基于无人机遥感的夏玉米水分胁迫指数改进方法

冠层温度（canopy temperature,Tc）是作物水分胁迫计算的基础。准确地剔除热红外图像中的土壤背景,可以提高作物水分的监测精度。该研究以4种水分处理的拔节期夏玉米为研究对象,借助无人机可见光和热红外图像,采用红绿比值指数（red-green ratio index,RGRI）法提取研究区域的面状玉米冠层温度的空间分布信息,并分析每幅热红外图像上冠层温度的累积频率。该并提出了两种改进作物水分胁迫指数（crop water stress index,CWSI）性能的方法,一是使用基于正态分布的不同统计分位数分割冠层温度,并基于不同统计分位数上的平均冠层温度计算CWSI（记为CWSITcF%）。二是基于冠层温度方差（canopy temperature variance,Var）,将玉米冠层数据分为4个区间：区间Ⅰ,Tc≤40,Var≤10;区间Ⅱ,Tc≤40,10< Var≤20;区间Ⅲ,35< Tc<45,Var>20;区间Ⅳ,40< Tc<50,0< Var≤20,并在各自区间上选择最敏感的统计分位数计算CWSI（记为CWSIn）。研究结果表明：1）利用2020年和2021年两年数据计算的CWSIn与作物生理指标（气孔导度Gs、净光合速率Pn、蒸腾速率Tr）间的决定系数R2分别为0.72、0.52、0.62 ,nRMSE分别为23.96%、24.06%、25.60%,模型拟合精度高于原始CWSI（R2分别为0.73、0.34、0.46,nRMSE分别为23.69%、28.27%、30.21%）,但与CWSITcF%差别不大（R2分别为0.74、0.54、0.61,nRMSE分别为22.87%、23.74%、25.61%）;2）虽然CWSITcF%能提高诊断作物水分胁迫的精度,但最敏感的冠层温度区间在年际间相差较大（2020,61.17%;2021,49.38%;两年数据,83.51%）,而CWSIn稳定性更高（与生理指标间的nRMSE分别为：2020年16.60%、27.37%、28.49%;2021年21.60%、18.95%、22.64%）。因此,综合来看 CWSIn可以更加精确地监测作物水分胁迫,利用该改进方法可为无人机遥感精准监测作物水分胁迫状况提供参考。     

受渍指数构建及其在长江中下游小麦渍害风险评估中的应用

渍害是长江中下游地区影响小麦生长发育的一种主要农业气象灾害,针对目前渍害评估方法中考虑致灾因子不全面和没有考虑作物耐渍性生育期差异等问题,该研究提出了以整个生长季受渍指数表征小麦受渍程度特征的量化模型。该模型综合考虑了土壤低氧对根系影响和不同生育期内小麦耐渍性差异,并将2016-2022年SMAP（soil moisture active passive）土壤表层含水率产品数据代入模型中计算长江中下游地区各栅格点（10 km×10 km）受渍指数值,通过分析受渍指数与小麦产量的关系,确定受渍指数 5.3 为是否受渍的阈值,从而得到长江中下游地区受渍率空间分布,并依据受渍率进行分区风险评估。结果表明：湖北省、安徽省、江苏省小麦发生渍害地区主要集中在长江沿线,即各省南部,主要以中风险区为主;湖南省、江西省小麦发生渍害高风险区主要集中在各省的中部,2省其他区域都为中风险区。长江中下游地区全域无渍害区面积占20.0%,低风险区占14.8%,中风险区占30.1%,高风险区占35.7%。研究可为作物渍害精细化风险评估提供可靠的方法与手段。     

运用超声波标志法分析水槽养殖条件下大黄鱼行为特性

为探讨低盐驯化对低盐胁迫下大黄鱼氧化损伤和转录组的影响,本实验将体重为(52.46±1.47) g的大黄鱼暴露在盐度为25或20的水体中7 d,再暴露在盐度为10的水体中24 h。结果显示,低盐胁迫显著增加了活性氧(ROS)和脂质过氧化物(LPO)含量。尽管低盐驯化对ROS和LPO不产生影响,但低盐驯化显著降低了低盐胁迫下大黄鱼ROS和LPO含量,表明低盐驯化缓解了低盐胁迫对大黄鱼的氧化损伤。从低盐驯化vs.对照组、低盐胁迫vs.对照组和低盐驯化+低盐胁迫vs.低盐胁迫实验中,分别筛选到356、478和484个差异基因。GO和KEGG分析发现,差异基因显著富集在GnRH信号通路、PPAR信号通路、凋亡、Toll样受体通路和MAPK信号通路等,表明低盐驯化可以通过调节离子和物质运输、脂类代谢、细胞凋亡和非特异性免疫等来提高大黄鱼的低盐胁迫耐受性。研究表明,低盐驯化可以通过调节离子和物质运输、脂类代谢、细胞凋亡和非特异性免疫等来提高大黄鱼的低盐胁迫耐受性。研究结果揭示了低盐驯化改善大黄鱼低盐胁迫耐受性的分子机制,可为今后工厂化和内陆采用淡水或半咸水养殖大黄鱼提供科学依据。     

干旱胁迫对台湾海桐生长和生理生化特性的影响

以一年龄台湾海桐(Pittosporum pentandrum)盆栽苗为试材,采用人为称重控水方法,研究了正常供水(CK)、轻度干旱胁迫(LD)、中度干旱胁迫(MD)和重度干旱胁迫(HD)4种水分处理对台湾海桐生长和生理生化特性的影响,以探讨台湾海桐耐旱机制。结果显示,随干旱胁迫程度的加剧,台湾海桐幼苗高度和生物量下降,根冠比增加;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)降低,胞间CO2浓度(Ci)增加;叶中K+和Mg2+含量降低,Ca2+含量先增加后降低;叶中可溶性糖和可溶性蛋白质含量增加,叶中脯氨酸含量先增加后降低;叶中丙二醛(MDA)含量和质膜透性增加,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性先增加后降低。干旱胁迫下台湾海桐幼苗生长受到抑制和膜脂过氧化加剧,但其能通过对渗透调节物质的含量和抗氧化酶系统的活性调节来保护膜结构,保持正常的生理活动,表现出一定的抗旱能力。     

K+对盐胁迫下罗布麻生长及离子吸收分配的效应

通过温室盆栽试验,研究了低钾(0.01 mmolL-1)和正常钾(2.5 mmolL-1)水平对NaCl胁迫下罗布麻(Apocynum venetum)生长和离子吸收分配的影响。结果表明,随着介质中NaCl浓度的增加,罗布麻的根、茎、叶的生物量和株高呈下降趋势;但相同浓度NaCl处理下,低钾和正常钾之间无显著差异(P0.05)。罗布麻各器官中Na+含量随介质NaCl浓度的增加显著上升(P0.05),叶中上升幅度明显大于根和茎;叶和茎中K+随介质NaCl浓度的增加显著下降,但仍维持较高水平,根中K+浓度能保持稳定;低钾和正常钾水平下,与无盐胁迫(对照)相比,50 mmolL-1 NaCl处理植株叶中K+浓度无显著变化。在对照条件下,罗布麻体内积累大量K+,其叶中K+浓度是Na+的15倍多。可见,增强K+的选择性吸收和运输,保持叶部较高的K+含量和K+/Na+比是罗布麻适应盐逆境的重要生理机制。     

外源水杨酸与钼酸钠提高光叶叶子花耐寒性及相关机制

为综合评价水杨酸和钼酸钠处理对光叶叶子花耐寒性的影响,为园林绿化管养提供理论指导,以园林观赏植物光叶叶子花为试材,通过0.5 mmol/L水杨酸和2.0 mol/L钼酸钠单独及复合处理,测定在-3、0、3、6、25℃处理后,叶片的相关生理指标。结果表明：水杨酸和钼酸钠处理能够不同程度地降低低温胁迫下光叶叶子花叶片的相对电导率和MDA含量,其中复合处理的效果更好;在25和6℃时,氧自由基产生速率随温度的降低而上升,但在3,0和-3℃时,则呈下降趋势;在0℃和-3℃时,水杨酸处理使CK的SOD活性显著低于其他处理;药剂处理提高了POD活性,特别在0℃时,T1、T2、T3均显著大于CK;此外,低温胁迫下,各处理的可溶性糖、淀粉、游离脯氨酸含量均出现先上升后下降的趋势,且处理后,可溶性糖在-3℃时,淀粉和脯氨酸在0℃和-3℃时其含量均显著高于CK。通过综合评价发现,水杨酸和钼酸钠处理能够提高光叶叶子花的耐寒性,特别是复合处理效果更佳。     

急性温度胁迫对银鲳幼鱼代谢酶、离子酶活性及血清离子浓度的影响

为探明急性温度胁迫对银鲳( Pampus argenteus) 幼鱼生化指标的影响, 该实验设计了3 个温度梯度, 即22 ℃、27 ℃和32 ℃, 以27 ℃为对照组, 胁迫时间48 h, 分别测定胁迫前后其代谢酶、离子酶活性以及血清中离子浓度。结果显示, 2 个实验组的血清谷丙转氨酶( GPT) 的变化趋势相反, 肝脏谷草转氨酶( GOT) 的变化趋势也不同; 2 个实验组的碱性磷酸酶( AKP) 变化趋势相反, 而酸性磷酸酶( ACP) 变化趋势相同, 乳酸脱氢酶( LDH) 在 22 ℃实验组出现波浪式变化( P 0. 05) ; 血清钠( Na+ ) 、钾( K+ ) 、氯( Cl- ) 、钙( Ca2+ ) 在各组呈现不同的变化趋势; 鳃Na+ /K+ -ATP酶活性在32 ℃实验组出现下降趋势, 肾脏Na+ /K+-ATP酶活性在22 ℃实验组出现先升高后降低趋势( P 0. 05) ; 2 个实验组鳃Ca2+/Mg2+-ATP酶活性和肾脏Ca2+/Mg2+-ATP酶活性皆出现相反的变化趋势。结果表明, 急性温度胁迫可显著影响银鲳幼鱼的正常代谢, 因此在养殖过程中应尽量避免温度胁迫, 以使其有一个良好的生长环境。     

罗非鱼催乳素I基因的组织分布及盐胁迫对其表达的影响

采用同源克隆方法从橙色莫桑比克罗非鱼（Oreochromis mossambicus）、荷那龙罗非鱼（O.hornorum）及其正反交子代垂体中克隆了催乳素Ⅰ基因（PRLⅠ）,并对其核苷酸序列和推导的氨基酸序列进行了比对分析。结果显示,4种罗非鱼的PRLⅠ基因序列长度均为798 bp,ORF长639 bp,共编码212个氨基酸;橙色莫桑比克罗非鱼和荷那龙罗非鱼仅在31号位点存在一个氨基酸残基差异。用qPCR方法分析橙色莫桑比克罗非鱼和荷那龙罗非鱼PRLⅠ基因在不同组织或器官中的表达,结果表明罗非鱼PRLⅠ基因在垂体中的表达量最高,在其他组织中的表达量较低;盐胁迫后4种罗非鱼垂体中的PRLⅠmRNA水平均显著降低,而在其他组织中的表达变化不大。由此可知PRLⅠ基因主要在垂体表达,参与罗非鱼的渗透压调节。     

Na2CO3胁迫对高羊茅种子萌发的影响

研究了不同浓度Na2CO3(0、20、40、60、80和100 mmol·L-1)胁迫对4个高羊茅(Festuca arundinacea)品种(美洲虎3号、雅典娜、爱瑞3号和火凤凰)种子萌发的影响。结果表明,Na2CO3胁迫均会延迟4个高羊茅品种的初始萌发时间,延缓发芽进程。随Na2CO3浓度的增加,4个高羊茅品种的种子发芽率和发芽势均呈下降趋势。4个高羊茅品种的相对发芽率与盐浓度均呈抛物线关系,拟合回归方程分别为美洲虎3号:y=-6E-05x2-1.203 5x+110.61;雅典娜:y = 0.007 4x2-1.792 8x+101.58;爱瑞3号:y=-0.001x2-1.070 3x+107.72;火凤凰:y=0.004 9x2-1.722 8x+114.97。分别得出了4个高羊茅品种种子萌发的临界耐盐浓度:美洲虎3号耐盐致死浓度是87.2 mmol·L-1,雅典娜是73.2 mmol·L-1,爱瑞虎3号是84.6 mmol·L-1,火凤凰是78.4 mmol·L-1。美洲虎3号种子萌发的耐盐性最好,其次为爱瑞虎3号和火凤凰,雅典娜种子萌发的耐盐性最差。     

中国海洋贝类产业发展特征及技术变迁

为了研究贝类养殖的滩涂土壤的流变属性和结构稳定性,采用旋转流变仪对不同含水率和不同静置时间的滩涂土壤进行了流变试验,通过单因素试验研究了各因素对滩涂土壤流变特性的影响,并分析了土壤剪切过程中的变化机理。同时,通过Response Surface Methodology中的Central Composite Design试验建立了屈服应力与含水率和静置时间之间的数值模型,并比较了含水率和静置时间对屈服应力产生的影响。结果表明：1）剪切过程中滩涂试样经过了弹塑性阶段、固液转化阶段和流体阶段,滩涂土壤表现出了静置时间越长,固液转化阶段就越长的性质,且剪切过程中表现出剪切稀化的性质。2）静置时间的增加会导致整体剪切应力和屈服应力同时增加,含水率的增加会导致整体剪切应力和屈服应力的降低,且滩涂土壤存在一个含水率分界点,此含水率分界点在64.5%～67.0%之间,当超过这个含水率分界点的试样的静置时间超过31 h时,试样的屈服应力基本不会再发生较大的波动,大小在2 240～4 380 Pa之间,此外,静置时间在0～53 h之间且含水率在62.0%～69.5%之间的试样的屈服应力在1 870～5 410 Pa之间。3）含水率对屈服应力的影响比静置时间的影响更加显著,模型的R²为0.953 4,并且在验证试验中,屈服应力的测量值与预测值之间的误差在15.0%以内,都说明了数值模型的可靠性。研究定性和定量地表征了滩涂土壤的流变特性,为滩涂贝类采收机械的研发和优化提供参考。