信江多流域土地利用空间负荷的河流氮磷输出响应

【目的】近年来流域水体污染问题日益突出,总氮和总磷已成为水体污染衡量指标之一,河流氮磷浓度变化在一定程度上受到流域土地利用的影响,为保障信江流域水环境安全,开展土地利用空间负荷的氮磷输出响应研究对判定流域养分流失风险级别、划定流域优先治理区、促进土地利用结构调整具有重大意义。【方法】选取信江流域的16个子流域作为研究区,利用2000年和2020年地表覆盖数据、高程数据、河网数据和2020年河流断面总氮与总磷监测数据,参考“源-汇”理论并利用洛伦兹曲线,构建土地利用空间负荷比指数,最后通过皮尔逊相关性分析,探讨流域氮磷输出与土地利用的时空关系。【结果】①相对高程、坡度、相对距离和综合的LWLI指数均值不超过0.3,表明流域当前土地利用的氮磷污染风险较低。②从三类空间要素对污染负荷贡献的角度来看,结果显示由大到小依次为LWLI_(s)、LWLI_(e)和LWLI_(d),表明相对高程和坡度对流域空间污染负荷的影响更为显著,因此,流域内位于中高海拔、坡度陡峭地区的土地利用类型应成为重点关注对象。③从“源-汇”地类结构和土地利用空间负荷的角度分析土地利用与氮磷输出的Pearson关系,发现土地利用空间负荷比指数同氮磷浓度的相关系数要比源汇地类面积结构的更高,存在更显著的相关性,能更有效表征流域的总氮、总磷流失量。【结论】从“源-汇”视角出发,将“源-汇”理论应用于流域土地利用空间负荷时空演变分析,定量分析多流域土地利用空间负荷与河流水质的关系,为水污染的治理和管理提供了有益的参考,可进一步为信江流域区划研究提供基础,为信江流域的水污染防治和土地利用结构调整优化提供借鉴经验,为信江流域改善生态环境和水质等方面提供决策支持。

长江上游大型水库颗粒物沉降及对甲烷产汇的影响

水库修建及运行改变了沿纵向水动力梯度的沉积模式,导致颗粒有机碳(POC)的来源比例变化、不平衡的化学计量沉降,进而改变了甲烷(CH_(4))的产汇变化,影响全球内陆水体碳循环。然而,受筑坝蓄水与水库调度运行影响,变化水文环境中有机碳(OC)来源与迁移转化过程如何影响水库CH_(4)的产汇仍存在较大的不确定性。采用总结与统计分析方法,梳理了近年来长江上游颗粒化学计量、颗粒有机质来源和CH_(4)浓度研究结果,进一步探讨了长江上游大型水库POC的影响因素及对CH_(4)的影响机制。研究发现:陆源POC是长江上游大型水库POC的主要来源,大量的沉积物沉积在三峡水库中部,并在水动力梯度下构成了不平衡的化学计量沉积模式;陆源POC、细颗粒P引起的不平衡化学计量比以及微生物CH_(4)氧化共同驱动并调节了低水平CH_(4)的长期累积。研究成果可为长江上游大型水库CH_(4)的长期趋势预测提供基础。

华南超大穗型水稻种质DS23“源-库-流”特征及其超高产潜力研究

【目的】研究超大穗型水稻新品系DS23在早季的产量表现和“源-库-流”特征,探明DS23“源-库-流”特征及其超高产潜力挖掘方向,为华南早稻高产育种与栽培提供理论依据。【方法】以超大穗型新品系DS23为供试材料,以中大穗型品种粤禾丝苗为对照,在大田条件下开展研究。试验测定并比较了不同穗型水稻的叶面积指数、SPAD值、茎鞘非结构性碳水化合物(Non structural carbohydrate,NSC)积累与转运特征、穗茎节间解剖特征、产量及其构成因子等性状。【结果】DS23每穗总粒数、粒重、库容量和产量分别比粤禾丝苗增加37.3%、4.0%、33.7%和15.9%,有效穗数和结实率比粤禾丝苗显著降低6.8%和15.1%。两品种间抽穗期叶面积指数和剑叶SPAD值无显著差异。与粤禾丝苗相比,DS23抽穗期茎鞘NSC积累量与茎鞘NSC对籽粒的表观贡献率分别显著降低15.3%和19.8%,茎鞘NSC表观转运率显著提高10.3%,大维管束数量显著增加17.3%,两品种穗茎大小维管束面积无显著差异;DS23粒叶比无显著变化,糖花比显著降低34.2%,维管束负荷量指标增加20.4%~60.2%。【结论】超大穗型水稻DS23在早季种植库容量大、穗颈节间转运组织发达、后期物质转化能力强,高产与增产潜力大,提高结实率是挖掘其超高产潜力的主要方向,研究结果可为超大穗型早稻品种选育与高产栽培技术研发提供理论依据。

磷酸盐和硝酸盐浓度对海链藻Thalassiosira sp.沉降的影响

为了研究氮、磷营养盐比例变化对近海硅藻的生理效应及其对硅藻相关碳汇的影响,分别采用半连续培养和一次性培养的方式对海链藻(Thalassiosirasp.)在不同氮磷比及不同氮、磷营养盐浓度的条件下进行模拟培养实验。结果表明:在半连续培养中,营养盐限制明显降低海链藻的胞内叶绿素含量及蛋白质含量,增加了胞内生物硅含量和碳水化合物含量,藻细胞密度变大增加沉降速率;在一次性培养中,指数生长期的沉降速率最低,随着细胞生长逐步到达衰退期,沉降速率随之升高,而在最低营养盐浓度条件下最高。海链藻的沉降速率在低氮磷比的条件下显著升高。因此,近海氮、磷营养元素结构的变化也会对浮游植物相关的碳沉降产生重要影响,在富营养化的生态效应研究中不容忽视。

川东南高温伏旱区杂交中稻超稀栽培对稻米整精米率的影响与组合间库源结构的关系

以18个杂交中稻组合材料,研究了超稀栽培与传统栽培间稻米整精米率的变异与组合间库源结构的关系。结果表明:中小穗型组合在超稀栽培条件下的整精米率会明显改善,而大穗型组合的整精米率反而降低。其原因在于中小穗型组合在传统栽培条件下的叶粒比和灌浆速率较高,改为超稀栽培后,叶粒比和灌浆速率明显降低,相对提高了籽粒容重,近而提高了整精米率。大穗型组合在传统栽培条件下的叶粒比和灌浆速率较低,改为超稀栽培后,叶粒比和灌浆速率进一步明显降低,此时因库源比例失调,源明显不足以致籽粒充实度差,从而相对降低了籽粒容重和整精米率。超稀栽培应选用传统栽培条件下着粒数不超过177粒的组合为宜。

初花期源库比变化对棉花下部“铃—叶系统”生理特征的影响

对棉花初花期进行去叶和去蕾处理,研究改变棉花源库比对早期"铃—叶"系统生理状态的影响。结果表明,源库比改变明显地影响着棉叶和棉铃中蛋白质、可溶性糖和淀粉的含量,但蛋白质、可溶性糖、淀粉的含量对源库比变化的反应程度不同。减库处理可以提高叶片中蛋白质、可溶性糖和淀粉的含量,促进子棉中碳水化合物的积累,提高单铃重,并促进后期果枝叶中叶绿素的合成,延长叶片功能期,但是不利于棉子中蛋白质的合成;减源处理促进前期果枝叶中叶绿素含量,但是使后期果枝叶中叶绿素含量快速下降,表现出早衰迹象;并且减源处理不利于叶片中蛋白质的合成。

源库比改变对白首乌产量形成的影响

目的:研究人为改变白首乌源库比后对产量、干物质积累及相关生理指标的影响。方法:以白首乌为材料,在生育期内人工摘除花蕾、果实或摘除主茎分枝,以不进行处理的为对照,测定不同处理和时期的叶面积系数,叶片叶绿素含量及单叶净光合速率,干物质积累等指标。结果:在处理后前期,摘除主茎分枝虽然对叶片减少有补偿效应,单叶光合速率上升,但叶面积系数小,功能叶负荷大,叶绿素降解快,有早衰现象,物质积累低于对照。摘除花蕾和果实处理单叶光合速率与对照相比虽有降低,但叶绿素含量高,降解速度慢,明显延缓了植株衰老,并且叶面积系数一直处于较高水平,光合产物供应充足,干物质积累量以及对根部的分配显著高于对照和摘除侧枝处理,所以该处理产量显著高于其他处理。结论:摘除白首乌花蕾能增加叶面积系数,减缓叶片叶绿素降解,延长绿叶功能期,从而可以提高干物质积累和运往根部比例,提高产量和效益。

源-库比改变对玉米群体光合和其它性状的影响

在抽丝授粉期，通过不去叶、去穗上所有叶、去穗下所有叶和去整株叶的处理，研究了改变源－库比对玉米群体光合速率、产量及其构成因素、以及植株内可溶性糖含量的影响。结果表明，去叶后群体光合速率下降，粒数减少，粒重降低，成粒率下降，植株体内可溶性糖浓度下降。去叶效应的大小顺序是：去整株叶＞去穗上所有叶＞去穗下所有叶。单株籽粒产量减产最大的是去整株叶，平均减产８７％；其次是去穗上所有叶，平均减产５１％；去穗下所有叶减产最低，平均为３４％。穗部性状中受影响最大的是粒重。说明光合物质源在籽粒形成中有十分重要的意义，“库”性能的发挥高度依赖于“源”强度，源－库比在某种程度上决定着同化物的有效性。

棉花源库比对中、下部果枝叶生理活性及铃重的影响

以转基因抗虫杂交棉中棉所29(CCRI29)为材料,通过去叶和去蕾处理,研究改变源库比对大田棉花中、下部果枝叶生理活性的影响。结果表明:减库处理可以提高中、下部果枝叶片中蛋白质的含量,促进后期果枝叶中叶绿素的合成,延长叶片功能期。减源处理促进中、下部果枝叶生长前期果枝叶中叶绿素含量,表现出暂时性的超补偿效应,但是在果枝叶生长后期,叶绿素含量快速下降;并且减源处理不利于叶片中蛋白质的合成。提高源/库比、降低源/库比均降低了中、下部果枝叶中SOD和POD活性,对MDA含量的影响为:减源>CK>减库。源库比例的改变影响叶片的寿命和功能,改变棉花源库比,打破了源库平衡,其叶片的生理活性也会发生相应变化。受源器官生理特性变化的影响,不同处理单铃重差异较大,表现为减库>CK>减源。

改变源库比对花生光合特性及产量的影响

以花生新品种丰花1号高产栽培大田为材料,结荚初期人工摘除50%叶片、摘除50%果针,以不进行处理的作对照。结果表明:在处理后前期,摘叶处理虽然单叶光合速率上升,LAI增长速率增大,对叶片减少有补偿效应,但是叶绿素降解加快,含量下降,衰老加快而形成早衰现象,物质积累少,单果重、生物产量、经济产量、经济系数低于对照。摘除果针处理单叶光合速率虽有降低,但叶绿素含量高,降解速度慢,明显延缓植株衰老,LAI一直处于高水平,物质积累量大,荚果充实好,生物产量、经济产量、经济系数显著高于对照和摘叶处理。

小麦源库比与产量形成期同化物分配及结实性的关系

采用１４Ｃ示踪法研究表明，源库比是影响同化物分配的重要因素。源库比大，向穗部（库）分配比例小；反之，向穗部分配比例大。不同品种源库在调节同化物分配上的作用不同。源库比是影响结实性和粒重的重要因素，但其作用因品种而异。相对减少源对鲁２１５９５３、鲁麦５号、鲁麦７号、鲁麦１４号的穗粒数和粒重影响较小，而使鲁麦１５号、辐６３穗粒数和粒重明显降低。孕穗期叶面施氮是一项延衰增源措施。它对鲁２１５９５３的结实性无明显影响，但使鲁麦１５号平均粒重增加，尤其是中上部小穗粒重增加明显。本文对小麦品种的源库类型划分进行了讨论。

库-源关系对枣树^(14)C-光合产物分配的影响

运用1 4C示踪技术对赞皇大枣果实发育期库 -源比例和相对位置对1 4C -光合产物在不同器官中的分配进行了研究。结果表明 :果实缓慢生长期间 ,与单果枣吊相比 ,双果枣吊果实的放射比活性下降 ,但是果实获得的1 4C -光合产物量增加了 6 6 8% ;枣吊去叶处理 (均匀去掉一半叶片 )后 ,剩余叶片的光合产物输出率增加了 17 0 6 % ,果实获得的标记光合产物增加了 15 2 6 % ;当果实一侧叶片去除时 ,其异侧叶片也能提供一定量的光合产物供果实生长发育所需 ;并且 ,同一枣股不同枣吊之间也存在着光合产物的相互交换。本文从营养学角度对枣树低坐果率的原因进行了探讨。

光照度对水华鱼腥藻细胞比重与藻丝长度的影响研究

为深入探索可获得光资源量（light availability）与水华鱼腥藻（Anabaena flos-aquae）浮沉关键因子——细胞比重、藻丝长度,以及水华鱼腥藻沉降损失的关系,开展了纯培养试验.在温度（25±1）℃,光照度分别为100,500,1000,3000,5000lx的条件下,培养时间35d,结果显示：在1~10d内鱼腥藻细胞比重随光照度增大而增大,在10d左右达到最大值,随后各光照组下鱼腥藻细胞比重较稳定且相差不大;光照越强,水华鱼腥藻的藻丝越短,其变化趋势是先增大到最大值再减小;光照越强,水华鱼腥藻的藻丝长度越快增大到最大值;实验结束时高光照度下水华鱼腥藻沉降损失比率较小,均低于10%,低光照下水华鱼腥藻沉降性能较好,最高可达到57.3%.实验结果表明：可获得光资源量下降直接影响鱼腥藻比重和藻丝长度并进一步导致鱼腥藻的沉降损失比率增大,这为持续型垂直混合导致蓝藻消亡的原因提供了新解释.

叶果比对甜瓜叶片衰老的影响

露地栽培条件下,人为控制厚皮甜瓜单株留叶数,形成不同的叶果比,分析甜瓜叶片净光合速率、叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖和丙二醛含量变化,探讨叶果比对甜瓜叶片衰老的影响。结果表明,随着叶果比减小叶片生理活性增强,表明增加库的能力,可以增强叶片的生理活性,但叶果比减小到一定程度后,叶片的生理活性不仅不增强反而会减小,这是因为源的减少促进了叶片的早衰,黄河蜜、银峰、玉金香适宜叶果比分别为66、48、30,说明对一个特定品种来说,都有一个源库协调的问题,过多或不及,均不利于延缓叶片的衰老。相同叶果比下,叶片净光合速率、叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖下降幅度和丙二醛上升幅度,黄河蜜>银峰>玉金香,说明大果型品种对摘叶处理反应比银峰中果型和小果型更为敏感。生产实践中,通过整枝减小叶果比,对特定的品种形成适宜叶果比来延缓叶片的衰老,大果型品种叶果比>中果型>小果型。

膜下滴灌棉花源库比调节对产量和品质影响及对土壤水分的响应

选用不同叶型的棉花品种，在膜下滴灌条件下，设置3个土壤水分梯度，分别控制0～60cm土壤含水量的滴水下限为田间持水量的85％～90％（高水）、70％～75％（中水）、55％～60％（低水），滴水上限均为田间持水量，并在花铃期不同程度地减源减库，研究棉花源库比调节对产量和品质的影响及对土壤水分的响应。结果表明：减源减产比减库减产的影响大，适宜范围内源不足引起的产量损失，可通过增加水分来弥补，减源减库过度则不可能通过水分来弥补，而这种水分调节作用也是通过表现在水分调节了单株结铃数的增加而实现的。品种间，小叶型新陆早10号减源和减库减产的程度最大，新陆早13号次之，鸡脚叶型标杂A1减产效应最小，且标杂A1在土壤水分充足条件下产量最高。品种遗传特性和土壤水分状况是影响棉纤维品质的主要因素，源库处理对其影响不明显，综合分析，与其他两个品种相比标杂A1的品质较优。

种植密度对不同矮生型西葫芦品种冠层源库特征及产量的影响

国内西葫芦品种有矮生和半矮生两类,半矮生品种是目前保护地主要栽培类型。试验分别以2个半矮生"东葫4号"和"冬玉"及2个矮生品种"长青王3号"和"早青"为研究对象,研究了种植密度对大棚西葫芦群体冠层、源库特征的影响,以揭示大棚西葫芦高产的关键因素。结果表明:从低密度到高密度,半矮生西葫芦品种冠层指标的变化高于矮生品种,叶面积指数(LAI)、源供应能力、库容量的变化呈二次曲线,透光率的变化与LAI趋势相反,源库比随密度由低到高呈线性变化,最适源库比下产量最高。低密度下,LAI较低,漏光损失大,源供应能力、库容量、源库比都较低,库容量小是其产量较低的主要原因;中密度下,不同生育期LAI较高,半矮生品种最大为4.4,矮生品种最大为3.3,冠层底部的透光率较小,半矮生品种平均为12.4%,矮生品种为13.2%,源足、库大且接近最大值,半矮生品种与矮生品种最大源供应能力分别为1 169.8 g.m 2、736.9g.m 2,最大库容量分别为422.4 g.m 2、333.0 g.m 2,源库比接近最适值(半矮生与矮生品种分别为2.62、1.96)是其产量高的主要原因;高密度下,结果前期LAI上升最快,达到峰值后群体底部透光率更低,结果后期下部叶片早衰,LAI下降较快,漏光损失大,源的供应能力成为高密度下限制产量的主导因素。半矮生品种较矮生品种产量高,其冠层有较高较稳的源供应能力是主要因素(半矮生品种的最大源供应能力是矮生品种的1.6倍),保护地生产应选用半矮生品种。

不同肥水管理及改变源库比对水稻剑叶温度的影响

采用盆栽方法研究了生育后期不同水肥管理及改变源库比对双季水稻剑叶温度的影响。研究表明,保持抽穗后土壤湿润或一定的水层、生育后期施用一定比例的氮钾肥及提高库源比,有利于降低剑叶温度、提高气叶温差;抽穗后双季早、晚稻剑叶的气叶温差与结实率呈正相关,相关系数分别为0.734和0.858。抽穗后科学的水肥管理及具有较高粒叶比的群体之所以能够高产,与其能够降低叶片温度有关。

小麦开花后源库关系分析

小麦开花后的源库关系分析结果表明,库容量的大小影响开花后光合产物的生产和分配,较大的库容可以促进叶片光合潜力的发挥和光合产物向穗部的运转。开花后绿叶面积的大小和光合强度的高低影响籽粒的灌浆速率,粒重受花后干物质积累量的制约。说明小麦开花后库对源有反馈调节作用、而源又影响库的充实,源库关系在动态变化中相互协调取得平衡。栽培措施应使源库关系在高水平上取得动态平衡,才能获得高产。粒叶比既反映了库容的相对大小,又代表源的质量水平和库对源的调运能力,可作为群体条件下源库关系是否协调的综合指标。

亚种间杂交稻籽粒充实不良的原因探讨

以多个或具代表性的典型籼、粳亚种间杂交稻组合为材料,分析了亚种间杂交稻籽粒充实特征及部分亚杂组合籽粒充实不良的成因。结果表明:就总体平均而言,亚种间杂交稻的籽粒充实度低于常规籼、粳稻品种,且组合间的变异大;亚种间杂交稻的产量源库特征为库容量大,结实期的物质生产优势明显,物质运转率低,光合同化物向经济器官的运转率低是部分亚杂组合籽粒充实不良的一个重要原因;灌浆初期籽粒的生理活性(IAA和ATP含量、ATP酶和淀粉合成酶活性),亚杂组合低于汕优63,物质运转率低的组合(PC311/早献党18)小于物质运转率高的组合(测03/扬稻4号),灌浆初期籽粒库的生理活性低是亚种间杂交稻物质运转率低和籽粒充实不良的重要因素;在抽穗始期喷施低浓度Spm和IAA,可增加籽粒库的活性及其对同化物的调运能力,提高籽粒的充实度。

杂交中稻齐穗期下部叶片对结实率的影响与组合间库源结构的关系

以26个杂交中籼迟熟组合为材料,通过齐穗期剪叶及本田密肥、疏株处理,研究了杂交中稻齐穗期下部叶片对结实率的影响与组合间库源结构的关系。结果表明,杂交中稻齐穗期倒4以下叶片提高结实率的作用程度在杂交组合间存在较大差异,表现为倒4以下叶片提高结实率的作用与组合间着粒数呈极显著正相关关系,当杂交组合群体的着粒数≥185粒/穗时,倒4以下叶片对结实率才有显著作用。原因在于组合间着粒数与单位颖花的绿叶占有量呈极显著负相关关系,着粒数越多的大穗型组合,其"库""源"矛盾越大,则越需要充分利用倒4以下叶片的光合物质,才能保证籽粒的正常灌浆结实;反之,着粒数较少的中小穗型组合,其光合源相对较充分,顶部3片叶的光合产物基本能满足籽粒的正常灌浆结实,对下部叶片光合物质量的需求量相对较小。此外,倒4以下叶片提高结实率的作用还与本田移栽密度呈极显著负相关,植株基部光照强度的改善有利于倒4以下叶片提高结实率的作用。