施氮时期对高产夏玉米氮代谢关键酶活性及抗氧化特性的影响

选用玉米品种登海661和郑单958为材料,研究了高产条件下施氮时期对夏玉米产量、氮素利用率、氮代谢相关酶及抗氧化酶活性的影响.结果表明:拔节期一次性施氮不利于夏玉米产量提高和氮素积累,分次施氮且增施花粒肥显著提高了植株和籽粒的吸氮量,并提高了籽粒产量.拔节期、10叶期、花后10d按2∶4∶4施氮,登海661产量最高可达14123.0kg· hm-2;基肥、拔节期、10叶期、花后10 d按1∶2∶5∶2施氮,郑单958产量最高可达14517.1 kg· hm-2,这2种施氮方式较拔节期一次性施氮分别增产14.5％和17.5％.花前分次施氮可以显著提高开花期硝酸还原酶活性;登海661和郑单958在花后0～42 d中,施氮处理的谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶活性分别平均提高了32.6％、47.1％、50.4％和14.5％、61.8％、25.6％,减缓了其下降趋势;超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性提高了22.0％、36.6％和13.4％、62.0％,丙二醛含量显著降低.在高产条件下,分次施氮且适当增加花粒肥施入比例可以提高氮代谢相关酶活性,延缓植株衰老,促进氮素吸收利用,进而提高籽粒产量.     

施氮时期对高产夏玉米光合特性的影响

选用登海661(DH661)和郑单958(ZD958)为试验材料,研究了高产条件下施氮时期对高产夏玉米光合特性、产量和氮素利用率的影响.结果表明,分次施氮尤其是增加花后施氮较拔节期一次性施氮可提高产量9.3％-18.2％,氮肥偏生产力提高10.9％-17.5％.拔节期、大喇叭口期、花后10d按2∶4∶4施氮,DH661产量可达14188.9 kg/hm2;基肥、拔节期、大口期、花后10d按1∶2∶5∶2施氮,ZD958产量可达14529.6 kg/hm2.分次施氮较一次性施氮可延长灌浆期LAI高值持续期.花后施氮20％-40％较一次性施氮穗位叶Pn、φPSⅡ、NPQ和ETR分别提高了10.8％-24.1％,16.6％-25.1％、29.2％-45.3％和14.4％-25.8％,并保持了灌浆期RuBPCase和PEPCase较高活性,延缓了叶片衰老,提高了光能利用率.DH661较ZD958在相同的施氮方式下花后具有更高的光合性能.分次施氮及花后施氮可显著改善两个高产夏玉米品种光合特性,提高氮素利用率,提高产量.     

施氮量对不同肥力水平下夏玉米碳氮代谢及氮素利用率的影响

以郑单958为材料,在高产田和中产田两种地力水平下,利用15N标记法研究了施氮量对夏玉米氮素分配率、利用率和碳氮代谢的影响.结果表明:高产田适量施氮可以提高玉米产量,过量施氮没有表现出进一步增产效果,其氮肥利用率较低(29 04%).中产田随施氮量的增加产量提高,但氮素利用率却降低.各个器官15N积累量依次为籽粒>叶片>茎>根>叶鞘>穗轴.在高产田,当施氮量超过300kg·hm-2时,玉米籽粒和叶片中积累15N有所下降,而茎和根中积累15N的量随施N量的增加而增加;在中产田,随着施N量的增加,籽粒和穗轴积累15N量均相应增加.高产田叶片的硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性和蔗糖磷酸合成酶活性以及籽粒中蔗糖合成酶活性和酸性转化酶活性均是施氮300kg·hm-2时最大,施氮450 kg·hm-2则抑制了其活性的增强,而中产田的各个酶活性则随着施氮量的增加而增加.     

施氮时期对酿酒葡萄叶片氮代谢酶及相关基因表达的影响

以10年生‘蛇龙珠’葡萄为材料,在萌芽期(S1)、新梢旺长期(S2)、开花期(S3)、果实第一次膨大期(S4)、副梢生长旺期(S5)和果实第二次膨大期(S6)分别一次性施入尿素300kg·hm-2,以不施氮肥为对照(CK),分析了花前5d(DBF5)、花后25d(DAF25)、花后55d(DAF55)和花后85d(DAF85)叶片的各项指标,以明确氮素施用时期对葡萄叶片氮代谢的调控与影响。结果表明:(1)S1和S2处理葡萄叶片中总氮及可溶性蛋白含量在DAF25时显著增加。(2)S3和S4处理的NR及GS活性在DAF85时显著高于其他处理;在DAF25时,S1和S2处理的GOGAT活性,以及S3和S4处理的GDH活性均显著高于同期对照和其他施肥处理。(3)各施肥处理叶片VvNR表达水平在不同时期均高于同期对照,S3处理VvNR表达水平在DAF25和DAF85时分别为对照的3.4倍和2.7倍;S3和S4处理的VvGS表达水平分别在DAF55和DAF85时达到最高值,S3处理的VvGOGAT和S4处理的VvGDH表达水平在DAF55和DAF85均显著高于其他处理,S3处理的VvGDH表达水平在DAF55和DAF85仅次于S4处理。研究表明,氮素通过诱导叶片氮素代谢基因的响应,从而调控叶片中氮素代谢酶活性增加,促进了氮素的积累,S3和S4处理在不同时期氮代谢酶活性和对应的基因表达水平均较高,更有利于叶片中氮素的转化和代谢。     

施氮时期对玉米土壤硝态氮含量变化及氮盈亏的影响

在“郑单 95 8”(9株 / m2 )组成的土 -植系统 ,研究了不施氮、基施氮 10叶展追氮、基施氮 吐丝期追氮和基施氮 乳熟期追氮共 4个处理下 0～ 2 0 0 cm的土壤 NO- 3- N含量在夏玉米生长期间的变化和土壤氮素的表观盈亏量 ,结果表明 :2 0 cm以上的土壤 NO- 3- N含量以大口期为界、2 0 cm以下的土壤 NO- 3- N含量以吐丝期为界前降后升。在 0～ 2 0 cm土层 ,与不施氮相比 ,施氮能增加土壤 NO- 3- N含量 ,而且吐丝期和乳熟至成熟阶段的 NO- 3- N含量在 10叶展期和吐丝期各自追氮后均显著增加。在 2 0～4 0 cm土层 ,乳熟期的 NO- 3- N含量施氮后明显比不施氮高。在 80 cm以下土层 ,施氮后的土壤 NO- 3- N含量明显比不施氮高 ;追氮期相比 ,后一追氮处理在乳熟期和成熟期的 NO- 3- N含量均比前一追氮处理明显增加 ,其中成熟期基施氮 乳熟期追氮处理在 16 0～ 2 0 0 cm土层的 NO- 3- N含量比基施氮 吐丝期追氮处理 (为 2 5 .3m g N/ kg(干土 ) )高 16 %。土壤氮素的表观盈余发生在吐丝期之前且 80 %以上盈余量出现在大口期前 ,表观亏损出现在吐丝期以后且其亏损量在乳熟期前后各占一半。经玉米季后 ,本试验中不施氮处理出现表观盈余 (为 5 6 .3kg N/ hm2 ) ;施氮后表观盈余量增加 ,主要是施氮减少了吐丝以后     

羧甲基壳聚糖对玉米籽粒氮代谢关键酶和种子贮藏蛋白含量的影响

以羧甲基壳聚糖（ＮＣＭＣ） 处理玉米开花期果穗,发育中籽粒的谷氨酰胺合成酶（ＧＳ） 、谷氨酸脱氢酶（ＧＤＨ） 及谷丙转氨酶（ＧＰＴ） 活性均明显增强,而蛋白水解酶活性下降。羧甲基壳聚糖处理离体玉米籽粒酶提取液,酶液中ＧＤＨ 活性明显提高。羧甲基壳聚糖处理玉米果穗,其发育籽粒中可溶性蛋白和成熟种子中贮藏蛋白含量明显提高。这都表明,羧甲基壳聚糖对玉米氮代谢、蛋白质合成与积累具有明显的生理调节作用。     

施氮对不同品种夏玉米冠层叶片气孔特性的影响

盆栽条件下研究不同施氮水平[0、0.15和0.30 g(N).kg-1(土)]对不同株型夏玉米冠层叶片气孔特性影响的结果表明,施氮后叶片气孔密度显著下降,但增加施氮量的气孔密度有所增大;与不施氮的相比,施氮的气孔长度、宽度和面积均下降.不同株型品种的气孔密度、气孔的长度、宽度和面积均以紧凑型'陕单902'显著高于其他株型品种.不同施氮水平下不同叶层叶的气孔密度均表现为上层大于中下层,而气孔的长度、宽度和面积的差异缺乏规律性.     

氮素营养水平对膜下滴灌玉米穗位叶光合及氮代谢酶活性的影响

本文以先玉420为试验材料,研究在大垄双行膜下滴灌种植模式下,氮素水平对玉米穗位叶光合特征及氮代谢关键酶活性的影响。结果表明：1)玉米穗位叶氮素含量、光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE),均以N3(300 kg/hm2)水平最高,其平均Pn达35.1μmol m-2 s-1,Tr达7.57 m mol m-2 s-1,Gs 为0.58 mol m-2 s-1,WUE为 4.64μmol mmol-1。2) 最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭(qP),以N3水平最高,Fv/Fm均在0.75以上,ΦPSⅡ和qP均在0.45以上。3) PEP羧化酶对氮肥的响应较RUBP羧化酶敏感。氮肥少于100 kg/hm2才显著降低RUBP羧化酶活性;而PEP羧化酶则仅在N3处理时活性最高。4) 施用氮肥均增加穗位叶硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性,以N3处理增幅最大,平均比不施氮肥分别增加22.4%(NR)和64.8%(GS),蛋白水解酶活性则相反,平均比不施氮肥分别降低51.6%(内肽酶)和76.9%(氨肽酶)。5）相关分析表明：穗位叶氮含量与与内肽酶和氨肽酶呈现负相关,与其他各项指标均呈现正相关,差异显著性因花后不同时期而不同。6）在供试试验区,在氮肥施用总量为300 kg/hm2时,玉米穗位叶保持较高的光合特性和相关酶活性,为玉米籽粒产量的形成奠定了基础。     

羧甲基壳聚糖对玉米籽粒氮代谢关键酶和种子贮藏蛋白含量的影响

以羧甲基壳聚糖（ＮＣＭＣ）处理玉米开花期果穗,发育中籽粒的谷氨酰胺合成酶（ＧＳ）,谷氨酸脱氢酶民（ＧＤＨ）及谷丙转氨酶（ＧＰＴ）活性均明显增强,而蛋白水解酶活性下降。羧甲基壳聚糖处理离体玉米籽粒酶提取液,酶液中ＧＤＨ活性明显提高。羧甲基壳聚糖处理玉米果穗,其发育籽粒中可溶性蛋白和成熟种子中贮藏蛋白含量明显提高,这都表明,羧甲基壳聚糖对玉米氮代谢、蛋白质合成与积累具有明显的生理调节作用。     

减量施氮对冬小麦-夏玉米种植体系中氮利用与平衡的影响

研究了冬小麦-夏玉米种植体系中减量施N对作物N利用与平衡的影响,结果表明,与原有高量施N处理(N240和N360)相比,在冬小麦季减半施N未引起产量和吸N量的变化。但在原有低量施N处理(N120)下减半施N显著降低了小麦产量和吸N量;在夏玉米季,在上季减半施N的基础上停止施N后作物产量和吸N量均比原固定施N处理显著下降,N平衡计算结果表明,减量施N条件下0～1m土壤N残留和表观损失的数量均显著低于原有施N量处理,作物N利用率显著提高,但在1～2m层次中累积的硝态氮却不因减量施N而下降,说明这一土层的硝态氮可能难以被作物吸收利用,由此可见,在前茬高施N量下减少氮肥用量有利于提高作物的氮肥利用率、减少N残留与表观损失。     

生物多样性遥感研究方法浅议

概括了遥感在生物多样性研究方面的的优势及在各种尺度为生物多样性评价提供信息的能力;讨论了生物多样性信息系统应具备的功能和应包含的内容;分析了生物多样性遥感研究中数学模型与地理信息系统的耦合问题。     

遥感用于森林生物多样性监测的进展

随着物种和栖息地的丧失,全球范围的生物多样性保护已经成为迫切的需要。航空航天技术的迅猛发展使遥感成为能提供跨越不同时空尺度监测陆地生态系统生物多样性的重要工具,这方面的研究在欧美等国已经有了小范围的开展,在国内刚刚起步。国外关于生物多样性遥感探测的方法基本有3种:1.利用遥感数据直接对物种或生境制图,进而估算生物多样性;2 .建立遥感数据的光谱反射率与地面观测物种多样性的关系模型;3.与野外调查数据结合直接在遥感数据上进行生物多样性指数制图。研究表明,物种直接制图法只能应用于较小的范围;生境制图的方法,应用广泛,技术相对成熟,研究范围局限于几百公里的范畴,但不能获取生境内部的多样性信息。光谱模型技术目前正处于探索阶段,对于植被复杂、生物多样性高的地域,具有较大的应用潜力。在遥感数据上直接进行生物多样性制图在加拿大已经得到了应用。     

遥感在生物多样性研究中的应用进展

随着人口的持续增长, 人类经济活动对自然资源的利用强度不断升级以及全球气候变暖, 全球物种正以前所未有的速度丧失, 生物多样性成为了全球关注的热点问题。传统生物多样性研究以地面调查方法为主, 重点关注物种或样地水平, 但无法满足景观尺度、区域尺度以及全球尺度的生物多样性保护和评估需求。遥感作为获取生物多样性信息的另一种手段, 近年来在生物多样性领域发展迅速, 其覆盖广、序列性以及可重复性等特点使之在大尺度生物多样性监测和制图以及评估方面具有极大优势。本文主要通过文献收集整理, 从观测手段、研究尺度、观测对象和生物多样性关注点等方面综述了遥感在生物多样性研究中的应用现状, 重点分析不同遥感平台的技术优势和局限性, 并探讨了未来遥感在生物多样性研究的应用趋势。遥感平台按观测高度可分为近地面遥感、航空遥感和卫星遥感, 能够获取样地-景观-区域-洲际-全球尺度的生物多样性信息。星载平台在生物多样性研究中应用最多, 航空遥感的应用研究偏少主要受飞行成本限制。近地面遥感作为一个新兴平台, 能够直接观测到物种的个体, 获取生物多样性关注的物种和种群信息, 是未来遥感在生物多样性应用中的发展方向。虽然遥感技术在生物多样性研究中的应用存在一定的局限性, 未来随着传感器发展和多源数据融合技术的完善, 遥感能更好地从多个尺度、全方位地服务于生物多样性保护和评估。     

高光谱遥感技术在植物功能性状监测中的应用与展望

植物功能性状作为指示植物对环境适应和进化的可量度特征,其变异格局和驱动机制是植物生态学和地球系统建模的重要研究内容。传统野外测定方法费时费力费钱,且通常关注生长季和优势物种,使得功能性状的尺度延展和时空覆盖存在极大挑战。近些年兴起的多尺度高光谱遥感技术为解决当前植物功能性状数据时空覆盖度差的问题提供了新的思路和方法。该文在概述高光谱遥感技术监测植物功能性状的基本原理和发展简史的基础上,详细介绍了当前光谱-性状关系的主要建模方法,即经验或半经验方法、物理模型反演方法,其中以经验统计模型方法中的偏最小二乘回归使用最为广泛。进一步结合实例,重点讨论了高光谱遥感技术在叶片、群落和景观尺度监测植物功能性状的应用及存在的主要问题。最后,为促进高光谱技术在植物功能性状及其多样性监测方面的研究,提出以下4个未来应该重点关注的方向:1)检验光谱-性状模型的普适性,并解析其背后的调控机理;2)发展光谱-性状关系尺度延展的方法体系;3)解析植物功能性状及其多样性的时空变异和调控机制; 4)探究环境-植物功能多样性-生物多样性-生态系统功能间的关联。     

森林生态系统生物多样性的遥感评估

目前的评估由于方法的原因,常常会遗留下一些含糊不清的地方。遥感则可以作一种观察生态系统多样性和单个生态系统中各种结构侧面的重要工具。它提供了一种能够跨越几个不同空间尺度实施评估的手段,并且对于评估生态系统格局随时间的变化也是必不可少。现在许多不同的遥感技术已经被应用在生态学研究中。大多数工作所用的数据主要是来自机载和星载平台提供的摄影和数字光学图像,目前则越来越强调激光扫描和合成孔径雷达数据的应用。这些技术手段为从景观到林分规模的不同现象的评估提供了机会。遥感提供了可用于确定森林生态系统中生物多样性景观尺度的元素最有效的工具。例如基质和斑块的相对百分比以及它们的配置。在中间尺度,遥感为评价廊道的存在和边界的特性提供了理想的工具。在林分尺度,遥感技术可用来获取关于森林分结构属性的信息,例如冠层表面的特性,是否存在冠内分层等等。随着的发展,遥感将更广泛地应用于生态学研究。     

航空航天遥感在物种多样性研究与保护中的应用

人类活动导致全球范围内生物多样性丧失日趋严重。物种多样性是研究最为深入以及最贴近生物多样性管理的层次。物种多样性的研究往往受到多时空尺度生态过程的影响, 传统物种多样性调查方法受到人力物力影响, 局限性大, 物种多样性的研究与管理亟需整合不同来源的数据。遥感技术从传统的光学遥感阶段发展到不同平台、不同维度相结合的多源遥感阶段, 并逐渐进入以高空间分辨率和高光谱为特征、以激光雷达为前沿发展方向的综合遥感阶段。遥感技术因为其监测范围广、能监测人迹罕至地区以及长期可重复等特性, 为研究不同时空尺度的生态学科学问题提供了更新更优的研究手段。本文围绕种群动态、种间关系与群落多样性、功能属性及功能多样性以及生物多样性保护管理等生物多样性研究热点问题, 系统地论述了航空航天遥感技术在物种多样性研究与保护领域的应用, 总结了航空航天遥感技术在研究与物种多样性有关的主要生态学问题中的机遇与挑战。我们认为航空航天遥感技术利用多光谱甚至高光谱与激光技术从空中监测物种多样性, 从不同视角、基于不同光源提供了物种多样性不同侧面的信息, 能够减小地面调查强度, 在大范围和边远地区的物种多样性调查研究中有着至关重要的作用。依据光谱特性的物种判别以及依据激光雷达的三维结构量测将促进生物多样性的研究与管理, 加强遥感学家和生物多样性研究者的沟通交流将有助于促进不同时空尺度的生物多样性与遥感技术的结合。     

无人机在生物多样性遥感监测中的应用现状与展望

近十年, 无人机平台由于其灵活机动、成本低等优势在植被生态调查、资源环境监测、生物多样性保护等领域逐渐兴起。本文从生物多样性遥感监测应用角度首先介绍了无人机分类系统, 为具体工作开展过程中如何选择合适的载体和传感器提供了参考; 继而总结了不同类型无人机的适用性及其可搭载传感器的用途与区别。在此基础上, 针对无人机平台的高精度遥感信息具体应用案例, 就反映生物多样性变化并揭示其驱动机制方面的无人机遥感直接和间接指标的相关研究进展展开阐述。最后, 就目前无人机遥感技术在生物多样性监测领域的应用中存在的限制, 如软硬件结合匹配程度不够、部分设备过于昂贵、法律法规不完善、与传统生物多样性监测手段结合较弱等问题进行探讨。我们认为: 无人机遥感技术可以很好地弥补地面监测与航天、卫星遥感之间的尺度空缺, 更好地将监测点上的结果以准确、可靠的推绎方法扩展到区域尺度供决策分析使用。今后迫切需要进一步加大生物多样性近地面遥感监测项目建设的实施力度, 从整体上提高生物多样性热点区域应对变化的分析预警能力。     

Research progress on monitoring vegetation water content by using hyperspectral remote sensing

植被含水量是陆地植被重要的生物物理特征, 其定量遥感反演有助于植被干旱胁迫的实时监测与诊断评估。该文系统综述了国内外利用高光谱遥感评估植被水分状况的4个常见植被水分指标——冠层含水量、叶片等量水厚度、活体可燃物湿度和相对含水量的概念及其遥感估算方法研究进展, 评述了植被含水量高光谱遥感估算各类方法的优缺点, 探讨了植被含水量高光谱遥感估算目前存在的问题, 并提出进一步的研究任务, 即服务于植被干旱胁迫的高光谱遥感监测、预警与评估。     

基于多源遥感的红树林监测

红树林是生长在热带以及亚热带海岸潮间带上的生态群落, 其生产力高, 固碳能力强, 对保持海岸带生物多样性具有十分重要的价值。本文介绍了利用多源遥感数据监测红树林的一些主要研究内容, 分为3个方面: (1)在时空模式研究方面, 利用高空间分辨率影像像素和对象结合的方法对红树林树种进行分类以及利用Landsat影像对红树林进行动态变化监测并分析其驱动因素; (2)在结构参数研究方面, 利用无人机多光谱数据及地面激光雷达数据对红树林叶面积指数进行反演; (3)在生理生化参数研究方面, 探讨了红树林叶绿素含量对淹没状况的响应、互花米草(Spartina alterniflora)入侵是否影响红树林光能利用率, 以及光化学反射指数(photochemical reflectance index, PRI)与光能利用率(light use efficiency, LUE)的关系。上述系列研究为提取红树林相关信息要素时如何选择合适的分析方法提供了有力的参考, 强调了遥感在研究红树林时空模式, 提取结构参数和生物生化参数监测的有效性, 从而更好地促进红树林生态系统的生物多样性保育工作。     

植被含水量高光谱遥感监测研究进展

植被含水量是陆地植被重要的生物物理特征, 其定量遥感反演有助于植被干旱胁迫的实时监测与诊断评估。该文系统综述了国内外利用高光谱遥感评估植被水分状况的4个常见植被水分指标——冠层含水量、叶片等量水厚度、活体可燃物湿度和相对含水量的概念及其遥感估算方法研究进展, 评述了植被含水量高光谱遥感估算各类方法的优缺点, 探讨了植被含水量高光谱遥感估算目前存在的问题, 并提出进一步的研究任务, 即服务于植被干旱胁迫的高光谱遥感监测、预警与评估。