基于APSIM模型评估北方八省春玉米生产对气候变化的响应

基于北方地区农业气象试验站春玉米多年田间试验数据和逐日气象数据,分析农业生产系统模型APSIM在北方八省春玉米产区的适用性,在区域尺度上识别春玉米发育期和产量的关键气象响应因子,模拟过去54a（1961?2014年）该地区春玉米的生长发育和产量形成过程,探讨春玉米发育期和产量对气候变化的响应规律。结果表明：验证后的APSIM玉米模型在北方八省春玉米产区具有较好的适用性。气温和土壤温度是北方各地春玉米发育期的首要关键气象响应因子,其中北方春播区春玉米各关键发育期对最高气温响应最明显,西北内陆区春玉米各关键发育期对最低气温响应最明显。平均气温、日最高气温、日最低气温和土壤温度的升高均会导致春玉米生育期（出苗、开花和成熟）日序提前,发育天数减少,春玉米提前成熟。北方春播区春玉米产量对温度、降水、日照时数响应明显,西北内陆区春玉米产量对温度和潜在蒸散响应明显,大部分地区温度的升高和潜在蒸散的增加会引起玉米产量的显著下降。     

细沟侵蚀阶段玉米季坡耕地氮素流失特征

研究紫色土区坡耕地玉米全生育期细沟侵蚀阶段水土及氮素流失规律,以期为研究区氮素流失有效防控提供科学依据。采用人工模拟降雨与野外径流小区相结合的方法,开展降雨强度为1.5mm/min条件下玉米全生育期细沟侵蚀阶段地表径流、壤中流和侵蚀泥沙中氮素流失特征的研究。结果表明:细沟侵蚀阶段,玉米各生育期地表径流量、壤中流量和侵蚀产沙量总体表现为随降雨时间延长呈先增加后平稳的变化趋势。地表径流中总氮、可溶性总氮、硝态氮和侵蚀泥沙中总氮流失量总体呈现先增加后平稳的趋势,而地表径流中铵态氮流失量变化趋势在降雨前期呈现波动性变化,降雨后期逐渐平稳。壤中流中总氮、可溶性总氮、硝态氮、铵态氮流失量则随着降雨时间延长呈现平稳的变化趋势。细沟侵蚀阶段地表径流中氮素流失总量在玉米苗期最大,为628.77mg/m2;壤中流中氮素流失总量在拔节期和抽雄期最大;侵蚀泥沙中氮素流失总量在苗期最大,为144.95mg/m2。壤中流为氮素流失主要途径,硝态氮为氮素流失主要形态。     

退化红壤植被恢复团聚体及化学计量特征

为了探究不同植被恢复模式对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)分配格局及其生态化学计量特征的影响,为红壤侵蚀区的植被恢复措施及生态治理模式优化提供科学依据,以江西省泰和县红壤严重退化地为研究对象,对研究区马尾松纯林、湿地松纯林、木荷纯林、马尾松木荷混交林(马木混交林)以及湿地松木荷混交林(湿木混交林)5种植被恢复模式0—20,20—40cm土层不同粒径水稳性团聚体C、N、P分配格局及其化学计量特征进行了研究。结果表明:(1)0—40cm不同粒径团聚体分别占总重56.34%(>2mm),30.01%(0.25~2mm),7.14%(0.053~0.25mm),6.54%(<0.053mm),各植被恢复模式土壤水稳性团聚体含量随着粒径的减小而降低,且差异显著(p<0.05),马木混交林>2mm土壤水稳性团聚体含量显著高于其他恢复模式(p<0.05);(2)各植被恢复模式土壤C、N、P含量以马木混交林及湿地松纯林较高,水稳性团聚体C、N、P的含量总体随着粒径减小呈升高的趋势,以较小粒级养分含量较高,且存在显著差异(p<0.05);土层间C、N含量差异显著,P无显著差异,C∶N、C∶P及N∶P存在显著差异(p<0.05);粒径间C∶N、C∶P及N∶P存在显著差异;土壤团聚体C、N与C∶N、C∶P、N∶P均呈极显著相关关系,N∶P值较高且P与N∶P存在显著负相关性(p<0.05);(3)土壤C、N与土壤团聚体C、N含量显著相关(p<0.05),土壤团聚体C、N与土壤容重及含水率存在极显著相关性(p<0.01)。研究结果表明,不同植被恢复模式对土壤养分的改善作用主要集中于表层土壤;土壤团聚体养分对土壤养分状况具有指示作用,且土壤团聚体养分保持能力与土壤物理性质有关;研究区植被生长限制因素以P限制为主且大团聚体和微团聚体受P限制作用更严重;马木混交林较其它植被恢复模式对土壤质量和结构提升均具有显著作用。     

基于遥感光谱的干旱区土地退化评价体系构建

干旱区土地退化(荒漠化)作为全球面临生态环境挑战之一,对粮食安全、环境质量和区域自然资源管理至关重要。土地退化本质是人与自然因素协同作用下土地利用/覆被类型、数量、结构以及功能的改变而引起的生态服务价值降低,核心是土壤和植被的退化。一方面,人与自然共同作用下的土地利用覆被可以表征土地退化状态,另一方面植被-土壤生境时间序列相互作用过程进一步辅助土地退化过程诊断。因此,该文首先从覆被结构、退化类型和退化程度3个层次建立干旱区土地退化状态评价体系。其次,采用GF-1/WFV时间序列遥感影像,基于多端元光谱混合分解模型建立土地利用/覆被精细分类量化表征下垫面质量属性,并进一步利用植被-生境组分互动特征参数进行功能量化,综合评价民勤2015年退化类型和退化程度。最后,结合地面立地景观照片以及采样点实测数据,对土地退化状态评价结果进行绝对定标和交叉验证。结果表明:遥感评价识别土地退化类型和程度的能力分别为87.5%和78.7%。对于民勤旱地系统,沙化过程、沙-盐化过程是主要的土地退化过程,轻度沙化、中度沙化为主导退化程度。该方法为宽波段遥感国产高分1号卫星在旱地系统土地退化状态信息提取和深入应用提供科学依据和实证研究。     

若尔盖高寒沼泽湿地退化过程中土壤有机氮组分的演变特征

为明确湿地退化过程中土壤有机氮组分的变化及其生物有效性,采用实地采样调查、室内分析与数理统计法,研究若尔盖自然湿地保护区内相对原生沼泽(RPM)向轻度退化沼泽(LDM)、中度退化沼泽(MDM)、重度退化沼泽(HDM)退化过程中土壤有机氮组分的演变特征及与有效氮的耦合关系。结果表明,当沼泽发生中度、重度退化时,土壤全氮(TN)含量分别降低33.4%～77.8%、69.4%～93.7%(P0.05),碱解氮(AN)含量分别降低36.8%～80.2%、57.6%～82.2%(P0.05)。4类湿地土壤的酸解氨态氮、氨基酸态氮、未知态氮含量均按RPM、LDM、MDM、HDM的顺序降低。与RPM相比,HDM土壤酸解氨态氮与未知态氮含量分别降低66.3%～70.8%、62.2%～78.4%(P0.05),MDM和HDM土壤氨基酸态氮含量分别降低47.2%～68.6%、85.7%～86.7%(P0.05)。氨基糖态氮含量随着湿地退化先升高后降低。随着湿地退化程度的加剧,氨基糖态氮与酸解氨态氮占全氮的比例上升,而氨基酸态氮的比例下降。酸解氨态氮和未知态氮分别是影响RPM和HDM土壤碱解氮含量的主要有机氮组分,LDM与MDM土壤碱解氮含量却主要受有机氮组分中氨基酸态的控制。若尔盖湿地退化降低了土壤全氮及酸解组分氮含量,减弱了土壤氮"汇"功能,改变了有机氮组分对氮素有效性的贡献。     

植物性食品原料中植酸降解代谢与调控

植酸广泛存在于生物界中,其在植物性食品原料中常以植酸盐形式存在。植酸及其降解产物在植物生长发育和调控细胞的生物学进程中起重要作用。本文综述了植酸在植物性食品原料中的存在形式、分布、降解代谢及其调控和植酸酶性质,并对植物中植酸降解代谢与调控进行展望,以期为植酸降解和提高植物性食品原料营养价值研究提供参考。     

大豆成株期抗旱性鉴定评价方法研究

以我国不同地区育成的77个大豆品种(系)为供试材料、以晋豆21为对照, 在年降雨量不足40 mm的甘肃敦煌市, 设干旱胁迫和正常灌水2个处理, 考察与产量相关的8个农艺性状, 应用简单相关、等级相关等统计学方法, 筛选优异的抗旱种质资源, 旨在明确大豆成株期抗旱性鉴定指标和评价方法。9种抗旱性评价方法比较结果表明, 基于抗旱系数法、伤害指数和敏感指数对供试材料的抗旱性评价结果完全一致, 基于生物产量、单株粒数和单株荚数的综合评价方法与基于产量的直接评价方法比并无优势。经典的抗旱系数法适宜于筛选抗旱资源, 但不一定能筛选出正常条件下的丰产资源, 而本文提出的改进抗旱指数法可筛选到抗旱性和丰产性兼备的品种, 为抗旱育种和生产应用服务;通过划分不同品种熟期组, 筛选到不同熟期类型的抗旱、丰产品种。本研究为制订“大豆抗旱性鉴定评价技术规范”提供了理论依据, 对大豆资源的抗旱性鉴定和抗旱性育种具有重要的意义。     

低磷胁迫对不同基因型小麦品种苗期性状的影响

为研究低磷胁迫对小麦苗期性状的影响,在对照(200 μmol/L KH2PO4)和低磷(5 μmol/L KH2PO4)条件下比较了6个不同基因型小麦品种苗期性状指标。结果表明,小麦根系和地上部对低磷胁迫的反应不同,低磷诱导小麦根系伸长,根系生物量（根鲜重和根干重）增加,供试的6个小麦品种在低磷条件下的根系鲜重和干重与对照相比差异均达到显著或极显著水平。低磷处理对地上部则表现出抑制作用,但对不同品种的影响程度差异较大。总体来看,低磷胁迫处理对小麦根系性状的影响大于地上部性状,不同苗期性状受低磷胁迫影响的程度分别为：根系鲜重>最长根长>根系干重>地上部鲜重>地上部干重>苗长。6个供试小麦品种中,‘中国春’对低磷胁迫最为敏感,而‘京411’的耐低磷性相对较强。     

PEG-6000模拟干旱胁迫下不同加工番茄种子萌发期抗旱性评价

研究不同PEG-6000浓度胁迫下3个加工番茄种子的耐旱性.实验设置6个PEG-6000浓度梯度0、5％、7.5％、10％、12.5％、15％,对3个加工番茄品种种子进行干旱胁迫处理,测定其种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等指标.结果表明:(1)随着PEG浓度的升高,3个加工番茄种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根鲜重和干重、下胚轴鲜重和干重均呈下降趋势,不同品种抗旱性的变化趋势相似,但变化幅度有明显差异;(2)采用模糊数学隶属函数值法综合评价初步认为,这3个加工番茄耐旱性由大到小依次为:KT-16＞ KT-18＞ KT-70; (3)种子萌发耐旱指数和常用的萌发抗旱指标有很高的相关性,且能很好的反映不同加工番茄干旱胁迫下的差别,可作为加工番茄萌发阶段抗旱性鉴定的筛选方法.     

甜菜耐低温种质筛选和苗期耐冷性鉴定

利用人工气候箱,采取耐低温发芽筛选方法,对50份二倍体甜菜种质进行低温胁迫处理,筛选出耐低温的种质12份,芽期耐冷指数≥0.76。通过苗期耐寒性鉴定发现,这12份种质的苗期耐冷能力与芽期基本一致,但个体间对低温的反应速度及持久性表现存在差异,其中,6份资源具有更强的苗期耐冷能力。试验证明,甜菜种质苗期冷害的生理临界温度为3～6℃,在该低温阈值下,耐冷性强的种质对温度变化不太敏感,而耐冷性弱的资源对温度变化较为敏感。1～2℃是甜菜冷害的发生温度,耐冷性强的资源表现为停滞生长,子叶皱缩卷曲,真叶和下胚轴出现似烫伤表现,逐渐死亡;耐冷性弱的资源受冷害症状较早出现,很快发生畸变和死亡。