黄土高原生物结皮对SCS-CN模型初损率的影响

水文模型是水文过程研究的有效工具,初损率(λ)是径流模型SCS-CN模型的参数,对模拟流域水文过程具有重要意义。为了确定生物结皮对λ的影响,提高该模型在黄土高原生物结皮广泛分布的退耕地的预测精度,本研究以陕西省定边县鹰窝山涧流域不同盖度的生物结皮坡面为对象,采用模拟降雨试验,分析土壤潜在最大入渗量(S)与实际入渗量(F)的关系,以及生物结皮盖度对λ的影响,并修订了λ;在此基础上,采用陕西省安塞县纸坊沟流域生物结皮径流小区的模拟降雨试验数据校验了参数修订后的模型。结果表明: 生物结皮坡面S与F的关系式为: S/F=2.5×60/T(其中T为降雨历时);模型参数λ与生物结皮盖度(C_BSC)呈极显著负相关关系,二者关系式为: λ=0.0791×e^{(-0.015×C_BSC}),R²=0.60;较λ取标准值,依生物结皮盖度修订λ后,SCS-CN模型Nash效率系数提高338.7%,合格率提升16.1%。研究结果为黄土高原生物结皮坡面λ的确定提供了科学依据,对准确评估黄土高原退耕还林(草)工程的水文效应具有重要意义。     

黄丘区特色治理开发小流域土壤侵蚀变化对景观格局演变的响应

研究土壤侵蚀与景观格局变化的关系对小流域的治理开发具有重要的指导意义。本研究以实施退耕还林草、生态农业、生态旅游及科技示范的黄土高原安塞南沟特色治理小流域为研究对象,基于GIS平台和通用土壤流失方程,分析小流域1981—2018年景观格局和土壤侵蚀量的时空演化特征,并利用主成分回归法,从斑块类型水平和景观水平两个尺度分析土壤侵蚀模数与3类9个景观格局指标的关系。结果表明: 研究期间,在5种景观类型中,耕地和林地面积的时空变化主导了南沟小流域景观格局的演化,并且影响整个小流域的聚集分散程度;南沟小流域的土壤侵蚀量逐年减少,1981—2018年土壤侵蚀面积减少29.7%,侵蚀模数减少61.2%,且有73.4%的区域土壤侵蚀强度减轻;耕地和林地面积的变化决定了整个小流域土壤侵蚀模数的变化,其景观格局指数的变化方向与该景观类型土壤侵蚀的变化方向一致;退耕还林草工程是流域景观格局变化、土壤侵蚀减轻的主要原因,特色开发治理可以减弱局部地区土壤侵蚀强度。景观类型的合理化配置能有效地防治小流域土壤侵蚀,将其与特色治理开发相结合有助于实现小流域可持续高质量发展。     

基于地理探测器的中国农业生态效率时空分异及其影响因素

研究农业生态效率的时空分异及其影响因素对实现中国农业生态高质量发展具有重要意义。基于2000—2018年中国30个省/区/市的面板数据,采用超效率SBM模型测算省际农业生态效率,在时间序列、空间可视化及趋势面分析揭示农业生态效率时空演变规律的基础上,进一步利用地理探测器模型识别影响农业生态效率空间分异的主导因子及其交互作用。结果表明: 2000—2018年,中国农业生态效率整体呈现稳定上升的趋势,但仍然处于较低水平,存在较大提升空间;中国农业生态效率具有显著的空间分异特征,总体上呈现出东西部地区较高、而中部地区较低的空间分布格局;中国农业生态效率的空间分异受到农业资源禀赋、社会经济、自然生态环境等多种因素的影响,不同因子对农业生态效率空间分异的影响存在明显差异且因子间交互作用会增强其空间分异。综上,要关注农业生态效率时空分异的主导因子,并注重区域间的协同合作,以实现农业的高质量发展。     

限水减氮对关中平原冬小麦氮素利用和氮素表观平衡的影响

研究限水减氮对冬小麦产量、氮素利用率和氮素表观平衡的影响,探讨限水减氮管理模式在关中平原冬小麦生产中的可行性,可为实现关中平原灌区冬小麦生产的稳产高效和环境友好发展提供科学依据。本研究于2017—2018和2018—2019年连续2年在陕西杨凌地区进行小麦田间裂区试验,灌水量为主处理,设置两个灌溉水平,1200 m³·hm^-2(常规灌溉,在越冬期和拔节期灌溉, W₂)和600 m³·hm^-2(限水灌溉,仅在越冬期灌溉, W₁);施氮量为副处理,设置4个施氮水平,300 kg·hm^-2(关中地区常规施氮量,N₃₀₀)、225 kg·hm^-2(减量施氮25%,N₂₂₅)、150 kg·hm^-2(减量施氮50%,N₁₅₀)和0 kg·hm^-2(不施氮,N₀),分析冬小麦产量、氮素利用效率、收获后土壤硝态氮积累量和氮素表观平衡。结果表明: 限水减氮能显著增加冬小麦植株和籽粒氮素含量,提升产量和氮素携出量,提高氮素利用效率、氮素收获指数、氮肥表观利用率和氮肥农学效率,减少硝态氮的淋失,降低氮素盈余量,维持氮素平衡。2017—2019年在W₁N₁₅₀处理基础上增加了灌溉量和施氮量,冬小麦产量和氮素携出量不会显著增加。2017—2018年和2018—2019年,与W₂N₃₀₀相比,W₁N₁₅₀同时期植株氮素含量分别提高0.1%～25.5%和14.0%～31.6%,籽粒氮素含量分别提高0.1%和4.6%。氮素利用效率、氮素收获指数、氮肥表观利用率和氮肥农学效率平均提高95.3%、4.2%、81.7%和33.0%,氮素盈余量分别减少97.2%和95.1%,有效减少了土壤硝态氮的淋失。综合各项指标,越冬期灌溉600 m³·hm^-2配合施氮量150 kg·hm^-2的限水减氮组合能够保证关中平原冬小麦高产、高效和环境友好发展。     

丛枝菌根真菌对青杨抗溃疡病生物量和抗病酶活性的影响

本研究以青杨Populus cathayana 1年生扦插苗为试验材料,接种丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）异形根孢囊霉Rhizophagus irregularis和杨树溃疡病菌聚生小穴壳菌Dothiorella gregaria,测定AMF对青杨根茎叶生物量,丙二醛（MDA）、脯氨酸和茎部纤维素含量,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）、几丁质酶、多聚半乳糖醛酸酶和果胶甲基酯酶等抗病酶活性的影响。结果表明,接种AMF可以增加青杨根茎生物量,增加茎纤维素含量来增强树势,降低溃疡病发病率;接种AMF能够显著降低感病杨树茎部和根系MDA含量,增加叶片和根系脯氨酸含量,提高根茎叶PPO活性、茎SOD活性和叶片CAT活性;接种AMF前期可以提高茎和根系几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,也可以提高叶片和茎多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲基酯酶活性,接种病原菌条件下AMF效果更加显著。结论认为,AMF通过积累脯氨酸,降低MDA含量,提高SOD、CAT和PPO活性,增强杨树抗溃疡病能力;同时也可提高多聚半乳糖醛酸酶和果胶甲基酯酶活性来抑制病原菌菌丝的生长,减弱菌丝的扩展能力,增强杨树抗病性。     

楸树实生苗和嫁接苗根相关真菌群落结构和多样性

以1、2、3年生的楸树实生苗和嫁接苗（梓树砧木）根系为研究对象,通过对ITS rDNA区域标记扩增子的Illumina MiSeq测序,分析不同苗龄楸树实生苗和嫁接苗根相关真菌的结构组成和多样性。获得根相关真菌OTU共842个,分属4门、24纲、70目、134科、233属、347种;丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi）AMF-OTU共42个,分属1门、1纲、3目、3科、3属、13种。根相关真菌和AMF的OTU数量、丰度和多样性在实生苗中均随苗龄的增加而降低,而在嫁接苗中则随着苗龄的增加而增加。门水平上,实生苗与嫁接苗根相关真菌的优势菌都是子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota和接合菌门Zygomycota,但它们的相对丰度有所差异;属水平上,实生苗和嫁接苗根相关真菌的优势菌种在组成和数量上都具有一定的差异性。楸树根相关真菌拥有3种营养模式和12个生态功能群,其中实生苗根系中病理营养型真菌的比例大于嫁接苗,腐生营养型则差异不大,而共生营养型则小于嫁接苗。生态功能群分析显示大多数楸树根系真菌表现出多种生存策略,部分真菌可以在植物-真菌-动物中跨界侵染。该研究可为楸树根相关真菌的利用提供一定的理论依据和基础。     

雪腐核盘菌菌核的萌发条件与致死温度

菌核是核盘菌Sclerotinia spp.在土壤中的主要存活形式和菌核病的主要初侵染源,在土壤中可存活8年以上,其数量和存活状况直接影响着菌核病的发生和危害程度。本研究以雪腐核盘菌Sclerotinia nivalis菌株SS-TB为材料,分析了菌核萌发的影响因素、致死温度以及土壤温度对菌核存活的影响。结果表明,未成熟菌核较成熟菌核更容易萌发;菌核萌发的最佳温度为20-25℃、pH为3.0-4.0、土壤含水量为20%-45%。菌核长时间浸泡水中对其存活不利,浸泡30d以后,存活率开始急剧下降,至47d时存活率为0。雪腐核盘菌菌核具有较强的耐高温特性,随着温度和处理时间的增加,菌核萌发率呈下降趋势。菌核在水浴中85℃ 5min、80℃ 10min、75℃ 10min、70℃ 30min、65℃ 120min、60℃ 180min时全部丧失活力。在土壤温度30℃和35℃处理5周、40℃和45℃处理4周时菌核全部失去活力。该研究结果为通过水旱轮作和土壤高温处理来防治西洋参菌核病提供了理论基础。     

落叶松-杨栅锈菌基因复制事件及共线性分析

落叶松-杨栅锈菌是一种分布广且危害严重的林木病原真菌。了解基因组内发生的基因复制事件及基因组间的共线性关系,能为最终理解落叶松-杨栅锈菌适应性进化等生物学问题提供帮助。落叶松-杨栅锈菌全基因组水平上基因复制相关研究未见报道,共线性研究报道也较少。本研究利用落叶松-杨栅锈菌全基因组序列分析其基因复制模式。结果表明,落叶松-杨栅锈菌转座复制基因的数目远高于片段复制基因、串联复制基因及相邻复制基因。落叶松-杨栅锈菌基因组内不存在大规模的片段复制,且基因年龄法显示节点同义替换率分布图上没有峰形出现,推断该锈菌未发生全基因组复制。富集分析显示不同类型复制基因富集于不同的功能条目,如串联复制基因富集于碳水化合物的转运和代谢而转座复制基因富集于次生代谢物合成、代谢与分解。共线性分析显示落叶松-杨栅锈菌与松栎柱锈菌及小麦条锈菌的共线性程度均较低,3种锈菌间存在1个共同的共线性区域,该保守区域包含6个基因,其中1个可能编码小分泌蛋白的基因值得关注。     

中国苹果病害病原菌物名录

苹果为我国主要栽培水果,苹果产业在我国农业生产中占有重要地位。病原菌物是苹果病害的主要病原物,对我国苹果产量和品质造成严重损害。国际上病原菌物为苹果主要病原类型,其数量占苹果病原物的93.4%。我国植物病理学家和菌物学家对苹果病害的病原学进行了长期研究,描述与记载了大量国外已报道的病原真菌和病原卵菌,也描述了一些国外尚未记载的病原菌。随着菌物分类研究的深入、分类系统及菌物命名规则变化等,许多病害的病原名称发生了较大变化,对名称的使用造成了诸多不便,影响了苹果病害相关知识的交流。本文汇总了我国已经描述的苹果菌物病害的病原种类,其中病原真菌149种,病原卵菌6种,病原菌物占苹果病原物种类的90.6%。依据最新分类系统、菌物命名法规和汉语名称规则,对相关病原菌物的拉丁学名、中文名称以及病害汉语名称等进行了整理和修订。该项工作有利于相关植物病理学研究者、植保工作者、园艺工作者、管理人员及基层推广工作者对苹果病原菌物名称的检索和规范使用,促进学术交流和科学普及等。     

The novel peptide NbPPI1 identified from Nicotiana benthamiana triggers immune responses and enhances resistance against Phytophthora pathogens

In plants, recognition of small secreted peptides, such as damage/danger‐associated molecular patterns (DAMPs), regulates diverse processes, including stress and immune responses. Here, we identified an SGPS (Ser‐Gly‐Pro‐Ser) motif‐containing peptide, Nicotiana tabacum NtPROPPI, and its two homologs in Nicotiana benthamiana, NbPROPPI1 and NbPROPPI2. Phytophthora parasitica infection and salicylic acid (SA) treatment induced NbPROPPI1/2 expression. Moreover, SignalP predicted that the 89‐amino acid NtPROPPI includes a 24‐amino acid N‐terminal signal peptide and NbPROPPI1/2‐GFP fusion proteins were mainly localized to the periplasm. Transient expression of NbPROPPI1/2 inhibited P. parasitica colonization, and NbPROPPI1/2 knockdown rendered plants more susceptible to P. parasitica. An eight‐amino‐acid segment in the NbPROPPI1 C‐terminus was essential for its immune function and a synthetic 20‐residue peptide, NbPPI1, derived from the C‐terminus of NbPROPPI1 provoked significant immune responses in N. benthamiana. These responses led to enhanced accumulation of reactive oxygen species, activation of mitogen‐activated protein kinases, and up‐regulation of the defense genes Flg22‐induced receptor‐like kinase (FRK) and WRKY DNA‐binding protein 33 (WRKY33). The NbPPI1‐induced defense responses require Brassinosteroid insensitive 1‐associated receptor kinase 1 (BAK1). These results suggest that NbPPI1 functions as a DAMP in N. benthamiana; this novel DAMP provides a potentially useful target for improving plant resistance to Pytophthora pathogens.