1971—2016年河南省夏玉米生长季极端干旱时空特征

选用地表湿润指数,利用1971—2016年气象数据对河南省夏季极端干旱发生的时空特征进行了分析。结果表明：近46 a来,河南省夏季极端干旱发生频数在年均0.08～2.15月之间,总体上呈现微弱的下降趋势。6月和9月极端干旱发生次数高于7月和8月。1970s发生频数最多,2000s最少,2010s呈现回升的趋势。6月和9月极端干旱发生站次百分比明显高于7月和8月,且6、7月和9月的发生站次百分比在2010s也呈现回升趋势。各年代平均发生频数均以豫南地区最高,近46 a来极端干旱总次数呈现由南向北逐渐递减的分布特征,但6月份发生总次数高值区则主要分布在豫中和豫西地区。全省范围内极端干旱发生存在明显的4~8 a周期变化,2010s极端干旱发生频数和站次百分比均呈回升趋势,应引起夏玉米生产上的关注和重视。     

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。     

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.     

甘蔗与蔗茅杂交亲本及后代材料的抗旱性鉴定

研究旨在筛选出优良抗旱育种材料,为今后甘蔗抗旱育种和抗旱栽培技术提供重要的理论依据。采用盆栽干旱处理,测定蔗茅野生种无性系、甘蔗栽培品种（系）及其杂交后代共12份材料苗期与抗旱相关的8项生理生化指标,利用极点排序法对供试材料的抗旱性进行了综合评价。结果表明：干旱胁迫下,12份供试材料的Pro、MDA、SS及PMP均呈上升趋势,SP、Chl和SOD活性呈下降趋势,CAT活性有升有降。极点排序法分析表明,12个供试材料的抗旱强弱为：‘蔗茅99-2’>‘蔗茅99-1’>‘蔗茅99-4’>‘蔗茅I91-8’>‘蔗茅99-3’>‘蔗茅90-29’>‘滇蔗01-58’>‘滇蔗04-14’>‘滇蔗02-39’>‘蔗茅II91-2’>‘新台糖10’>‘崖城89-9’,说明蔗茅优质抗旱性状可以通过基因渗透方式传递给后代。在苗期干旱胁迫下,‘蔗茅99-2’在渗透调节等方面表现出积极的生理响应。     

屋顶绿化5种常绿植物的抗旱性研究

为了筛选更多耐粗放管理且抗旱性强的屋顶绿化常绿植物,选取在西安露地广泛应用且须根发达无主根的5种常绿灌木:金叶女贞、金边黄杨、南天竹、海桐、红叶石楠进行干旱胁迫,通过观察植株外部形态特征的变化,并对其叶片的生理指标:相对含水量、细胞质膜透性、叶绿素、丙二醛、脯氨酸的含量进行测定,利用隶属函数值法进行综合评价。结果表明,5种常绿灌木的抗旱性排序依次为金边黄杨＞海桐＞红叶石楠＞金叶女贞＞南天竹,应用于屋顶绿化时,金叶女贞、南天竹应加强灌溉措施。总体而言说明5种常绿灌木基本能适应西安市的气候条件和屋顶环境。     

杜仲杂种优良无性系抗旱性间接评价

以7个杜仲无性系22-22、2-23、4-30、17-17、2-32、6-30、5-152和2个对照品种（无性系）秦仲2号（Qinzhong No.2）、龙拐（Longguai）为对象,以其2年生嫁接苗成熟叶片为材料,采用常规石蜡切片法研究叶片解剖结构、扫描电镜技术观察气孔结构和压力室技术测定水分生理指标,用主成分分析法筛选主要指标,用隶属函数法对各无性系抗旱性进行对比分析。结果表明,共筛选出栅栏组织厚度、原初渗透势、气孔开度、厚角组织厚度4项主要指标,12项解剖结构参数、5项水分生理指数和5项气孔参数,均在无性系间差异显著,无性系抗旱性排序为:6-30>4-30>龙拐>秦仲2号>17-17>5-152>22-22>2-23>2-32。研究结果可对进一步筛选杜仲优良无性系提供参考依据。     

PEG-6000胁迫下3种外生菌根真菌的生长特性

为了解不同外生菌根真菌的抗旱能力及机制,筛选具有较强抗旱性的优良菌株。选取琥珀乳牛肝菌(sp)、粘盖乳牛肝菌(sb)、橙黄硬皮马勃(sc)3种外生菌根真菌,采用液体培养和固体培养2种方式,利用PEG-6000模拟干旱条件,研究不同干旱胁迫程度对3种外生菌根真菌生长及生理变化的影响。结果表明,在不同PEG-6000浓度下,sb菌丝生长速率一致,sp在0~21 d的菌丝生长速率较高,sc则在14~28 d才呈现速生期;轻度干旱胁迫（PEG-6000浓度为10％~20％）有利于sb和sp生物量的积累,增加sb对H⁺的分泌,并提高sb的SOD活性,降低sb的MDA含量,而sc的生长则受到PEG-6000的抑制;在PEG-6000处理下,3种外生菌根真菌的菌丝形态出现了不同程度损伤,随PEG-6000浓度升高菌丝形态损伤进一步加重,但sb菌丝形态结构完整度高于sp与sc。因此,轻度干旱胁迫利于sb的生长,3种外生菌根真菌抗旱性强弱为:sb>sp>sc。本研究结果可为外生菌根真菌抗旱机制的深入研究及抗旱菌种的筛选提供参考。     

干旱胁迫对不同种源云南松幼苗生物量与根系形态的影响

通过盆栽控水,采用双因素随机区组设计研究了9个不同地理种源云南松幼苗生物量分配和根系形态对干旱胁迫的响应,比较了干旱胁迫下幼苗生物量及其分配以及根系形态在种源间的差异,并通过隶属函数法对不同种源幼苗干旱适应性进行了初步评价。结果表明:1）干旱胁迫下,各种源云南松幼苗地径下降明显,苗高未发生显著变化,各器官生物量和总生物量多呈下降趋势,干旱胁迫并没有导致幼苗根生物量分配比和根冠比的增加,但根系长、比根长、根表面积和比根面积在干旱胁迫下增加显著。2）不同种源云南松幼苗地径、苗高、生物量及其分配比和根系形态在干旱处理下均存在显著差异,其中地径和苗高分别以西昌和双柏种源最大,各器官生物量和总生物量以双柏、西昌和册亨种源较高,察隅种源各器官和总生物量较低,但该种源具有最大的根生物量分配比和根冠比;会泽种源根长、根表面积、比根长和比根面积均最大。研究发现,在土壤水分限制条件下,云南松幼苗以根系形态变化代替根系生物量增加的策略来适应干旱,各种源云南松幼苗生长对干旱胁迫响应的差异可能是由种源地理气候因子长期影响所形成的不同适应性策略所导致。经平均隶属函数值法初步评价了不同种源云南松幼苗对干旱适应性的强弱,结果显示,西藏察隅、云南会泽和四川西昌种源对土壤干旱的适应性较强,云南双柏、贵州册亨、云南云龙种源居中,而云南新平、永仁和禄丰种源适应性较弱。     

干旱胁迫下腐植酸对燕麦叶绿素荧光特性的调控效应

【目的】明确腐植酸(HA)对干旱胁迫下燕麦叶片叶绿素荧光特性的调控效应。【方法】采用盆栽试验,研究了在正常供水(75%田间持水率)、中度干旱胁迫(60%田间持水率)、重度干旱胁迫(45%田间持水率)3个水分条件下喷施HA对燕麦叶片叶绿素量及荧光参数的影响。【结果】①水分胁迫导致Chla+Chlb、Chla/Chlb、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo和qP显著降低,而Fo和NPQ显著升高;②与CK相比,干旱胁迫下HA处理Chla+Chlb提高0.6%~40.82%、Chla/Chlb提高1.13%~30.09%、Fm提高0.7%~121.19%、Fv提高1.0%~171.79%、Fv/Fm提高0.2%~83.89%、Fv/Fo提高1.9%~211.56%、qP提高0.1%~68.30%、NPQ提高6.02%~73.36%、而Fo降低0.70%~14.06%,其中在重度干旱胁迫下均达到显著差异。【结论】干旱胁迫对燕麦PSⅡ光反应系统产生明显伤害,喷施腐植酸可缓解其影响,且在重度干旱胁迫条件下效果最明显。