重度干旱胁迫下草甘膦对转基因大豆生理特性及光系统Ⅱ蛋白表达的影响

为探究重度干旱胁迫下草甘膦对转基因大豆幼苗生理特性及光系统Ⅱ(PSⅡ)蛋白表达的影响,以转基因大豆GTS 40-3-2为试验材料,采用盆栽试验,在GTS 40-3-2幼苗第三复叶期进行重度干旱胁迫和喷施不同浓度草甘膦的处理。生理指标检测结果表明,重度干旱胁迫条件下,大豆叶片相对电导率(EL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均高于对照,其中EL、POD活性与对照差异显著;相对含水量(RWC)、叶绿素含量、过氧化氢酶(CAT)活性均低于对照,其中RWC、CAT活性与对照差异显著。重度干旱及草甘膦双重胁迫条件下,EL、SOD、POD活性均高于对照,且随着草甘膦浓度的升高而升高;叶绿素含量低于对照,且随着草甘膦浓度升高而降低;RWC、CAT活性不受草甘膦浓度影响。Western blot杂交试验结果表明,PSⅡ蛋白Lhcb2稳定表达,不受胁迫条件影响。重度干旱胁迫条件下,与对照相比,Lhcb1表达量无明显变化;D1、D2、Lhcb4表达量均出现不同程度的降低。重度干旱及草甘膦双重胁迫条件下,D1、D2、Lhcb1、Lhcb4表达量均随着草甘膦浓度上升呈下降趋势,草甘膦浓度为0.92和1.84 kg·ai·hm^(-2)时,D1、D2、Lhcb4表达量均略高于重度干旱胁迫;草甘膦浓度为3.68和7.36 kg·ai·hm^(-2)时,D1、D2、Lhcb1、Lhcb4表达量急剧下降。本研究结果为转基因大豆生产提供了理论依据。

菌根真菌对重度干旱胁迫下桃叶杜鹃生理生化的影响

为了解菌根化桃叶杜鹃(Rhododendron annae)幼苗对重度干旱胁迫的适应机制,以接种2种杜鹃花类菌根(ERM)菌株(TY29、TY35)及不接菌处理(CK)的1年生桃叶杜鹃幼苗为试材,采用盆栽控水法研究重度干旱胁迫下菌根化桃叶杜鹃幼苗生理生化特性的动态变化。结果表明,CK游离脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性在重度干旱7 d达到最大值,丙二醛(MDA)含量在重度干旱14 d达到最大值;接菌处理游离Pro含量、SOD活性则在重度干旱14 d达到最大值,MDA含量在重度干旱21 d达到最大值;接种ERM菌株处理总体上显著提高桃叶杜鹃游离Pro含量、SOD活性,延缓MDA生成。重度干旱下,桃叶杜鹃内源激素含量变化不一,接种ERM处理总体上显著增加桃叶杜鹃叶片和根系IAA、ABA、GA3、ZR含量,降低IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR+GA3)/ABA值。可见,随着胁迫时间的持续,ERM可以通过调控游离Pro、MDA、内源激素含量及SOD活性缓解重度干旱对桃叶杜鹃的伤害,接菌处理桃叶杜鹃更能适应长时间的重度干旱胁迫环境。

重度干旱对3种桑树生物量及其生理生化影响的机理探索

为探究桑(Morus alba)树在重度干旱下的生理生化响应和适应能力,以农桑14号、农桑12号和强桑1号1年生盆栽苗为试验材料,采用盆栽称重控水的试验方法,控制30%田间持水量处理30d,模拟重度干旱对3种桑树生长、气体交换和保护酶含量的影响。结果表明:1)重度干旱导致3种桑树苗的净光合速率(Pn)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均有显著下降,水分利用效率(WUE)、气孔限制值(Ls)均有显著上升。干旱胁迫导致3种桑树高生长速率显著降低。农桑14号和农桑12号的根干重(RDM)、茎干重(SDM)、叶干重(LDM)、总干物质量(TDM)均显著降低,而强桑1号对照与处理组之间无显著差异。农桑14号的超氧化物歧化酶(SOD)显著下降,过氧化物酶(POD)活性显著上升,强桑1号的丙二醛(MDA)含量显著上升。2)气孔关闭显著限制了3种桑树的净光合速率,而农桑14号和农桑12号同时存在非气孔因素的限制。3)农桑14号和农桑12号通过有效的形态调节(基部脱叶)和较强的气孔调节来适应极端干旱的环境,其水分利用方式更适合在湿润地区种植;强桑1号严格控制着各部分生物量的分配,相比于农桑14号和农桑12号,强桑1号更适合在干旱地区种植。

多光谱干旱严重度指数的评价与修正

干旱是一种破坏力极强的自然灾害,近年来,受气候变化的影响,干旱在全球的发生频率不断升高,造成了严重的经济损失,准确监测干旱信息是防灾减灾的基础。干旱严重度指数(DSI)监测全球干旱的能力已经得到证实,但在局部区域的应用具有明显的差异性。为了检验DSI在省级尺度的适用性、修正其等级划分差异,以山西省为研究区,基于MODISET/PET,以及MODIS和AVHRR的NDVI数据集分别得到2001年-2014年的DSI(MODIS)和DSI(AVHRR),同时结合SPEI,对三者进行了干旱时空分布的对比分析;为了证实SPEI的可靠性,将长时序的SPEI与历史干旱记录进行了比对;为了考察DSI在区域范围内的误差,将DSI(MODIS), DSI(AVHRR)和SPEI进行了时间频率与空间分布的比较;最后,以SPEI为参照,基于DSI的原始划分标准,以0.1为步长调整DSI(MODIS)的干旱等级阈值,得到了新的干旱等级划分标准DSI(MM);并利用DSI(MM)监测了全省2001年-2014年季节尺度的旱情,捕捉了研究区2001年和2002年的典型干旱事件,验证了DSI(MM)在山西省干旱监测中的适用性和稳健性。研究表明,DSI(MODIS)与DSI(AVHRR)之间存在较高的相关性,相关系数为0.75,二者对干旱的空间分布和时间频率具有一致的表现,说明在数据缺失的情况下, DSI可拓展应用于AVHRR数据集,以弥补MODIS数据在长时序监测中的不足;DSI(MODIS)低估了山西省D1等级干旱信息,而高估了D2~D4等级干旱;对于轻度干旱D1,中度干旱D2,重度干旱D3,极度干旱D4四个等级, DSI(MM)与SPEI在干旱时间频率和空间分布占比方面表现出高度的一致性,其中D3等级的时间频率完全一致, D4等级的空间分布一致性为0.98;在干旱类型丰富的地区可精确地修正DSI的干旱等级划分。研究结果对利用DSI进行区域尺度干旱监测具有借鉴作用,为山西省干旱信息监测获取了一种计算简易、精确度高的方法。

近30年内蒙古入湖流域干旱特征时空变化分析

黄河中上游地区入湖流域干旱特征时空变化对下游淡水湖泊水量调控及生态环境改善具有重要作用。基于乌梁素海东部流域23个水文气象站1986-2015年的逐日降水资料,经预白化处理后,选取基于标准化降水指数(SPI)的干旱历时和干旱严重度作为评价指标,应用Mann-Kendall法分析30 a来乌梁素海东部流域的干旱特征及变化趋势。研究结果表明:乌梁素海东部流域山区降水量多于平原地区降水量;干旱历时及干旱严重度随时间变化均不显著,流域北部和东南部地区干旱呈持续发展趋势;短时间尺度气象干旱集中发生在流域中部及东南部,中长时间尺度的农业和水文干旱共同发生在流域北部。在乌梁素海降水量微幅减少的趋势下,由于东部流域受水利工程建设等人类活动的影响,流域径流补给量呈明显降低趋势,而为改善湖泊水质、抑制黄藻,必然需相应增加凌汛期及灌溉间隙期引黄水量,二者关系的有效平衡及合理调控,可为区域从量质综合角度改善湖泊环境提供新思路。

不同土壤水分含量对黄精生长及多糖含量影响

目的:研究3个水分条件对2年生黄精的生长、光合特性及干物质和多糖积累的影响。方法:采用盆栽控水实验的方法,测定适宜水分(75%田间持水量)、中度干旱(50%田间持水量)和重度干旱(35%田间持水量)水分条件下黄精的形态指标、干物质积累、多糖含量和光合作用指标。结果:3个水分条件下,黄精的株高、茎粗、叶长、叶宽等形态指标的生长动态均呈"S"型;水分含量显著影响黄精根茎、茎、叶的生长,干物质和多糖积累;中度干旱水分条件对干物质和多糖含量的影响与适宜水分条件无显著性差异,但表现出更适合多糖积累的趋势;重度干旱水分条件能够促进须根的增长,但不利于黄精茎、叶、根茎的生长及干物质和多糖含量积累,且折干率和根冠比较低,同时减少根系总产量;不同土壤水分条件下,黄精叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和瞬时水分利用率(WUEi)变化规律相似,呈明显的双峰曲线,中午有明显的"午休"现象,土壤水分含量过高或过低均降低黄精对水分的利用率。结论:保持适当土壤干旱有利于黄精产量的提高,50%~75%的田间持水量更有利于黄精的生长发育及药用有效成分的积累。

“机井通电”工程惠及农业抗旱用电

从2017年立春至今,辽宁省凌源市辖区22个乡镇239个行政村旱情严重,涉及耕地60万亩,部分地区农田耕层土壤墒情为重度干旱,农业生产受到严重影响。面对严峻旱情,国网辽宁凌源供电公司积极应对,勇担社会责任,真诚服务民生,用辛勤的汗水换来田间地头的清泉汩汩,筑起抗旱保电的坚强堡垒。

干旱和林分因子对树木死亡的影响——以美国德克萨斯州东部国家森林为例

为探讨不同时间尺度、气候因子及林分因子对森林中树木死亡的影响,本研究以美国德克萨斯州东部的4个国家森林中264个重复调查的森林样地为对象,使用近20年来美国森林清查4个周期的数据,估算其在清查周期和年度水平上的树木死亡率变化,并使用广义线性混合效应模型来分析气候因子(干旱强度、干旱持续时间、年均温和年降水量)、树木大小(胸径)和林分因子(树木胸高断面积、林分密度和林分年龄)对树木存活的影响。结果表明:在重度干旱当年和重度干旱的清查周期中,森林的树木死亡率分别增加了151%和123%,天气干扰(干旱和飓风)和植物之间的竞争是其主要的影响因素;干旱强度(标准化降水蒸散发指数,SPEI)和干旱持续时间对树木的存活具有显著的负效应,年降水量对树木的存活具有显著的正效应;树木胸高面积对树木存活具有显著的负效应,树木大小、林分年龄和林分密度对树木存活均具有显著的正效应,但是大树比小树更容易受到天气影响而死亡;在重度干旱的清查周期中,松树种组的树木死亡率(2.1%)比阔叶树木种组(3.9%)低,天然林的树木死亡率(3.0%)高于人工林(1.9%)。在分析树木死亡率时,需同时考虑个体树木大小、林分因子与气候因子的相对重要性。

水分胁迫对药用白菊花抗干旱生理及药材内在品质的影响

药用白菊花为菊科菊属菊Chrysanthemum morifolium Ramat.的干燥头状花序,为常用大宗药材。有关药用菊花化学成分、栽培类型间品质差异和遗传育种等都已有较多报道[1-2],但关于栽培条件对其药材品质影响的研究较少[3]。