基于MODIS TVDI和模糊数学方法的藏北地区旱情等级遥感监测

为了实现对藏北区域范围内春夏旱情的动态连续监测,基于温度植被干旱指数(TVDI)和模糊数学方法建立了遥感干旱的划分标准,研究时段为1980-2017年。首先利用MODIS产品数据计算TVDI,然后根据气象干旱等级监测结果,采用模糊数学法建立基于MODIS TVDI的干旱等级划分标准,并对监测结果进行精度验证,最后分析了近年来藏北地区旱情的时空变化特征。得到的主要结论:①基于归一化植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)计算得到的温度植被干旱指数TVDIN和TVDIE,均与20 cm实测土壤水分含量在0.05的水平达到显著相关,TVDIE的决定系数更高;②基于TVDIE将旱情划分为无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱5个等级,其中,据此标准获得的藏北地区旱情等级与气象干旱等级监测结果大体一致;③近年来藏北地区旱情整体不太严重,且总体趋缓,其中,2009年最严重,发生中旱及以上旱情的区域面积达24%,年内旱情在6月最严重。就旱情的空间分布特征而言,研究区西南部和中部干旱比较严重,北部和东南部相对较轻。研究成果可为藏北地区干旱监测提供数据支撑,遥感干旱等级的划分方法可为其他地区的干旱研究提供参考。     

裸果木渗透调节物质和抗氧化酶活性对干旱的响应

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)起源于古地中海,为荒漠区少有的第三纪孑遗植物种。本文采用2017年6月、7月和8月采集于甘肃安西自然保护区内的裸果木中龄和老龄植株叶片,分析自然干旱影响下叶片渗透调节物质及抗氧化酶活性的变化。结果表明:随着干旱程度的增加,裸果木叶片的可溶性蛋白(SP)显著积累,发挥着重要的渗透调节作用,中龄植株叶片的可溶性糖(SS)含量和老龄植株叶片的脯氨酸(Pro)含量先增加后显著降低,渗透调节作用有限。干旱加剧时,中龄植株叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性呈明显的先增后降。严重干旱时,过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性明显增强,说明其通过4种酶的协同作用清除过剩的活性氧,减轻过氧化伤害;老龄植株叶片的CAT活性持续增强,APX活性明显的先升后降,POD活性在重度干旱时显著增强,主要通过这3种酶减轻膜系统伤害。丙二醛(MDA)含量则随干旱程度增大显著增加,膜脂过氧化程度不断加深。在相同的降雨条件下,裸果木中、老龄植株的Pro、SS、SP含量、POD和CAT活性、MDA含量对干旱的响应程度存在显著差异,隶属度函数评价法表明,老龄植株的抗旱能力大于中龄植株,表明裸果木的抗旱性随年龄的增大而提高。     

基于WOFOST模型的辽宁省春玉米干旱灾损风险评估

利用锦州农业气象试验站的作物生长发育和土壤实测数据对WOFOST模型水分胁迫模块进行了调参,适用性验证表明,WOFOST模型适用于辽宁省春玉米生长发育和产量的模拟,辽宁省春玉米受干旱的影响可以利用WOFOST模型较敏感地反映出来。利用调参后的WOFOST模型模拟了全生育期及出苗~拔节、拔节~抽雄、抽雄~乳熟和乳熟~成熟各阶段发生轻、中、重旱情景对辽宁省春玉米产量的影响,并根据模拟结果确定了不同干旱风险等级下辽宁省东、中、西部玉米生产的灾损范围。结果表明：不同生育期发生干旱对产量的影响不同,总体上,抽雄~乳熟期发生干旱的影响最大,其次是拔节~抽雄期,而出苗~拔节期和乳熟~成熟期发生干旱对产量的影响较小,全省春玉米在抽雄~乳熟期发生重旱的减产风险达30%~70%;在相同干旱水平下,不同区域受影响程度也不同,在全生育期及各生育阶段发生轻、中、重旱情景下,干旱导致的减产率总体上表现为由东部向西部地区逐渐加重的趋势,在全生育期重旱情景下,辽宁省东部的春玉米减产率为40%~75%,中部为60%~90%,西部达65%~95%。     

中国板栗238份品种（系）叶片形态、解剖结构及其抗旱性评价

采用多功能图像分析法、冷冻切片法和指甲油印记法,对238份板栗品种（系）叶片的形态、解剖结构及气孔特征进行了观察测量,运用变异系数、主成分分析对33项指标进行了筛选,后运用隶属函数法进行抗旱性综合评价。结果表明：（1）238份板栗品种（系）33项指标中除上表皮角质层厚度、上表皮细胞宽度、第一层栅栏组织细胞密度、第一层栅栏组织细胞宽、下表皮细胞宽度和下表皮角质层厚等6项指标的变异系数小于10%,各品种系（间）差异较小外,其余27项指标的变异系数均大于10%,在各品种（系）间差异较大;经主成分分析从27项指标中筛选出10项作为238份板栗品种（系）抗旱性综合评价的典型指标。（2）利用隶属函数分析将238份品种（系）划分为4类：第Ⅰ类包括31个品种（系）,平均隶属值为0.60 ~ 0.80,抗旱性极强;第Ⅱ类包括48个品种（系）,平均隶属值为0.50 ~ 0.59,抗旱性强;第Ⅲ类包括84个品种（系）,平均隶属值为0.30 ~ 0.49,抗旱性中;第Ⅳ类包括75个品种（系）,平均隶属值为0.20 ~ 0.29,抗旱性弱。     

草地贪夜蛾对我国玉米产业的潜在经济损失评估

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda,又称秋黏虫,起源于美洲。自2019年1月入侵我国云南以来,目前已扩散至我国25个省、市(区)。目前在我国发现的草地贪夜蛾主要为害玉米,本研究在收集了草地贪夜蛾的为害及防治情况,玉米的产量、面积、价格等相关数据的基础上,利用随机模型@RISK分别预测了其在防治与不防治场景下对我国玉米产业的潜在经济损失。结果表明,在不防治场景下,草地贪夜蛾对我国玉米的潜在经济损失总量的90%置信区间为375.68亿～3 283.45亿元,投入防治后可挽回的潜在经济损失90%置信区间为254.78亿～2 918.93亿元。因此,为保护我国玉米种植业的安全生产,应加强田间防治来降低其对我国玉米产业造成的潜在经济损失。     

城镇化进程中的粮食安全问题:一个研究综述

研究城镇化进程中的粮食安全问题,本质上是城镇化进程中产业之间的协调问题。中国的城镇化由于规模庞大、人口众多,使得城镇化是否影响粮食安全的研究一直伴随着国家城镇化水平的提升而从未间断过,特别是中国开始进入城镇化快速发展阶段之后。在简单回顾城镇化与粮食安全问题研究历史的基础上,通过着重梳理近十年来中国城镇化对粮食安全的研究文献,从城镇化影响粮食安全的因素和城镇化背景下保障粮食安全的解决方案两个角度的内容出发,指出了研究侧重点的发展变化。在影响因素问题上,研究者们从最初的侧重关注耕地减少,到探索农业生产技术应用提升农业生产力,再到保障劳动力的资源水平和满足粮食消费,越来越全面地认识城镇化对粮食安全的影响。而在解决方案上,从战略政策的演变,到夯实生产能力的策略变化,再到对海外资源依靠方式的转变,体现出不断完善的粮食安全保障体系建立。最后认为未来的研究可以在空间异质性、人力资本和制度要素变化上进一步深入。     

荸荠去皮机设计与试验

针对荸荠(Eleocharis dulcis(Burm. f.) Trin.)外形不规则以及去皮损失大、去不净的问题,采用平刀去顶芽、斜刀去底部、圆弧刀去侧皮的组合切削方式,设计1种荸荠去皮机。通过对荸荠外形参数的测量与建模,拟合得到荸荠外轮廓曲线,确定刀具的结构参数范围。基于3D打印技术,采用单因素试验,确定了切削速度、底面斜刀倾角与长度、侧面圆弧刀弦长对去皮损失率与去净率的影响,优化得到了适宜的结构参数与运动参数,在转速为40 r/min、底面斜刀倾角为82°、底面斜刀长度为14 mm、侧面圆弧刀弦长为22 mm(直径42.75 mm)的条件下,去净率达到93%,损失率为24.4%,显著高于人工去皮与机械摩擦去皮。     

Water availability affects nectar sugar production and insect visitation of the cup plant Silphium perfoliatum L. (Asteraceae)

The perennial cup plant (Silphium perfoliatum L.) is considered as an alternative feedstock to maize for biogas plants. Due to its ecological advantages of an extensive management and function as food resource for pollinators, it can be grown in Ecological Focus Areas (EFAs) since 2018. However, studies at the Julius Kühn-Institute in Braunschweig (Germany) showed that the assumed advantage of the cup plant of a high drought tolerance could not be confirmed regarding aspects of crop production and yield. We complemented this experiment by assessing how different soil moisture conditions affect the production of floral resources and insect visitation. In 2014, we sampled three irrigated and three rainfed plots of the cup plant. We quantified the nectar volume and sugar mass per inflorescence, the number of inflorescences per plant and calculated the total nectar sugar production. We further counted insect visitation on the inflorescences. Due to reduced numbers of inflorescences per plant and an earlier harvest, the estimated nectar sugar production was 58 kg/ha regarding irrigated and 20 kg/ha regarding rainfed plots. Honeybee visitation per inflorescence was about twice as high in the irrigated plots. Furthermore, the early harvest is a disadvantage for wild pollinators with a late activity period.     

外源褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期生理和产量的影响

干旱胁迫降低大豆产量,探究提高大豆耐旱能力和降低产量损失的机制对大豆生产具有重要意义。施褪黑素能缓解干旱胁迫对植株生长的抑制和氧化损伤。本试验于2017—2018年研究叶面喷施褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期叶片光合、抗逆、碳氮代谢和产量的影响表明,外源褪黑素提高干旱胁迫下大豆叶片抗氧化酶活性,抑制活性氧的产生和细胞膜损伤,缓解干旱胁迫对光合能力的抑制,提高碳氮同化能力,最终缓解干旱胁迫造成的产量损失。与干旱胁迫相比,褪黑素处理下单株荚数、单株粒数和百粒重两年平均提高了2.9%、0.8%和17.2%,产量(单株粒重)平均提高了14.7%。     

水分胁迫对不同抗旱型玉米自交系苗期生长的影响

通过水分胁迫处理对不同抗旱型玉米自交系苗期的影响研究,为抗旱育种选择自交系提供选择参考。采用人工控水的方法,研究干旱胁迫对夏玉米抗旱型和对敏感型自交系苗期株高、地上部和地下部分干重、叶面积、比叶重、叶绿素和净光合速等的影响。结果表明：不同抗旱型自交系苗期对水分胁迫的响应不同。抗旱玉米自交系从5叶期开始在干旱胁迫期间的株高、地上部和地下部分干重、叶面积、叶绿素和净光合速率等指标均高于对水分敏感的玉米自交系,且比叶重相对稳定。这表明干旱条件下,抗旱型自交系较普通自交系在苗期能够表现出更好的适应性,本研究对加强抗旱自交系的筛选和选育,进一步提高耐旱节水玉米新品种选择效率具有一定参考价值。