Stoffbildung, CO2-Gaswechsel, Kohlenhydrat- und Stickstoffgehalt von Winterweizen bei erhöhter CO2-Konzentration und Trocken-streß

Dry Matter Production, CO₂ Exchange, Carbohydrate and Nitrogen Content of Winter Wheat at Elevated CO₂ Concentration and Drought Stress
Methods of mathematical modelling and simulation are being used to an increasing degree in estimating the effects of rising atmospheric CO₂ concentration and changing climatic conditions on agricultural ecosystems. In this context, detailed knowledge is required about the possible effects on crop growth and physiological processes. To this aim, the influence of an elevated CO₂ concentration and of drought stress on dry matter production, CO₂ exchange, and on carbohydrate and nitrogen content was studied in two winter wheat varieties from shooting to milk ripeness. Elevated CO₂ concentration leads to a compensation of drought stress and at optimal water supply to an increase of vegetative dry matter and of yield to the fourfold value. This effects were caused by enhanced growth of secondary tillers which were reduced in plants cultivated at atmospheric CO₂ concentration. Analogous effects in the development of ear organs were influenced additionally by competitive interactions between the developing organs. The content and the mass of ethanol soluble carbohydrates in leaves and stems were increased after the CO₂ treatment and exhausted more completely during the grain filling period after drought stress. Plants cultivated from shooting to milk ripeness at elevated CO₂ concentration showed a reduced response of net photosynthesis rate to increasing CO₂ concentration by comparison with untreated plants. The rate of dark respiration was increased in this plants.     

基于深度学习算法的京津冀地区综合干旱评估模型构建

及时准确的干旱评估对社会经济发展和农业生产具有重要的指导意义,当前的干旱评估指标通常仅考虑植被或降水等单方面影响因素,在实际干旱评估中存在一定的局限性。本研究综合考虑降水、温度、地形等多个干旱致灾因子,以主要产粮基地京津冀地区为例,基于2007-2017年地表温度（Land Surface Temperature,LST）、归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）以及降水等多源数据,利用深度学习框架Tensorflow构建以标准化降水蒸散发指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）为目标值的综合干旱评估模型。利用决定系数（R2）和均方根误差（RMSE）对模型进行测试;利用站点标准化降水指数（Standardized Precipitation Index,SPI）、土壤相对湿度数据以及2016年京津冀地区的气象灾害数据,从时间和空间上对模型的可靠性进行验证。结果表明：模型的训练集和测试集在不同月份上均表现较好（R2均大于0.5而RMSE均小于0.55）。模型输出的综合干旱指数（Comprehensive Drought Index,CDI）在密云站上与SPI和SPEI接近,变化趋势基本一致,并且与站点SPI和土壤相对湿度的相关系数分别大于0.7和0.4,均通过了0.01水平的显著性检验。空间上,相较于SPEI,CDI计算的2016年3-7月京津冀地区干旱事件结果与实际情况符合度更高,表明该模型适用于京津冀地区干旱评估。     

油菜素内酯对干旱胁迫下羊草渗透调节及抗氧化酶的影响研究

受全球气候变化影响,我国牧区干旱现象日益严重,极大限制了草原生产力的提高。本文采用盆栽人工控水的方法,研究不同浓度油菜素内酯(BR)处理对羊草生长和抗旱特性的影响。结果表明干旱显著抑制植株的生长,而BR能有效减缓干旱胁迫对羊草造成的伤害。经过不同浓度的BR处理后,与干旱胁迫相比,株高、叶面积、干重、含水量、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、根系活力、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和5种抗氧化酶活性均随浓度增加而升高,但高浓度下又有降低的趋势,而丙二醛(MDA)和叶片电导率则相反,其中以BR浓度为0.1 mg/L时的抗旱效果最好。研究发现适当浓度的BR提高羊草株高、叶面积和光合色素含量,促进干物质积累和根系活力,与其降低膜脂过氧化产物MDA与质膜透性,提高脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖等渗透调节物质含量,增强超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶活性密切相关。     

干旱对草坪草的影响

综述了干旱条件下草坪草的生态适应性,细胞膜、细胞壁、叶绿体超微结构的变化,草坪草对干旱胁迫的生理生化反应,以及提高草坪抗旱性的途径。     

干旱灌区次生盐渍化土壤红花配方施肥研究

在干旱次生盐渍化土壤条件下,采用“3414”配方施肥方案,研究了氮、磷、钾配施对红花产量构成因子的影响。结果表明,配方施肥对红花株高、分枝高、单株花球数、花冠和籽粒产量均有显著影响,其中以配施N 180 kg/hm²、P 90 kg/hm²、K 120 kg/hm²的处理N₂ P₂ K₂红花花冠和籽粒产量最高。分别对红花花冠产量和红花籽粒产量与氮、磷、钾肥料的相关性进行回归分析,均达到显著水平。在干旱灌区次生盐渍化土壤上,红花花冠理论最高产量为667.98 kg/hm²,最佳施肥量为N 150.59 kg/hm²、P₂O₅ 93.09 kg/hm²、K₂O 98.75 kg/hm²;红花籽粒理论最高产量为2 644.47 kg/hm²,最佳施肥量为N 169.50 kg/hm²、P₂O₅ 94.60 kg/hm²、K₂O 102.75 kg/hm²。     

四种暖季型草坪草几种生理指标与抗旱性的关系研究

研究了4种草坪草在土壤持续干旱胁迫下,Pro、MDA、RPP、SOD等几种生理指标与抗旱性的关系。结果表明:(1)抗旱能力由强到弱依次为328杂交狗牙根、马尼拉草、假俭草、马蹄金。(2)Pro高峰期出现的早晚及峰值的高低可以较好地反映草坪草的抗旱能力。(3)MDA和RPP在胁迫前期(其长短与抗旱能力有关)上升非常缓慢,但当胁迫超过一定程度后,即大幅度增加。(4)RPP的大小可以直接衡量草坪草的抗旱能力。(5)适度的干旱锻炼能提高草坪草的SOD活性,抗旱能力较强的草种能在较长时间内维持较高的SOD活性。     

牧草抗旱性综合评价指标体系的AHP模型设计与应用的研究

在查阅大量牧草抗旱性鉴定指标研究资料的基础上,应用层次分析法（ＡＨＰ模型,ＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒ－ａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ）理论,根据专家咨询系统的反馈信息,对所选择的６类抗旱性鉴定指标及其２１个指标变量,进行比较判断矩阵的构建和计算,定量确定了各指标变量在牧草抗旱性综合评价体系中的权重及重要程度次序。     

3种优势牧草在不同生育期对干旱胁迫的响应

选择松嫩草地上的3种优势牧草羊草(Leymus chinensis)、碱蒿(Artemisia anethifolia)和全叶马兰(Kalimeris integrifolia) ,通过野外干旱胁迫试验、定点实时观测和隶属函数法,研究3种优势牧草在不同生育期内对不同等级干旱胁迫的响应,探究不同等级干旱胁迫对牧草在不同生育期内形态特性的影响及其抗旱能力。结果表明：在牧草同一生育期内,随干旱胁迫程度加剧,株高、叶长、叶绿素含量和产量受到的影响越大,在特旱程度下,3种牧草生长受干旱胁迫影响最严重;同一干旱胁迫处理下,随着生育期推移,株高、叶长、叶绿素含量和产量受干旱胁迫的影响总体呈减少趋势。3种牧草在其生育期内的抗旱性呈现出一定的规律性,羊草在开花期抗旱能力最强,其次是在返青期;全叶马兰在开花期抗旱能力最强,其次是在返青期,在抽穗期最差;碱蒿在开花期抗旱能力最强,其次是在抽穗期,在返青期最差。本研究结果对松嫩草地3种优势草种在不同生育期内遭受不同程度干旱胁迫时采取不同应急方案具有指导作用,也为培育优良耐旱草种及草地生态系统可持续发展提供了一定的参考。     

不同生境黄顶菊种子萌发对干旱胁迫的响应

选择4种不同生境的黄顶菊种子,通过PEG-6000胁迫模拟干旱条件黄顶菊对干旱的耐受性,以期对其气候适应性评价和预测其可能入侵的区域提供参考依据。试验结果表明,干旱胁迫抑制黄顶菊种子的萌发,发芽率、萌发指数、活力指数和萌发胁迫指数均随PEG浓度的增加而降低。胚芽长随PEG浓度的增加呈先增加后降低的趋势,0.1 g/mL浓度处理达最大值。胚根长的变化有两种:路边和荒地种群随PEG浓度的增大呈先增加后降低的趋势,果园和河边种群随PEG浓度的增加而下降。当PEG浓度大于0.4 g/mL时,种子萌发完全受到抑制。耐旱性综合评价指数表明,不同生境黄顶菊耐旱性强弱依次为:果园路边河边荒地。     

PEG和NaCl胁迫对草木樨种子萌发和幼苗生长的影响

以筛选出的5份优异草木樨(Melilotus)种质PI595335、MO-LX04、PI595388、Ames19257和PI593234为材料,分别用不同渗透势的PEG(0、-0.3、-0.6、-0.9、~(-1).2、~(-1).5 MPa)及不同浓度的NaCl溶液(0、50、100、150、200、300mmol·L~(-1))模拟干旱和盐碱胁迫条件,采用纸上发芽法进行种子萌发试验,测定发芽率、发芽势、胚根幼苗长、发芽指数、活力指数等指标,并综合比较不同种质的抗旱及耐盐能力。结果表明,1)高渗透势(≥-0.3 MPa)的条件能不同程度地促进5份种质的萌发,对PI595335、MO-LX04、PI595388胚根和幼苗的生长有一定抑制作用,对Ames19257、PI593234胚根和幼苗的生长有显著的(P0.05)促进作用;而较低渗透势(≤-0.9 MPa)则显著抑制(P0.05)所有种子的萌发与幼苗生长。2)不同浓度的NaCl溶液对5份种质草木樨幼苗的生长均有显著的(P0.05)抑制作用,而低浓度的NaCl(≤100mmol·L~(-1))溶液能促进草木樨种子的萌发。3)用模糊数学隶属法综合评价结果显示,5份草木樨种质在种子萌发期抗旱性强弱为Ames19257PI593234MO-LX04PI595335PI595388,耐盐性强弱为PI593234Ames19257PI595388MO-LX04PI595335。其中Ames19257和PI593234在抗旱性和耐盐模拟试验中的表现均明显优于其它3份草木樨种质,更适于为今后杂交创制新种质提供遗传材料或在西北干旱、盐碱地区种植。