江西早稻高温热害等级动态判识及时空变化特征

构建考虑高温天气过程(包括发生时间、持续日数)的水稻高温热害指标,可以实现对水稻高温热害等级的动态判识,对精准监测、预警与评估水稻高温热害意义重大.以江西早稻为对象,利用气象资料、早稻高温热害灾情史料和生育期资料,反演历史早稻高温热害,采用K-S分布拟合检验和置信区间方法,构建基于高温天气过程的早稻高温热害动态指标,并...     

宁夏盐池县半农半牧区草原畜群发展预测分析

本文利用系统动力学方法和灰色系统理论,建立了盐池县草原畜群发展动态模型。通过计算机模拟,可找出控制滩羊与山羊数景发展的敏感参数。认为在控制畜群数量的同时,经济效益亦可得到提高。     

北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性变化遥感监测及其驱动机制分析

针对研究区的生态环境特征(风力侵蚀、沙漠化、盐渍化严重、水力侵蚀严重),引入了大尺度景观格局指数(香农均匀性指数和蔓延度指数)和极端气候指数(极端高温日数、极端低温日数和极端降雨日数),构建了北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性评价体系,进而分析和探讨了该地区近13年的生态脆弱性时空变化格局和驱动机制。结果表明,北方半干旱荒漠草原生态区的生态脆弱性总体上属于中度脆弱状态,呈现自西向东递减的趋势。2000-2013年,北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性呈现减小趋势。近13年北方半干旱荒漠草原生态区的生态脆弱性时空变化格局受GDP密度、气温、降水、地形等因子影响显著。这些为北方半干旱荒漠草原生态区的生态环境修复及保护提供重要的科学支撑。     

连续施肥对农田黑土微生物功能多样性的影响

应用Biolog Eco微平板培养法研究了中国科学院海伦农业生态试验站20余年连续不同施肥处理(对照、氮磷钾、氮磷钾+秸秆、氮磷钾+猪粪1、氮磷钾+猪粪2和氮磷钾+猪粪3)下土壤微生物代谢功能多样性的变化。结果表明:长期施肥条件下,单施化肥和有机肥与化肥配施对土壤细菌、真菌数量影响不明显,但高量有机肥与化肥配施可以显著增加放线菌数量。Biolog结果表明,施用有机肥的平均颜色变化率高于单施化肥和对照。Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数均是有机肥和化肥配施高于化肥单施与对照。主成分分析结果表明,对照、NPK与其他几种处理有较明显的距离,说明有机肥的连年施用导致了土壤微生物代谢功能多样性的变化。     

基于变分方法的内蒙古典型草原水热通量估算

利用内蒙古典型草原生长季(2004年8月13～18日、2005年5月21～26日)和非生长季(2004年12月10～15日)共18 d的涡动相关系统观测资料(10 Hz输出1次)和小气候梯度系统在线输出资料(0.5 h输出1次),分析了变分方法对草原陆气通量估算的准确性.结果表明,变分法估算的感热与潜热通量与涡动相关法观测结果的变化趋势较为一致,且能量闭合程度更高.变分法计算的感热通量在白天明显地较涡动相关法得到的通量值高,12:00前后两者通量都达到峰值,两者之差也达到峰值,而夜间则较为接近;变分法计算的潜热通量曲线的相位略微落后于涡动相关法的通量曲线,且夜间的涡动相关法测得的潜热通量负值极少,负值通量的绝对值也很小.这表明夜间大气稳定导致涡动相关法存在一定程度的通量低估现象.变分法与波文比能量平衡法对陆气通量的估算比较表明,变分法可避免能量平衡法计算不稳定导致的虚假峰值现象,计算结果较为稳定.     

安徽省农田水分利用效率时空特征及其与气候因子的关系

生态系统水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)是衡量碳水循环耦合程度的重要指标,估算安徽省农田生态系统的WUE并分析其时空变异规律,探究其影响因素,对该区域农田水资源的科学配置和合理利用有着重要的意义。基于MODIS遥感数据和气象数据,分析安徽省近15年农田WUE的年际、年内时空变化特征以及与气候因子的关系,研究表明:(1) 2000—2014年间安徽省农田WUE的变化范围为1.38—1.66 g C mm~(-1)m~(-2),多年均值为1.54 g C mm~(-1)m~(-2),整体上农田WUE年际呈现增长变化趋势,变化率为0.011 g C mm~(-1)m~(-2);具有较强的空间分异性规律,整体上呈现北高南低趋势,淮河以北各市的农田WUE较高,高于全省多年均值,淮河以南地区的农田WUE则低于全省水平。(2)安徽省农田WUE的年内变化呈现双峰型变化格局,具有明显的季节性差异,表现为春季秋季夏季冬季;以淮河为界,南北各市变化趋势略有不同,淮河以南地区的最大值在4月份,淮河以北则以3月份为最高。(3)安徽省农田WUE动态变化受到气候因子降雨影响的区域占比17.14%;气温影响的区域占比0.73%;降雨和气温综合影响所占0.71%,而农田WUE与气温和降雨影响均不显著的区域占比为81.42%;因此,气候因素中降雨在安徽省农田WUE的变化中起主导作用,由于人为因素的干预,非气候因素对农田WUE变化的影响更大。     

种植密度对东北玉米农田土壤呼吸时空动态的影响

基于东北地区玉米生态系统土壤呼吸的观测数据,阐明了玉米常规密度种植和低密度种植土壤呼吸的日变化特征及其空间差异性,分析了温湿度对土壤呼吸的影响。结果表明:土壤呼吸日动态呈单峰型曲线,土壤呼吸日动态最大峰值出现的时间随测定位置不同而变化;玉米常规密度种植土壤呼吸速率最大峰值出现在12:00—15:00;低密度种植土壤呼吸速率最大峰值出现在11:00—16:00;在生态系统尺度上,测定位置距离玉米植株越远,土壤呼吸速率则越低;玉米常规密度种植土壤呼吸速率高于玉米低密度种植;测定位置不同,土壤呼吸速率与土壤温度、空气相对湿度的相关系数不同,均达到显著相关(P0.01),其中土壤呼吸速率与土壤温度呈正相关,与近地表的空气相对湿度呈负相关。     

基于NDVI时间序列轨迹的草原露天矿区植被时空动态特征

采矿作用下草原露天矿区植被时空动态特征尚不明确.以胜利露天矿区为例,选取MODIS和Landsat影像,利用ESTARFM构建2001—2015年植被生长期一致的年际Landsat时间序列,以时间分割算法拟合像元NDVI时间序列轨迹,结合轨迹形态特征提取早期扰动型、持续扰动型、扰动稳定型、扰动稳定恢复型和扰动恢复型5种植被动态类型及各类型的时间特征.结果表明:胜利矿区植被动态类型以扰动恢复型为主,占各类型像元总数的55.2%,扰动稳定型和持续下降型次之,分别为25.6%和11.0%,早期扰动型和扰动稳定恢复型较小,分别为3.5%和4.7%.扰动多发于2004—2009年,稳定期多始于2008年,空间上多分布于露天采场和排土场,恢复期多始于2008年和2010年,其空间范围较小且集中于矿井外围和排土场.扰动持续时长以1年为主,稳定期持续时长以7年为主,恢复期持续时长中稳定恢复型为2～5年,扰动恢复型为8年.     

荒漠草原牧草净生产力的遥感估算及其可行性研究

应用2005年5~10月份EOS/MODIS资料,采用光能利用率估算方法,对中国西北荒漠绿洲区甘肃省安西县荒漠草原区的月净第一生产力、年净第一生产力进行估算,并结合地面观测,分析了不同牧草类型NPP的时间变化和空间分布特征。结果表明,安西县荒漠草原区2005年牧草生长期内NPP的变化基本是6、7月份最大,其它月份较小,5~6月份是牧草叶面积变化比较大的时期,也是NPP变化比较显著的时期;荒漠牧草对光的利用能力和对CO2同化能力有很大差异,白刺、红砂、黑果枸杞是荒漠草场净生产力相对比较大的牧草类型;荒漠牧草区年净第一生产力的空间分布有很大的差异,禁牧区牧草的年NPP相对非禁牧区的NPP较大,这一结论与地面观测结果相一致,NPP估算值平均误差为12.6%。     

荒漠草原牧草生物量的遥感估算及空间分布

应用2005年5-10月份EOS/MODIS资料,采用光能利用率算法,估算了中国西北荒漠绿洲区域NPP,并结合地上生物量观测资料,建立了基于NPP的地上生物量估算模型,同时分析了生物量和NPP时空分布特征。结果表明,2005年牧草生长期内NPP的变化基本是6、7月份最大,其它月份较小,5-6月份是牧草叶面积变化比较大的时期,也是NPP变化比较显著的时期;生物量模型估算得到的44个样本的生物量误差基本都小于20%,说明模型能够反映牧草的实际生长状况;不同荒漠牧草对光的利用能力和对CO2同化能力有很大差异,骆驼刺、红砂、黑果枸杞是荒漠牧草生物量较大的牧草类型;牧草类型、牧草盖度以及平均高度是造成不同牧草产量相差较大的重要原因。     

刨花楠和华东润楠叶绿素含量分异特征及与净光合速率的关系

采用SPAD-502叶绿素计、LI-6400型便携式光合分析仪与分光光度法分别对种子源于江西遂川(MPS)和福建建瓯(MPJ)的3年生刨花楠与江西上犹(MLG)的3年生华东润楠苗木叶片的SPAD值、净光合速率(P_n)和叶绿素a+b含量(C_t) 进行了测定.结果表明：3种苗木叶片叶绿素含量存在显著差异,其SPAD值、叶绿素a+b、叶绿素a与叶绿素b含量均为MPS-1.受叶肉组织发育成熟程度影响,当年生新叶的叶绿素含量低于2年生叶片.MPS与MPJ刨花楠同一叶龄叶片不同冠层间的C_t次序为上冠层<中冠层<下冠层,华东润楠则为上冠层<下冠层<中冠层.同一叶片不同观测部位间的SPAD值次序为尖端<中部<基部.叶片的SPAD值与叶绿素a+b含量呈显著正相关,与P_n虽存在正相关,但不显著.     

水稻OsGSTL1启动子的分离和表达分析

从水稻基因组文库中筛选得到一个水稻GST基因,命名为OsGSTL1.半定量RT-PCR分析表明OsGSTL1基因的表达不受绿磺隆、乙烯利、脱落酸、水杨酸和茉莉酸甲酯的诱导,因此该基因可能与植物抗逆性无关.为了研究OsGSTL1启动子在植物体内的表达特性,将OsGSTL1起始位点5＇端上游不同长度的调控序列与报告基因GUS融合,并在洋葱表皮瞬间表达和拟南芥中稳定表达.研究表明：在洋葱表皮细胞中,160bp及更长的上游调控序列均能启动GUS基因的表达;而在转基因拟南芥中,含有2155 bp的上游序列的PGZ2.1：：GUS具有时空表达的特性,在转基因的早期幼苗中GUS基因在子叶中特异性表达,但在根中没有表达;而在幼苗生长的后期,根、茎、叶中都有少量的表达.但包含1 224 bp的上游序列的PGZ1.2：：GUS却表现为组成型表达的特性.由此推测,OsGSTL1启动子启动的基因表达可能与幼苗的营养代谢相关;而OsGSTL1启动子的时空表达相关元件可能位于OsGSTL1翻译起始位点5＇端上游-2155 bp至-1224 bp范围内.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅷ.江西省双季稻各生育期热量条件变化特征

基于江西省地面气象资料和农业气象试验站数据,分析了江西省双季稻生育期的变化趋势,并利用生长度日（GDD）、低温度日（CDD）和高温度日（HDD）对1981-2007年江西省水稻各生育期热量资源的变化趋势进行分析.结果表明：气候变暖背景下,江西省水稻生长季平均气温、平均最低气温和平均最高气温均呈升高趋势,引起双季稻生长季缩短,其中,营养生长期日数减少最明显,而生殖生长期延长;生长度日和高温度日均增加,低温度日减少.研究期间,江西省双季稻有效热量资源增加,低温风险减少,但高温风险增多;江西省水稻有效热量资源的空间变化特征表现为东北部的增幅大于西南部,南部的低温风险大于北部,中部的高温风险最大.     

盐胁迫下水稻叶绿体中Na~ 、Cl~-积累导致叶片净光合速率下降

研究了 0～ 2 0 0mmol/L的NaCl胁迫下耐盐性不同的水稻品种Pokkali(耐盐 )和Peta(盐敏感 )根系、叶片和叶绿体中Na 、K 和Cl-含量的变化及其与叶片光合作用的关系。结果表明 :随着NaCl胁迫时间和浓度的增加 ,供试 2个品种在根、叶片和叶绿体中Na 、Cl-含量增加 ,K 含量下降。耐盐品种体内Na 、Cl-含量增加或K 含量减少的幅度小于盐敏感品种。在 2 0 0mmol/L的NaCl胁迫下盐敏感品种根、叶片和叶绿体中的Na /K 分别是耐盐品种的 2 0 8%、30 8%和 2 97%。与Na 相比 ,耐盐品种根系对K 的吸收和向叶片运输的选择性 (SK ,Na)较强。但在经过0、10 0和 2 0 0mmol/L的NaCl处理后 2个品种叶绿体中的Na /K 均高于叶片 (SK ,Na均小于 1)。盐胁迫下水稻叶绿体中Na 、Cl-含量和Na /K 与叶片净光合速率呈极显著负相关。     

盐胁迫下水稻叶绿体中Na+、Cl-积累导致叶片净光合速率下降

研究了0-200mmol/L的NaCl胁迫下耐盐性不同的水稻品种Pokkali(耐盐）和Peta(盐敏感）根系,叶片和叶绿体中Na^ ,K^ 和Cl^-含量的变化及其与叶片光合作用的关系。结果表明：随着NaCl胁迫时间和浓度的增加,供试2个品种在根,叶片和叶绿体中Na^ ,Cl^－含量增加,K^ 含量下降。耐盐品种体内Na^ ,Cl^－含量增加或K^ 含量减少的幅度小于盐敏感品种。在200mmol/L的NaCl胁迫下盐敏感品种根,叶片和叶绿体中的Na^ /K^ 分别是耐盐品种的208％,308％和297％。与Na^ 相比,耐盐品种根系对K^ 吸收和向叶片运输的选择性（SK,Na)较强。但在经过0,100和200mmol/L的NaCl处理后2个品种叶绿体中的Na^ /K^ 均高于叶片（SK,Na均小于1）。盐胁迫下水稻叶绿体中Na^ ,Cl^-含量和Na^ /K^ 与叶片净光合速度呈极显著负相关。     

干旱高温胁迫下转基因水稻的生理变化

用PEG-6000、38℃及PEG-6000+38℃胁迫处理携带谷胱甘肽转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT1)的转基因水稻和非转基因水稻(Oryza sativa L.cv中花11), 并比较分析了二者在胁迫下的生理指标和抗氧化酶活性变化.结果显示,在单一PEG及PEG和高温复合胁迫下,植株生长、光合参数和相对含水量的降低幅度及H2O2和MDA(malon dialdehyde)的积累量在非转基因水稻与转基因水稻之间都有显著差异.在这2种胁迫下,转基因水稻的可溶性糖含量及CAT和POD (Peroxidase) 活性与非转基因水稻也有显著差异.这些结果表明,谷胱甘肽转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT1)的表达减轻了转基因水稻在单一干旱及干旱+高温复合胁迫下的伤害.