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2000—2019年青藏高原山体效应动态变化及驱动力分析

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地理学报 2024年第7期79卷 1842-1861页

作者：高煜刘琳张正勇田浩陈泓瑾张雪莹张明羽王统霞康紫薇余凤臣石河子大学理学院石河子832000 绿洲城镇与山盆系统生态兵团重点实验室石河子832003 石河子大学水利建筑工程学院石河子832000

山体效应(MEE)是隆起地块的热力效应,其引起的水热组合空间分异深刻影响了山地及内部分区的地理生态格局与环境演变。本文基于MOD11C3和气象观测数据构建地—气温回归模型模拟青藏高原气温分布,估算并分析了2000—2019年高原全域及各地... 详细信息

山体效应(MEE)是隆起地块的热力效应,其引起的水热组合空间分异深刻影响了山地及内部分区的地理生态格局与环境演变。本文基于MOD11C3和气象观测数据构建地—气温回归模型模拟青藏高原气温分布,估算并分析了2000—2019年高原全域及各地貌分区山体效应时空分异特征及动态演变格局,并借助地理探测器揭示不同时空尺度下研究区山体效应的成因规律。结果表明:(1)2000—2019年高原全域山体效应均值为4.13℃,整体呈现由东北向西南向心圈层增强的空间格局和海拔垂向递减特征,与经、纬度均呈显著负相关;高原地貌分区山体效应多年均值为5.06℃,且各地貌分区内部空间分异更加明显和复杂,山体效应得以更精细和规律地刻画。(2)高原山体效应季节性差异显著,干季山体效应略强于湿季;干季山体效应呈西北弱、东南强的分异格局,而湿季则呈西强东弱特征。(3)全球气候变化背景下研究区山体效应呈现不对称线性增强规律,其年际倾向率为0.26℃/10a,表现出东强西弱、以腹地为核心向边缘递减的“环状”特征,山体效应弱区显著增强,强区变幅较小。干季山体效应波动幅度及变化速率均大于湿季,干季是山体效应变化的主要贡献季节。(4)高原山体效应时空格局的驱动过程存在一定尺度效应。宏观尺度下山体效应受三维地带性因素主控,其中纬度地带性贡献度达36.37%,奠定了高原山体效应分布的整体基调,而微地形因素及下垫面、气候等差异对山体效应有区域性影响;地貌分区尺度下高原山体效应空间分异仍受纬度控制,但海拔对其贡献更为突出,进而可划为6个地形主导型和3个位置主导型分区;同时NDVI和气压等因子又增强了研究区山体效应的季节尺度空间差异。文本可为深化山地科学规律认知、应对气候变化等方面提供科学参考。

关键词：山体效应时空分异地貌分区地理探测器青藏高原

适当增加种植密度提高春玉米冠层钾素的吸收运转和对籽粒的贡献率

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植物营养与肥料学报 2024年第2期30卷 307-314页

作者：王昭月蔡颖杜峰屹肖春花石河子大学农学院/绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003

【目的】种植密度与钾素营养是影响春玉米产量和品质的重要因素,探索种植密度与钾素吸收转运的关系,为实现新疆密植玉米高产、高效、优质提供理论基础。【方法】于2015、2016年在新疆伊犁新源县开展大田试验,裂区试验设计,品种为主区,... 详细信息

【目的】种植密度与钾素营养是影响春玉米产量和品质的重要因素,探索种植密度与钾素吸收转运的关系,为实现新疆密植玉米高产、高效、优质提供理论基础。【方法】于2015、2016年在新疆伊犁新源县开展大田试验,裂区试验设计,品种为主区,密度为副区。试验材料为2个具有高产潜力且在当地玉米产区适应性广的杂交品种先玉335和郑单958。设置2个密度水平,分别为大田常规栽培密度(M1,60000株/hm^(2))和高密度(M2,120000株/hm^(2)),于吐丝期和成熟期取样测定春玉米不同器官的干物质量和钾素含量,计算钾素在冠层叶片、茎杆中积累量与转运率,分析其与产量和产量构成因子的相关性。【结果】合理增加种植密度对两个春玉米品种均有显著的增产效果,2015和2016年高种植密度下先玉335籽粒产量分别较常规密度下提高了54.86%、30.97%,郑单958籽粒产量分别提高了36.86%、23.94%。提高种植密度,春玉米冠层叶片、茎秆钾素转运量、转运率和对籽粒的贡献率也随之增加。叶位不同,叶片钾素积累量也不一样,最高钾素积累量在穗位(D7、D8)叶以及穗位下叶片(D9),茎杆钾素积累量从冠层顶部到基部逐渐增加。D7、D8、D9位叶及相应茎节的钾素积累量与产量和有效穗数呈显著正相关,与穗粒数和千粒重呈显著负相关。吐丝期玉米中下部叶片钾积累量与产量显著相关,成熟期与产量显著相关的叶片叶位和茎节上移。【结论】吐丝期春玉米穗位及穗下附近叶片和茎节的钾素积累量对产量的影响较显著。合理增加种植密度能显著提高春玉米群体钾素积累量,有助于春玉米群体冠层叶片和茎杆的钾素吸收、积累与转运,最大限度地激发群体的增产潜力,进而提高春玉米产量。

关键词：春玉米种植密度冠层钾素积累量钾素转运量

小麦转录因子TaDL1生物信息学、亚细胞定位与表达分析

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麦类作物学报 2024年

作者：沈益庭刘怡辰韩俊杰李卫华石河子大学农学院/新疆绿洲生态农业兵团重点实验室

YABBY转录因子家族是一类植物特有的转录因子,在植物叶片生长和花器官建成方面发挥重要作用,其N端具有C2C2型锌指结构域,C端有螺旋-环-螺旋YABBY结构域。本研究以春小麦品种新春9号为材料,克隆到一个YABBY家族的Ta DL1基因,编码区全长60... 详细信息

YABBY转录因子家族是一类植物特有的转录因子,在植物叶片生长和花器官建成方面发挥重要作用,其N端具有C2C2型锌指结构域,C端有螺旋-环-螺旋YABBY结构域。本研究以春小麦品种新春9号为材料,克隆到一个YABBY家族的Ta DL1基因,编码区全长603bp,编码201个氨基酸。经生物信息分析,Ta DL1蛋白分子量为22765.21Da,等电点为8.85,为不稳定亲水性蛋白。通过系统进化树和保守结构域分析,该基因属于YABBY家族的CRC亚家族成员,与水稻Os DL基因亲缘关系较近。经转化烟草进行瞬时表达分析,Ta DL1蛋白定位在细胞核上。实时荧光定量分析发现,Ta DL1基因在小麦幼穗和叶片中特异性表达,其中在叶片中表达量最高,幼穗中次之。该基因对盐和热胁迫响应,其中对盐胁迫响应最为明显且在胁迫后2～24h内有持续较高的表达量,推测该基因可能参与盐胁迫应答相关的信号途径。

关键词：小麦 TaDL1基因生物信息学亚细胞定位表达分析

高温干旱跨代效应对小麦芽期耐旱性和耐盐性的影响

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干旱地区农业研究 2024年第2期42卷 163-176页

作者：李刚王博涵张学智李诚李春艳石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003

选用生长于新疆吐鲁番地区高温胁迫(HT)、石河子地区花后干旱胁迫(DT)以及正常灌溉(NW)环境下收获的‘SDWW-7’、‘津农6号’和‘金石农1号’小麦种子,分别用不同浓度的PEG-6000和NaCl溶液模拟干旱胁迫和盐胁迫,研究来自3种环境条件下... 详细信息

选用生长于新疆吐鲁番地区高温胁迫(HT)、石河子地区花后干旱胁迫(DT)以及正常灌溉(NW)环境下收获的‘SDWW-7’、‘津农6号’和‘金石农1号’小麦种子,分别用不同浓度的PEG-6000和NaCl溶液模拟干旱胁迫和盐胁迫,研究来自3种环境条件下收获种子的耐旱性和耐盐性。结果表明:(1)高温干旱胁迫导致父代小麦籽粒千粒重降低,下降幅度为23.55%~46.15%;高温干旱胁迫对‘SDWW-7’和‘金石农1号’的淀粉含量影响存在显著差异(P子代小麦材料在遭受干旱胁迫时,经过高温锻炼后的‘SDWW-7’、‘津农6号’及经过干旱锻炼后的‘金石农1号’长势更好,其相对盐害率的均值仅为1.24%~2.72%。(3)子代小麦材料在遭受盐胁迫时,通过发芽势、发芽率、相对盐害率等筛选指标发现‘SDWW-7’、‘津农6号’、‘金石农1号’在经历高温锻炼后的子代表现最优;两种锻炼方式对子代小麦耐盐性的影响程度表现为‘SDWW-7’>‘津农6号’>‘金石农1号’。(4)子代小麦抗旱性综合评价表明在15%PEG-6000(D1)、20%PEG-6000(D2)干旱胁迫处理下,均为DT环境收获的‘津农6号’、‘金石农1号’子代材料耐旱性最好,位次分别为第1和第7。(5)子代小麦抗盐性综合评价表明在50 mmol·L^(-1)(S1)、100 mmol·L^(-1)(S2)、200 mmol·L^(-1)(S3)盐胁迫处理下,均为HT环境收获的‘SDWW-7’、‘津农6号’、‘SDWW-7’子代小麦耐盐性最好,位次分别为第1、5、11。综上所述,父代经过高温和干旱胁迫锻炼,子代小麦在遭受逆境胁迫时具有更大的发芽优势,表现为父代进行干旱胁迫锻炼可增强子代抗旱性,进行高温胁迫锻炼可增强子代耐盐性,说明该效应能够传递给下一代并且可以增强子代小麦对逆境胁迫的抗性。

关键词：小麦逆境锻炼跨代效应耐旱性耐盐性

减氮及有机替代对新疆棉田土壤氮素有效性和利用效率的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第2期30卷 289-306页

作者：罗雪梅陈明媛王宁宁郭睿刘建国石河子大学/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003

【目的】“连作+棉秆全量还田+高氮肥投入”是新疆绿洲棉花生产的主要技术措施之一。研究该体系下减少化肥用量对棉田土壤氮素转化和有效性的影响,以及等量有机肥替代化肥的效果,为优化施肥方案,提高氮肥利用率提供依据。【方法】于2021... 详细信息

【目的】“连作+棉秆全量还田+高氮肥投入”是新疆绿洲棉花生产的主要技术措施之一。研究该体系下减少化肥用量对棉田土壤氮素转化和有效性的影响,以及等量有机肥替代化肥的效果,为优化施肥方案,提高氮肥利用率提供依据。【方法】于2021和2022年在新疆石河子市二连农试场开展棉花连续定位施肥试验,设置常规施氮量(CF),减施常规氮量的8%(CF-8%)、16%(CF-16%)和24%(CF-24%),在常规氮量下以有机肥替代其中8%(8%OF)、16%(16%OF)和24%(24%OF)的化肥,以及不施氮肥对照(CK),共8个处理。分析不同土层p H、电导率(EC)值、有机质、无机氮和活性有机氮含量、氮转化相关酶活性变化,计算氮肥利用率,并测定棉花产量。【结果】2021和2022年在CF处理基础上减少化肥施氮量,0—20、20—40 cm土层颗粒有机氮(PON)、轻组有机氮(LFON)含量无明显变化,而CF-16%处理可溶性有机氮(DON)和微生物量氮(MBN)占全氮(TN)的比例较CF处理分别提升14.79%和19.88%,0—20 cm土层土壤蛋白酶活性也得到显著增强。CF-24%处理0—20 cm土层微生物量氮(MBN)含量、土壤硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性较CF处理分别下降了10.78%、16.88%、6.25%。随着化肥施用量的减少,深层土壤中累积的NH_(4)^(+)-N与NO_(3)^(-)-N含量降低,减氮处理中CF-16%处理较CF处理的增产率最高,达6.59%。与CF处理相比,16%OF、24%OF处理显著提高了20—40 cm土层土壤p H,0—20和20—40 cm土层有机质含量分别提升了23.44%和12.99%、31.74%和20.14%,土壤EC值分别下降了7.74%和4.72%、5.64%和7.02%,能够改善棉田土壤环境。16%OF处理0—40 cm各土层颗粒有机氮和可溶性有机氮含量两年平均较CF处理分别增加了24.01%和29.15%、18.95%和55.32%,颗粒有机氮和可溶性有机氮在全氮中的占比分别增加了16.32%和32.42%,而24%OF处理的轻组有机氮含量、LFON/TN、MBN/TN、C/N在3个有机替代处理中均为最高。16%OF处理的氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥贡献率、单铃重与产量均高于8%OF和24%OF处理,增产率达17.16%。【结论】适量减施无机氮肥能够减少土壤中无机氮的累积,提升棉花氮肥利用率和产量,以CF-16%处理表现较佳。有机肥替代部分化肥能够增加土壤中活性有机氮的含量和土壤氮转化酶活性,提高土壤供氮潜力,改善棉田土壤微环境,并通过降低20—60 cm深层土壤中的NO_(3)^(-)-N含量提升棉花氮肥利用率,增加棉花单铃重与籽棉产量,其中16%OF处理为本试验最优处理,棉花增产17.16%。

关键词：棉花氮肥减施有机肥替代活性有机氮组分无机氮氮肥利用率

中性和碱性盐复合胁迫对2个小麦品种种子萌发和幼苗生长的影响

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干旱地区农业研究 2024年第4期42卷 29-41页

作者：李刚付凯勇王焱栋李超魏加练李春艳李诚石河子大学农学院新疆生产建设兵团绿洲生态农业兵团重点实验室新疆石河子832003

为了解不同浓度的中性盐及碱性盐复合胁迫对2个小麦品种‘新冬26号’和‘金石农1号’种子萌发及幼苗生长的影响,分别设置0、50、100、200、300 mmol·L^(-1)的中性盐(NaCl)及碱性盐复合(Na 2 CO 3+NaHCO 3,摩尔比1∶1)胁迫浓度,测定小... 详细信息

为了解不同浓度的中性盐及碱性盐复合胁迫对2个小麦品种‘新冬26号’和‘金石农1号’种子萌发及幼苗生长的影响,分别设置0、50、100、200、300 mmol·L^(-1)的中性盐(NaCl)及碱性盐复合(Na 2 CO 3+NaHCO 3,摩尔比1∶1)胁迫浓度,测定小麦种子萌发过程中淀粉粒形态变化、α-淀粉酶活性、可溶性糖含量、质膜相对透性、发芽及生长相关指标的变化。结果表明:(1)中性盐胁迫下,‘新冬26号’萌发3 d后淀粉粒降解程度高于‘金石农1号’,而碱性盐复合胁迫下则相反。(2)随盐胁迫浓度的增加,与对照相比,‘新冬26号’小麦在中性盐胁迫下发芽势、发芽率下降幅度分别为3.37%~78.65%、2.25%~42.70%,在碱性盐复合胁迫下相应下降幅度分别为19.10%~100.00%、17.98%~100.00%;‘金石农1号’在中性盐胁迫下发芽势、发芽率下降幅度分别为4.50%~96.63%、3.37%~95.51%,在碱性盐复合胁迫下两指标下降幅度均为2.62%~100.00%。(3)中性盐胁迫下,与‘新冬26号’相比,‘金石农1号’籽粒的α-淀粉酶活性和可溶性糖含量变化范围分别为-25.59%~3.69%和-69.00%~184.01%;在碱性盐复合胁迫下,与‘新冬26号’相比,‘金石农1号’籽粒的α-淀粉酶活性和可溶性糖含量变化范围分别为-21.54%~40.48%和-15.51%~134.67%。(4)‘新冬26号’耐盐等级在中性盐胁迫200 mmol·L^(-1)和300 mmol·L^(-1)时均高于‘金石农1号’,‘金石农1号’耐碱等级在碱性盐复合胁迫200 mmol·L^(-1)时高于‘新冬26号’。(5)盐敏感指标的回归方程表明中性盐胁迫下小麦种子的平均耐盐临界值和平均致死极限浓度分别为258.24 mmol·L^(-1)和514.62 mmol·L^(-1),碱性盐复合胁迫下分别为109.47 mmol·L^(-1)和280.05 mmol·L^(-1)。

关键词：小麦中性盐胁迫碱性盐复合胁迫种子萌发幼苗生长

中性和碱性盐复合胁迫对2个小麦品种种子萌发和幼苗生长的影响

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干旱地区农业研究 2024年

作者：李刚付凯勇王焱栋李超魏加练李春艳李诚石河子大学农学院新疆生产建设兵团绿洲生态农业兵团重点实验室

为了解不同浓度的中性盐及中性、碱性盐复合胁迫对2个小麦品种‘新冬26号’和‘金石农1号’种子萌发及幼苗生长的影响,分别设置0、50、100、200、300 mmol·L-1的中性盐（NaCl）及碱性盐复合胁迫（Na2CO3+NaHCO3摩尔比1∶1）,测定小麦... 详细信息

为了解不同浓度的中性盐及中性、碱性盐复合胁迫对2个小麦品种‘新冬26号’和‘金石农1号’种子萌发及幼苗生长的影响,分别设置0、50、100、200、300 mmol·L-1的中性盐（NaCl）及碱性盐复合胁迫（Na2CO3+NaHCO3摩尔比1∶1）,测定小麦种子萌发过程中淀粉粒形态变化、α-淀粉酶活性、可溶性糖含量、质膜相对透性、发芽及生长相关指标的变化。结果表明:（1）中性盐胁迫下,‘新冬26号’萌发3 d后淀粉粒降解程度高于‘金石农1号’,而碱性盐复合胁迫下则相反。（2）随盐胁迫浓度的增加,与对照相比,‘新冬26号’小麦在中性盐胁迫下发芽势、发芽率下降幅度分别为3.37%～78.65%、2.25%～42.70%,在碱性盐复合胁迫下其发芽势、发芽率下降幅度分别为19.10%～100.00%、17.98%～100.00%;‘金石农1号’在中性盐胁迫下发芽势、发芽率下降幅度分别为4.50%～96.63%、3.37%～95.51%,在碱性盐复合胁迫下发芽势、发芽率下降幅度均为2.62%～100.00%。（3）中性盐胁迫时,与‘新冬26号’相比,‘金石农1号’籽粒的α-淀粉酶活性和可溶性糖含量变化范围分别为-25.59%～3.69%和-69.00%～184.01%;在碱性盐复合胁迫下,与‘新冬26号’相比,‘金石农1号’籽粒的α-淀粉酶活性和可溶性糖含量变化范围分别为-21.54%～40.48%和-15.51%～134.67%。（4）‘新冬26号’耐盐等级在中性盐胁迫200 mmol·L-1和300 mmol·L-1时均高于‘金石农1号’,‘金石农1号’耐碱等级在碱性盐复合胁迫200 mmol·L-1时高于‘新冬26号’。（5）盐敏感指标的回归方程表明中性盐胁迫对小麦种子的平均耐盐临界值和平均致死极限浓度分别为258.24 mmol·L-1和514.62 mmol·L-1,碱性盐复合胁迫分别为109.47 mmol·L-1和280.05 mmol·L-1。

关键词：小麦中性盐胁迫碱性盐复合胁迫种子萌发幼苗生长

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玉米株高和穗位高的全基因组关联分析

玉米科学 2024年第1期32卷 65-73,81页

作者：钱甫张占琴陈树宾桑志勤李卫华石河子大学农学院/绿洲生态农业兵团重点实验室新疆石河子832000 新疆农垦科学院新疆石河子832000

以580份遗传多样性丰富的玉米自交系为关联群体,利用分布于全基因组的31826个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNPs)分别对株高和穗位高性状3年表型值及BLUE(Best Linear Unbiased Esti⁃mate)值进行全基因组关联分析。... 详细信息

以580份遗传多样性丰富的玉米自交系为关联群体,利用分布于全基因组的31826个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNPs)分别对株高和穗位高性状3年表型值及BLUE(Best Linear Unbiased Esti⁃mate)值进行全基因组关联分析。结果表明,4个环境下共检测到58个显著性SNPs,共定位的SNPs有6个,其中3个与株高显著关联,4个与穗位高显著关联。在共定位显著标记440 kb范围内,共检测到76个关联基因,其中66个有基因描述,53个基因在GO(Gene Ontology)富集分析中得到分类,可归类到20类生物过程、10类分子功能以及8类细胞组成。综合基因功能注释和GO富集分析结果,预测了7个可能与株高和穗位高性状有关的候选基因。

关键词：玉米株高穗位高全基因组关联分析

长期咸水滴灌对棉田土壤磷循环微生物群落结构及功能基因的影响

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环境科学 2024年

作者：叶扬郭晓雯杨茂琪闵伟郭慧娟石河子大学农学院新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室

干旱地区淡水资源匮乏，合理利用咸水资源可以缓解当地淡水短缺的问题，但长期咸水滴灌会增加土壤盐渍化风险，继而影响土壤养分的转化和微生物多样性。土壤的磷素供应对作物的生长至关重要，然而长期咸水滴灌如何影响土壤磷转化的过程... 详细信息

干旱地区淡水资源匮乏，合理利用咸水资源可以缓解当地淡水短缺的问题，但长期咸水滴灌会增加土壤盐渍化风险，继而影响土壤养分的转化和微生物多样性。土壤的磷素供应对作物的生长至关重要，然而长期咸水滴灌如何影响土壤磷转化的过程还不清晰。因此，为探究长期咸水滴灌对棉田土壤磷转化微生物及其功能基因的影响，试验设置淡水(0.35 dS·m-1，FW)和咸水(8.04 dS·m-1，SW)两种灌溉水盐度。结果表明，长期咸水滴灌显著降低棉花干物质重、磷素吸收、产量以及土壤pH、Ca2-P和Ca10-P含量，但显著增加棉花含磷率和土壤含水量、电导率、速效磷、Ca8-P、Al-P、Fe-P和O-P含量。各处理在门水平上优势物种为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和绿弯菌门；在纲水平上优势物种为α-变形菌纲、放线菌纲、β-变形菌纲、嗜热油菌纲和γ‐变形菌纲。长期咸水滴灌显著降低放线菌门、酸杆菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度，但显著增加变形菌门、芽单胞菌门和拟杆菌门的相对丰度；显著降低有机磷矿化基因phnA、转运基因pit以及多聚磷酸盐合成基因ppaC的表达量，但显著增加多聚磷酸盐降解基因HDDC3，有机磷矿化基因phnG、phoA、phnH、phnL、phnM、phnN、phnP和phnW，转运基因phnK、phnE、phnC和phnD以及调控基因phoB的表达量。相关性分析表明土壤磷循环微生物和功能基因与土壤理化性质以及土壤无机磷组分含量紧密相关。因此，长期咸水滴灌通过影响土壤理化性质和无机磷组分含量来改变土壤中磷循环微生物群落组成，进而驱动磷循环相关功能基因进行表达来调控和适应盐胁迫。

关键词：咸水滴灌宏基因组学棉田土壤磷循环微生物