Modelling spatial and temporal variability in a zero-inflated variable: The case of stone pine (Pinus pinea L.) cone production

Modelling masting habit, i.e. the spatial synchronized annual variability in fruit production, is a huge task due to two main circumstances: (1) the identification of main ecological factors controlling fruiting processes, and (2) the common departure of fruit data series from the main basic statistical assumptions of normality and independence. Stone pine (Pinus pinea L.) is one of the main species in the Mediterranean basin that is able to grow under hard limiting conditions (sandy soils and extreme continental climate), and typically defined as a masting species. Considering the high economical value associated with edible nut production, the masting habit of stone pine has been a main concern for the forest management of the species. In the present work we have used annual fruit data series from 740 stone pine trees measured during a 13 years period (1996-2008) in order: (a) to verify our main hypothesis pointing out to the existence of a weather control of the fruiting process in limiting environments, rather than resource depletion or endogenous inherent cycles; (b) to identify those site factors, stand attributes and climate events affecting specific traits involved in fruiting process; and (c) to construct a model for predicting spatial and temporal patterns of variability in stone pine cone production at different spatial extents as region, stand and tree. Given the nature of the data, the model has been formulated as zero-inflated log-normal, incorporating random components to carry out with the observed lack of independence. This model attains efficiencies close to 70-80% in predicting temporal and spatial variability at regional scale. Though efficiencies are reduced according to the spatial extent of the model, it leads to unbiased estimates and efficiencies over 35-50% when predicting annual yields at tree or stand scale, respectively. In this sense, the proposed model is a main tool for facilitating decision making in some management aspects such as the quantification of total amount of cones annually supplied to nut industry, design of cone harvest programs or the optimal application of seedling felling.     

聚乙烯与磺胺二甲嘧啶复合胁迫对大豆种子萌发及幼苗生长生理特征的影响

土壤环境中微塑料吸附抗生素产生复合污染已不可避免,但二者复合胁迫下的植物生物效应尚不清楚.以大豆品种晋豆21号为试材,采用种子萌发试验和幼苗盆栽试验研究聚乙烯（PE）和磺胺二甲嘧啶（SMZ）不同单一及复合处理对大豆种子萌发、幼苗生长、光合参数、叶绿素荧光参数和氮代谢的影响.结果表明,单一PE处理对大豆种子萌发和幼苗生长生理的影响总体表现为"低促高抑"的规律,较低水平PE［10 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1）］处理对大豆种子萌发、幼苗生长、光合作用和氮代谢有促进作用,但较高水平PE［100 mg ·L^-1和200 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1）］的抑制作用显著;单一SMZ处理对大豆种子萌发和幼苗生长生理产生不同程度的抑制作用,且抑制程度随着SMZ处理水平的增加呈升高趋势.不同水平PE和SMZ复合处理下,较低水平PE的加入能够缓解单一SMZ处理对大豆的抑制作用,以10 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） PE+1 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） SMZ处理的综合缓解效果最佳,具体表现为较单一SMZ处理增加了大豆种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、株高、根长、地上部及根部鲜重、P_n、G_s、T_r、叶绿素含量、F_v/F_m、Φ_PSⅡ、ETR、qP和NR等氮代谢关键酶活性,降低了种子平均发芽时间、C_i、NPQ、NO₃^--N和NH₄⁺-N含量;而较高水平PE的加入增强了SMZ处理对大豆的抑制作用,且抑制程度随着SMZ处理水平的增加呈升高趋势,其中200 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） PE+50 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） SMZ处理的抑制程度最大.综上可知,低水平PE能够一定程度缓解单一SMZ胁迫对大豆种子和幼苗的抑制作用,而高水平PE的加入则与SMZ产生协同作用,加剧了单一胁迫处理的毒害效应.     

不同微塑料赋存环境对小麦萌发与幼苗生长影响研究

为揭示不同微塑料赋存环境对小麦（Triticum aestivum L.）种子萌发和幼苗生长的影响,选取聚丙烯（Polypropylene,PP）、高密度聚乙烯（HDPE）和聚乳酸生物可降解塑料（PLA）3种微塑料,并分别设置3种微塑料粒径（150μm、1000μm和4000μm）和质量浓度（0.1g/kg、0.5g/kg和1g/kg）在自然环境条件下开展盆栽试验,通过统计分析和方差分析对不同微塑料组合处理下小麦种子的发芽率、发芽抑制率、生长特征及幼苗生长趋势进行分析.结果表明：不同微塑料胁迫下均降低了小麦种子平均发芽水平,小麦种子平均发芽抑制率呈现出HDPE>PLA>PP;微塑料的粒径和质量浓度处于中粒径和中浓度条件下对小麦种子的平均发芽抑制率最大分别为5.65%和4.55%,而处于低或高粒径和质量浓度条件下微塑料对小麦种子发芽的抑制作用有所减弱;微塑料粒径对小麦种子发芽率的影响作用较大,微塑料类型和质量浓度次之.与对照组相比微塑料HDPE和PLA对小麦种子生长特征指标（发芽势、发芽指数、活力指数和平均发芽时间）的影响作用比微塑料PP的影响作用更加显著,其中小麦种子活力指数受微塑料类型、粒径和质量浓度的影响最为显著.对照组和不同微塑料类型对小麦幼苗平均生长速率呈现出CK>PP>HDPE>PLA,而不同微塑料对小麦幼苗生长的抑制作用呈现为PLA>HDPE>PP,微塑料类型对小麦幼苗生长的影响作用最显著.     

添加玉米秸秆对绿花菜尾菜堆肥植物毒性的影响

为揭示不同比例作物秸秆和蔬菜尾菜堆肥过程中种子毒性变化及其影响机理,开展了为期55 d的以玉米（Zea mays L.）秸秆为辅料,绿花菜（Brassica oleracea L.var.botrytis L.）尾菜为主料的工厂化条垛堆肥,分别设置加入高（湿重比4∶12）和低（湿重比1∶12）比例秸秆与尾菜的堆肥处理.测定了不同时期堆肥p H、电导率（EC）、可溶性有机碳（DOC）、硝氮（NO₃^--N）、氨氮（NH₄⁺-N）、碳氮比（C/N）、大白菜种子（Brassica rapa L.）的发芽指数（Germination Index,GI）、相对生长指数（Relative Growth Index,RGI）和α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶的变化.结果表明,高比例秸秆堆肥处理的高温（>55℃）持续期显著高于低比例处理.堆肥结束时两个处理的堆肥均呈碱性,且EC、DOC、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量均降低,C/N...     

黄河三角洲生态区土壤石油污染及其对碱蓬萌发的生态影响

基于黄河三角洲生态区内的油田生产区中石油污染土壤的调查取样,分析石油污染状况,并在实验室人工控制条件下,研究土壤中不同质量分数的石油污染对该区先锋植物——碱蓬（Salsola glauca Bung）的种子萌发影响。结果表明,油田区土壤受到了不同程度的石油污染;溢油处石油的质量分数最高达6.230 g·kg^-1。另外,萌发实验说明在土壤污染情况下种子萌发率具有不确定性,土壤石油污染质量分数为5～40 g·kg^-1时,对碱蓬种子的萌发无明显抑制作用。该研究对黄河三角洲生态区土壤石油类污染敏感指示指标的筛选和植物的生物修复具有重要意义。     

利巴韦林对4种作物种子发芽的影响

利巴韦林作为一种强效抗病毒药物在畜禽养殖业中应用广泛,有着较高的生态环境风险。采用室内培养箱培养的方法,研究了利巴韦林对4种作物(小麦、白菜、萝卜和番茄)的种子发芽、根伸长和芽伸长的影响。结果表明,利巴韦林对4种作物的种子发芽率影响不大,但其浓度与4种作物的根伸长及芽伸长抑制率显著相关(P<0.01或P<0.05),作物的根伸长比芽伸长对利巴韦林的胁迫更敏感。土壤中利巴韦林浓度与4种作物根伸长抑制率之间呈现正相关关系。根伸长的抑制率达到10%所对应的利巴韦林浓度(IC10)分别为:IC10(白菜)=4.25mg·kg-1,IC10(番茄)=29.7mg·kg-1,IC10(萝卜)=33.2mg·kg-1,IC10(小麦)=49.4mg·kg-1。可以看出,4种作物对土壤中利巴韦林胁迫的敏感性依次是:白菜>番茄>萝卜>小麦。从利巴韦林对4种作物的根伸长和芽伸长抑制率综合来看,小麦对利巴韦林的耐受性最强,而白菜对利巴韦林最敏感。     

除草剂对苘麻子代萌发和幼苗生长的延迟影响

以我国本土野生植物苘麻为研究对象,通过盆栽和萌发实验,研究了苯磺隆和莠去津2种除草剂施用于苘麻花期对收获种子的萌发和幼苗生长的影响.结果表明,苯磺隆和莠去津均对苘麻繁殖具有延续影响.苯磺隆对苘麻的种子萌发百分率和平均发芽时间影响不显著,而使种子萌发初始时间提前或推迟,随着浓度增加变化无规律性.大田推荐剂量浓度的苯磺隆（22.5g ai/hm²）抑制第7天幼苗生长特别是子叶下胚轴生长,而低于大田推荐剂量的6个浓度均促进第7d幼苗生长.大田推荐剂量浓度1/16的莠去津（75g ai/hm²）处理后所获得种子萌发百分率显著高于空白对照和其它处理获得的种子萌发百分率,施用大田推荐剂量（1200g ai/hm²）和大田推荐剂量浓度1/4的莠去津（300g ai/hm²）使种子初始萌发时间显著推迟.莠去津使种子平均发芽时间显著增加,大田推荐剂量浓度1/64（0.35g ai/hm²）和1/4的莠去津抑制第7天幼苗生长.     

水稻、小麦和油菜种子萌发POD与CAT对酸雨胁迫的响应

研究了pH 2.5～5.0模拟酸雨对水稻(O.sativa)、小麦(T.aestivum)和油菜(B.chinensis var.oleifera)种子萌发过程中POD、CAT活性影响.静态与动态实验结果表明,酸雨胁迫下,3类种子萌发时CAT与POD活性的变化幅度是水稻(28.8%,31.7%)<小麦(34.7%,48.3%)<油菜(79.3%,50.0%);CAT与POD与CK达到差异显著水平(p<0.05)的胁迫强度是水稻(pH3.5)>小麦(pH4.0)>油菜(pH5.0),说明保护酶抗酸雨能力是水稻>小麦>油菜.相同胁迫强度下,水稻、小麦和油菜种子CAT变幅     

标准化测试种子发芽和根伸长毒性试验的基质应用研究

种子发芽和根伸长毒性试验是研究和评价新化学物质对陆生生物危害性的重要手段之一。为探究在标准化测试中能否使用非推荐基质,以及使用推荐基质时能否用灭菌法替代酸洗法处理石英砂,选取8种植物种子在5种基质中进行试验。结果表明,不同基质对种子发芽率的影响较小,但基质较低的养分含量和特殊的物理结构易对部分种子根长形成胁迫,甚至直接制约根系发育。生菜、水稻在5种基质中的发芽率和根长无显著性差异;绿豆、甘蓝、西瓜在酸洗石英砂中的根长分别为25.1、24.5、29.0 mm,在其余4种基质中根长显著缩短;青瓜在吸水纸和发芽纸中发芽率偏低,仅为83.3%;玉米在酸洗石英砂和灭菌石英砂中的发芽率和根长无明显差异,为100%/45.7 mm和93.3%/44.8 mm,其他基质中显著偏低。标准化测试条件下,以推荐的酸洗石英砂上各种子的发芽率和根长为评判依据,生菜和水稻试验可使用本研究中任意基质,绿豆、甘蓝和西瓜试验仅可使用酸洗石英砂作为基质,青瓜和玉米试验可使用干热灭菌法替代酸洗法处理石英砂,并且青瓜试验还可使用滤纸基质。以上结果为测试机构在工作实践中优化试验条件提供理论依据。     

Do farmers need relief seed? A methodology for assessing seed systems

This article outlines a methodology to help agencies better determine whether or not relief seed is needed by farmers affected by disaster. A brief review of current seed needs assessment procedures in southern Somalia and Mozambique illustrates problems of knowing which crops and households are affected, the importance of seed access (not just availability) and the need to plan interventions earlier than at present. The development of a Seed Systems Profile (SSP) is proposed to understand better both the socio-economic and agro-ecological aspects of farmers' seed systems. A five-step framework for assessing seed systems in disaster situations is also presented. These tools are currently being tested and further refined in Mozambique. A better understanding of farmers' seed systems will allow for the development of relief and rehabilitation interventions that effectively enhance the resilience and reduce the vulnerability of these systems.