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2021年  第29卷  第4期

“河套灌区盐碱地治理”
灌溉因素订正的北方农牧交错带界定
高惠君, 刘金铜
2021, 29(4): 613-624. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200470
摘要(239) HTML (16) PDF(162)
摘要:
我国北方农牧交错带为典型生态脆弱带,对其科学合理的界定对基于资源利用的区域可持续发展具有重要意义。北方农牧交错带界定的最基本条件是水分条件,但是前人的界定均以降水作为水分条件,均没考虑灌溉对农牧交错带形成的影响。本研究在传统界定方法的基础上,增加了灌溉条件订正,以订正后的水分条件作为界定指标,并结合水分变率和干燥度指标,运用模糊综合评判法,对北方农牧交错带进行界定,并进一步结合行政边界进行农牧交错带县域的划分。结果显示,我国北方农牧交错带呈东北—西南走向的带状分布,总面积65.90万km2;北方农牧交错带县(市、旗)共有123个,总面积66.08万km2,分布于北方的9个省(自治区),农牧交错带县数量以内蒙古自治区、山西省和青海省居多,农牧交错带县总面积以内蒙最大。本研究的界定结果在位置上比农业部指定范围略向西北方向偏移,范围上分别向东北和西南扩展,增加了黑龙江、吉林、青海3个省份,去掉了辽宁省;在县域总数上有所减少,黑龙江、吉林、内蒙古、青海的农牧交错带县域(市、旗)总数有所增加,而河北、山西、陕西、甘肃、宁夏的农牧交错带县域(市)总数有所减少;部分位于内蒙河套灌区和宁夏河套灌区的县域被划入。由对农牧交错带水热条件的分析可知,农牧交错带大部分地区的年积温为2000~3500℃,空间上呈中间高,东北、西南低的趋势;大部分地区的水分条件(降水和灌溉)为300~450 mm,空间上沿东南—西北方向递减;大部分地区的表层土壤有机碳含量为0~1%,空间上呈中间低,东北、西南高的趋势。本研究将灌溉指标纳入农牧交错带的界定指标系统,弥补了传统气候界定方法的缺陷,是对农牧交错带界定工作的科学补充和发展,得到的县域尺度的农牧交错带结合农牧交错带水热条件分布研究,可为农牧交错带区域农牧结构调整和精准可持续发展提供科学借鉴。
内蒙古河套灌区盐碱地治理中农户参与意识及其影响因素
付同刚, 蒋莞艳, 刘鹏, 高会, 梁红柱, 韩立朴, 刘金铜
2021, 29(4): 625-632. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200467
摘要(181) HTML (3) PDF(255)
摘要:
内蒙古河套灌区土壤盐渍化现象非常严重,而对于在盐碱地治理中起重要作用的基层农户,其参与意识及影响因素仍不明确。本研究利用参与式调查方法,对内蒙古河套灌区农户的种植结构、管理方式、盐碱地认知程度及参与盐碱地治理意愿等方面进行了深入了解,并利用相对感知强度和多元逻辑回归等方法,分析了农户盐碱地治理的参与意识及主要影响因素。结果表明,河套灌区长期采用大水洗盐的灌溉方式,施肥类型以化肥为主,有机肥施用较少。大水洗盐导致地下水位普遍偏高,春季返盐现象严重;较少施用有机肥不利于土壤结构的改良,可见河套灌区农户没有通过改变种植和管理方式来治理盐碱地的意识。有54%的农户认为自家的耕地土壤盐渍化较为严重,但是很少有农户主动采取治理措施。有72%的受访者表示愿意投入资金治理盐碱地,但能接受的投入成本较低(不超过750元·hm-2)。影响农民参与盐碱地治理意识的主要因素是文化程度(P < 0.05),另外投入成本过高、缺乏技术支持等也是重要因素。因此,调整农作物管理模式、加强宣传教育、增加对农户的补助及技术支持是河套灌区盐碱地改良的必要方式。该结果可为扩大盐碱地治理的群众基础以及制定相关政策提供科学依据。
我国暗管排水技术发展历史、现状与展望
谭攀, 王士超, 付同刚, 刘金铜, 韩立朴
2021, 29(4): 633-639. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200754
摘要(189) HTML (8) PDF(154)
摘要:
暗管排水技术是我国盐碱地改良、涝渍区排水、南方稻田养分管理的重要技术之一。21世纪前20年暗管排水技术蓬勃发展,综述其发展历史和现状有助于读者全面、系统地了解该项技术,掌握其未来的发展方向。基于CNKI、万方、维普、百度学术和Elsevier数据库及国家自然科学基金委网站、百度搜索等平台,采用数据统计分析方法对暗管排水技术发展动态、用途变化、应用的空间分布、应用面积和服务对象等进行分析。研究发现,近50年来我国暗管排水发展主要分为初步探索期(1976—1998年)、渐进发展期(1999—2008年)与蓬勃发展期(2009—2020年);江苏和山东为暗管排水技术研究的热门研究省份;水稻、小麦、玉米、棉花是我国暗管排水技术主要的服务对象;暗管排水技术正在盐碱地改良领域快速发展,主要以淋洗土壤盐分为主。水盐调控技术一体化以及暗管生态修复将是未来暗管排水发展的重要方向。随着暗管、滤料等材料的更新和暗管施工机械智能化铺设效率的提高,暗管排水技术的应用领域将更加广泛。
冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地改良效果研究
郭凯, 刘小京, 封晓辉, 巨兆强, 陈环宇, 田宇, 李劲松, 李伟柳, 李静
2021, 29(4): 640-648. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200465
摘要(361) HTML (90) PDF(157)
摘要:
采用田间大区试验,连续3年在河套重盐碱区开展了冬季咸水结冰灌溉试验研究,设置冬季咸水结冰灌溉(FSWI)和无灌溉对照(CK)两个处理,其中FSWI处理的灌水量为180 mm,矿化度为6.79~7.97 g·L-1,种植作物为青贮玉米,以分析不同处理下土壤水盐和钠吸附比(SAR)的周年动态以及对作物生长的影响,探究冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地的改良效果。结果表明:与CK相比,FSWI处理显著改变了春季土壤水盐和SAR动态。0~20 cm土层,春季FSWI处理的土壤含水量显著高于CK处理,玉米苗期,FSWI处理的土壤含水量平均为24.3%,显著高于CK的21.6%;FSWI处理的春季土壤含盐量和SAR显著低于CK处理,其中,FSWI处理的土壤含盐量由灌溉前的33.86 g·kg-1降低至玉米苗期的5 g·kg-1以下,而CK处理土壤含盐量逐渐升高至玉米苗期的34.2 g·kg-1;FSWI处理土壤SAR由灌溉前的21.9降低至玉米苗期的9.86,CK土壤SAR则逐渐升高至玉米苗期的25.00。后续地膜覆盖和夏季降雨使FSWI处理的土壤含水量维持在23.0%以上,土壤含盐量保持在5 g·kg-1以下,土壤SAR保持在9左右。20~40 cm土层与0~20 cm土层的土壤水盐和SAR变化趋势与表层一致,但没有表层变化剧烈。此外,随着灌溉年限的延长,同时期土壤含盐量和SAR呈逐年降低的趋势。FSWI处理玉米出苗率在70%以上,干物质产量为9~12 t·hm-2,而CK处理由于土壤含水量较低(< 21.0%),并且土壤含盐量和SAR均较高,造成玉米出苗率极低,进而导致绝收。因此冬季咸水结冰灌溉改变了土壤水盐动态过程,变春季积盐为脱盐,显著降低了土壤SAR,并补充了土壤水分,保证了饲用玉米的正常种植和生长,这为该地区盐碱地改良和饲料作物种植提供了技术支持。
内蒙古河套灌区粮饲兼用高粱和谷子拔节期农艺性状对土壤盐分梯度的响应
倪世存, 梁红柱, 付同刚, 高会, 韩立朴, 刘金铜
2021, 29(4): 649-658. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210089
摘要(184) HTML (60) PDF(292)
摘要:
粮饲兼用作物种植模式对内蒙古河套地区的农业、畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究以粮饲兼用的2个高粱品种(‘F438’和‘2562’)和2个谷子品种(‘张杂19号’和‘张杂13号’)为试验材料,在内蒙古河套灌区五原县进行大田试验,研究2种作物拔节期的农艺性状对不同土壤盐碱水平的响应特征,并探讨作物不同农艺性状与土壤电导率(EC)的相关性。结果表明:以播种前样地的土壤EC为对照,至拔节期2个谷子品种土壤EC低于高粱品种;随土壤EC升高,谷子‘张杂13号’和‘张杂19号’的可见叶片数量、高粱‘F438’和‘2562’的叶片数均显著减少,表明高土壤含盐量显著抑制了2种作物的生长;高盐碱土壤显著限制了2种作物的株高和茎粗,谷子比高粱对土壤盐碱度的耐受能力更高;2种作物的叶面积对土壤盐碱水平都较敏感,低盐碱水平条件下叶面积已显著降低;随土壤盐碱程度增加,2种作物叶片叶绿素含量均呈下降趋势,2个高粱品种叶绿素含量受土壤盐碱梯度干扰相对较小。相关性分析结果表明,拔节期2种作物的茎粗、株高、叶面积和可见叶片数与土壤EC呈显著负相关。比较4个作物品种,谷子品种‘张杂19号’对土壤盐碱度的耐受能力较高,具有更强的盐碱地种植适应潜力。本研究结果对探明粮饲兼用作物在盐碱地种植模式的适应机制提供了科学依据,对内蒙古河套地区传统农业种植模式优化和畜牧业可持续发展具有重要意义。
农业生态系统及其调控
2000—2015年滦河流域植被净初级生产力时空分布特征及其驱动因子分析
刘婧, 汤峰, 张贵军, 张蓬涛
2021, 29(4): 659-671. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200701
摘要(157) HTML (1) PDF(210)
摘要:
植被净初级生产力(NPP)可以反映植被生长状况,是表征地区生态质量的重要指标。本文以滦河流域为研究区,调查采集植被NPP、气象、土地利用结构及变化等多时空数据,利用Sen趋势、Hurst指数及残差分析等多种方法,综合考虑自然环境和人为利用的影响,对2000—2015年植被NPP的时空变化特征、未来演变趋势及驱动因子进行分析和研究,并定量识别不同区域内的主导驱动因子,旨在为该流域的生态环境治理工作提供依据。研究结果表明:1)2000—2015年,滦河流域植被NPP年均值为455.04 g(C)·m-2·a-1,整体呈波动上升趋势,显著增加区占流域总面积的32.94%,且未来同向变化趋势略强于反向变化趋势;2)该流域植被NPP空间差异较为显著,表现为东南高西北低的格局,受地形影响较大,流域中游的低山丘陵区为植被NPP高值区;3)驱动机制上,流域植被NPP变化与温度和降水均为正相关关系,水热耦合共同作用于植被NPP的积累,人类活动则是通过改变土地利用强度或生态建设工程等影响植被NPP的变化,且在不同地形区域内,植被NPP变化的主导驱动因子不同,整体上以气候和人类活动共同正向促进作用为主,但在平原区以单因子的反向抑制作用为主。
浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及多样性的影响
王丰, 赖彦岑, 唐宗翔, 郑敏敏, 史俊, 顾麦云, 沈健英, 曹林奎, 沙之敏
2021, 29(4): 672-682. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200581
摘要(163) HTML (17) PDF(292)
摘要:
在农业可持续发展的背景下,稻田杂草防控需要兼顾生物多样性的保护。为了解浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响,运用群落生态学的方法,研究了多根紫萍覆盖(SP)、少根紫萍覆盖(LP)和不投放浮萍(CK)3种处理下稻田杂草发生量和群落多样性在水稻4个生育期(分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期)的动态变化,并对水稻产量进行分析。结果表明:SP和LP处理在前两生育期分别比CK显著降低杂草密度60.3%~75.8%和81.1%~90.4%,在整个水稻生育期能分别降低杂草鲜重生物量48.0%以上和81.3%以上,杂草群落中阔叶类杂草比例明显下降。不同处理下,稻田最主要杂草类别均是莎草科杂草;不同处理的杂草群落中重要杂草的种类和相对重要程度都有较大差异,SP和LP处理重要值较高的杂草均为莎草科的萤蔺和碎米莎草,CK处理重要值较高的杂草则为阔叶类的鸭舌草;在多数生育期,两种浮萍覆盖下的杂草群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数均与CK无显著差异。SP和LP处理水稻的每穗粒数和穗重均有不同程度显著提高,SP处理的水稻产量显著提高28.0%。综合上述分析,稻田投放初始覆盖面积70.0%的多根紫萍和少根紫萍都能在降低稻田杂草密度和生物量的同时维持杂草群落的多样性,且多根紫萍覆盖能促进水稻产量增长,对保护稻田生物多样性和促进农业可持续发展有重要意义。
苹果和柑桔损耗与浪费的综合足迹评估
李泰, 程广燕, 黄家章, 范协裕, 卢士军
2021, 29(4): 683-690. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200767
摘要(189) HTML (23) PDF(200)
摘要:
水果全产业链损耗不仅浪费了食物,还意味着生产、收获后处理、贮藏、流转消费等各环节中水、耕地、能源等各种资源的浪费。本研究采用问卷调查和“一对一”访谈的方法,在苹果和柑桔主产区和主销区进行实地调研,调查分析水果全产业链(生产、收获后处理、贮藏、流转和消费)损耗现况,主产区累计调研全产业链从业者209人,主销区调研消费者271人。通过生态足迹、碳足迹和水足迹等模型对损耗浪费产生环境和资源影响进行定量评估。结果显示,苹果和柑桔损耗浪费率分别为18.56%和17.15%,其中流转环节占比最高,约为总损耗的1/3。损耗量分别为719.86×104 t和733.99×104 t,损耗总量为1453.85×104 t。苹果和柑桔损耗浪费的生态足迹分别为13.33×104 hm2和13.76×104 hm2,总生态足迹为26.09×104 hm2;碳足迹分别为92.37×104 t(CO2 eq)和102.98×104 t(CO2 eq),碳足迹总量为195.35×104 t(CO2 eq);水足迹分别为57.65×108 m3和41.10×108 m3,水足迹总量为98.75×108 m3。其中生产环节碳排放占比最高,占总排放的9成以上。综上,水果损耗和浪费也产生了巨大环境影响,需要尽快采取相关措施,减损降耗,从而减轻环境资源压力,提高水果供给水平。
绿肥压青对粉垄稻田土壤微生物量碳和有机碳累积矿化量的影响
郑佳舜, 胡钧铭, 韦翔华, 韦燕燕, 苏世鸣, 李婷婷, 夏旭, 俞月凤, 张俊辉
2021, 29(4): 691-703. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200428
摘要(219) HTML (8) PDF(501)
摘要:
绿肥压青还田是调控现代集约化稻田土壤逆境的重要手段,为评估绿肥压青下粉垄耕作对稻田土壤微生物量碳和土壤有机碳累积矿化量的影响,设置早稻粉垄耕作与常规耕作2种耕作模式,不施肥和同等肥力条件下施化肥、单倍绿肥配施化肥和双倍绿肥配施化肥4种施肥处理,晚稻免耕常规施用化肥,开展双季稻周年大田应用试验。结果表明:单倍绿肥压青下,粉垄耕作能提高稻田土壤微生物量碳含量,可达常规耕作的2倍,能有效增加微生物对土壤碳素的利用率。增加绿肥压青量会提高粉垄耕作稻田土壤有机碳累积矿化量和矿化潜力,与施用化肥相比,单倍绿肥压青下早晚稻分别增加1.6%~32.8%和0.6%~16.6%,双倍绿肥压青下分别增加58.6%~70.9%和29.6%~38.4%。粉垄单倍绿肥压青会降低免耕晚稻齐穗期、收获期土壤呼吸强度,较常规耕作分别降低33.4%和38.7%,较粉垄耕作其他处理降低8.5%~31.4%。单倍绿肥压青下粉垄稻田土壤代谢商较常规耕作累积降低65.5%,与常耕相比,粉垄双倍绿肥压青和粉垄单一化肥的土壤代谢商分别累积增加20.3%和159.2%,粉垄双倍绿肥压青可有效缓解土壤代谢商的提升。微生物量碳含量与有机碳矿化激发效应呈负相关,绿肥压青还田下相关系数达0.44;累积矿化量和代谢商呈极显著正相关,粉垄耕作下相关系数达0.59。可见,绿肥粉垄耦合的模式可作为一种增加稻田土壤微生物量碳含量、减少部分生育时期土壤呼吸强度,增强土壤碳库稳定性及碳固持的重要调控技术措施。
作物栽培与生理状态
扁桃-冬小麦间作系统树冠截光程度对小麦产量和灌浆期光合特性的影响
谢辉, 张雯, 韩守安, 王敏, 阿力木江·奥布力, 潘明启, 艾尔买克·才卡斯木, 张平
2021, 29(4): 704-715. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200812
摘要(146) HTML (5) PDF(469)
摘要:
为探明果粮间作模式下树冠遮阴对间作冬小麦灌浆期光合特性和产量的影响,为新疆南疆果粮间作模式的选择和优化提供理论依据,本研究以扁桃-冬小麦间作模式为研究对象,设置重度遮阴和轻度遮阴2个处理,以单作小麦为对照,对间作区域光合有效辐射(PAR)、小麦产量及灌浆期叶片光合色素和可溶性蛋白含量、光响应曲线、荧光动力学参数、群体光合速率进行测定。结果表明:间作区域遮阴程度受树冠结构和间作区域距树体距离共同影响,主干分层形扁桃(重度遮阴)近冠和远冠间作区域小麦灌浆期PAR日均值为自然光强的18.61%和25.90%,小冠圆头形扁桃(轻度遮阴)对应值为56.00%和64.53%。与扁桃间作导致小麦旗叶Chla+b含量和Chla/b比值降低;PAR日均值≤56.00%自然光时,小麦旗叶可溶性蛋白质含量显著降低;PAR日均值≤25.90%自然光时,旗叶光系统Ⅱ的实际光合效率(ΦSPⅡ)、光化学淬灭系数(qP)、最大净光合速率(Pmax)及群体光合速率日均值均显著降低;PAR日均值≥64.53%自然光时小麦群体光合速率存在明显的补偿现象。综上,扁桃-冬小麦间作模式下,小麦光合能力及产量与遮阴程度密切相关,重度遮阴导致小麦单叶和群体光合能力及产量显著降低;轻度遮阴条件下,小麦旗叶光合能力无显著变化,群体光合速率存在明显的补偿现象,对产量无显著影响。
稻蟹生态种养模式优质食味粳稻的稻米营养品质分析
马亮, 李跃东, 田春晖, 张悦, 张睿, 董立强, 孙富余
2021, 29(4): 716-724. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200441
摘要(159) HTML (4) PDF(141)
摘要:
本研究选用优质食味粳稻品种‘辽粳433’和‘五优稻4号’(稻花香2号)为材料,设置了稻蟹生态种养(ecological rice-crab,ERC)和水稻单植(rice monoculture,RM)2个模式,测定与稻米品质相关的蛋白质含量、直链淀粉含量和矿物质元素含量,采用非靶向代谢组学方法分析两个模式之间与营养相关的差异代谢产物,从多个方面分析稻蟹生态种养的稻米营养品质,为稻蟹生态种养模式的应用推广提供理论依据。结果表明,与RM相比,ERC的‘辽粳433’和‘五优稻4号’糙米蛋白质含量显著降低6.75%和10.11%,Fe含量显著增加,为RM的2.03倍和4.99倍,Se含量显著增加,为RM的3.11倍和5.74倍,Pb含量显著降低35.11%和44.35%。采用GC-MS检测到233种代谢产物,利用偏最小二乘法(PLS-DA)分析发现,ERC和RM糙米的代谢产物差异显著,ERC诱导‘辽粳433’和‘五优稻4号’的4-氨基丁酸显著上调为RM的2.11倍和11.99倍,抗氧化性物质α-生育酚、β-羟肉豆蔻酸以及奎宁酸分别显著上调为RM的1.62倍和2.22倍、12.64倍和20.48倍以及14.25倍和4.67倍,己糖醇显著上调为RM的14.36倍和15.14倍,半乳糖醇显著上调为RM的3.13倍和2.87倍。此外,ERC的‘辽粳433’产量降低286.0 kg·km-2,‘五优稻4号’产量增加344.5 kg·km-2,均与RM差异不显著。综上所述,稻蟹生态种养模式在稳产的基础上可以增加优质食味粳稻稻米的营养价值。
不同播期春玉米生理成熟后倒伏特征及其影响因素
张冬梅, 杨柯, 姜春霞, 张伟, 黄明镜, 刘化涛, 闫六英, 刘恩科, 翟广谦, 王娟玲
2021, 29(4): 725-737. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200593
摘要(183) HTML (16) PDF(289)
摘要:
山西中南部光热资源丰富,适宜春玉米生产的播期范围较宽,如何通过播期调整适应区域气象及生产特点实现高产抗倒,是该区域推广应用玉米机械粒收技术的重要问题。为此,于2019年在山西省农业科学院东阳试验示范基地,以前期筛选出的密植高产宜机收玉米品种‘金科玉3306’和当地主栽玉米品种‘中地88’为材料,比较分析了5个播期(4月16日、4月23日、4月30日、5月7日、5月14日)下生育时期、生理成熟后倒伏及产量的变化情况,并探讨了影响倒伏的主要生物学及力学因素。结果表明:‘金科玉3306’生理成熟后倒伏率不同播期之间没有显著差异,其中后4个播期倒伏率始终为0;而‘中地88’随着播期推迟,生理成熟后倒伏率显著增加(P < 0.05)。根据拟合方程,‘中地88’ 4月30日、5月7日和5月14日播种,立秆脱水期每推迟10 d,倒伏率分别增加1.3、2.4和3.2个百分点。通过抗倒性能影响因素分析,第3~4节节长、穗位高系数、重心高度可作为评价抗倒性的负效应指标,第4节单位长度干重、第3节抗弯折强度和单位长度湿重可作为评价抗倒性的正效应指标。随着播期推迟,两个品种生物产量和经济产量都表现出先显著增加后降低的趋势。推荐4月30日左右为该区域实现高产抗倒,推广玉米机械粒收技术的适宜播种日期。
基于压力-状态-响应模型的寒地粳稻杂交育种后代选择与实现
刘宝海, 聂守军, 高世伟, 刘晴, 刘宇强, 常汇琳, 马成, 唐铭, 薛英会, 白瑞
2021, 29(4): 738-750. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200776
摘要(139) HTML (11) PDF(138)
摘要:
为提高育种杂交后代选择效果,引入压力-状态-响应(PSR)模型对影响寒地粳稻杂交育种后代的遗传、环境和选择因素进行探讨。构建1个目标、3个准则和18个指标组成的寒地粳稻杂交育种后代选择概念模型与评价体系,并采用客观熵权和功效评分相组合方法进行综合指数评价。结果表明:在PSR模型设计环境下,‘绥粳18’杂交育种9个世代杂交后代均表现出穗颈瘟权重值最大,其次是倒伏级别,再次是空壳率,寒地生态环境下抗穗颈瘟发病指数、抗倒伏级别和空壳率水平是水稻育种杂交后代选择最重要的考虑指标。PSR系统评价中,各子系统的影响力大小依次是响应子系统(权重为0.6867)>状态子系统(权重为0.2651)>压力子系统(权重为0.0482);各指标值变异系数为0~200.4%,大范围变异利于提高后代选择育种效果。与目前多依据株型理论选择杂交后代系谱相比,运用PSR模型理论与评价体系方法,创建动态压力选择环境,客观评价指标特征,并引入专家决策管理,能够有效克服单纯依靠育种经验、定性定量不结合、多注重性状选择以及响应决策不系统而导致多优性状聚合难、鉴定难、选择效率低等问题,具有较好可行性、可靠性和实用性,可以获得更加合理的寒地水稻育种杂交后代选择方案。本研究结果可为加快寒地优质高产多抗广适突破性水稻新品种选育提供有益参考和技术依据。
倒伏水稻特征分析及其多光谱遥感提取方法研究
陆洲, 徐飞飞, 罗明, 梁爽, 赵晨, 冯险峰
2021, 29(4): 751-761. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200553
摘要(179) HTML (22) PDF(99)
摘要:
倒伏水稻的识别对灾后农业生产管理、灾害保险、补贴等工作有重要意义。为应用高分辨率遥感影像准确提取倒伏水稻面积,本文利用2019年9月27日获取的哨兵2号多光谱遥感影像,研究黑龙江省同江市倒伏水稻的光谱、纹理特征,并基于光谱与纹理特征建立倒伏水稻的遥感提取模型。研究结果表明水稻倒伏后可见光-近红外-短波红外等8个波段的反射率均升高,其中短波红外、红光和红边1等3个波段的反射率上升大于0.06。倒伏水稻的典型植被指数中,归一化植被指数、比值植被指数、增强植被指数和红边位置指数均降低,但差值植被指数升高。倒伏与正常水稻在红光、红边1和短波红外等3个波段的均值纹理数值差距明显,红光波段的纹理均值差异最大。利用归一化植被指数、地表水分指数、比值植被指数和差值植被指数以及红光波段的纹理均值构建决策树分类模型,监测结果表明农场内倒伏水稻分布较散,其西部和南部水稻受灾面积较大,北部受灾面积较小,中部偏北和东部基本未倒伏。将本文模型所提取的结果与实测面积对比,正常与倒伏水稻的面积识别误差分别为3.33%和2.23%。利用随机验证样本与模型验证结果进行混淆矩阵分析,倒伏水稻的用户精度和制图精度均为92.0%,Kappa系数为0.93。该方法能够适用于大区域倒伏水稻提取,可为高分辨率多光谱遥感数据调查水稻倒伏面积提供相关依据。
高盐胁迫下小麦幼苗离子吸收动态及耐盐性筛选
董宏图, 解超杰, 侯佩臣, 李爱学, 王晓冬
2021, 29(4): 762-770. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200664
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摘要:
耐盐能力评价是小麦引种、筛选和育种的研究基础。为利用离子流检测技术快速筛选耐盐小麦品种提供依据,本文以普通小麦耐盐品种‘德抗961’和‘薛早’、中度耐盐材料3D232、盐敏感品种‘辽春10号’和‘京411’为试验材料,利用动态离子流检测技术对250 mmol·L-1 NaCl胁迫下小麦苗期根部对K+、Na+、Cl-的吸收情况进行检测,并对小麦生长性状及离子浓度变化进行测定,以确立离子吸收与小麦耐盐性的关系。研究结果表明:1)与无盐胁迫(CK)相比,250 mmol·L-1 NaCl胁迫24 h后,盐敏感小麦品种‘辽春10’和‘京411’的K+由内流转变为外流,中等耐盐材料3D232表现出K+外流速度减少,耐盐品种‘德抗961’和‘薛早’则表现出维持K+的内流或K+外流变为内流;Na+均表现为胁迫后外排速度增大,速度值区间由13.86~46.88 pmol·cm-2·s-1变为61~150 pmol·cm-2·s-1;相较Na+,Cl-外排速度升高幅度较大,其中‘辽春10号’外排量变化最大,外排速度是胁迫前的10倍,Na+、Cl-外排速度变化与品种耐盐性无明显相关性。2)高盐胁迫下,盐敏感小麦的根苗比降低,耐盐小麦根苗比升高;盐敏感小麦品种鲜重较CK显著下降,耐盐小麦品种变化不显著。3)盐胁迫条件下,耐盐及中等耐盐小麦品种,根部及地上部K+含量较CK分别增加57%~88%和18%~112%,盐敏感小麦则分别降低40%~44%和24%~42%;耐盐小麦地上部Na+增加倍数小于盐敏感材料,将更多的Na+阻隔在根部,表现出了较好的区隔Na+能力。4)盐胁迫后K+流速与耐盐性评价指标根冠比变化量、鲜重变化率均呈高度的相关,其拟合度分别为0.972和0.832。250 mmol·L-1 NaCl胁迫24 h后小麦根部成熟区K+流速可以作为小麦耐盐性筛选的重要生物标记。