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[硕士论文] 黄成成
农业资源利用 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是一种严重入侵我国南方地区的多年生恶性苋科杂草,具极强的克隆繁殖能力和环境适生能力。空心莲子草可入侵陆生、湿生及水生生境,并能在新的生境中迅速形成单一优势群落,破坏生态系统的结构和功能。运用转录组学和代谢组学相结合的手段探究空心莲子草于不同生境下的组学差异,是确定空心莲子草具备极强入侵能力及适生能力具体分子机制的可行研究,进一步通过对比不同生境下空心莲子草氮素迁移和利用能力的差异,对揭示空心莲子草入侵的生态学机制、制定科学防控其入侵的有效措施具有理论指导意义。本文选择空心莲子草典型发生区域取样,通过室内的差异培养试验,分析了空心莲子草在不同生境下转录组学的主要差异基因和代谢组学的主要差异产物;同时利用15N同位素技术,以氮素迁移和利用能力评估了空心莲子草对最适生境的选择趋势。结果如下.
  1.两种不同生境下的空心莲子草相比,其主要差异表达基因集中在代谢过程类(3574个)、细胞过程类(3230个)和分子连接类(3041个)上,差异表达基因富集最为明显的代谢通路为光合-天线蛋白(37个)、代谢途径(1078个)、光合作用(52个)和植物激素信号传导(216个),所占总差异基因比例分别为092%、2688%、13%、539%,与光合作用和植物激素信号传导相关的代谢途径在富集注释中差异最显著,可能是影响空心莲子草适应不同生境的关键分子机制。
  2.对不同生境下的空心莲子草做代谢产物的差异分析,陆生型相较水生型空心莲子草做离子筛选,负离子模式下差异离子中上调数目占5021%,下调数目有4979%,正离子模式下,差异离子上调数目有4633%,下调数目占5367%。负离子模式下陆生型相较水生型空心莲子草聚类强度最大的物质类型为磷酸酯类物质、赖氨酸亚基物质、亮氨酸亚基物质和亚麻油酸基团类物质;正离子模式下聚类强度最大的物质依次为醇类亚基物质、芳香酯物质、醛基类物质和类酚基团物质;负离子模式下Score鉴定得分在57以上的主要差异代谢产物有次亚麻油酸(575)、含羟乙基赖氨酸(573)和欧鼠李甙A(572)等,正离子模式下在577分以上的主要差异代谢产物有4-香茅醇和4-羟基肉桂醇(579)、环己基丙酸烯丙酯(578)以及4-乙烯基愈创木酚(578)等,其差异代谢产物可能主要参与空心莲子草的苯丙素生物合成、氮素迁移、内源激素调控和嘧啶代谢等途径。
  3.利用15N同位素标定技术评估空心莲子草在陆生、湿生、水生三种生境相互转换中的氮素迁移效率,并对不同生境中的空心莲子草生物量分配和表型可塑性差异进行分析研究。结果表明.在不同生境中空心莲子草氮素迁移量和各构件的生物量存在显著差异。氮素迁移量存在显著差异(P<005),均体现为湿生>水生>陆生,湿生较水生平均增长2332%,较陆生平均增长5449%。空心莲子草总生物量湿生最大,陆生最小。地下生物量所占比与生境含水量呈显著负相关,体现为陆生>湿生>水生,茎生物量所占比平均高于叶1557%。在不同生境中,空心莲子草株高和茎节长度均体现为湿生>水生>陆生,陆生、湿生、水生母株处理下,湿生较水生和陆生株高分别增长39%、189%,52%、116%,56%、127%,茎节长度分别增长36%、150%,63%、117%,57%、94%。
[硕士论文] 王慧敏
植物保护 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:刺萼龙葵(Solanum rostratum Dunal)、银毛龙葵(Solanum elaeagnifolium Cav)是茄科茄属入侵杂草,被列为我国高度危险的检疫性杂草,具有较强的繁殖能力和竞争能力。这两种植物可在侵入地形成优势种群,对侵入地的生态系统造成破坏。目前刺萼龙葵和银毛龙葵的入侵机制尚不明确,本研究选取两种本地植物龙葵和喀西茄为对比对象,分别检测这四种茄属杂草的根际土壤营养元素,并运用Biolog-ECO方法和高通量测序技术检测分析根际土壤微生物群落,探究这两种外来入侵杂草的入侵原因,进一步完善外来入侵杂草的入侵机制。具体研究结果如下:
  1.外来入侵杂草刺萼龙葵和银毛龙葵幼苗期根际土壤中速效氮含量显著提高,刺萼龙葵根际土壤微生物代谢活性、碳源利用率及丰富度等于本地种存在显著差异,而银毛龙葵土壤微生物代谢活性以及碳源利用率差异不显著。
  2.与本地种龙葵相比,刺萼龙葵根际土壤细菌如放线菌、亚硝化单胞菌多样性降低,银毛龙葵幼苗期根际土壤细菌群落整体丰度和多样性无变化,在生长期细菌丰度及多样性降低,其中变形菌、放线菌、根瘤菌、亚硝化单胞菌相对丰度降低。
  3.两种入侵杂草根际土壤中真菌多样性及相对丰度均发生显著变化,其中刺萼龙葵根际土壤主要菌群子囊菌、担子菌等真菌丰度和多样性提升;而银毛龙葵幼苗期根际土壤担子菌、伞菌、粉褶菌等真菌丰度和多样性降低。
[硕士论文] 李科利
农业资源利用 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:入侵植物往往能够靠其强大的繁殖能力和竞争能力,对入侵地的生物多样性造成严重的威胁。目前外来植物黄顶菊(Flaveria bidentis)已大面积入侵我国的华北区域,对我国生态环境造成了严重的危害,对农业生产、经济发展等造成了严重的损失。当入侵植物入侵到一个新的领域,往往能够改变其原有的资源利用策略,进而比本地种有更好的资源竞争优势。氮素养分在促进植物入侵中起着重要的作用,但目前对入侵植物氮素利用策略和其在本地植物竞争模式下的作用和植物-土壤反馈机制仍鲜有研究。那么,入侵植物黄顶菊在与本地植物竞争模式下,不同形态氮源添加会对黄顶菊及本地共生植物(反枝苋、鬼针草)的资源竞争有着怎样的影响?为了回答这一问题,进行同质园试验来探明不同形态氮素添加对入侵植物黄顶菊与本地共生植物竞争的影响,并进一步采用杀菌剂处理和同位示踪方法来探讨黄顶菊与本地植物氮素分配特征的影响。主要所得结果如下:
  不同形态氮素添加试验表明,入侵植物黄顶菊的生长和繁殖状况对氮添加的响应要高于其他两种本地植物,尤其是对铵态氮的响应最强,但是两种本地植物对不同形态氮的响应差异不明显。并且随着黄顶菊种植比例的增加(13、22、31)其单株生物量呈下降趋势,说明黄顶菊的种间竞争要小于种内竞争,其竞争密度决定了黄顶菊对养分的依赖程度。黄顶菊在与两种本地植物共生的情况下,其交互作用指数均大于1,也说明黄顶菊在与本地植物共生的情况下具有较强的竞争能力。但其竞争力却因竞争对象的不同表现出物种特异性,这为选择合适替代物种实现对入侵植物的生态替代提供了理论依据。
  黄顶菊为AM真菌共生植物,灭菌处理促进了黄顶菊生物量的积累,表现出正的反馈作用,暗示特定条件下AM真菌能够对黄顶菊表现出病原菌寄生行为。非灭菌处理下黄顶菊在与鬼针草共生时相对产量大于1,而与反枝苋共生时相对产量小于1,这也印证了黄顶菊竞争能力因竞争对象而变化的物种特异性。该结果还表明特定条件下AM真菌共生降低了黄顶菊的适合度,且这种影响并不因是否存在竞争而变化,但AM真菌对黄顶菊抑制作用强弱却与竞争对象是否为菌根共生种密切相关。同位素标记试验表明,单种条件下所有供试物种均偏好于吸收硝态氮,然而竞争条件下入侵种黄顶菊更倾向于增加吸收铵态氮或有机态氮,显示了其较为灵活的养分利用策略。特别地,阻断AM真菌和黄顶菊共生关系后,后者进一步增加了对铵态氮素的吸收,推测该形态氮素可能与黄顶菊在入侵地具有较强的竞争能力密切相关。总之,该部分研究显示,AM真菌在黄顶菊入侵地可能作为限制性生物因子,而种间竞争促进了物种间养分利用策略的分化,入侵植物黄顶菊能够对氮源的获取策略表现出较高的灵活性。
  以上结果表明,种间竞争条件下黄顶菊对氮源的获取策略因竞争对象和竞争密度而发生改变,可为控制其入侵提供有力的依据。
[博士论文] 夏向东
农药学 华中农业大学 2017(学位年度)
摘要:稗草(Echinochloa crus-galli)是水稻田危害最严重的杂草之一。长期以来,防治稗草的方法以化学防治为主,随着除草剂的大量、广泛使用,稗草已成为世界上最严重的抗性杂草之一,严重威胁农业生产。噁唑酰草胺(metamifop)是一种新型的乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-coenzyme A carboxylase;ACCase)抑制剂,对稗草、千金子等杂草防效好。为明确湖北省稻田稗草种群对噁唑酰草胺的抗性变化动态,探明稗草对噁唑酰草胺的抗性机理,本研究通过监测湖北省水稻田采集的49个稗草田间种群对噁唑酰草胺的抗性水平和研究不同剂量噁唑酰草胺对稗草抗性进化的影响,获得了5个对噁唑酰草胺产生高水平抗性的稗草种群(WX15,XY15,WX14-1,DY14-2,ZS14-2),并以田间种群M0为初始种群筛选出抗噁唑酰草胺稗草种群L3和L4;在研究噁唑酰草胺与稗草ACCase CT功能域的相互作用的基础上,针对田间抗性种群(WX15、XY15;RI=15.80,32.32)和低剂量筛选获得的抗性种群(L3、L4;RI=42.50,49.92),研究了稗草对噁唑酰草胺的抗性机理。研究结果对噁唑酰草胺的科学合理使用及稗草的抗性治理具有重要意义。主要结果如下:
  1.湖北省稻田稗草对噁唑酰草胺的抗性水平
  采用整株水平测定法检测了湖北省水稻田间49个稗草种群对噁唑酰草胺的抗性水平,结果表明:不同稗草种群对噁唑酰草胺的敏感性差异较大,抗性指数(RI)在2.45-32.32之间,其中有5个种群(WX15,XY15,WX14-1,DY14-2,ZS14-2)对噁唑酰草胺产生高水平抗性。2011-2015年采集的稗草种群对噁唑酰草胺的抗性水平呈现逐年上升的趋势。结合田间除草剂使用情况和除草剂对稗草田间种群的毒力相关性分析,表明噁唑酰草胺对稗草种群的毒力与五氟磺草胺、双草醚对稗草的毒力在总体上存在显著的弱相关性(r=0.299,P=0.037;r=0.293,P=0.041),因此,长期使用ACCase抑制剂(氰氟草酯等)、ALS抑制剂(五氟磺草胺、双草醚等)的稻田稗草种群对噁唑酰草胺可能存在一定的抗性风险。
  2.不同剂量噁唑酰草胺对稗草抗性进化的影响
  以稗草种群M0为初始种群,在田间连续4轮分别使用高剂量和低剂量噁唑酰草胺处理,发现连续使用低剂量噁唑酰草胺筛选获得的L2、L3和L4种群与初始种群M0相比,对噁唑酰草胺的剂量反应存在显著差异。连续使用高剂量噁唑酰草胺筛选的稗草种群和不用药剂处理的稗草种群与初始种群M0相比,对噁唑酰草胺的剂量反应无显著差异。表明低剂量噁唑酰草胺会加速稗草对其抗性进化,L2-L4种群对噁唑酰草胺产生抗性的原因可能存在多种因素的影响。
  3.噁唑酰草胺与稗草ACCase CT功能域的相互作用
  噁唑酰草胺是新型ACCase抑制剂,通过透射电镜观察噁唑酰草胺处理的稗草叶绿体,测定噁唑酰草胺对靶标酶的抑制活性,以及运用分子模拟、分子对接和分子动力学的方法,研究了噁唑酰草胺与稗草ACCase CT功能域的相互作用。结果表明:噁唑酰草胺对稗草叶绿体具有明显的破坏作用,可高效的抑制敏感稗草ACCase活性(IC50=41.1nM)。噁唑酰草胺作用于稗草CT功能域二聚体交界面的活性位点,氨基酸Tyr175,Phe391',Gly171,Thr194和Lys201在噁唑酰草胺与稗草CT功能域结合时扮演着重要作用。噁唑环位于Tyr175和Phe391'之间,形成π-π共轭。噁唑酰草胺噁唑环上N原子质子化产生的质子与Gly171形成氢键。当Tyr175和Phe391'发生构象改变时,噁唑酰草胺从CT功能域的结合口袋中移动到结合通道的入口处,噁唑环N原子质子化产生的质子与Thr194形成氢键,酰胺键氧原子与Lys201形成氢键。研究结果为深入理解ACCase抑制剂的靶标抗性和交互抗性奠定基础,有助于此类抑制剂的结构优化,为设计新型ACCase抑制剂提供理论依据。
  4.稗草对噁唑酰草胺的抗性机理
  稗草种群WX15、XY15、L3、L4的ACCase CT功能域基因中,已报道的引起靶标抗性的7个位点(Ile1781,Trp1999,Trp2027,Ile2041,Asp2078,Cys2088,Gly2096)均没有发生突变,表明WX15、XY15、L3、L4种群对噁唑酰草胺产生抗性的原因与靶标中已报道的7个与抗性相关的突变无关,可能由非靶标抗性机理引起。代谢酶活性和代谢酶抑制剂逆转抗性研究结果表明:L3和L4种群对噁唑酰草胺产生抗性与GSTs、P450s表达量增加或活性增强有关,GSTs对抗药性的贡献比P450s更大,L3和L4种群对噁唑酰草胺产生抗性与代谢相关。抗性候选基因的表达模式和噁唑酰草胺在稗草体内可能的代谢途径研究表明,抗性稗草与未用药处理的敏感稗草相比,在噁唑酰草胺代谢的3个阶段中,代谢酶基因P450s、GSTs、GTs、ABC transporters的表达量存在显著差异。第1阶段:噁唑酰草胺在Cytochrome P450s的作用下,分解成6-CB和HPPFMA,HPPFMA可进一步降解为HPFMA和对羟基苯酚(hydroquinone)。抗性稗草与未用药处理的敏感稗草相比,显著上调表达的P450s基因为CYP2A6,CYP2C9,CYP71A1,CYP1A1,CYP1B1,CYP1A2,CYP71C1,CYP71C4,CYP87A3,显著下调表达的基因有CYP6A,CYP7126,CYP97B2,CYP93A2。第2阶段,在GSTs作用下6-CB与谷胱甘肽结合后水解生成代谢物,并在GTs的作用下,与糖基结合。对羟基苯酚和HPFMA在GTs的作用下与糖基结合。相对未用药处理的敏感稗草,抗性稗草的GSTs基因(GSTF1,GST23,GSTU6)、GTs基因(UDP-glucuronosyltransferase2B15,UDP-glucuronosyltransferase1-1,UDP-glucuronosyltransferase1-8)显著上调表达,显著下调表达的基因为GST3,GSTU20。第3阶段,在ABC transporters的作用下,将第2阶段的代谢物转运到液泡或胞外。抗性稗草与未用药处理的敏感稗草相比,ABC transporters基因(ABCC6,AB CB1)显著上调表达。这些显著上调表达的代谢酶基因很可能在稗草对噁唑酰草胺的代谢抗性机理中起着重要的作用。
[硕士论文] 吴飞
农药学 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:炔草酯是一种乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制类除草剂,用于防除小麦田常见禾本科杂草。在生产中发现炔草酯制剂使用后,部分小麦出现药害症状,严重时可造成减产。因此,本文以从12个品种中筛选出的对炔草酯制剂耐性最强的品种淮麦23和耐性最弱的品种宁麦16为研究对象,通过炔草酯、安全剂分别处理后测定小麦体内氧化酶、代谢酶和靶标酶的表达水平,比较靶标酶乙酰辅酶A羧化酶CT区域的碱基序列,以明确炔草酯在小麦品种上耐药性差异的原因,为其安全应用提供理论依据。
  氧化酶活性研究结果表明,淮麦23叶片中过氧化物酶(POD)的活性水平高于宁麦16,但药剂处理后增加的幅度低于宁麦16。炔草酯72g a.i.·ha-1和144g a.i.·ha-1单用以及与解草酯混用处理5天后,淮麦23叶片中的POD酶活性开始显著提高,而高剂量(144g a.i.·ha-1)的处理使宁麦16叶片中POD的活性从第3天就开始增加。安全剂解草酯单用对两种小麦叶片内的POD酶活性无显著影响。淮麦23叶片中超氧化物歧化酶(SOD)的活性水平低于宁麦16,炔草酯单用以及与解草酯混用处理后两个品种小麦叶片中SOD酶的活性都快速增加,至第7天到达最大值,而淮麦23增加的幅度没有宁麦16明显。用聚丙烯胺凝胶电泳对这两种酶进行同工酶分析,发现两种小麦的POD和SOD的同工酶谱本身存在差异,炔草酯和解草酯处理没有诱导新的同工酶带。
  代谢酶基因表达量的研究结果表明,炔草酯与解草酯会影响两种小麦体内细胞色素P450基因(CYP71C6V1)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因的表达量,且剂量越高,变化的幅度越大。低剂量(72g a.i.·ha-1)的炔草酯与解草酯混用处理对淮麦23叶片中P450基因的表达量无显著影响,但能提高宁麦16叶片内的P450基因表达量。高剂量(144ga.i.·ha-1)的炔草酯处理始终使淮麦23叶片中P450基因在实验周期内保持较高表达水平,宁麦16在处理第3天后达到最高值,然后逐渐降低,但始终高于对照。炔草酯与解草酯处理后,淮麦23和宁麦16叶片内的GST基因表达水平都呈先增加后降低的趋势,且两种小麦变化的趋势与增加的幅度大体一致。总体而言,淮麦23叶片内P450和GST基因对高剂量的炔草酯(炔草酯+解草酯)活性均强于宁麦16。
  靶标酶基因表达量的研究结果表明,炔草酯会抑制两种小麦叶片内ACCase基因的表达量,剂量越高,基因表达量越低;宁麦16叶片内ACCase基因对炔草酯比淮麦23敏感。安全剂解草酯对其表达量无显著影响。随着小麦的生长,炔草酯对两种小麦叶片内ACCase基因的抑制作用会逐渐减轻,其表达量慢慢上升,但144g a.i.·ha-1炔草酯处理的宁麦16叶片内ACCase基因表达量始终低于淮麦23。
  靶标酶基因序列分析表明,实验所测得的淮麦23叶片内ACCase酶CT功能域的基因序列比宁麦16的序列多130个bp长度。通过Vector NIT软件,将序列翻译成氨基酸残基组成的多肽链,淮麦23的ACCase酶CT域基因的开放阅读框(ORF)长度为1737bp,多肽链由579个氨基酸残基组成,宁麦16ACCase酶CT域基因的开放阅读框(ORF)长度为1707bp,多肽链由569个氨基酸组成。经比对,两种小麦的氨基酸从552位点处开始出现不同,而宁麦16的氨基酸序列与对炔草酯敏感的禾本科杂草,如黑麦草、野燕麦、大穗看麦娘等同源性高。
  综上所述,两种小麦叶片内POD和SOD活性的差异不是其对炔草酯耐药性不同的主要原因;而P450和GST基因表达水平的差异是造成淮麦23比宁麦16耐炔草酯性强的原因之一;安全剂解草酯处理后,两种小麦叶片内POD和SOD活性及ACCase基因表达量都没有显著变化,但P450和GST基因的表达量得到了提高,这也是影响其耐药性差异的因素。ACCase基因表达量和CT域基因序列的差异可能是淮麦23对炔草酯具有较强耐药性的基础。
[硕士论文] 刘志鹏
生物化学与分子生物学 兰州理工大学 2017(学位年度)
摘要:钝裂银莲花(Anemone obtusiloba)是一种青藏高原东缘高寒草甸中比较常见的毒杂草,花色从白色过渡到黄色,为牲畜不食。本文采用RAPD基因组DNA分子标记技术对甘南州不同花色的11个居群进行遗传多样分析,并将遗传多样性与样地的生态因子进行相关性分析。实验结果表明:
  1.合作、碌曲、玛曲和阿孜4个样地的土壤水分含量有显著性差异(P<0.05),大小顺序如下:玛曲>碌曲>阿孜>合作;4个样地的土壤皆呈现中性偏酸性,但碌曲样地土壤的pH显著低于其他三个样地(P<0.05);土壤速效磷含量极高,之间没有显著性差异;全磷含量极高,玛曲和阿孜样地土壤全磷含量显著高于合作和碌曲的(P<0.05);有效氮含量极高,但样地之间存在显著性差异(P<0.05),大小顺序为:阿孜>玛曲,碌曲>合作;4个样地的速效钾含量水平均较高,阿孜、玛曲和碌曲的样地土壤速效钾含量之间有显著性差异(P<0.05),合作的和碌曲的之间也有显著性差异(P<0.05),合作的与阿孜、玛曲的之间没有显著性差异,大小顺序如下:阿孜>玛曲>碌曲,合作>碌曲。
  2.采用正交试验和单因素试验相结合的方法确定了RAPD-PCR最优反应体系和扩增程序:总体系20μL,DNA模板30ng,primer0.4mmol/L,Taq DNA聚合酶0.5U,dNTPs0.4mmol/L,10×Buffer2μL,Mg2+2.5mmol/L,ddH2O14μL;预变性96℃5min30sec,变性94℃1min10sec,退火37℃1min40sec延伸72℃1min10sec,续补72℃6min30sec,循环数40。
  3.玛曲黄色(MQY)居群的多态位点百分率最高,相对地,玛曲白色(MQW)居群的最低,各地域白色居群多态位点均低于黄色和浅色居群的。总体多态位点百分率高于各亚居群(MQY除外)。各亚居群Shannon信息指数和 Nei’s指数估计的基因多样性大小顺序和多态位点百分率的顺序基本一致。钝裂银莲花的遗传变异主要发生在种群内,但亚居群间已发生一定的遗传分化。钝裂银莲花11个亚居群可以归为3大支,第一支是合作钝裂银莲花;第二支是碌曲黄、浅和白色居群,玛曲黄色和浅色居群;第三支是阿孜黄、浅色居群和玛曲白色居群。
  4.通过钝裂银莲花居群遗传多样性与生态因子相关性分析发现,海拔越低,土壤营养成分含量越低,钝裂银莲花居群遗传多样性越高;土壤含水量、速效氮(AN)含量在钝裂银莲花的地理分布中可能起着一定的作用。
[硕士论文] 胡盈盈
农业信息化 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:除草剂的过量喷洒,给土壤和生态造成了一系列严重的问题,因此田间杂草精准控制技术变的尤为重要。在田间杂草精准控制技术中,怎样快速、准确实时地获取农田杂草信息,成为了田间杂草精准控制技术所面临的首要问题。田间杂草识别方法就是通过获取杂草信息来区分杂草和作物的一项重要手段,所以杂草的识别在农业可持续发展中有着不可替代的作用。目前,基于普通的相机设备的杂草识别技术的识别存在一些弊端,有着精度低、耗时严重等问题,近地遥感技术可获取可见光、紫外线、红外线等多波段信息,具有蕴含信息量足、探测手段多、无损探测性好、实时性强等特点,是田间杂草识别技术中一项重要方法。因此,本文结合高光谱和多光谱两种近地光谱数据,分别对夏玉米田间杂草进行模式识别。
  本文选取山东农业大学南校区玉米实验田为研究区,利用ASD便携式地物光谱仪采集室内玉米和杂草光谱数据,通过高光谱数据对田间杂草和作物建立光谱数据集,筛选特征波段,建立逐步判别模型以期达到初步识别玉米田间杂草。实验选取7月份杂草生长旺盛季节的4-7叶期玉米田间杂草为研究对象,此时是玉米田间杂草管理的重要阶段。实验选取三种典型杂草马齿苋、野苋菜和香附。对玉米作物和杂草每种植被均采集30组数据,每组数据设为10个样本,共有1200个光谱数据,通过对光谱数据的预处理和分析,筛选出了734nm、954nm、1324nm、1869nm四个敏感波段,对选取的敏感波段进行判别模型的建立,实验结果得到模型精度为85.8%,在一定程度上实现了杂草和玉米作物的区分。其中,玉米的识别精度达到90%,杂草野苋菜和香附出现了混合度较高的状态,野苋菜分类精度最低仅有63.3%,其中30%的野苋菜被错分到香附中。
  在室内高光谱数据获取的同时,利用ADC便携式多光谱相机拍摄室外原始生长形态的作物和杂草,获取多光谱图像。基于图像的计算机视觉方法,从多光谱图像中提取作物和杂草的形状、纹理等特征信息,并对特征参数进行PCA降维,建立支持向量机(SVM)模型,完成基于多光谱图像的作物间杂草识别。多光谱数据对每种植被均采集25组照片,对多光谱数据进行一系列预处理去除背景值,提取其形态和纹理特征,通过主成分(PCA)分析得到三个主成分,用SVM算法进行杂草识别,最终分类精度达到88%。多光谱图像识别结果表明,玉米识别精度达到88%,其中野苋菜识别率最低72%,其中有24%与香附混合,4%与玉米混合。SVM算法在兼顾了用时短,识别精度高的同时,也为田间杂草的识别提供了一种可行的算法。
  以上两种方法对照,结果表明,两种研究方法的精度均较高。第一种研究方法精度高的原因有两方面:一方面是由于室内实验,减少了外界环境的影响,对减少误差有一定的作用。另一方面是植物本身的区别,马齿苋和野苋菜均为双子叶植物、玉米和香附为单子叶植物,双子叶和单子叶植物的叶片结构具有差异性,所以基于光谱特征较容易区分。第二种方法的精度高是由于:玉米和三种杂草形态及纹理存在明显的区别,可以很好的从图像技术实现对玉米和杂草的区分。杂草识别方法最终目的就是精准快速的用于田间除草。在此次的研究方法上,证明了高光谱及多光谱在杂草的识别方向具有一定的应用价值。对比二者识别过程和效果,认为基于图像的杂草识别方法,具有光学传感器反应敏捷、结构简单、操作方便,在实时性和经济性方面存在一定优势,是一种可行的手段,相比高光谱特征识别更具优势。
[硕士论文] 周倩兰
植物保护 湖南人文科技学院 2017(学位年度)
摘要:我国是葡萄种植的大国,在历经两千多年的发展后,葡萄的栽培技术也在不断更新,日渐成熟,葡萄园中杂草的处理一直是广大农户较头痛的问题之一。湘中地区种植鲜食葡萄仅有20多年的历史,但由于种植葡萄的投资回收期短,因而葡萄种植面积增加较快,以及多雨的气候条件,使得杂草肆掠的情况日益严重,亟待解决。本研究通过在苗期覆草、覆膜以及施用除草剂,意在研究不同的杂草防控效果以及其对植物本身的影响,帮农户解决杂草多,除不尽的难题,为其除草提高理论依据。本研究主要结果如下:
  1.在苗期,覆盖秸秆和膜都能减少杂草的数量,对于杂草的防控有明显的效果,其中效果最为明显的是覆盖黑膜,能使杂草株数和杂草鲜重减少49.6%和82.4%,其次是覆盖秸秆,能使杂草株数和杂草鲜重减少40.31%和68.9%,覆盖透明膜的处理杂草株数和杂草鲜重比对照组低19.33%和39.98%。且秸秆和膜的施用对葡萄苗期的农艺性状和生理生化指标都无明显的毒害作用,反而能在一定程度上促进葡萄的生长。
  2.在苗期,喷施烯禾啶、草铵膦、草甘膦等除草剂对于苗期的杂草有一定的控制作用,其中效果最明显的是草甘膦,覆盖基质的条件下,喷洒草甘膦的杂草株数防控比喷洒烯禾啶和草铵膦高11.02%和2.22%;喷洒草甘膦的杂草鲜重防控比喷洒烯禾啶和草铵膦高12.08%和4.95%;草铵膦紧随其后,防控杂草的效果也十分明显;且从生理生化指标来看,喷施草铵膦比喷施草甘膦对植株伤害更小。
  3.不同除草剂对葡萄田中杂草防控效果十分明显,只要按时按量对葡萄进行除草剂的喷洒,能控制百分之九十以上的杂草,但不同除草剂针对不同种类的杂草效果不一,在本地区的葡萄田中,草铵膦的除草效果最好,在浆果成熟期,草甘膦的株数防效比草铵膦和烯禾啶分别高19.42%和33.05%,鲜重防效比草铵膦和烯禾啶分别高17.85%和35.34%。但三种除草剂对于植株的生理生化系统都产生了一定的影响,随着葡萄生长过程对除草剂的慢慢吸收,其叶片中的SOD、CAT和POD含量慢慢低于对照组,MDA含量则高于对照组,在浆果成熟期,这三种处理(依次为草铵膦、草甘膦、烯禾啶)的SOD含量分别比对照组低1.99%、4.23%和5.44%,CAT含量分别比对照组低0.38%、1.82%和2.44%,POD含量分别比对照组低0.48%、1.48%、3.46%,MDA含量分别比对照组高41.59%、35.40%、23.89%。
  综上所述,覆草、覆膜有利于葡萄苗期杂草的防除,且覆黑膜的效果更好。同时,这三种覆盖方式对葡萄苗期叶片的生长都有一定的促进作用。在葡萄苗期向其喷洒除草剂后,葡萄田中的杂草有了明显的减少,且其中草甘膦的防效最明显,草铵膦其次,但从葡萄的生长指标来看,施用草铵膦对葡萄的生长最为有利,因此,两者权衡下,选用草铵膦能取得较好的效果。
[硕士论文] 宋少杰
农业昆虫与害虫防治 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:紫茎泽兰(Ageratina adenophora Sprengel)是一种世界恶性入侵杂草,现已在30多个国家和地区广泛分布,造成了严重的经济损失和生态灾难,甚至对人畜健康构成一定威胁。该植物自二十世纪40年代传入我国云南后,迅速蔓延扩散,现广泛分布于西南地区和台湾等地,造成了农林牧副业的重大危害。近年的研究证实紫茎泽兰对入侵地植物有明显的化感抑制作用,尤其在根际化感作用方面。外来植物入侵后,在与本地物种的互作过程中,常出现环境适应性的生物和生态学特性改变。许多入侵植物会在生长与防御物质资源方面进行再分配,如降低应对专食性天敌防御的投入,而将更多的资源用于生长发育或用于强化抑制排挤本地植物的化感作用。近来发现紫茎泽兰入侵种群产生了叶氮由细胞壁向光合机构再分配的进化,表明其入侵后体内资源对生长发育在偏向性增加供给。泽兰实蝇(Procecidochares utilis Stone)是我国上世纪80年代引进用于控制入侵杂草紫茎泽兰的专食性天敌,已在很多地区建立了稳定的自然种群,但控制作用较弱。因此,本研究以原产地和入侵地紫茎泽兰种群为材料,分析泽兰实蝇寄生胁迫下,紫茎泽兰化感/抗虫物质含量的变化规律,以期评价外来植物入侵种群的天敌适应性与化感作用之间的联动效应,揭示天敌作用下紫茎泽兰如何适应并持续扩张的生态机制。主要结果如下:
  1.选择原产地(墨西哥,2个种群:M1、M2)和入侵地(中国,3个种群:C1、C2、C3)紫茎泽兰为材料,通过扫描电镜检测芽尖形态的差异,并检测对比不同种群植株地上部分碳氮比,以及泽兰实蝇寄生下,6种抗虫物质(单宁类:单宁酸、儿茶素、鞣花酸;类黄酮:槲皮素、异槲皮素、山奈酚)的含量。结果表明:原产地和入侵地紫茎泽兰的泽兰实蝇寄生点芽尖处均覆盖浓密单毛,通过芽尖横切面观察发现,无论是厚壁组织结构还是皮层细胞层数,入侵地种群与原产地种群相比均无明显差异;地上部分碳氮比结果表明,入侵地的3个种群均显著低于原产地的2个种群,尤其在茎秆部位(入侵地种群比原产地种群低18.4%)。抗虫物质检测结果表明,紫茎泽兰入侵种群的抗虫物质含量显著低于原产地种群,其中芽尖部位单宁酸和儿茶素含量尤为明显,它们分别比原产地种群的低26.4%和32.3%;泽兰实蝇寄生后,无论是原产地种群还是入侵地种群抗虫物质含量均呈上升趋势,尤其是单宁类化合物,其中M1种群寄生植株在虫瘿破膜前,儿茶素含量比未寄生植株升高了163.2%。可见,紫茎泽兰入侵种群在抗虫特性方面产生了资源再分配的适应性变化,这对它在新生境天敌缺乏下的持续扩张明显是有利的。原产地种群和入侵地种群相比,虽然泽兰实蝇寄生均诱导紫茎泽兰抗虫物质的增加,但原产地种群增加的幅度更大。表明,紫茎泽兰入侵后对专食性天敌胁迫的适应性已经明显下降。
  2.采用营养液培育幼苗结合笼罩接虫法,测定比较了泽兰实蝇寄生下,紫茎泽兰入侵地种群和原产地种群的化感物质含量。
  结果表明:入侵地种群泽兰二酮的分泌量显著高于原产地种群,但羟基泽兰酮的含量差异不显著;泽兰实蝇寄生后,入侵地种群化感物质的含量产生了显著变化,在虫瘿初现时,寄生植株比未寄生植株化感物质含量显著升高,其中C2种群被寄生后的羟基泽兰酮含量比对照增加了77.6%,在虫瘿破膜前,寄生植株比未寄生植株化感物质含量显著降低,其中C3种群在寄生后羟基泽兰酮含量比未寄生降低了50.7%。可见,紫茎泽兰入侵后根际化感作用明显增强,而专食性天敌在寄生初期还能强化化感作用。因此,可基本判断泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰基于化感作用的入侵扩张是有利的。
[硕士论文] 艾尼古丽·依明
植物病理学 石河子大学 2017(学位年度)
摘要:目的:明确石河子地区菟丝子种类、生物学特性并筛选出对菟丝子强致病的生防菌株及高效化学药剂,为新疆菟丝子的防治提供理论和技术支持。
  方法:从石河子市内及其周边采集菟丝子茎、花和种子,采用形态学与分子生物学(ITS、rbcL、trnL-F序列分析)对其进行鉴定;通过盆栽试验和田间观察,掌握石河子地区主要种单柱菟丝子和田野菟丝子菟丝子的生物学特性及发生规律;采集自然发病的菟丝子病样,进行组织分离,致病性测定、形态学及分子生物学鉴定;对获得的分离物进行强致病菌株的筛选,并对筛选获得的强致病菌株进行了生物学特性研究和田间防效测定;采用不同浓度喷洒试验在小区筛选高效防治化学药剂。
  结果:
  1、从石河子地区共采集了37份菟丝子样品,并将其鉴定为两个种:田野菟丝子Cuscuta.campestris和单柱菟丝子Cuscuta.monogyna。其中田野菟丝子大部分寄生在草本植物上,单柱菟丝子既能寄生木本植物,又能寄生在草本植物上。
  2、种子吸水率试验结果说明:2种菟丝子大部分种子种皮不透水,种子具有物理休眠特性;单柱菟丝子划破种子在-4-35℃均能发芽,在30℃时,总萌发率为最高。田野菟丝子划破种子在温度低于10℃时不萌发,在25℃时,总萌发率为最高。25℃时,两种菟丝子芽长均为最长;不同光照条件对单柱菟丝子和田野菟丝子种子的最终萌发率和芽长均无显著影响,但在不同光照条件下单柱菟丝子嫩芽的颜色存在差异,在持续光照和光暗交替(16/8 h)条件下呈浅紫色,持续黑暗条件下呈白色(无色),持续暗光条件下呈淡黄色。不同光照条件对田野菟丝子嫩芽颜色均无显著影响;当土壤含水量为30%时,单柱菟丝子和田野菟丝子的萌发率和芽长均达到最高值。
  3、菟丝子种子在4月下旬至5上旬连续的春雨后,开始大量萌发出土,6月份至8月份开花。单柱菟丝子和田野菟丝子结果到果实成熟分别需要40 d和20 d左右。
  4、采集了159份菟丝子病样并将其归类为三种典型症状,进行组织分离获得123个分离物。经致病性测定获得96个致病菌,其中交链格孢菌Alternaria alternata为优势种,共62个,占致病菌的64.5%;不等弯孢菌Curvularia inaequalis13个,占13.5%;金黄壳囊孢菌 Cytospora chrysosperma2个,占2.08%;串珠镰刀菌 Fusarium verticillioides17个,占17.7%;其他2个,占2.08%。经过离体接种和小区试验,筛选出3株致病性较强的致病菌,即交链格孢菌k4-1,串珠镰孢菌m5和不等弯孢菌d1-3。这3株致病菌的悬浮液处理寄生在榆树上的单柱菟丝子后,发现15 d均能使菟丝子死亡,防效可以达到100%。
  5、单柱菟丝子的4株高效生防菌株k4-1、d1-3、m5和腐烂病菌株y2-3的菌丝适宜生长的温度范围为25-30℃,最适菌丝生长的温度为25℃。菌株m5分生孢子在25℃萌发率最高,菌株k4-1和d1-3在30℃萌发率为最高;菌株k4-1、d1-3和m5孢子萌发率随相对湿度增加而增大;菌株d1-3、k4-1、m5和y2-3菌丝在pH值为4-12时均能生长,菌株m5适宜菌丝生长pH值范围为7-11,菌株d1-3和k4-1适宜菌丝生长pH值范围为5-10,菌株y2-3适宜菌丝生长pH值范围为4-6。适宜菌株k4-1、d1-3和m5孢子萌发pH值范围为6-9。以上4种菌株对菟丝子常见寄主安全性测定结果表明,4种菌株对无伤口寄主苦豆子、月季、榆树、丁香和赤楠等均安全,无致病性。
  6、41%草甘膦异丙胺盐AS410、820 mg/L、10.8%精喹禾灵EC67 mg/L、苯·唑·2甲钠275 mg/L对菟丝子防效高,对寄主榆树安全,效果较为理想。
[硕士论文] 古春凤
生态学 杭州师范大学 2017(学位年度)
摘要:加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)是一种世界性的入侵植物,严重威胁入侵地的生物多样性,干扰原有生态系统的群落结构,甚至引起生态系统服务功能退化,造成重大的经济损失。人们采取了多种方法对该入侵物种进行防除,化学防除是广泛被采用的方法,其中草甘膦因具有高效、低毒等优点,是目前被大量使用于防治加拿大一枝黄花的除草剂。自然群落中,植物个体之间普遍存在着相互联系,广泛使用化学除草剂防除外来入侵植物,抑制入侵植物生长的同时,必然也干扰了邻近植物的生长,直接或间接改变植物之间的相互联系,由此可能会对植物群落的自然演替造成干扰,破坏当地生态系统的动态平衡。
  目前对草甘膦影响入侵植物的研究多集中在草甘膦对目标对象的防治效果、草甘膦对植物生理的影响以及抗性或非抗性植物对草甘膦处理的敏感性等方面,对于喷施草甘膦是否影响入侵植物与土著植物种间关系仍需要进一步研究。为了解草甘膦处理后植物种间相互作用的变化规律,本研究以杭州湾湿地公园内自然入侵的加拿大一枝黄花和其常见伴生禾本科植物白茅(Imperata cylindrica)为研究对象,设置了控制条件实验,研究不同浓度草甘膦处理后加拿大一枝黄花和白茅的邻体效应指数与相对产量指数的变化情况,以分析草甘膦处理下加拿大一枝黄花和白茅种间相互作用的变化规律。为探讨草甘膦对植物种间相互作用的影响机理,同样进行控制条件实验,研究喷施不同浓度草甘膦后加拿大一枝黄花和白茅的水解氨基酸含量、形态特征、光合作用、叶绿素荧光参数的变化情况,以及加拿大一枝黄花植株水浸提液化感活性和根际分泌化感物质含量的变化情况,初步分析草甘膦对植物种间相互作用的过程机理。旨在为进一步研究草甘膦的生态效应提供理论依据,为优化农药使用提供数据支持。本研究得到以下结果:
  (1)草甘膦对两个物种生长的影响
  草甘膦处理显著抑制了入侵植物加拿大一枝黄花和土著植物白茅的生长,白茅先于加拿大一枝黄花出现失绿现象。随着草甘膦浓度升高,加拿大一枝黄花地上、地下部分积累的生物量明显不断减少,相应的,其体内所含水解氨基酸的总量也在减少。0~0.9mL/L浓度处理后加拿大一枝黄花株高仍有增长,而在1.2~1.8mL/L下植株株高基本停止增长;0~1.5mL/L处理后加拿大一枝黄花茎上的绿叶数随时间推移呈递增趋势,1.8 mL/L浓度处理后加拿大一枝黄花基本枯萎死亡。白茅的分蘖死亡数和枯萎叶片长均随着草甘膦处理浓度递增而增加,植株地上、地下积累的生物量不断减少,水解氨基酸含量也不断减少。0~0.6mL/L浓度下白茅的分蘖数和绿叶长度随时间延长呈上升趋势。相同浓度处理下,草甘膦对白茅生长的抑制作用远高于对加拿大一枝黄花的抑制。
  (2)草甘膦对两个物种光合作用与叶绿素荧光的影响
  草甘膦处理显著影响了加拿大一祓黄花和白茅的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(C)。与生长状态相符合,相同浓度草甘膦处理对白茅光合特性与叶绿素荧光参数的抑制作用要大于对加拿大一技黄花的抑制。与加拿大一枝黄花相比,随着处理浓度递增,白茅Pnmax和LSP的下降幅度、LCP的上升幅度更大;两个物种暗呼吸速率(Rd)以及表观量子效率(AQY)受草甘膦的影响较小。在不同种植方式下,草甘膦作用后加拿大一枝黄花和白茅的光合作用呈现出不同的变化趋势,0.6mL/L浓度的草甘膦处理对混种加拿大一枝黄花和白茅光合作用的影响大于两种植物的单种种群,随着处理浓度增加,草甘膦对不同种植方式下两种植物光合作用的影响趋近。草甘膦处理显著影响了加拿大一枝黄花和白茅的NPQ与Fv/Fo;白茅Yield、ETR和Fv/Fm等荧光参数所受的影响高于加拿大一枝黄花所受的影响。
  (3)草甘膦对加拿大一枝黄花化感活性的影响
  革甘膦处理后,加拿大一枝黄花植株水浸提液对自茅生长的抑制作用呈减弱趋势。随处理浓度升高,对应的加拿大一枝黄花植株水浸提液作用后白茅的分蘖数、绿叶片长以及积累的生物量均呈逐渐增加的趋势。草甘膦处理减少了加拿大一枝黄花根部组织向土壤环境中释放的总黄酮、总多酚的含量,但总皂苷的含量基本保持不变。总体而言,随草甘膦浓度递增,加拿大一技黄花对邻近自茅植株生长的化感抑制作用逐渐减弱,使得白茅种内竞争强度相对大于其种间竞争强度,因而与加拿大一枝黄花混合种植时,白茅有生长较好的趋势。
  (4)草甘膦对加拿大一枝黄花与白茅种间相互作用的影响
  自然条件下,RⅡ为负值,加拿大一枝黄花和自茅种间净相互作用表现为竞争。随草甘膦浓度递增,RⅡ负值不断减小,混种加拿大一枝黄花和白茅之间的竞争强度逐渐减弱。一方面,草甘膦处理抑制了加拿大一技黄花、白茅地上茎叶和地下根与根茎正常的生长发育,降低了两个物种地上部分竞争光照资源、地下部分从土壤环境吸收养分、水分的能力,由此减弱了两个物种种间竞争效应。另一方面,草甘膦影响了加拿大一枝黄花植株体内某些次生代谢物质的合成和分泌,减弱了其对邻近白茅生长的化感抑制作用。草甘膦处理后白茅的RY增大,其种内竞争强度相对大于种间竞争强度,因而与单种植株相比,混种白茅有生长较好的趋势。
  与本土植物白茅相比,入侵并成功定居、往外扩散的加拿大一枝黄花对草甘膦的耐受性更强。基于试验得出的结果,建议在外来植物加拿大一枝黄花入侵前期,与土著植物相伴生长时,应避免采用除草剂草甘膦进行防除,以减小对土著白茅群落的影响。下一步的研究将建立在本研究结论的基础上,进一步研究除草剂草甘膦减弱入侵植物与土著植物种间竞争关系的过程中何种因素在其中起主导作用。
[硕士论文] 张启尧
生态学 广西大学 2017(学位年度)
摘要:菟丝子是我国林业危险性有害生物,主要采用物理、化学和生物方法对其进行防治。其中,生物防治由于具有不污染环境、对寄主安全、能有效地保护天敌、发挥持续控制作用等优点而得到广泛应用。植物源防治物质的研究有望为菟丝子的生物防治开辟新的途径。本文选取苦楝树(树皮和果实)乙醇提取物和菟丝子防治特效药剂菟丝特对菟丝子及其寄主黄素梅进行喷洒处理,通过测定菟丝子及其寄主黄素梅的生长和生理指标评价药剂的防治效果和作用机制。结果如下:
  1、苦楝树皮醇提取物和菟丝特能较为有效防治菟丝子侵染宿主黄素梅。药剂处理后初期菟丝子表现为生长点失水下垂、缠绕圈数减少的症状;后期菟丝子大面积萎蔫死亡。苦楝树皮醇提物和菟丝特混合处理能显著抑制菟丝子的生长,表现出一定的浓度-剂量效应。苦楝皮醇提物40 g/L和菟丝特混合药剂的药效最好,处理15d后菟丝子表现出部分萎蔫干枯的症状,药后30d,绝大多数菟丝子死亡。
  2、低中浓度苦楝醇提物处理下的黄素梅能在15d内恢复生长,对宿主相对安全;菟丝特处理下黄素梅均能在30d内恢复正常生长。苦楝树皮醇提物和菟丝特混合处理对寄主黄素梅有着较高的安全性,不仅能有效抑制菟丝子生长,同时对宿主黄素梅的影响能在短时间内消除。
  3、高浓度苦楝皮醇提物和不同浓度菟丝特处理后菟丝子内可溶性糖含量明显升高。而可溶性蛋白的含量随处理浓度的升高呈下降的趋势。而中高浓度的苦楝皮醇提物和菟丝特处理下黄素梅叶片的可用性糖含量降低,且可溶性蛋白含量显著高于对照组黄素梅。
  4、随着苦楝皮醇提物和菟丝特浓度的增加,菟丝子内MDA含量逐渐升高。而寄主植物黄素梅叶片内MDA的含量随苦楝皮醇提物和菟丝特浓度的增加呈逐渐降低的趋势。
  5、苦楝皮醇提物和菟丝特能显著抑制菟丝子的生长发育,并促进黄素梅恢复正常生长。药剂胁迫使菟丝子使菟丝子SOD活性降低,POD和CAT的活性逐渐升高。药剂处理能显著增强黄素梅抗氧化酶的活性,提高寄主抵御菟丝子侵袭的能力,干扰菟丝子对黄素梅寄主的识别,从而达到生物防治的效果。
  6、6%菟丝特和苦楝皮醇提物对黄素梅叶片的光合活性和叶绿素荧光参数的影响表现出一定的剂量效应。随药剂浓度的加大,对黄素梅光合活性和叶绿素荧光参数的影响就越显著。其中混合药剂处理9(苦楝皮醇提物40 g/L+菟丝特14 mg/L)的防效最好。
[硕士论文] 杨鹏程
植物保护 湖南人文科技学院 2017(学位年度)
摘要:抛秧稻在双峰县已推广多年,取得了较大的发展,但是抛秧稻田杂草难以防除,阻碍了抛秧稻的进一步发展。探索一种安全、有效的杂草防除策略,对于水稻的优质高效安全生产具有重要意义。
  本文以双峰抛秧稻田为例,采取“一封二杀三补”模式,研究一种安全、有效、专业化、规范化的杂草防治策略。
  本文综合考虑双峰县抛秧稻田杂草种类及其环境等因素,首先进行了5种封闭除草剂及3种喷雾除草剂的筛选试验,选取最优的除草剂组合。试验表明,5种封闭除草剂其防除杂草的效果均优于常用的对照除草剂,不同浓度的供筛选除草剂除草效果均达89%以上;3种供试喷雾除草药剂,防除杂草的效果均优于常用对照药剂,且稻田秧苗长势良好,对秧苗无毒害作用,不同浓度的供筛选除草剂除草效果均达87%以上。应用最优除草剂组合,在双峰县选取2个村的抛秧晚稻田进行大面积示范推广,示范结果显示,采取“一封二杀三补”模式下,平均杂草防效都在90%左右,最终稻田增产效果显著,产量相对空白对照都增幅36%以上;这个结果也优于使用一种除草剂的效果;水稻生长过程中,也无任何药害现象。综合上述结果得到结论:“一封二杀三补”稻田杂草防控模式,是一种安全、有效、经济的杂草防控模式,可大面积推广应用。
[硕士论文] 李晓焕
环境工程 西北大学 2017(学位年度)
摘要:青海省草地资源丰富,是中国畜牧业发展的重要基地。近年来,由于过度放牧,导致草地退化、生产力下降、生态环境恶化、毒害草增加。瑞香狼毒是青藏高原高寒草地最严重的毒草种类之一,利用GIS技术,分析瑞香狼毒的分布及与土壤特性的关系,研究狼毒分布的主要影响因素,对该地区瑞香狼毒的防控和生态系统的平衡具有重要意义。
  本文以祁连县典型退化高寒草甸为研究区,利用经典统计学、地统计学理论与GIS技术相结合,研究瑞香狼毒发生区与非发生区植被、土壤水分、土壤养分和微生物多样性的差异性、空间异质性及空间分布格局,进而分析瑞香狼毒与土壤特性之间的关系,主要取得了以下成果:
  (1)发生区群落平均盖度与非发生区相当,但空间变异程度大于非发生区。狼毒盖度具有较高的变异性,其空间分布格局表现为明显的斑块状,由中心聚集向四周扩散,导致整个样地群落盖度具有较大的空间变异。
  (2)发生区与非发生区全氮、全磷和有机质含量存在显著差异性,且发生区低于非发生区,而变异程度均高于非发生区。发生区全氮、全磷和有机质的空间分布呈斑块状且破碎化比较明显,而全钾的空间分布较为平缓且与狼毒盖度分布趋势较为一致。相关分析表明,全钾与狼毒盖度呈显著负相关关系,狼毒盖度随全钾的升高而降低,全钾的空间异质性对狼毒盖度的空间分布具有显著影响。
  (3)发生区与非发生区在20~30cm、80~90cm、90~100cm层土壤水分含量均值存在显著差异,发生区20~30cm层土壤水分含量大于非发生区,80~90cm和90~100cm层则小于非发生区。发生区各层土壤水分含量变化均有明显规律,浅层斑块破碎化严重,深层破碎化较小,中层空间分布比较平缓;非发生区各层土壤水分分布随机性较强。相关分析表明,随着狼毒盖度的增加,总体0~100cm土壤水分含量逐渐减少。从各层来看,狼毒盖度与10~20cm、70~100cm各层土壤水分呈显著负相关关系,而与30~50cm各层土壤水分呈显著正相关关系。土壤水分的空间分布和狼毒盖度的空间分布是相互影响相互制约的。
  (4)发生区与非发生区土壤微生物多样性存在显著差异性,发生区群落丰富度和多样性比较低,而群落优势度比较高。发生区群落丰富度和多样性的空间斑块状分布更明显,且与狼毒盖度的空间分布趋势较为相似。但相关分析表明,土壤微生物多样性指数与狼毒盖度的关系均不明显。
[硕士论文] 芮静
植物保护;农药学 东北农业大学 2017(学位年度)
摘要:水稻是黑龙江省主要种植作物之一,野慈姑作为稻田最主要的恶性杂草之一,如何彻底消灭一直是想要解决的棘手问题。野慈姑存在两种繁殖方式,种子繁殖和球茎繁殖。球茎在土层中的分布深度不同,导致野慈姑出苗历期较长,增加了防除的难度。野慈姑(学名:Sagittaria trifolia L.)别名狭叶慈姑、三角剪、水芋等。多年生水生或沼生草本。叶片形状多变,有带状叶、椭圆形叶和箭型叶三种叶形。地下根状茎横走,先端膨大成球茎。本文采用室外盆栽法对野慈姑的生物学特性和相关防除理论进行了系统、有针对性的研究,为更加科学有效地防除野慈姑提供一定的理论依据,主要研究结果如下:
  1、球茎繁殖野慈姑平均可抽薹1.00-2.35个/株,最多6个/株;平均根状茎数1.03-4.84条/株,最多9条/株;平均根状茎节数1.88-4.85个/条,最多9个/条;平均新生球茎数1.00-3.73个/株,最多6个/株。箭型叶片数达6-7片时,地下根状茎开始抽生。与根状茎数最相关的是抽薹数,其次是叶片数,温度是重要影响因素。与新生球茎数最相关的是抽薹数、根状茎数和根状茎节数。
  2、无水层时球茎繁殖野慈姑出苗时间长,有水层时出苗时间整齐,水层深浅对出苗时间和出苗率影响不大。球茎播深越浅,出苗时间越早,播深越深,出苗率越低,播深在20cm以上时,出苗率极低。无水层处理随播深增加,叶片数和抽薹数降低。无水层不同播深处理间,根状茎数、根状茎节数和新生球茎数无差异显著性。有水层播深15cm处理,野慈姑叶片数、抽薹数、根状茎数、根状茎节数和新生球茎数最多。
  3、球茎繁殖野慈姑新生球茎土层分布深度为3-37cm不等,10-30cm深度范围内最多。球茎大小横径为0.63-1.20cm,纵径为1.65-2.30cm。与第二年调查数据相比隔年调查的新生球茎数量减少、分布更集中,但大小未减小。
  4、野慈姑球茎及种子出苗特性:
  (1)温度条件在25/10℃以上时,即满足球茎繁殖野慈姑出苗对温度的需求。温度越高,温差越小,出苗越快,叶片增长越迅速,长势越好。低温条件下,苗较根生长更快,高温条件下,根较苗生长更快。根的生长受温度影响较大。
  (2)不同光照强度条件下,球茎繁殖野慈姑出苗率和长势相差不大,仅表现为植株茎干强度的不同。完全遮光处理也能出苗,但存活时间不长。
  (3)野慈姑球茎顶芽一旦受到破坏,即不能萌发。
  (4)野慈姑种子播深为1cm和2cm时出苗率最大,播深为3cm和4cm时出苗时间较1cm和2cm晚,播深为5cm和6cm时,不能出苗。
  5、野慈姑结球前施用除草剂可达到根除两种繁殖方式的目的,施用除草剂2甲4氯或2甲·灭草松效果最好。结球后施用除草剂对新生球茎数量的控制效果没有结球前好,控制种子繁殖野慈姑效果比球茎繁殖效果好,控制新生球茎数量效果最好的是2甲4氯,控制新生球茎大小效果最好的是2甲·灭草松。
[硕士论文] 朱睿
地理学;自然地理学 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,设施农业因复种指数和产量高,在我国得到迅速发展,但高强度农业生产方式及不合理的施肥和灌溉方式,导致土壤退化严重,次生盐渍化和土传病害频发,成为设施农业亟待解决的关键问题。强还原土壤消毒(reductive soildisinfestation,RSD)通过向土壤中添加易分解的有机物料、淹水并覆膜培养,可以在短时间内显著杀灭土传病原菌,同时改善土壤理化性质,使土壤恢复到适于耕种的健康状态。充分认识强还原土壤消毒对于改善农田土壤质量的作用,阐明强还原土壤消毒获得最佳效果的水分和有机物料施用条件,对于强还原土壤消毒方法的推广应用具有促进作用。在前人研究的基础上,本文主要研究强还原土壤消毒获得最佳效果的水分和有机物料施用及其强还原土壤消毒对农田杂草生长的抑制作用。
  本研究采集南京市八卦洲连续种植芦蒿发生连作障碍的土壤,利用分子生物学技术和稀释平板涂布法,研究不同水分含量和不同秸秆添加量下RSD的杀菌效果及对土壤理化性质的改良效果。结果表明,水分含量为60%最大持水量(water holding capacity,WHC)并添加5 gkg-1玉米秸秆能够有效改善土壤理化性质,显著提升土壤pH和NH4+-N浓度,NO3--N和SO42-浓度显著降低,由此可见,若以改善土壤次生盐渍化为目的,与目前淹水并添加大量有机物料的RSD处理相比,60% WHC结合5 g kg-1更加经济简便。但是,60% WHC的RSD处理并不能有效抑制土壤中病原菌的繁殖,甚至会促进病原菌的生长。100% WHC的RSD处理对尖孢镰刀菌、疫霉菌和腐霉菌的杀菌效果均可达到90%以上,其中在100%WHC+10 g kg-1玉米秸秆处理时对尖孢镰刀菌的杀菌率可达到96%。
  采集南京市龙潭连续种植西兰花,因严重连作障碍无法继续种植而荒芜的土壤,利用镜检法和诱萌法,研究RSD处理后对杂草的抑制效果,并于常州春江镇设施菜地中实施大田试验,研究RSD在田间环境下对杂草的抑制效果。采集杂草种子,研究RSD过程中产生的有害物质如有机酸、Fe2+和Mn2+等对种子萌发的影响,阐明RSD抑制杂草萌发的机理。结果表明,RSD处理后能显著抑制杂草萌发,降低土壤中杂草密度,即使处理后施肥使杂草数量有所上升,其数量也依然极显著低于未处理的对照组。田间试验进一步验证了这一结果,RSD处理后的土壤在种植芹菜期间,土壤中的杂草依然被显著抑制,萌发率极低。通过对种子萌发抑制机理的研究,有害物质处理后的杂草种子萌发率均得到不同程度的抑制,其中乙酸和丁酸是产生抑制作用的主要贡献者,经0.66%乙酸和0.176%丁酸处理后的杂草种子萌发近乎被完全抑制。
  综上所述,RSD不仅能杀灭土传病原菌、改善土壤理化性质,而且可以显著抑制杂草生长,因而RSD处理后可减少除草剂的使用或除草需要的劳动力。本项研究结果还表明,因RSD处理的目的不同,可采取不同的水分和有机物料施用量。对于消除酸化和次生盐渍化现象,60%WHC并添加5 g kg-1玉米秸秆的RSD处理即可取得较好的效果;对于土传病害严重的土壤,含水量保持100%WHC并添加10 g kg-1玉米秸秆可以作为田间推广使用的能够显著抑制病原菌的最低水分和秸秆添加量。
[硕士论文] 李丽鹤
地理学;自然地理学 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:外来植物入侵对本地生态系统及其生物多样性构成严重的威胁,而气候变化和人类活动共同影响着植物入侵。云南省位于我国西南边陲,属于生物多样性热点地区,同时也面临着极大的植物入侵风险。本文以云南省8种主要入侵植物为研究对象,综合考虑了气候变化、人类活动、土壤特征、水文和地形等环境因子,基于最大熵模型MaxEnt,耦合了全国气候生态位模型与区域环境生态位模型,研究了气候变化与人类活动对云南入侵植物潜在分布的影响,并结合空间优化模型Zonation识别出需要重点布控的入侵高风险区,从而为预防和控制外来入侵植物的扩散,减小气候变化、人类活动和植物入侵对云南生物多样性的不利影响提供决策支持。研究的主要结果如下:
  (1)整体而言,气候适宜度对云南入侵植物潜在分布的影响的置换重要性为43.4%,而人类活动影响的置换重要性为40.4%,其中,土地覆被为17.1%,人类影响指数为14.8%,距农田距离为8.5%。
  (2)不同环境因子对不同入侵植物潜在分布的影响及其重要性存在着较大的差异。其中,气候适宜度对薇甘菊、肿柄菊、飞机草、紫茎泽兰和藿香蓟分布的影响最大,且入侵植物的相对发生概率随着气候适宜度的增大而逐渐增大,唯有紫茎泽兰当气候适宜度大于0.7之后,概率略有下降;土地覆被对苏门白酒草与空心莲子草分布的影响最大,且苏门白酒草在建设用地的相对发生概率显著较高,而空心莲子草在建设用地和水域的相对发生概率明显较高;人类影响指数对银胶菊分布的影响极大,且随着人类影响指数的增大,银胶菊的相对发生概率呈S型曲线增大。
  (3)当前气候下,入侵植物的气候适宜度由南向北逐渐降低,适宜度高的区域主要分布在南部海拔较低、气候温暖湿润的地区。而植物入侵的风险由北向南,由东向西逐渐升高。在当前气候适宜度高的南部,植物入侵的风险亦高;此外,在一些气候适宜度较低的区域,如洱海流域、滇池流域和抚仙湖流域,植物入侵的风险也很高。未来气候变化下,气候适宜度减小的区域主要分布在南部,增大的区域主要分布在北部;入侵风险减小的区域主要分布在南部,增大的区域主要分布在东部。未来云南境内入侵植物的气候适宜度以及入侵风险的区域差异均将减小。
  (4)结合当前与未来气候下入侵植物的潜在分布,鉴别出入侵高风险区的面积为77946km2,占研究区总面积的20.4%,主要分布在云南西部与南部,如德宏州、怒江河谷、临沧市境内地势低的区域、普洱市南部、西双版纳州中南部、元江河谷、红河州境内以及文山州东端和南部;此外,还分布在洱海流域、滇池流域和抚仙湖流域。分析入侵高风险区内的土地覆被状况可知,农田、建设用地与水域极易遭受植物入侵。未来气候变化下,入侵高风险区的分布中心将向高纬度、高海拔地区迁移。入侵高风险区中有3185km2的区域处于自然保护区内,占自然保护区总面积的14.9%,主要分布在云南西部和南部边界的铜壁关、南滚河、西双版纳、黄连山和大围山等自然保护区以及中部的洱海自然保护区。
  研究结果为针对性地采取有效措施,来预防、监控和治理外来植物入侵,保护云南生物多样性提供了理论依据。
[硕士论文] 陈浩
植物保护 河北科技师范学院 2017(学位年度)
摘要:本文介绍了2010年-2016年对秦皇岛市外来入侵植物的调查,调查结果表明:
  (1)秦皇岛市存在的外来入侵植物共计22科57种。其中,水生植物3科3种;陆生植物21科54种。从原产地分析,以来自美洲的物种居多,要加强对来自美洲国家人员和物品的检疫工作。从传入途径分析,人为有目的引入是主要的传入因素,希望有关部门和人员在引入外来物种的同时也要加强监管。
  (2)秦皇岛市豚草总发生面积为132.1km2。从分布上看,全秦皇岛市范围内均有发生,其中青龙县发生程度最低,但潜在威胁最大。青龙县以山区为主,一旦大面积蔓延,将会给灭除工作带来极大困难。从生境上分析,以路边、沟渠、林地为主,农田、果园偶有发现。其中路边发生面积最大,同时路边生长的豚草与人接触密切,而豚草的主要危害之一就是其花粉会使人产生严重的过敏反应。因此豚草防控工作的重点是控制路边豚草的发生。
  (3)秦皇岛市少花蒺藜草总发生面积20hm2,集中分布在昌黎县翡翠岛景区周边,近几年发展迅速,已经形成种群优势,具有蔓延扩散的风险。少花蒺藜草在秦皇岛市的发生面积虽然并不是很大,分布范围也不是很广,但潜在危害巨大。少花蒺藜草繁殖能力强、适应性强、灭除困难,其主要生境是沙地,而秦皇岛市沙地主要分布在海滩一带,这里植被稀少,生物多样性低,一旦被外来植物入侵,将会对整个生态系统造成不可逆转的破坏,同时也会给秦皇岛市的旅游业造成巨大损失。
  本文调查旨在为秦皇岛地区的外来入侵植物防控工作提供可靠的参考依据。
[硕士论文] 王晓阳
杂草学 中国农业科学院 2017(学位年度)
摘要:节节麦(Aegilops tauschii Coss.)属禾本科(Gramineae)山羊草属(Aegilops),一年生或越年生杂草,是我国进出境植物检疫危险性杂草之一。因为节节麦与小麦具有较近的亲缘关系,在生物学特性、生长环境条件的要求等方面与小麦相似,且缺乏在对小麦安全的基础上对防除节节麦有效的除草剂,近年节节麦在我国大面积区域分布,包括陕西、山东、河南与河北等区域,对麦田造成严重的危害,是我国麦田里的危害较为严重的一种杂草。
  节节麦遗传多样性丰富,其不同种群之间的遗传差异是影响除草剂效果的重要因素。明确不同地理来源的节节麦种群遗传多样性,对节节麦的精准选药和分区域治理有较大意义。本研究对来自小麦主产区的40份节节麦种群的主要生物学特征进行了观察,在此基础上,研究了不同种群对指示性筛选药剂甲基二磺隆敏感水平差异,通过分析不同节节麦种群在乙酰羟酸合酶(AHAS)水平和分子水平(SSR)的遗传多样性,初步明确了不同节节麦种群对除草剂的敏感性与分子水平上遗传多样性的关系,以期为节节麦的防治药剂筛选及有效治理奠定良好的基础。主要研究结果如下:
  1.40份节节麦种群主要生物学特征的研究。生物学特征的变异系数范围为2.84%~29.75%,其中节节麦粒重的变异系数最大,为29.75%,种子长的变异系数最小,为2.84%。变异系数大小顺序:种子长<种子宽<每小穗节长<每小穗节宽<芒长<单穗粒数<千粒重<每小穗种子数<株高<分蘖数<粒重。聚类分析结果表明,40份节节麦材料可分为3类:第一类在粒重、千粒重、分蘖数、单穗粒数、芒长与种子宽度等方面变异系数较高;第二类在株高、小穗节长、小穗节宽、小穗种子数与种子长度等的变异系数较高。
  2.节节麦种群的微卫星荧光SSR标记遗传多样性分析。通过筛选得到9对微卫星SSR荧光引物对40份来源不同的节节麦材料进行扩增,共检测到等位基因变异片段27个,等位基因数范围为1~7个,平均每个位点扩增得到3个多态性片段,有效等位基因数平均为1.8189个,Shannon信息指数平均为0.4756,Nei氏杂合度范围为0.0000~0.6906,PIC值分布范围为0.0000~0.6940,平均值为0.2538。聚类分析以遗传相似系数0.75为界,40份材料分为两大类:第一类包括5个省份的37份节节麦种群,第二类仅包含2个省份的3份种群。
  3.甲基二磺隆对不同节节麦种群防效。在浓度为9 ga.i./hm2与33 g a.i./hm2时,药剂对节节麦种群防效范围分别为22.75%~54.61%与85.32%~93.00%,山东、陕西、山西、河北与河南等5省份节节麦种群的LD50依次分别为13.9230、13.5943、11.4722、10.7399、9.5668 g a.i./hm2。
  4.节节麦种群离体酶的活性检测。不同节节麦种群的耐药性水平各不相同,种群Pop-2、Pop-11、Pop-14、Pop-33在剂量为10-4μM时AHAS活性开始受到抑制,种群Pop-4、Pop-7、Pop-8、Pop-18、Pop-26、Pop-35在剂量为10-3μM时AHAS活性开始受到抑制,10份节节麦种群在剂量10-1μM时AHAS活性抑制率都达到80%以上。
[硕士论文] 沈常超
农药学 广西大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国水稻直播田种植面积不断增大,杂草稻的危害呈现日益严重的趋势,已经成为继稗草和千金子之后的第三大稻田恶性杂草。杂草稻与栽培稻具有极其相似的生理特性和形态特征,两者对除草剂的吸收、运输及代谢等机理也十分相似,因此除草剂很难实现对杂草稻选择性防治。精噁唑禾草灵对禾本科杂草具有良好的防效,但易对栽培稻产生药害,双苯噁唑酸与精噁唑禾草灵混合喷施能保护栽培稻免受药害,从而实现高效、安全防除千金子等杂草。然而,混合使用时,杂草稻亦能接触安全剂,将对精噁唑禾草灵产生耐药性。若是直接用双苯噁唑酸对栽培稻进行种子处理,避免双苯噁唑酸与杂草稻的接触,可有效解决杂草稻对精噁唑禾草灵的耐药性问题。
  本文研究了精噁唑禾草灵对杂草稻的防治效果和对水稻的安全性,以及双苯噁唑酸喷施与浸种处理对栽培稻的解毒效果。另外,本实验还对双苯噁唑酸的结构进行了改造,合成出一系列双苯噁唑酸衍生物,并对其进行生物活性的测定及浸种处理后的解毒效果测定,筛选出具有种子处理活性的双苯噁唑酸衍生物,并初步探究其缓解精噁唑禾草灵对水稻药害的作用机制。具体研究结果如下:
  1.精噁唑禾草灵对杂草稻的生长具有显著的抑制作用,当精噁唑禾草灵喷施剂量达到200μmol/L,杂草稻停止生长,逐渐死亡。然而精噁唑禾草灵在水稻田的选择性差,喷施精噁唑禾草灵7d后,其对杂草稻与栽培稻株高的选择性指数为0.0010,鲜重的选择性指数为0.0026;喷施精噁唑禾草灵14d后,其株高的选择性指数为0.012,鲜重的选择性指数为0.032。因此,精噁唑禾草灵极容易对栽培稻产生严重药害,当精噁唑禾草灵喷施剂量达到200μmol/L时,栽培稻产生了严重的药害,基本停止生长,趋向死亡。对水稻进行喷施一定剂量的双苯噁唑酸可以有效缓解精噁唑禾草灵对水稻的药害,当精噁唑禾草灵剂量为400μmol/L,喷施双苯噁唑酸800μmol/L剂量时,水稻得到最大程度缓解,水稻株高和鲜重恢复率分别达到70.83%和76.94%。但是喷施双苯噁唑酸会降低精噁唑禾草灵对杂草稻的防治效果,当精噁唑禾草灵剂量为400μmol/L,喷施双苯噁唑酸800μmol/L剂量时,精噁唑禾草灵对杂草稻的株防效从53.79%下降到10.84%,鲜重防效从58.43%下降到12.54%。同时,通过双苯噁唑酸浸种试验发现,双苯噁唑酸浸种并不能缓解精噁唑禾草灵对水稻的药害。
  2.在保证双苯噁唑酸母体结构不变的情况下,通过水解、酰氯化、酰胺化、酯化等一系列反应,将各种胺、氨基酸及调节植物生长的物质——5-硝基愈创木酚等分子与双苯噁唑酸母体结构相连接,合成出了一系列双苯噁唑酸衍生物。对合成的一系列双苯噁唑酸衍生物用水稻琼脂培养法进行了解毒活性测定,化合物2、4f、4g、4h和4i的解毒作用相对较好,化合物4a、4c、4d、4e解毒作用较差,化合物4b的解毒效果最差,基本无解毒效果,甚至还会抑制水稻幼苗生长。将合成的一系列双苯噁唑酸衍生物进行种子处理的解毒效果测定试验,结果表明,化合物2浸种缓解精噁唑禾草灵对水稻药害的效果最好,化合物4g和4h也有较好的解毒活性,化合物4b、4d、4e、4f和4i有一定的解毒活性但其解毒活性较差,化合物4a和4c浸种处理缓解精噁唑禾草灵对水稻药害的效果最差。
  3.通过研究双苯噁唑酸(IE)及其衍生物(IH、IA)浸种对水稻体内GST、CAT、POD、SOD活性及GSH、MDA含量的影响发现,在0、100、200、400μmol/L剂量的精噁唑禾草灵处理下,IE浸种处理的水稻GST、CAT、POD、SOD活性及GSH、MDA含量的影响较相同剂量精噁唑禾草灵下清水浸种处理组不显著,IH和IA浸种处理的水稻GST、CAT、POD、SOD活性及GSH含量相对于相同剂量精噁唑禾草灵下清水浸种处理组均有较大提高,同时MDA含量降低较明显。
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