Continuous Monitoring of Visible and Near-Infrared Band Reflectance from a Rice Paddy for Determining Nitrogen Uptake Using Digital Cameras

Abstract

A two-band digital imaging system —one band for the visible red band (RED, 630?670 nm) and the other for the near infrared band (NIR, 820?900 nm)— was devised and positioned at a height of 12 m above a rice field of 300 m² in area during the 2007 growing season. The imaging system automatically logged bird’seye view images at 10-min intervals from 0800?1600 every day. Radiometric corrections for the pairs of two-band images were done using solar irradiance sensors and preceding calibrations to calculate daily band-reflectance and the normalized difference vegetation index (NDVI) values for 9 plots of rice plants, with 3 levels of planting density and basal fertilization. The daily- averaged reflectance values in the RED and the NIR bands showed different but smooth seasonal changing patterns according to the growth of plants. At the maximum tiller number and the panicle formation stages, the RED and NIR reflectance values had correlation coefficients (r) of 0.79 and 0.81 with above-ground nitrogen absorption per unit land area (NA, g m-²), respectively, whereas the NDVI using the two band reflectance values showed r-value of -0.13. An empirically derived equation for the NA using two band reflectance values showed r-value of 0.96 and a root mean square of error (RMSE) 0.5 g m^–2 (10% of the mean observed NA) in the estimation for the original (not validated) data set acquired at the maximum tiller number and the panicle formation stages. The results indicated that reflectance observation in the RED and NIR bands using the digital imaging system was potentially effective for assessing rice growth.     

稻草覆盖始期对红壤旱地花生生长及产量形成的影响

探明红壤旱地花生进行稻草覆盖的最佳时期。通过设定播种后1 d（T1）、出苗后10 d（T2）、始花期（T3）、盛花期（T4）、结荚期（T5）开始覆盖稻草5个处理,以全程无覆盖（CK）为对照,研究覆盖时期对花生产量形成及旱地生态的影响。花生出苗前稻草覆盖会显著降低花生的出苗率,降低产量,而出苗后10 d到结荚期进行稻草覆盖均可以有效的抑制杂草发生,保持土壤水分、降低土壤温度,并有利于减缓花生叶片的衰老,增加后期绿叶数,延长花生叶片的功能,促进根瘤生长,有效的提高花生产量。江西红壤旱地花生稻草覆盖可减少杂草的发生、改善土壤温湿条件,有利于产量形成,适宜的覆盖始期为齐苗后10 d左右,过早或过迟进行覆盖,效果均受影响,甚至会减产。     

ApoB RNA编辑高效蛋白检测体系的构建

[目的]建立一个载脂蛋白B(apoB)RNA编辑蛋白检测体系。[方法]在慢病毒表达质粒载体pCSII-CMV-IRES-Neor中插入apoB RNA编辑保守序列,并在其2端嵌入红色荧光蛋白(DsRed)、绿色荧光蛋白(GFP)表达序列,以此慢病载体转染大鼠肝癌细胞系CBRH-7919获得稳定表达。采用共聚焦显微镜测序方法检测apoB RNA的编辑。[结果]目的指示基因能够在CBRH-7919细胞中稳定表达,表现出指征RNA编辑的多色特征。[结论]试验成功构建了在细胞水平上以颜色变化指示apoB RNA编辑的检测体系,该体系为快速检测以apoB RNA编辑为靶的降胆固醇药物筛选提供了基础。     

花生种子发芽率快速测定法

用TTC氯化三苯四氮唑)染色法和红墨水染色法对35份花生品种进行种子生活力的测定,并与其发芽率比较,研究结果表明,TTC法和红墨水法测定的种子生活力和发芽率之间存在极显著的正相关关系。TTC染色法和红墨水法都可用于花生种子发芽率的快速测定,其中TTC染色法的测定结果可靠性高于红墨水染色法。     

弥雾灌对枣园冠层环境和光合特性及产量品质的影响

针对高温低湿的极端干旱气候易造成南疆枣树盛花期出现“焦花”及坐果率低、光合速率下降等问题,在枣园冠层布设弥雾系统,在枣树盛花期以弥雾时间和弥雾次数为变量设置3个处理（M1为每天弥雾3次,每次20min;M2为每天弥雾2次,每次20min;M3为每天弥雾2次,每次40min）,CK为对照,不弥雾,通过田间试验研究不同处理对枣树落花率、坐果率和光合速率的影响以及红枣产量品质的提升效果。结果表明,相较于对照,弥雾处理能有效增加冠层湿度、降低温度,冠层空气湿度最大可提升158.7%,冠层温度最大可降低38.9%;弥雾处理下的土壤含水率普遍较高,M3处理下土壤含水率最高,相较于CK,土壤含水率提升8.44%;冠层环境的改变会影响枣树的叶片光合速率以及CO2固定量,弥雾处理下的枣树叶片CO2固定量均大于对照处理,有利于作物自身发育和促进果实生长;在弥雾期间M1、M2处理的落花率分别比CK低18.39%、15.09%。弥雾处理能调控冠层微环境,可有效提升枣树叶片的光合速率,促进开花坐果,提升红枣品质,每天弥雾3次、每次20min是获得红枣高产优质的最佳处理。     

古泰山女儿茶考述

泰山女儿茶,是中国古代北方茶区的特色。笔者在对泰山女儿茶的古籍文献进行梳理的基础上,探究了泰山女儿茶的植物种类,并为"《红楼梦》中提到的女儿茶是泰山女儿茶"这一观点提供了论据。     

磷肥在旱地红壤上的后期效应及其作用机制

红壤地区施入的磷肥很容易被吸附固定而留存于土壤中,降低磷肥利用效率,留存于土壤中的磷对土壤生态功能和作物养分供应的后续效应值得关注。基于旱地红壤长期施肥定位试验,探讨常规施肥处理（CK）以及短期施入不同磷肥量（P2O5,0、50、100、150和1 000 kg·hm-2）多年后土壤养分、土壤氮循环过程和作物产量的变化特征。通过多元统计分析方法探讨不同磷肥处理下,土壤全碳、全氮和微生物生物量碳和氮转化过程的潜在速率以及产量等因子间的相互关系及其与磷的后期效应的关系。结果表明,在短期投入高剂量磷肥（1 000 kg·hm-2, P1000）27年后,土壤全碳、全氮和微生物生物量碳与常规施肥处理相比无明显差异,但显著提高了土壤pH和氮循环相关过程速率,包括氮矿化速率（Nitrogen mineralization rate, Nmin）、固氮酶活性（Soil nitrogenase activity, SNA）、潜在硝化速率（Potential nitrification rate, PNR）（P < 0.05）,同时降低了净N2O排放潜能（Net N2O production rate, NN2O）（P < 0.05）。与不施磷（P0）和短期投入低剂量磷肥处理（50,100,150 kg·hm-2）相比,P1000处理中,土壤有效磷（AP）、氮矿化速率、固氮酶活性、潜在硝化速率和潜在N2O产生速率（PN2O）分别增加了33.3%～76.4%、88.2%～388.1%、111.4%～4 826.3%、22.6%～152.4%和13.8%～78.9%（P < 0.05）,同时净N2O排放潜能也降低了64.6%～78.9%（P < 0.05）,表现出明显的磷后效,且在作物生长季更为明显。相关分析和冗余分析表明AP和pH是影响以上土壤生物化学活性最主要的因子。近三年作物平均产量在所有处理中无显著差异,但与土壤TP、AP和pH呈显著正相关;但在长期尺度上（1992—2019年）,P1000处理相对于其他低磷处理累积增产效应达3%～23%。以上结果表明,酸性红壤中短期大量施用磷肥多年后,由于大量磷肥投入导致的土壤pH提升和磷的缓释效应,使得磷肥在促进土壤肥力、微生物活性和土壤氮循环转化活性方面表现出较明显的后期效应。     

红壤区桉树人工林与不同林分土壤微生物活性及细菌多样性的比较

以广西红壤区桉树人工林、马尾松人工林和天然阔叶林为对象,采用PCR-DGGE以及稀释平板法等现代和传统分析技术,比较分析了不同林分土壤生物学性状以及细菌群落结构的特征。结果表明:桉树对林地土壤可培养微生物数量的影响效果虽逊于天然阔叶林树种,但与广西乡土树种马尾松之间并无显著差异。此外,桉树人工林土壤中涉及碳、氮、磷循环的土壤酶活性低于天然阔叶林和马尾松人工林,同样表征土壤肥力的微生物生物量碳、氮指标也逊于天然阔叶林,但微生物生物量碳和氮在两种人工林之间无规律性的差异。同时,桉树人工林土壤细菌多样性指数(H)、丰富度(S)以及均匀度(EH)指数均逊于天然阔叶林,但与广西乡土树种马尾松之间的差异并不显著。桉树对林地土壤肥力及生态环境的影响效果虽不及天然阔叶林树种,但与广西乡土树种马尾松林的生态效应相仿。     

长期施肥对红壤性水稻土团聚体稳定性及固碳特征的影响

施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本研究旨在探讨长期作物残留和投入有机物料对水稻土团聚体分布及稳定性的影响,分析不同粒级团聚体的固碳特征及其与团聚体形成的相关性,以及土壤和不同粒级团聚体对累积碳投入的响应。长期定位施肥试验始于1986年,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、秸秆化肥混施(RS)、低量粪肥配施化肥(M1)和高量粪肥配施化肥(M2)5个处理。2009年采集0~10 cm土壤样品,测定总土以及大团聚体(LM,2 mm)、较大团聚体(SM,0.25~2 mm)、微团聚体(MA,0.25~0.053 mm)和黏粉粒(SC,0.053 mm)的质量比例及其SOC浓度,并分析闭蓄于SM内部的颗粒有机物(POM)、微团聚体(MA-SM)和黏粉粒(SC-SM)的质量含量和SOC浓度。结果表明,与CK和CF比较,有机肥混施化肥处理(RS、M1和M2)均显著提高了LM和SM的质量比例和平均当量直径(MWD),降低了SC质量含量;两个粪肥配施化肥处理(M1和M2)的效果优于秸秆化肥混施(RS),但是M1和M2间差异不显著;单施化肥则降低了稳定性团聚体的比例。团聚体的SOC浓度没有随粒级增大而增加,各处理均为LM和SM结合的SOC浓度最高,其次为SC,最小为MA。与CK比较,有机肥混施化肥处理均显著提高了各粒级团聚体的SOC浓度。总土SOC的增加主要取决于SM的SOC含量,而MA-SM组分决定了SM固持SOC的能力。总土、LM和SM的SOC含量以及从SM分离出的POM、MA-SM和SC-SM的SOC含量均与累积碳投入量呈显著正相关,但总土分离出的MA和SC的SOC含量对累积碳投入量反应不敏感,表现出碳饱和迹象。因此,尽管长期大量施用有机物料促进了红壤性水稻土大团聚体的形成和团聚体稳定性,增加了其SOC的固持,但有机质可能不是该土壤水稳性团聚体形成的最主要黏结剂。     

不同利用方式红壤磷素有效性的深度变化——以江西省余江县孙家小流域为例

在江西省鹰潭市余江县孙家红壤小流域的典型红壤区随机选取了具有代表性的林地(F)、花生旱地(PU)、新稻田(NP,<30 a)和老稻田(OP,> 200 a),在0~40 cm深度每隔5 cm采集分层土样,分析了土壤全磷(TP)、有效磷(Bray P)、磷素活化系数(PAC)及有机磷(Po)、无机磷(Pi)与各组分磷的深度变化,探讨了土壤pH与土壤有机质(SOM)对红壤磷素有效性的影响。研究结果表明:孙家小流域不同利用方式红壤TP含量大小依次为:老稻田>新稻田>林地>花生旱地;除林地外,花生旱地与稻田土壤TP、Bray P、Pi和Po含量随着土壤深度的增加呈显著降低趋势,且稻田土壤Po含量及其占全磷的比例显著高于林地和花生旱地。花生旱地与稻田0~20 cm土壤中极有效磷(EAP)、中等有效磷(MAP)及EAP、MAP中的无机磷与有机磷的比值均显著高于林地土壤。林地转为旱地和稻田,尤其是长期植稻可以促进土壤非有效磷(NAP)向利于作物吸收的EAP与MAP转化,因而提高土壤磷素有效性。相关分析表明,随着SOM累积量的增加,四种利用方式红壤中EAP、MAP含量均显著提高。