我国春玉米潜在种植分布区的气候适宜性

根据中国气象局216个春玉米农业气象观测站资料与1971—2000年10 km×10 km空间分辨率的气候资料,基于全国区域和年尺度筛选出了影响我国玉米种植分布的潜在气候指标,利用最大熵(Maximum Entropy,MaxEnt)模型和ArcGIS空间分析技术,构建了春玉米潜在种植分布与气候因子关系模型,研究了影响我国春玉米潜在种植分布区的主导气候因子及其气候适宜性。结果表明,影响我国春玉米潜在种植分布的主导气候因子有:≥10℃积温、≥10℃的天数、最热月平均温度、年平均温度、年降水、湿润指数和气温年较差;结合春玉米存在概率,将我国春玉米潜在种植分布区划分成4个等级:气候不适宜区、次适宜区、适宜区和最适宜区,给出了各气候适宜区的气候特征。选取作物在待预测地区的存在概率这一综合反映各主导气候因子影响的指标来划分作物潜在种植分布区,有助于更加准确地进行气候区划,从而可为制定玉米应对气候变化措施提供科学依据。     

1971-2010年中国大陆潜在蒸散变化的年代际转折及其成因

潜在蒸散时间演变的年代际转折研究有助于全面认识潜在蒸散对气候变化的响应。基于修正的FAO56 Penman-Monteith公式和中国580个台站逐日气象观测资料,利用气候变化趋势转折判别模型分析了1971—2010年中国潜在蒸散变化的年代际转折特征,并探讨转折前、后的变化趋势及其主导因素。结果表明:1971—2010年中国年平均潜在蒸散在20世纪90年代初期由显著下降(-2.46 mm/a)转变为显著上升(1.57 mm/a),这与影响潜在蒸散变化的4个气象因子趋势的年代际转折密切相关。90年代之前,全国风速和日照时数普遍下降引起的负贡献超过气温上升引起的正贡献,导致潜在蒸散显著下降;90年代之后,全国大部分地区的增暖加剧和干旱化使得气温和相对湿度的正贡献明显增大,超过由于风速和日照时数下降趋势减缓甚至转折而减小的负贡献,导致潜在蒸散显著上升。潜在蒸散趋势转折现象在全国80%以上的站点普遍存在,且转折前、后主导因子的空间分布格局存在差异。90年代之前,风速和日照时数分别是北方和南方多数站点的主导因子;90年代之后,以气温和相对湿度为主导因子的站点明显增多,尤其是在西北地区、青藏高原和东南沿海部分地区。     

玉米根际与非根际解磷细菌的分布特点

植物光合作用产物约有 12 %～ 5 0 %通过根系进入根际土壤中 ,不同的植物 ,同一植物不同的生长发育时期 ,不仅根际分泌物的数量有差异 ,而且分泌物的种类也不同[4 ] 。这些分泌物不仅是微生物很好的培养基 ,而且一些分泌物可能抑制或有利于甚至刺激某些微生物的繁殖 ,从而导致根际微生物种群结构的变化。根际微生物的数量、活性和群落结构及其变化 ,直接影响到植物吸收水分、养分 ,也影响植物对恶劣环境的抵抗能力 ,尤其是与病菌的侵入和感染关系非常密切[6] 。Ｐ是植物最重要的营养元素之一 ,大多数土壤都具有很强的固定Ｐ的能力 ,Ｐ肥的利…     

中国富士苹果种植气候适宜区的年代际变化

苹果是中国种植面积最大的水果,分析气候变化背景下其种植气候适宜区的年代际变化,可为合理利用气候资源、科学应对气候变化提供参考。基于中国主栽的富士苹果地理分布信息和1961—2010年中国区域2084个气象台站资料,利用最大熵模型(MaxEnt)和ArcGIS软件,通过构建富士苹果种植分布与气候因子的关系模型,分析1961—2010年中国富士苹果种植分布的年代际变化特征及其对气候变化响应的敏感区。结果表明,气候变化导致中国富士苹果种植分布的气候界限和气候适宜区明显北移,其中气候适宜区范围伴有西扩趋势。富士苹果种植的各气候适宜区分布年代际变化特征明显,适宜气候种植面积显著增加,特别是1990s变化最为突出,2010s气候种植适宜面积较1960s增加36%。但高气候适宜区面积则呈年代际波动,2010s虽略高于1960s,但较1970s—1980s减少25%。富士苹果种植适宜区对气候变化响应最为敏感的地区主要分布在辽宁南部、鲁南、苏北、豫东南、黄土高原西北部和川陕接壤区。除热量条件外,年日照时数对富士苹果种植的气候适宜区面积影响显著,气候资源变化有助于富士苹果种植的气候适宜范围增加,但不利于高气候适宜区的稳定。     

玉米和大豆根际土壤性质的动态变化

 采用根垫模拟装置制备根际土壤,并改变根垫与土壤接触时间以研究植物生长不同时期根际土壤性质的动态变化。研究结果表明,植物生长不同时期根际土壤性质变化有明显差异：植物生长前期,根际土壤水溶性有机碳(DOC)含量急剧增加,20 d后逐渐下降;pH值也是先升后降,但最高值出现在40～60 d前后。在研究的100 d内,氧化还原电位(Eh)始终呈下降趋势,而微生物量则持续上升。玉米(Zea mays L.)和大豆(Glycine max Merr.)根际土壤性质变化趋势基本一致,但玉米根际土壤变化幅度显著高于大豆     

春玉米与生姜间作不同种植方式农田生态效应研究

春玉米与生姜间作不同种植方式农田生态效应研究姚向高王爱玲（河南农业大学农学院,郑州４５０００２）ＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｆｃｃｔｓｏｆＤｉｆｅｒｅｎｔＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＩｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇｏｆＳｐｒｉｎｇＭａｉｚｅａｎｄ...     

浙北地区不同种植方式下春玉米生长发育的动态模拟

在MACROS模型基础上根据田间试验和文献资料组建了春玉米动态模拟模型,经验证模型能较好地反映不同种植方式下春玉米的生长发育过程,利用模型研究了浙北地区大麦／春玉米－晚稻种植制度中春玉米的播种日期对其生育期、产量等的影响,结果表明3月底至4月上旬是这一地区理想播种期;与单作相比,套作玉米应适当增加植株密度。     

玉米根际土壤中铜形态的动态变化

采用根垫法研究玉米根际土壤形态动态变化。结果表明：玉米生长过程中根际土壤铜形态发生显著变化。植物生长前期交换态和碳酸盐结合态铜含量逐渐增加,随后增加量减少。植物生长后期根际交换态和碳酸盐结合态铜含量低于非根际土壤。这种变化主要由根际环境变化与植物吸收引起。与根限土壤中铜形态变化,特别是交换态铜含量变化关系密切的因素包括土壤溶解性有机碳、pH和土壤微生物。随着植物生物量的增加,对铜的吸收速率不断增加,导致根限土壤中有效态铜的先增后减。     

1961-2012年西藏色林错流域极端气温事件变化趋势

利用西藏色林错流域2个气象站1961—2012年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料,分析了流域极端气温事件的变化规律。结果表明:近52年色林错流域TXx、TNn呈上升趋势,尤其是TNn升幅更大,达1.10℃/10a。极端气温暖指标(TNx、TX90p、TN90p)和生长季长度(GSL)呈明显的增加趋势,而极端气温冷指标(FD、ID、TX10p、TN10p)和DTR为显著的下降趋势。流域绝大部分极端气温指数的变化幅度均比全球、全国和青藏高原偏大,特别是TN90p的变幅最大。在10年际变化尺度上,TNn、TX90p、TN90p和DTR呈逐年代增加趋势,极端气温冷指数和GSL为下降趋势。从时间转折上看,各项极端气温指数均有突变发生,突变点主要出现在20世纪80年代中期以后。最低气温及与之相关的极端气温冷指数的显著上升与色林错湖泊面积的增加密切相关。     

种植方式对华北春玉米密植群体冠层结构的调控效应

在大田同等密度条件下,设计了单、双株与对、错位组合的4种种植方式,研究其对华北春播"郑单958"密植群体的冠层结构、功能及产量的影响。结果表明:相比常规单株对位种植方式,双株错位、双株对位和单株错位种植方式下玉米群体的冠层垂直分布呈现叶和茎的干重权重比例下移、群体叶片垂直分布趋于"纺锤形";植株个体穗下层茎叶夹角显著增加2.4°~3.4°,尤其双株错位和双株对位有效扩展了个体生态位,显示了耐密调控能力;灌浆期前,各处理群体LAI及叶片功能活性略显劣势,但在此之后LAI、穗位叶及穗下叶片中SPAD值衰减速度延缓,功能期延长;3个处理比常规种植方式增产11.2%~12.7%,但差异未达显著水平;抗倒性强、空杆率低、千粒重显著增多是产量较高的主要因素;密植条件下改变传统的单株对位种植,能够改善密植群体冠层结构,优化个体形态,提高生育后期冠层中下部叶片功能活性,从而实现耐密、增产、稳产。     

外源Ca2+对水杨酸诱导番茄抗灰霉病的增效机制

探讨了外源Ca²⁺对水杨酸(SA)诱导番茄抗灰霉病的增效机制.以番茄灰霉病敏感型品种‘L402’幼苗为材料,分别进行H₂O(对照)、SA、SA+Ca和SA+EGTA(Ca²⁺螯合剂)处理,期间(1～5 d)分析各处理植株叶片活性氧(ROS)含量,苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,以及病程相关蛋白编码基因PR1、PR2和PR3表达水平的变化,并调查处理3 d后灰霉病情指数.结果表明： 与对照(病情指数为74.8)相比,SA、SA+Ca和SA+EGTA处理的植株叶片灰霉病的病情指数分别为46.9、38.5和70.3;SA处理明显提高叶片ROS含量以及苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,这些参数在SA+Ca处理的植株中被进一步提高,但在SA+EGTA处理的植株中则被降低;SA处理明显提高了PR1、PR2a和PR3b的表达水平,Ca²⁺进一步加强了这一效果,而EGTA则起抑制作用.SA或SA+Ca处理期间的PR2b和PR3a表达较未处理的对照上调了1～2倍,而PR1、PR2a和PR3b上调了2～5倍.表明Ca²⁺对SA诱导番茄抗灰霉病具有增效作用,其机理至少与Ca²⁺和SA协同作用促进ROS形成有关,而ROS作为信号分子增加植株抗病相关酶活性以及PR1、PR2a和PR3b等防卫基因的表达.     

不同种植方式对花生土壤微生物生物量及活性的影响

在大田条件下,采用随机区组设计研究了春播覆膜（CBFM）、春播露地（CBLD）、麦田套种（MT）、麦田套种露地对照（MTLD）、夏播覆膜（XBFM）和夏播露地（XBLD）6种花生种植方式对土壤微生物生物量碳、活跃微生物生物量和土壤呼吸的影响.结果表明： 花生生育期和种植方式均显著影响土壤微生物生物量及活性.从始花期开始,随着生育进程的推进,土壤微生物生物量碳、活跃微生物生物量和呼吸速率逐渐升高,到结荚期达到最大值,随后下降.露地栽培花生提高了土壤微生物生物量碳和土壤呼吸速率,但是降低了活跃微生物生物量,对土壤养分的转化和吸收不利;覆膜花生提高了活跃微生物生物量,促进土壤养分的分解和有效化;麦田套种花生比同期播种的露地对照花生提高了土壤微生物生物量碳、活跃微生物生物量和土壤呼吸速率,固结养分较多,不利于花生生长.     

1961-2010年潜在干旱对我国夏玉米产量影响的模拟分析

玉米是我国重要的粮食和饲料作物,旱灾是玉米生产中常见的气象灾害。采用CERES-Maize作物模拟模型,模拟了1961—2010年潜在干旱对我国夏玉米产量影响的时空变化趋势,并分析了其与大气环流因子间的关系,以期了解我国50年来夏玉米受旱的变化情况,并为干旱的研究方法提供一些参考。结果表明:(1)1961—2010年我国夏玉米的潜在产量损失呈略微下降的趋势,不同时期表现不同,其中20世纪60年代、90年代表现为上升趋势。(2)在过去50年里,我国夏玉米潜在旱灾损失中心有向东北移动的趋势,华北地区受旱程度的减轻和东北地区受旱程度的增强是造成损失中心移动的主要原因。(3)我国夏玉米潜在旱灾产量损失中心的经纬度和影响我国夏季降水的北极涡、副热带高压系统的部分指数具有显著的相关关系。当北极涡在生长季前期或同期偏小、偏弱时,我国夏玉米潜在旱灾产量损失中心将偏东、偏北,而副热带高压系统影响更为复杂。     

气候变化背景下东北三省春玉米产量潜力的时空特征

以东北三省春玉米种植区为研究区域,利用当地地面气象观测资料、农业气象观测站春玉米多年试验资料和县级春玉米实际产量资料,使用验证后的农业生产系统模拟模型(APSIM-Maize),分析研究区域春玉米1961—2015年不同水平产量潜力及实际产量的时空分布特征,并解析气候波动对产量潜力的影响.结果表明: 1961—2015年,研究区域春玉米潜在产量平均值为12.2 t·hm^-2,且呈现明显的经向和纬向空间分布,即由南向北递减、西部高于东部.研究区域春玉米可获得产量平均值为11.3 t·hm^-2,与潜在产量呈相似的分布特征.在目前农户的栽培水平下,春玉米农户潜在产量和农户实际产量全区多年平均值分别为6.5和4.5 t·hm^-2.在品种和栽培管理措施不变的条件下,研究区潜在产量、可获得产量和农户潜在产量总体呈显著减少趋势,减幅分别为0.34、0.25和0.10 t·hm^-2·(10 a)^-1.农户实际产量呈增加趋势,增幅为1.27 t·hm^-2·(10 a)^-1.气候波动使东北三省春玉米潜在产量、可获得产量和农户潜在产量年际间波动范围分别为10.0～14.4、9.8～13.3和4.4～8.5 t·hm^-2.     

Kinetic Characterization of Ca2+ Transport in Synaptic Membranes

Lysed synaptosomal membranes were prepared from brain cortices of HA/ICR Swiss mice, and the ATP-stimulated Ca2+ uptake, Ca2+-stimulated Mg2+-dependent ATPase activity, and the Ca2+-stimulated acyl phosphorylation of these membranes were studied. The Km values for free calcium concentrations ([Ca2+]f) for these processes were 0.50 microM, 0.40 microM, and 0.31 microM, respectively. Two kinetically distinct binding sites for ATP were observed for the ATP-stimulated Ca2+ uptake and the Ca2+-stimulated Mg2+-ATPase activity. The high-affinity Km values for ATP for these two processes were 16.3 microM and 28 microM, respectively. These results indicate that the processes studied operate in similar physiological concentration ranges for the substrates [Ca2+]f and ATP under identical assay conditions and, further, that these processes may be functionally coupled in the membrane.     

A Ca2+‐binding protein with numerous roles and uses: parvalbumin in molecular biology and physiology

Parvalbumins (PVs) are acidic, intracellular Ca²⁺‐binding proteins of low molecular weight. They are associated with several Ca²⁺‐mediated cellular activities and physiological processes. It has been suggested that PV might function as a “Ca²⁺ shuttle” transporting Ca²⁺ from troponin‐C (TnC) to the sarcoplasmic reticulum (SR) Ca²⁺ pump during muscle relaxation. Thus, PV may contribute to the performance of rapid, phasic movements by accelerating the contraction–relaxation cycle of fast‐twitch muscle fibers. Interestingly, PVs promote the generation of power stroke in fish by speeding up the rate of relaxation and thus provide impetus to attain maximal sustainable speeds. However, immunological monitoring of diverse tissues demonstrated that PVs are also present in non‐muscle cells. The axoplasmic transport and various intracellular secretory mechanisms including the endocrine secretions seem to be controlled by the Ca²⁺ regulation machinery. Any defect in the Ca²⁺ handling apparatus may cause several clinical problems; for instance, PV deficiency alters the neuronal activity, a key mechanism leading to epileptic seizures. Moreover, atypical relaxation of the heart results in diastolic dysfunction, which is a major cause of heart failure predominantly among the aged people. PV may offer a unique potential to correct defective relaxation in energetically compromised failing hearts through PV gene transfer. Consequently, PV gene transfer may present a new therapeutic approach to correct cellular disturbances in Ca²⁺ signaling pathways of diseased organs. Hence, PVs appear to be amazingly useful candidate proteins regulating a variety of cellular functions through action on Ca²⁺ flux management.     

An interaction-based analysis of calcium-induced conformational changes in Ca2+ sensor proteins.

Calcium sensor proteins translate transient increases in intracellular calcium levels into metabolic or mechanical responses, by undergoing dramatic conformational changes upon Ca2+ binding. A detailed analysis of the calcium binding-induced conformational changes in the representative calcium sensors calmodulin (CaM) and troponin C was performed to obtain insights into the underlying molecular basis for their response to the binding of calcium. Distance difference matrices, analysis of interresidue contacts, comparisons of interhelical angles, and inspection of structures using molecular graphics were used to make unbiased comparisons of the various structures. The calcium-induced conformational changes in these proteins are dominated by reorganization of the packing of the four helices within each domain. Comparison of the closed and open conformations confirms that calcium binding causes opening within each of the EF-hands. A secondary analysis of the conformation of the C-terminal domain of CaM (CaM-C) clearly shows that CaM-C occupies a closed conformation in the absence of calcium that is distinct from the semi-open conformation observed in the C-terminal EF-hand domains of myosin light chains. These studies provide insight into the structural basis for these changes and into the differential response to calcium binding of various members of the EF-hand calcium-binding protein family. Factors contributing to the stability of the Ca2+-loaded open conformation are discussed, including a new hypothesis that critical hydrophobic interactions stabilize the open conformation in Ca2+ sensors, but are absent in "non-sensor" proteins that remain closed upon Ca2+ binding. A role for methionine residues in stabilizing the open conformation is also proposed.