彩色小麦种质资源在生物强化和功能食品应用中的研究进展北大核心CSCD

因为人类膳食不平衡和微量营养缺乏导致的隐性饥饿已经受到国内外高度重视。利用生物育种技术培育富含各种微量营养的优良作物品种是生物强化和功能食品的主要发展方向。国内外大量研究表明,彩色小麦种质资源富含花青素、铁、锌、硒、维生素、叶酸等微量营养和蛋白质等,对抗炎、抗癌、糖尿病、心脑血管疾病、贫血病、生长发育不良等有一定的功效,将在保障粮食安全和人类健康中发挥重要作用。本研究首先介绍了隐性饥饿、生物强化、功能食品、功能农业和功能品种等方面的发展趋势,重点介绍了国内外彩色小麦种质资源功能营养成分及遗传育种方面的研究进展。建议广泛收集和创制彩色功能营养小麦新种质,挖掘优异营养基因资源,揭示彩色小麦花青素和微量营养(硒、锌、铬等微量元素,维生素,人体不能合成的8种氨基酸,叶酸等)以及品质(蛋白质含量和组分)性状的遗传耦合机理,以期为彩色小麦生物强化和主粮功能化提供理论依据和技术支撑。     

半干旱地区不同森林类型土壤水分动态模拟

采用暖温带落叶阔叶次生林、油松人工林和华北落叶松人工林样地土壤水分的生长季内观测数据和其他辅助观测数据,检验了Georgakakos等提出的土壤水分模型在半干旱林地的适用性。结果表明,该模型用于模拟半干旱林地日尺度土壤水分动态具有一定的可信度,且能够较好的反映不同森林类型的水文效应。模型参数的敏感性分析表明,不同目标函数的参数敏感度信息反映了该模型"异参同效"现象不显著,模型结构不确定性也较小。各参数的敏感度结果揭示了各参数在降雨入渗、深层渗漏和蒸散部分中的控制作用。从模型模拟的土壤水分变化通量来看,油松人工林地实际年蒸散发量大于其他林地,落叶阔叶林地年入渗量大于其他林地,而3种森林类型林地深层渗漏所占生长季降雨量的比例都较小。研究半干旱地区多年生人工林土壤水分的情况,不仅有助于从根本上认清半干旱地区土壤-大气-植被连续体的复杂作用关系,也为半干旱地区树种选择及造林后的生态水文效应研究提供理论依据。     

华北平原典型农田氮素与水分循环

华北平原近几十年的粮食生产伴随着强烈的地下水开采和化肥投入.高强度的农业活动改变了农田生态系统原有的物质循环和能量过程,同时给地区水土资源乃至粮食安全带来潜在的风险.本文通过对近20年有关华北平原冬小麦-夏玉米典型农田氮素循环、水分循环研究的分析,并结合气象数据及田间试验观测结果,综合计算得到该一年两熟轮作农田生态系统氮水循环的主要通量.在氮素循环方面,华北平原小麦-玉米轮作体系农田每年经由化肥施入的氮素约为523 kg N·hm-2,有机肥施入74 kg N·hm-2,大气沉降23 kg N·hm-2,灌溉水带入12 kg N·hm-2,共632 kg N·hm-2;在主要的氮素输出项中,作物吸收289kg N·hm-2,土壤残留77 kg N·hm-2,淋失到根区外104 kg N·hm-2,氨挥发52 kg N·hm-2,硝化-反硝化过程损失10 kg N·hm-2,共计532 kg N·hm-2.由于各研究案例本身以及综合分析时纳入的不确定性,致使氮素收支并不平衡.在水分循环方面,年平均降水量557 mm,灌溉量340 mm,蒸散约762 mm,根区向下的入渗量约135 mm.鉴于氮水平衡过程的不确定性,应尽快开展多学科并举的大型农田氮水耦合试验研究,揭示氮素与水分在土壤-植物-大气系统的运移转化规律,以及两者相互影响制约的机制和特定生理化学过程的临界点/阈值的确定,以实现水土资源的可持续利用.     

枣粮间作生态系统土壤氮空间分布特性

基于枣粮间作复合生态系统内部异质性,通过在不同位置采样测定,探讨了枣粮间作系统内土壤氮素空间分布特性.结果表明:(1)枣粮间作生态系统中,在小麦收获期和玉米收获期两个时期,土壤全氮和硝态氮含量均存在明显的垂直和水平两个方向空间变异性.而土壤铵态氮含量极低且没有明显的空间变异;(2)与全氮相比,枣粮间作系统中硝态氮空间变异性更强,且随着时间变化其空间分布特性有明显变化;(3)氮素施用量对土壤全氮和硝态氮空间变异有正向作用,而植株对氮的吸收利用可以降低土壤氮素分布空间差异程度.各因子对土壤全氮空间变异影响强弱顺序为氮吸收量＞氮素施用量＞土壤含水量;对土壤硝态氮空间变异影响强弱顺序为氮素施用量＞土壤全氮含量＞氮素吸收量＞土壤含水量.     

异子蓬二型性种子的种皮结构及离子含量差异

异子蓬(Borszczowia aralocaspica)是中亚荒漠区系特有的一年生盐生植物,其种子具有二型性。通过检测异子蓬二型性种子中的生理生化物质以及观察种皮的结构,比较异子蓬二型性种子中营养物质、养分全量以及种皮结构的差异,结果表明:(1)异子蓬的棕色种子只有一层薄种皮,而黑色种子不但具有一层薄的内种皮还有一层坚硬致密的外种皮;(2)棕色种子的质量大、质量频数分布较为集中,并且吸水迅速,在吸水率较低时就能够大量萌发;(3)棕色种子的可溶性糖、可溶性蛋白质、全氮、全磷以及K+、Na+、K+/Na+和Mg2+/Na+都显著高于黑色种子。说明在繁殖子代、产生二型性种子时,异子蓬对棕色种子和黑色种子之间的繁殖投入存在着巨大的差异,这可能是导致异子蓬二型性种子产生差异性萌发机制的重要原因。     

枣粮间作养分利用与表观损失空间差异性

基于枣粮间作复合生态系统内部异质性,通过在系统内不同位置采样,分析了枣粮间作系统内间作作物产量、氮磷营养元素利用与表观损失方面的空间差异性,并对枣粮间作、枣树单作和农田3种生态系统进行了比较.结果表明:(1)枣粮间作系统内间作作物产量随着距枣树种植行距离的缩小而迅速降低,表现出明显的空间差异性.虽然与农田生态系统比较,间作小麦、玉米均表现减产,经济产量分别降低11.4%、39.9%,但整个枣粮间作系统提高了土地利用程度;(2)枣粮间作系统间作作物吸收氮磷量也呈现明显空间差异性,且与间作作物生物量有极显著相关性.3种生态系统相比,吸氮量为枣粮间作>枣树单作>农田;吸磷量为农田>枣粮间作>枣树单作;(3)枣粮间作系统内氮磷表观损失量有明显的空间差异性,距枣树种植行0.25m处表观损失量显著高于其它位置表观损失量,在距枣树种植行6.5m到2m范围内,随着与枣树种植行的接近,氮磷表观损失量有所降低.3种生态系统相比,氮、磷表观损失量均为枣树单作>农田>枣粮间作.     

森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程及计量方法

近年来国内森林生态系统服务功能研究较多,但应用价值不高,其科学性受到诸多质疑。从森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程以及其计量方法出发,对国内外研究动态和发展趋势进行了总结分析,重新审视森林水源涵养功能的研究意义,探讨森林水源涵养功能的多尺度特征。从森林水源涵养功能作用的空间尺度上看,其拦蓄洪水削减洪峰的功能仅在较小尺度上有效,而调节径流的功能只有当森林土壤的入渗量超过蒸散量时,才可能有更多地下水补给河道径流,进而增加旱季河道流量。同时森林水源涵养功能也具有明显的时间尺度特征,具体表现为在次降水事件中,由于蒸散发量较小,森林水源涵养功能的物质量等于森林不同层次的截留量,在功能上表现为拦蓄降水;在长时间尺度上,由于林地蒸散要耗去大量水分,森林水源涵养功能的物质量等于森林不同层次的截留量减去林地蒸散发量,在功能上表现为净化水质和调节径流。大多数研究仅对单一林分的个别层次蓄水功能进行研究,缺乏流域尺度或者更大空间尺度的森林水源涵养功能研究。建议从区域降尺度到流域或将坡面尺度上推到流域,集中在流域尺度解决森林水源涵养空间异质性将是解决森林水源涵养功能尺度外推的有效办法。就目前国内流行的森林水源涵养功能计量方法而言,其与尺度及研究目的有较大相关性,在研究中应根据研究目的、研究尺度和可获取的数据情况选择合适的计量方法。研究突出了不同尺度作用下森林水文过程的复杂性及重要性,并结合森林与水关系的争论问题,分析目前国内对森林水源涵养功能研究的一些误区,提出森林水源涵养功能研究的一些关键科学问题及未来可能的发展方向,主要包括:1)明确界定森林水源涵养功能的边界,探索森林水源涵养功能计量的新方法;2)加强不同时空尺度关联的森林水源涵养功能研究,包括正确评价森林水源涵养功能的时空变异规律,森林生态系统水源涵养功能的尺度效应,森林水源涵养与下游水生态安全,森林水源涵养研究范式转变等核心问题。     

《作物抗旱节水的生理遗传育种基础》出版

由中国工程院院士山仑先生、中国科学院院士李振声先生作序,张正斌研究员编著的《作物抗旱节水的生理遗传育种基础》一书,2003年由科学出版社出版。全书共计40余万字,定价42元。欢迎单位和个人从科学出版社购买。     

禾本科植物叶片表皮气孔观察的样品制备方法改良

对现有的禾本科植物叶片气孔观察的样品制作方法中的不足作了一些改良。改良后的方法操作简便、耗时少、样品制备成功率高,且放大后的效果好,不会造成气孔形态的改变。改良方法适用于禾本科植物和其他叶肉紧实不易剥离的植物叶片。50%NaClO处理3min最适用于小麦旗叶表皮样品的制备。