典型干旱荒漠绿洲区耕层土壤养分空间变异

[目的]对干旱荒漠绿洲区耕层土壤养分空间特征进行研究,为绿洲土地资源的合理开发利用,以及土壤施肥方案的科学制定提供理论依据。[方法]基于GIS与地统计学方法对新疆维吾尔自治区精河县耕层土壤养分空间变异特征及影响因素进行分析。[结果](1)研究区内有效磷的空间变异性较强(变异系数Cv为67.45%),速效钾的空间变异性最弱(Cv为40.76%)。(2)有机质、碱解氮和有效磷存在较强的空间自相关性,其空间变异主要由地形、土壤质地和土壤类型等结构性因素所引起;速效钾为中等程度的空间自相关性,其空间变异不仅受结构性因素的影响,还与随机因素(即施肥和种植结构)有关。(3)各土壤养分元素在绿洲内部具有较高含量的片状和斑块状分布,而在绿洲外缘,其含量相对较低,且呈大面积的片状分布。[结论]精河县耕层土壤养分总体呈现出有机肥含量缺乏,磷钾肥相对丰富的特点。     

基于矩阵变换的车载玉米叶绿素含量快速预测系统偏差分析

为了对车载玉米叶绿素含量快速预测系统偏差进行分析,优化车载系统测量结果,该文提出一种空间插值和多维矩阵分析相结合的思想,阐述了基于矩阵变换和GIS空间分析手段的预测偏差分析策略,提高了车载系统快速预测空间分布的预测效果。研究结果表明：使用BP神经网络模型和RBF神经网络模型对车载系统动态预测单点位置叶绿素含量具有一定预测效果,平均决定系数R2约为0.8,2类模型的预测效果相近。RBF神经网络预测结果矩阵经反距离加权法插值后,其空间分布预测偏差度小于10%的数据量占总数据量的85%。表明该方法具有较好的空间预测效果,可以为车载系统动态测量平台预测玉米冠层叶片叶绿素含量的提供决策支持。     

基于膨胀比的自由活塞发动机理想热力循环分析

为提高传统发动机的热效率,降低燃料消耗成本,减少尾气排放,该文建立了基于增压中冷和Atkinson循环的四冲程自由活塞发动机理想热力循环模型,着重分析了膨胀比对自由活塞发动机热力过程的影响,提出了膨胀极限的概念,通过数值模拟方法对膨胀比与发动机热效率关系进行了仿真研究和试验验证,结果表明,通过增大膨胀比可使发动机的热效率提高10%;膨胀终了温度降低500K以上。研究结果可为自由活塞发动机在混合动力车辆上的应用提供参考。     

基于HJ-1CCD遥感影像的西双版纳橡胶种植区提取

利用橡胶林第一蓬叶变色-稳定期环境遥感影像作为遥感信息源,根据橡胶林这一时期特有的影像特征,通过监督分类方法实现对西双版纳橡胶种植分布区信息的提取,解决了监督分类时树龄、品种和耕作制度造成的光谱差异问题;监督分类前利用NDVI阈值对非提取目标进行剔除,有效减少了分类数和工作量.分析表明,本次提取精度达到97.6％,较好地反映了西双版纳橡胶种植分布情况,同时对国产卫星的推广应用具有良好的示范作用.     

农作物秸秆热解多联产技术的应用

农作物秸秆是重要的可再生能源,开发先进高效的秸秆利用技术,有助于缓解能源危机,增加废弃物资源的二次化利用,降低环境污染。该文介绍了一种新型的农作物秸秆固定床干馏釜气固液联产技术,并以湖北省天门市杨林办集中供气示范站为商业化运行典型案例进行了经济效益分析。农作物秸秆固定床干馏釜气固液联产技术可以同时产出中等热值（8～12 MJ/m3）的民用燃气和低位发热量达到28 MJ/kg的生物质焦炭,此外还有一定应用潜力的木焦油和木醋液。现有规模商业化运行,电价和用工成本的大幅上升降低了集中供气示范站的经济效益。     

激光诱导击穿光谱技术检测土壤中的铅和镉含量

为了满足土壤重金属快速准确检测的需求,同时为土壤的重金属污染防治和农业的可持续发展提供理论指导,该研究利用激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术结合定标曲线法和化学计量学方法对土壤中重金属铅(Pb)和镉(Cd)元素进行定量分析。在获取LIBS数据之后,结合土壤LIBS发射谱线中Pb和Cd谱峰信息以及美国国家标准与技术研究院(national institute of standards and technology,NIST)的标准原子光谱数据库,选取了Pb和Cd的特征谱线分别为Pb I 405.78和Cd I 361.05 nm。首先对谱线信息进行预处理后,根据谱峰信息和元素的含量,分别建立了基于谱线峰强度、归一化后洛伦兹拟合强度、谱峰积分强度与对应元素浓度之间的关系模型和定标曲线。对于Pb元素的3种定标方法得到的线性关系的决定系数(R2)分别为0.983 85、0.970 97、0.993 21,且模型反演的结果与实际值的相对误差较小;而Cd元素的3种定标方法没有得到明显线性关系。然后运用偏最小二乘回归(partial least-squares regression,PLSR)建立了土壤Pb和Cd元素的定量分析模型,Pb元素PLSR模型的结果与定标曲线法的结果类似,其预测的相关系数(RP)为0.948 5,预测均方根误差(RMSEP)为2.044 mg/g;而Cd元素的PLSR模型的结果比起定标曲线法有较大提升,其预测的相关系数(RP)为0.994 9,预测均方根误差(RMSEP)为97.05μg/g,结果说明PLSR方法在光谱化学分析领域中比定标曲线法进行定量分析有更好的适用性。研究表明,LIBS技术能够实现对土壤重金属Pb和Cd含量的定量检测,为开发实时便携式LIBS土壤重金属检测仪提供了理论基础。     

基于一致性QTL区段四川小麦地方品种产量和品质相关性状的遗传分析

普通小麦(Triticum aestivum)地方品种具备了对当地自然生态条件的较强适应性和与之相对应的生产潜力.因此,从地方小麦品种中挖掘产量、品质、抗病虫及耐逆等优良基因资源,扩大当前小麦育种亲本的遗传基础,历来受到小麦遗传育种学家的高度重视.本研究通过对64个四川小麦地方品种进行了2年3个环境的表型精准鉴定,并利用231个小麦产量与品质相关性状的一致性QTL区段中的SSR标记,通过关联分析揭示四川地方品种产量和品质相关性状的遗传特征.表型鉴定结果显示,这些地方小麦品种具有多花多粒、分蘖能力强、成穗率高等特性,总体上属于中筋或弱筋小麦,且有效分蘖数、株高、小穗密度、穗长、可育小穗数、沉降值等性状遗传力较高,达50％以上.关联分析鉴定出18个多环境下稳定表达的SSR位点,与产量和品质性状极显著关联,其中1个(Xgwm372)同时与产量性状和品质性状关联,4个(Xwmc112,Xcfd5,Xwmc317和Xgwm372)最为稳定,3个(Xcfd5,Xgwm328和Xbarc181)关联到新的产量性状.相关分析表明,穗长与小穗密度呈极显著负相关,且有2个共同关联标记(Xgwm328和Xcfd5).还鉴定出2A染色体上的Xgwm448-Xgwm328-Xgwm3 72区段(8.0 cM)在多环境下与穗长显著关联.上述SSR标记位点和区段为通过分子标记辅助选择手段利用和发掘四川小麦地方品种产量和品质优异相关基因或区段提供理论指导.     

玉米逆境响应基因ZmGST23克隆和表达分析

谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferases,GSTs)是植物抗氧化系统的重要成员,在初生代谢、次生代谢、细胞信号转导及逆境响应等生物学过程中发挥着重要作用.本研究以GenBank中公布的玉米谷胱甘肽-S-转移酶23基因(ZmGST23)mRNA序列(GenBank登录号:NM_001111524)为依据,采用RT-PCR方法从玉米(Zea mays)自交系F83中克隆得到ZmGST23基因669 bp的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),编码222个氨基酸,蛋白分子量为24.84kD,理论等电点为5.68.保守结构域分析表明,该基因具有GSTs所特有的N端及C端结构域,并含有典型的G位点及H位点,属于Tau类谷胱甘肽硫转移酶.系统进化分析表明,ZmGST23编码蛋白与高粱(Sorghum bieolor)GST蛋白亲缘关系最近,且在不同物种间存在明显的种属特性.启动子序列分析结果显示,ZmGST23基因启动子区含有多个响应逆境及植物激素的作用元件,包括脱落酸(abscisic acid,ABA)响应元件、生长素(auxin,IAA)响应元件、赤霉素(gibberellin,GA)响应元件、厌氧响应元件、防御及逆境响应元件以及干旱诱导的MYB转录因子(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog,MYB)结合位点.胁迫诱导表达分析表明,ZmGST23的表达显著受干旱脱水、水涝、盐、ABA、IAA、GA、低温及高温等非生物胁迫的诱导.组织特异性表达分析表明,ZmGST23基因在幼芽和成熟叶片中表达量较高,在幼根、花丝、苞叶、雌穗及雄穗中表达量较低,存在明显的组织特异性.将ZmGST23基因片段连接至原核表达载体pEASY-E1中,转化大肠杆菌(Escherichia coli)BL21,用0.5 mmol/L的异丙基硫代半乳糖苷(isopropylβ3-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导表达1～4 h后获得30 kD的诱导蛋白.本研究结果为进一步利用该基因进行玉米抗性改良提供了一定的理论依据.     

烫漂时间对香椿嫩芽颜色及挥发性风味成分的影响研究

为了研究香椿嫩芽烫漂过程中颜色热降解规律及挥发性风味成分的变化,分别采用分光光度法和光电反射光度法对香椿嫩芽叶绿素含量和色差进行测定,同时利用顶空固相微萃取及GC-MS联用技术对不同烫漂时间下香椿嫩芽的挥发性成分进行鉴定,并对各种处理后的风味物质进行主成分分析。结果表明,香椿嫩芽叶绿素降解和绿色损失均属于一级动力学反应,且叶绿素的减少与绿色损失相关性较好,呈极显著水平。烫漂后香椿嫩芽挥发性成分种类增多,含硫类等呈刺激性气味的化合物相对含量减少,烯类等呈柔和气味增加,提升了香椿的香味品质。综合颜色及挥发性成分随烫漂时间的变化规律,确定最佳烫漂时间为30s。主成分分析结果显示,第1、第2和第3主成分累积贡献率达98.742%,能够较好的代表原始数据所反应的信息。第1主成分包含噻吩类、烯类、醇类和醛类,贡献率大小为噻吩类烯类醇类醛类;第2主成分包含酮类和其它类,贡献率大小为酮类其它类;第3主成分为烃类。本研究结果为香椿嫩芽精深加工过程中颜色和风味的控制提供了理论依据。     

山地流域土地利用时空演变的地形梯度特征——以乌江北源为例

地形因子是丘陵山区土地利用空间分布格局的重要影响因素之一,对土地的利用方式和空间格局有着直接作用。以乌江北源2000年、2005年和2010年Landsat TM/ETM遥感影像为数据源,采用高程、坡度、地形位指数3个指标,分析了山地流域土地利用时空演变的地形梯度特征。结果表明:（1）2000—2010年,林地、建设用地和水域用地面积增加,耕地和草地面积减少。土地利用类型以林地和耕地为主,反映了山地流域土地利用结构特点;（2）研究区土地利用类型的地形梯度特征明显。耕地、建设用地、水域用地在低地形梯度上有明显分布优势。林地、未利用地分布优势在高地形梯度上;（3）耕地、建设用地优势分布主要受坡度梯度的影响,高程梯度决定了水域用地的分布,这与其他平原、丘陵地区有所不同。地形因素是山地流域土地利用结构演变的决定性因素,其他社会、经济、人文因素都对该区域土地利用格局的转变起到推动作用。在对山地流域土地开发利用过程中,应兼顾生态效益和社会经济效益,保障河流源区生态经济的持续发展。