对照之间差距更小。抽穗后干旱处理将启动稻株体内抗衰老机制,复水后将在一定程度一定时间内激活稻株体内生长促进因子并抑制生长抑制因子,但其效果十分有限。     

干旱胁迫与正常供水钾肥影响甘薯光合特性及块根产量的差异

【目的】干旱胁迫影响甘薯叶片光合特性及块根产量,研究通过施肥缓解干旱胁迫机理可为甘薯抗旱高产栽培提供理论依据。【方法】选用食用型甘薯品种“泰中6号”为材料,以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,水分处理设为土壤最大持水量的60%~70%(正常供水W1)和30%~40%(干旱处理W0); 钾肥设K0、 K1、 K2、 K3四个水平,K2O用量分别为0、 12.0、 24.0和36.0 g/m2。分析不同钾肥用量对不同生长时期甘薯叶片相对含水量、 叶绿素荧光参数、 光合特性及收获期块根产量的影响。【结果】在干旱胁迫和正常灌水条件下,施钾处理均显著增加了甘薯叶面积和叶片叶绿素含量,提高净光合速率(Pn),增加光合产物的生产和积累,提高块根产量和收获指数。两种水分条件下,块根产量均以K2处理最高, 干旱胁迫下K2与K3处理差异显著,正常灌水处理不显著。两种水分条件下,甘薯叶片光合参数对钾肥的响应存在显著差异,干旱胁迫下施钾使叶片水分利用效率(WUE)增大,气孔导度(Gs)降低,气孔阻力增大,蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)降低,水分蒸腾量减少; 而正常灌水条件下上述指标对钾肥的响应趋势相反。两种水分条件下施钾均可以增大叶片相对含水量(RWC),提高实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm),但是干旱胁迫下施钾增幅较大。【结论】干旱胁迫下适量施钾可以提高甘薯的抗旱性,增加甘薯产量,过量施钾使甘薯产量显著降低,而正常水分供应时,稍多钾肥对产量影响不显著。干旱胁迫与正常灌水条件下施钾对叶片光合参数的调控效应存在显著差异。施用钾肥可增大叶面积,提高叶绿素含量和光合性能,调节叶片气孔关闭,增大叶片气孔阻力,减少水分蒸腾损失,增加叶片相对含水量,提高水分利用效率和净光合速率; 施钾还能提高叶片PSⅡ原初光能转换效率和实际光化学效率,减少过剩激发能对光合机构的破坏,提高甘薯叶片的光合能力。干旱条件下钾肥的调节功能优于正常水肥供应。     

一种基于NIR-RED光谱特征空间的干旱监测新方法

土壤水分作为干旱监测的重要指标,一直是干旱遥感监测研究的重要内容。本研究利用MODIS数据的EVI、红波段反射率、近红外波段反射率数据构建了基于Nir-Red反特率光谱特征空间的EPDI模型进行土壤水分的反演。利用野外同步测量数据对PDI、MPDI、EPDI三种干旱指数模型获取的拉萨河流域土壤水分进行了验证和对比分析,研究结果表明EPDI能够更准确地反演土壤水分,其样本点的相对误差仅为0.1040,线性相关系数为0.9181,反演精度相比PDI、MPDI(0.1646、0.1472)分别提高了36.83%和29.35%,为利用遥感影像数据进行大尺度的干旱动态监测提供了新途径。并且相比MPDI,EPDI模型参数更容易获取,模型构建受人为因素影响小,从而为模型的大范围推广提供了可能,具有很好的应用意义。