湖北省农作物碳汇的阶段性特征、空间差异与动态演进——基于1997—2022年湖北省农作物数据

湖北省是我国农业大省,科学测算湖北省农作物碳汇,摸清本底,对碳汇交易和农业低碳发展具有重要意义。对湖北省1997—2022年的农作物碳汇量进行测算,运用Dagum基尼系数、Kernel密度估计和Markov链,探讨湖北省农作物碳汇量的地区差异和动态演进特征。结果表明:1997—2022年,湖北省农作物碳汇量呈现“W”形波动上升的态势,平均值为12085.30万t,其中粮食作物为湖北省农作物碳汇的主要贡献来源。“双碳”背景下对湖北省的三大地区及各市(州、林区)展开分析,发现1997—2022年鄂东地区农作物碳汇量位于湖北省三大地区的第一位。Dagum基尼系数分析显示湖北省农作物碳汇存在一定的地区差异,其差异主要来自于超变密度,平均贡献率为53.58%,湖北省农作物碳汇总量具有较强的稳定性,具有一定的俱乐部趋同特征。最后提出相关对策建议,如开发农作物碳汇核算方法学和标准,制定差异化的农业碳汇增汇政策,探索农业碳汇交易机制及价值实现。

我国玉米品种叶源和籽粒库等生理特性研究进展

作者综述了近５０年来我国玉米品种的更替状况、叶源特性、籽粒库特性和其它影响产量的生理特性等方面的研究进展。

高油玉米源、库生理特性研究 Ⅰ.高油玉米产量受叶源的限制

以大田放任生长的种植密度在开花期减源和半量不饱和授粉的疏库处理,比较研究了高油玉米的源、库特性。结果表明,在1 5株/m2 密度下,与普通玉米相比,高油玉米单株籽粒产量显著低于普通玉米,产量构成中穗粒数差异不显著,千粒重较低(达显著水平) ;两类型玉米的单株库容量相当,但高油玉米籽粒灌浆速率低,籽粒充实度低,单粒重对叶源相对减少(剪叶)或相对增多(疏库)的反应更为敏感,产量受到同化产物供应(叶源)相对不足的限制。高油玉米授粉后的叶面积和叶面积持续期均小,叶片含氮量和光合速率均较低,说明其产量受叶源活力(光合速率)小和叶源数量少的双重限制。

玉米弱势粒库活性与籽粒内源激素及多胺含量的关系

玉米籽粒形成期的库活性是弱势粒败育或灌浆受限的核心限制因子,明确弱势粒中内源激素及多胺水平对其库活性的调控机制,对探索密植条件下玉米弱势粒调控途径具有重要意义。本研究以典型玉米杂交种郑单958和先玉335为材料,在控制授粉条件下(不完全授粉Ic P、完全授粉CP),比较分析了成功发育弱势粒(Ic P处理)和发育不良弱势粒(CP处理)的内源激素及多胺水平差异及其与库活性的关系。结果表明,品种和年度对籽粒库活性、内源激素和多胺水平整体无显著影响。Ic P处理下弱势粒的可溶性酸性蔗糖转化酶(SAI)活性显著高于CP处理,平均差异和最大差异分别达13.5%和21.8%。在玉米籽粒形成期,弱势粒中玉米素和玉米素核苷(Z+ZR)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)含量在两种控制授粉处理间无显著差异。弱势粒中多胺含量表现为Ic P处理显著高于CP处理,而乙烯释放速率则恰恰相反。弱势粒中SAI活性与多胺含量显著正相关,而与乙烯释放速率显著负相关,且多胺含量与乙烯释放速率显著负相关。可见,在玉米籽粒形成期,其弱势粒中Z+ZR、IAA、GA3和ABA与其库活性即SAI活性无关;弱势粒库活性主要受多胺和乙烯含量影响,多胺促进SAI活性而乙烯则抑制其活性,二者的平衡关系决定了弱势粒成功发育与否;多胺和乙烯平衡关系受同化物质供应水平的调控。

早籼稻米垩白形成与稻株源-库特性关系的研究

以垩白度差异较大的 3个早籼稻品种为材料 ,先后分 3期播种 ,应用14 C示踪技术研究了籽粒灌浆期剑叶净同化速率、籽粒库活力及相应的源 /库比与稻米垩白形成的关系。结果表明 ,稻株源 -库特性与稻米垩白度之间表现出显著的相关性。低垩白品种剑叶净同化速率、籽粒库活力和源 /库比均显著高于高垩白品种。稻株库的容量大、库的活力低而源叶同化物又供应不足 ,势必形成垩白。因此 ,保证源的供给充足、适当的库容 (库的大小 ) ,较大的源 库比和强大的库活力对减少稻米垩白极为重要。研究还发现 ,垩白度高的水稻品种 ,其剑叶中同化物的输出百分率相应较低 ,推测其源叶中同化物的输出或韧皮部装载存在障碍。

基于控制授粉技术的玉米弱势粒发育与库特征的关系

明确弱势粒败育和灌浆受限与其库容量或库活性关系,对于探讨弱势粒调控途径、实现密植群体产量挖潜具有重要意义。本研究以典型玉米杂交种郑单958和先玉335为材料,在控制授粉条件下(不完全授粉IcP、完全授粉CP),比较成功发育弱势粒(IcP处理)和发育不良弱势粒(CP处理)的库容量和库活性及籽粒灌浆参数的差异。结果表明,不同控制授粉处理下,玉米弱势粒胚乳细胞增殖过程和最大胚乳细胞数无显著差异;IcP处理弱势粒可溶性酸性蔗糖转化酶(SAI)活性显著高于CP处理,平均差异和最大差异分别达12.6%和21.8%,且实测百粒重、籽粒终极生长量、最大灌浆速率和平均灌浆速率皆表现为IcP处理高于CP处理。可见,玉米果穗顶部弱势粒败育或灌浆停滞不受其库容量的限制,籽粒形成期的库活性是弱势粒败育或灌浆受限的核心限制因子。

中国农业净碳汇效率动态演进与空间溢出效应

提高农业碳排放效率是实现农业减排和农业高质量发展的重要手段和根本途经。本文在将农业净碳汇看作一种期望产出的基础上,运用DEA-BCC-I模型对中国30个省(市、自治区)2005—2017年农业净碳汇效率进行测算,并采用Kernel-Density估计法对其时空动态演进过程进行分析。进一步在空间面板模型检验通过的基础上,选用双固定效应下的空间杜宾模型计量了农业净碳汇效率的空间溢出效应。研究发现:2005—2017年我国农业净碳汇量以年均0.41%的速度下降,东部地区净碳汇量低于中西部、东北地区。我国的农业净碳汇效率水平整体偏低且空间差异明显,东部地区净碳汇效率明显高于其它地区。分析农业净碳汇效率的动态演进特征发现,我国农业净碳汇效率呈现下降趋势,存在明显的区域发展不均衡现象,且地区差异呈现扩大态势。测算省际农业净碳汇效率的空间相关性,全局空间自相关Moran’s I指数显示,我国省际间的农业净碳汇效率在空间上呈现显著的正相关关系,并且存在局部聚类的情况;局域空间自相关Moran’s I指数也表明省际农业净碳汇效率在空间上呈现集聚效应。在农业净碳汇的空间效应方面,农业内部结构、工业化程度、教育水平和科技发展水平对我国省际农业净碳汇效率具有显著的正向溢出效应,而城镇化水平、经济发展水平的空间溢出效应显著为负。

有向图中不相交的准核(英文)

有向图D的一个顶点集X被称为D的一个核,如果X是一个独立集并且X之外的每一个点都能经一步到达X.有向图D的一个顶点集X被称为D的一个准核,如果X是一个独立集并且X之外的每一个点都能经一步或两步到达X.在这篇文章中,我们给出了一个有向图有一对不相交的准核的一个必要条件和若干充分条件.

小麦籽粒灌浆期冠层温度与产量相关性状的关系

为了揭示小麦冠层温度对产量作用的实质,探索小麦低温育种工作的技术路线,以18个小麦品种为材料,对籽粒灌浆各阶段的冠层温度和源库活性指标分别进行了主成分分析,并对二者之间的关系进行了相关分析,对冠层温度指数与产量构成因素的关系进行了通径分析和决策分析,对品种的产量结构进行了系统聚类分析。结果表明,小麦籽粒灌浆期冠层温度指数与各源库活性综合指标的相关系数均达到极显著水平;冠层温度指数与籽粒充实指数的直接通径系数和相关系数均达到显著负相关,而与潜在库容的直接通径系数和相关系数均未达到显著水平,各因素对籽粒充实指数的决定作用顺序为冠层温度指数>千粒库容>千粒重,各因素对潜在库容的决定作用顺序为千粒库容>单位面积穗数>穗粒数;参试品种被分为4类,各类之间的产量及产量结构差异明显。可见,小麦冠层温度主要通过籽粒充实指数间接作用于产量,低冠层温度和大潜在库容的优化组合是高产品种的重要特征。

小麦大粒品种内源CA_3及ABA含量的变化规律

研究了小麦大粒品种 86 (79)子粒和旗叶中内源GA3 及ABA含量变化规律 ,结果表明 ,86 (79)子粒和旗叶中的GA3 含量高 ,而ABA含量低 ,旗叶中GA3 /ABA与光合速率呈显著的正相关 (r=0 8840 ) ,子粒中GA3 /ABA与子粒灌浆速度呈显著的正相关 (r=0 90 70 ) ,而旗叶中的GA3 /ABA与子粒中的GA3

水质参数监测无线传感网汇聚节点设计

针对生活及工农业生产用水的安全性、可靠性等要求,需要对水质参数进行有效、实时监测.设计一种新型的集传感器、数据采集及处理、无线通信等技术于一体的水质参数WSN(无线传感网)汇聚节点.采用性能优异的Zigbee芯片CC2530完成所采集的水质参数A/D转换及WSN节点间数据通信;并使用性能优异的ARM7内核的S3C44B0X微处理器对采集的数据做进一步分析处理,通过控制GPRS模块完成数据远程传输.该汇聚节点使用太阳面板发电并对蓄电池充电的设计,解决系统独立能源供应问题,其能源转换控制由S3C44B0X完成;通过移植μC/OS-Ⅱ至S3C44B0X管理汇聚节点的运行.研究结果表明该WSN汇聚节点可长期有效用于野外各种水质参数的监测,性能稳定可靠.

中国耕地利用净碳汇时空演进及综合分区

耕地利用净碳汇是影响耕地利用进程的重要因素,分区优化耕地利用是实现中国农业绿色、可持续发展的有效手段。基于耕地利用碳源-碳汇视角测算了2005—2020年中国31省(市、区)耕地利用净碳汇量,利用核密度估计分析其动态演进趋势,并探究耕地利用净碳排放与农业经济的脱钩效应;结合脱钩结果和粮食产区进行综合分区优化,借助灰色模型预测了2021—2035年各综合分区的净碳汇量及脱钩状态。结果表明:1)研究期内耕地利用净碳汇量呈波动式上升,年均增速3.740%,粮食主产区碳汇能力优于其他粮食产区;2)核密度估计显示,中国耕地利用净碳汇地区差距逐渐缩小,但仍存在区域发展不均衡,粮食主产区、产销平衡区和主销区均呈向碳汇高值区的扩散态势;3)研究期内耕地利用净碳排放与农业经济脱钩状态主要为强脱钩,2020年除北京、上海、广东和海南外,其他省(市、区)均处于实现经济效益和生态效益协调的综合分区;4)预测2021—2035年中国耕地利用碳汇能力保持平稳增长,各综合分区脱钩状态主要为强脱钩。并对全国及各综合分区提出针对性优化策略,推进实现耕地利用低碳、绿色、高质量发展。

小麦大粒品种源库特点及其与穗粒重关系的研究

以大粒小麦兰考 86 (79)、中粒小麦豫麦 4 1号为材料 ,在河南生态条件下 ,研究了小麦大粒品种源库特点及其与穗粒重的关系。结果表明 :小麦大粒品种灌浆期叶片叶绿素、总糖、全氮含量高 ,光合强度大 ,茎鞘中总糖、全氮含量高 ,但下降快 ,碳水化合物运输受阻 ,后期氮素相对缺乏 ;粒重增长快 ,子粒中蛋白质含量高 ,变化平稳 ,不受子粒积累碳水化合物的影响 ;后期灌浆不充分 ,子粒饱满度差 ,子粒中GA3/ABA与灌浆速度呈显著的正相关 。

氮肥密度互作对春玉米弱势粒库特征的影响

【目的】明确氮肥密度互作对籽粒库容和弱势粒库活性的影响,为挖掘春玉米产量潜力提供理论依据。【方法】以郑单958、先玉335为试验材料,设置3个氮肥水平、5个密度水平,共15个处理,分别定期取样测定春玉米弱势粒库活性、个体库容、群体库容和果穗败育率。【结果】氮肥密度互作下,春玉米弱势粒库活性随着籽粒灌浆呈先上升后降低的趋势,在授粉后24 d达到峰值。密度4.5万、6.0万、7.5万株/hm^(2)处理的弱势粒酶活性显著高于9.0万、10.5万株/hm^(2)的处理(P<0.05);施氮150、300 kg/hm^(2)的弱势粒酶活性显著高于不施氮(P<0.05)。当密度达到7.5万株/hm^(2)后,继续增加密度会显著降低弱势粒最大库活性(P<0.05);低于7.5万株/hm^(2)时,随着施氮量的增加籽粒可溶性酸性蔗糖转化酶活性逐渐升高,不施氮与施氮150、300 kg/hm^(2)差异显著(P<0.05)。同一施氮水平下,随着密度的增加单穗粒数逐渐降低,低密度与高密度差异显著(P<0.05);同一密度下,随着施氮量的增加单穗粒数显著增加,不施氮与施氮150、300 kg/hm^(2)差异显著(P<0.05)。同一施氮水平下,随着密度的增加单位面积穗粒数逐渐增加,密度4.5万、6.0万株/hm^(2)与9.0万、10.5万株/hm^(2)差异显著(P<0.05);在同一密度下,随着施氮量的增加单位面积穗粒数整体呈增加趋势。随着密度的增加果穗败育率显著增加,高密度显著高于低密度(P<0.05);增施氮肥可显著降低果穗败育率,不施氮与施氮300 kg/hm^(2)在密植条件下的果穗败育率差异显著(P<0.05)。【结论】氮肥密度互作通过调控春玉米籽粒库活性影响弱势粒果穗败育率和个体库容,且高密度影响加大;施氮肥可以改善增加密度带来的群体库容的降低。

基于优先分配的玉米单个籽粒生长模拟(英文)

精确预测作物产量对于作物生产、栽培措施优化等具有重要意义。玉米单个籽粒的质量差异对玉米产量有显著影响,并且雌穗不同位置的籽粒获取同化物的能力不同。当前的玉米模型中由于缺乏基于单个籽粒生长机制的模拟过程,从而限制了其在更广泛环境下对产量的模拟精度和预测能力。为了量化雌穗不同位置籽粒对于同化物的竞争能力,基于源库理论建立了玉米单个籽粒灌浆过程的模型,并引入"优先权"方程量化雌穗一列籽粒中每个籽粒获取同化物的"优先"能力,整合进入潜在籽粒生长需求计算新的籽粒库强。通过多年多源库水平的玉米田间试验数据对模型的有效性进行系统评估。结果表明,引入"优先权"后明显提高不同位置籽粒的干质量的模拟精度。这为理解单个籽粒的生长发育过程、玉米产量形成过程提供基础依据。

基于优化核极限学习的WSN网络汇聚节点故障诊断

针对现有无线传感网络sink节点(汇聚节点)故障存在在线诊断效果差、准确率低的问题,提出一种经过优化的核极限学习方法。在核极限学习模型的基础上,从权重和偏置2个层面改善核函数的运算性能;引入了SFLA启发优化算法,提高对sink节点故障分类中全局寻优的性能,增强故障诊断效果。仿真结果表明,所提出的节点故障诊断方法在2种状态下的CPT指标值均趋近于理论值,故障样本的抽样误差率显著优于传统故障诊断方案。

玉米弱势粒库特征及其调控机理研究进展

密植条件下玉米弱势粒败育和灌浆受限是玉米产量挖潜的重要限制因子。系统总结了作物弱势粒库特征及其相关生理过程研究进展,探讨了玉米弱势粒败育启动因子、弱势粒灌浆障碍与库容量和库活性关系、弱势粒库特征与激素和多胺水平的关系及外源调控途径,提出了玉米密植群体弱势粒库特征及其主控生理基础研究中存在的问题和思路,为明确玉米密植群体弱势粒库特征及其调控途径提供参考。

同步授粉对玉米穗粒数和籽粒早期生长的影响

为探明同步授粉(SP)与自然授粉(NP)玉米果穗不同部位籽粒生育特性,以‘郑单958’为材料,设置5和11株/m^2 2个种植密度处理,比较2种授粉方式对玉米穗粒数的影响以及授粉前子房与授粉后籽粒的早期发育动态变化。结果表明:2个密度处理下同步授粉的玉米穗粒数分别较自然授粉2017年提高1.1%和30.0%,2018年提高1.4%和26.2%。自然授粉果穗顶部子房重和籽粒重在整个早期发育过程中均显著低于果穗底部,而同步授粉处理在吐丝至授粉前,顶部和底部子房重量差异随着授粉时间的延长而逐渐减小,使得授粉当天的二者重量差异不显著。同步授粉显著提高授粉后15 d果穗的生长速率。可见,低密度(5株/m^2)条件下同步授粉对玉米穗粒数影响不显著,但在高密度(11株/m^2)条件下使玉米的穗粒数与果穗生长速率显著提高,这可能是由于同步授粉导致果穗顶部与底部子房与籽粒生长差异变小,同化物向"库"端分配增强有关。