不同栽培模式对夏玉米冠层结构及光合性能的影响

【目的】比较研究夏玉米不同栽培模式群体冠层特性、穗位叶叶绿体结构及光合性能的差异,阐明栽培模式对上述指标的调控效应,为进一步构建高效冠层结构的夏玉米高产栽培模式提供理论依据。【方法】本试验于2018—2019年在山东泰安进行,以登海605为供试品种,以当地农户栽培管理模式（FP）为对照,通过综合优化种植密度、肥料运筹和种植方式等设置超高产栽培模式（SH）、高产高效栽培模式（HH）2种优化管理模式,比较3种栽培管理模式夏玉米冠层结构、穗位叶叶绿体结构及净光合速率的差异。【结果】与FP模式相比,SH、HH模式群体上层叶片茎叶夹角小、叶向值大,中、下层叶片发育较好,叶面积指数高及高值持续期长,中部叶层光能截获率显著提高21.64%和12.63%,形成了适宜的群体冠层结构。SH、HH模式的叶绿体结构发育良好,而FP发育相对较差。SH和HH模式下穗位叶叶绿体中类囊体发育良好且数目较多,基粒片层和基质片层排列整齐、清晰,细胞内膜结构完整;FP的叶绿体中类囊体发育相对较差,发育不完全的类囊体占比较大,基质片层模糊且排列不整齐。吐丝期穗位叶净光合速率表现为SH＞HH＞FP,干物质积累量及产量也表现出相同的趋势,SH和HH模式较FP模式分别增产14.20%和4.91%。【结论】相比于FP模式,SH、HH模式产量提高的原因是优化了夏玉米群体冠层结构,保证了叶绿体结构的完整性,显著提高了叶片光合能力。与SH模式相比,HH模式减少了肥料施用量,其群体结构合理且叶片发育良好,是更有助于利用光能的栽培模式。     

优化栽培措施对春玉米密植群体冠层结构及产量形成的调控效应

【目的】研究春玉米密植群体优化栽培模式下冠层结构特征,并探索其对冠层生产的调控机制及对产量提高的贡献。【方法】以耐密高产品种“中单909”为试验材料,设置105 000 株/hm²种植密度,采用深松（S）、宽窄行（W）及化控（C）的组合,形成4种根-冠优化栽培模式：（1）传统模式（旋耕20 cm,60 cm等行距,RU）,（2）耕层优化模式（深松耕作35 cm,60 cm等行距,SU）,（3）冠层优化模式（传统旋耕20 cm,80 cm+40 cm宽窄行,叶面喷施磷酸胆碱合剂ECK,RWC）,（4）综合优化模式（深松耕作35 cm,80 cm+40 cm宽窄行,叶面喷施磷酸胆碱合剂ECK,SWC）。比较不同栽培模式下冠层大田切片（垂直）、群体光分布、光合性能、蔗糖合成酶活性及籽粒灌浆的差异。【结果】相较于常规栽培模式（RU）,耕层优化模式（SU）的玉米冠层叶片干物质增加,冠层优化模式（RWC,SWC）下密植群体株高和穗位高降低30 cm以上,但群体整齐度下降明显;RWC和SWC处理,叶片垂直分布似“纺锤型”更为均匀,垂直高度180—240 cm的光能截获相比传统模式显著降低8%—37%,而穗位以下（120—180 cm）相比传统模式提高44%—129%;RU和SU处理呈现“漏斗型”株型特征,叶片集中分布在冠层顶部。根-冠协同优化可改良高密玉米群体冠层垂直结构,显著提高穗位及穗下叶片的叶绿素含量、净光合速率,增加穗位叶蔗糖磷酸合酶（SPS）和蔗糖合成酶（SS）活性,维持生育后期冠层叶片的生理活性,延长干物质活跃积累期10 d以上。【结论】综合优化模式（SWC）改变冠层干物质空间分布,增加了密植群体中下部光能截获和光合碳代谢能力,促进了花后冠层物质生产及籽粒灌浆,显著增加玉米籽粒产量。     

硬质海岸防护设施的生态效应与对策

虽然滨海地区占地球陆地面积不足4%,但沿海生境是全球最有价值的自然资源之一。世界上超过三分之一的人口生活在距海岸线100 km的范围内。气候变化和人类活动使得全球海岸侵蚀和风暴潮威胁加重。海岸防护可以有效抵御海岸侵蚀、风暴风险和海平面上升。本文概述了全球主要沿海国家和地区（欧盟、美国、中国）海岸硬化情况以及海岸硬化带来的生态效应。欧洲海岸线硬化比例为10%（2006年）,美国海岸的硬化比例为14%（2015年）,而中国海岸线的硬化比例近60%（2014年）。海岸硬化会引起滨海湿地重要物理、化学和生物过程的改变,生境丧失和破碎化,以及生物连通性的改变。增加硬化设施的结构复杂性或由混合型海岸代替传统硬化海岸可以减轻海岸硬化对滨海湿地生态系统的威胁,但对硬质海岸和混合型海岸的生态服务功能以及抵御风暴能力的评估还比较缺乏,有待进一步研究。     

南方某矿区土壤镉污染及作物健康风险研究

为了评估南方某县土壤镉污染情况、量化当地不同作物镉含量并对不同人群健康风险进行评估,从该县3个镇采集135份土壤样本,入户采集128份自产大米样本,种植区采集7份脐橙样本,对其中镉含量进行测定。结果表明,3镇采集土壤样品镉超标率分别为41.67%、28.81%和21.62%,地累积指数计算得到该县68.9%的土壤样本受到不同程度的镉污染,大米镉含量超标率分别为48.57%、34.48%、8.82%。而脐橙果肉样品中镉含量较低,远低于0.05 mg·kg^-1。计算不同作物的危害商数（HQ）可得,食用自产大米的危害商数（HQ）值普遍大于1,风险较高,而食用脐橙果肉产生的健康风险低。种植脐橙具有一定的经济效益,且当地具有脐橙适宜的生长条件,故考虑在重污染区种植脐橙取代种植水稻。     

‘新海16’愈伤组织诱导及白霜的优化

为获得高品质、活力旺盛且具有分化能力的愈伤组织,本研究在已建立的海岛棉(Gossypium barbadense)‘新海16’再生体系基础上,以MSB附加0.1 mg/L 2,4-D及0.1 mg/L KT为基本培养基,采用单因素随机试验研究外植体不同部位、光照及培养基成分等对‘新海16’愈伤组织诱导的影响。结果表明:‘新海16’愈伤诱导的外植体选用下胚轴中上部绿色茎段诱导效果较优;除此之外,愈伤诱导效果最佳的处理为2 000 lx光照强度、90%MSB无机盐成分、3 g/L PVP及1.2~1.4 g/L Gelrite或Phytagel,均能够降低愈伤组织出现白霜现象,对愈伤组织疏松生长有促进作用。本研究通过优化愈伤组织的诱导方法,提高胚性愈伤组织发生率,为‘新海16’高频再生体系提供科学依据。     

高压电场干燥和热风干燥对马铃薯蛋白质二级结构的影响

以自然风干为对照组,采用SDS-PAGE凝胶电泳和圆二色光谱法研究了高压电场干燥(HVEF)和热风干燥对马铃薯蛋白质分子量的影响以及两种干燥方法对马铃薯蛋白质二级结构的影响。SDS-PAGE凝胶电泳结果显示:两种干燥方法对马铃薯蛋白质分子量基本不产生影响。圆二色光谱检测结果表明:经高压电场干燥后,马铃薯蛋白质的α-螺旋所占比例下降1.30%,β-折叠所占比例上升1.60%,β-转角所占比例上升0.30%,无规卷曲所占比例上升1.20%;经热风干燥后,马铃薯蛋白质的α-螺旋所占比例上升了12.50%,β-折叠所占比例下降了10.70%,β-转角所占比例上升了4.30%,无规卷曲所占比例下降4.40%。通过比较:HVEF对马铃薯蛋白质二级结构中α-螺旋、β-折叠、无规卷曲的作用趋势与热风干燥正好相反;如,热风干燥使α-螺旋的比例显著上升,而HVEF则使α-螺旋的比例下降,并且HVEF对马铃薯蛋白质二级结构的影响比热风干燥对马铃薯蛋白质二级结构的影响较小。     

基于果实品质与EST-SSR标记的刺梨居群遗传多样性分析及核心种质构建

通过分析评价野生刺梨(Rosa roxburghii Tratt.)资源居群遗传多样性和遗传结构,同时构建核心种质,为刺梨资源的保护和发掘利用提供科学依据。本研究利用10对EST-SSR引物和9个果实品质性状指标对收集的12个刺梨自然居群(共102份种质)的遗传多样性及遗传结构进行分析,同时结合原贵州省32份初级核心种质,采用位点优先取样策略进一步构建西南地区核心种质。结果表明,黔西(QX)居群拥有最高的Shannon信息指数I=0.6965,基因多样性指数h=0.3935,多态位点百分率p=84.62%;而古丈(GZ)居群则无论在分子数据还是表型数据都表现为遗传多样性最低;AMOVA分析表明刺梨居群内遗传变异在87%以上,居群间基因流Nem在3.5以上、平均Nei’s遗传距离(GD)0.223。构建的19份核心种质等位基因保留率和稀有等位基因保留率均为100%,能够代表原种质的遗传多样性。西南地区野生刺梨的遗传变异主要发生在居群内,居群间具有基因交流频繁、Nei’s遗传距离小等特点,构建的19份核心种质从等位基因保留率、稀有等位基因保留率及地理分布均能够较好地代表原种质的遗传多样性。自然居群以黔西(QX)居群遗传多样性最高。因此,野生刺梨的保护策略可采用就地保护黔西(QX)居群与迁地保护19份核心种质相结合的方法进行。     

基于改进蚁群算法的农田平地导航三维路径规划方法

为解决农田平地机无人驾驶作业时缺乏局部规划,进而实现平地路径在线调整的问题,以平地作业土方合理运卸且路径最短为目的,提出了一种基于改进蚁群算法的农田平地导航三维路径规划方法。基于农田三维地势模型,采用改进的蚁群算法规划三维路径：以平地作业土方运载为决策方向,建立新的路径搜索节点,对比平地机作业时平地铲运载土方量和经过栅格计算所需的挖填土方量,根据土方运载任务设置信息素更新规则和启发函数,获取农田平地的最佳三维路径;基于平地机的运动学模型,设置农田平地机转向约束条件,根据约束条件对路径进行平滑优化,并建立三维路径规划的效果评价标准。仿真结果表明：相比于原始蚁群算法,该方法的路径规划效果评价指标提高33.3%以上,可以更好地指导农田平地机实现局部平地任务,而且大大缩短了路径生成时间和路径长度,使路径更为平滑,更适用于辅助农田平地的自动导航作业。     

Long-term consequences of topsoil mining on select biological and physical characteristics of two New Zealand loessial soils under grazed pasture

Soil chemical, biochemical, biological and structural properties were measured in two New Zealand loessial soils that were topsoil-mined 10 and 25 years ago respectively. Measurements at the 10-year site were compared to some earlier measurements made at this site and the data combined in a chronological sequence for analysis. Topsoil mining had a large, detrimental impact on the soil microbial biomass, the earthworm populations, easily mineralizable N and soil enzyme activities. However, most of these properties substantially recovered, to 80-90 per cent of the levels in unmined soils, within 10-25 years of restoration under pasture. In contrast, while total soil C and N were less affected by topsoil mining, their recovery was much slower. Stabilities of macro-aggregates of soil had fully recovered within 10-25 years after topsoil mining. The apparent changes in all the measured properties between 10 and 25 years of restoration were small in comparison with changes between 0-10 years of restoration after topsoil mining. The total C content of both soils under pasture appeared unlikely to attain the levels present in unmined soils. In soils undergoing restoration, the ratio of microbial C/total soil C may be a useful index of soil ‘biological stability’. Sulphatase activity may reflect the recovery of pasture production.     

复合潜流人工湿地对农村生活污水的净化效果 及其微生物群落结构特征

试验探究了复合潜流人工湿地对农村生活污水的净化效果及其微生物群落结构特征。结果表明,当水力负荷为0.35 m³·(m²·d）^-1时,系统对TN、NH₄⁺-N、COD和TP去除效率分别为（89.84±7.64）%、（98.67±1.31）%、（61.63±16.01）%和（70.21±8.00）%。湿地中一共发现11个主要菌门、18个主要菌纲和33个主要菌属,变形菌门（Proteobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）是其中的优势菌门,它们在各级湿地中表层和底层的相对丰度分别是57.26%、61.37%、91.60%、93.22%、88.78%、88.02%。蓝藻菌纲（Cyanobacteria）、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria) 、芽孢杆菌纲(Bacilli)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)是其中优势菌纲,约占主要菌纲的70%。共有17个优势菌属,在各级湿地中的分布情况不同,其中芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度最高,集中分布于第三级湿地,其次是Leptolyngbya、席藻属（Phormidium）,在第一、二级湿地中广泛分布。复合潜流人工湿地具有良好污水净化效果,系统中有机物和氮素的去除主要依靠微生物作用,磷素的去除主要依靠基质吸附沉淀作用。