小麦不同品种的水分利用特性及对灌溉制度的响应

为了研究不同小麦品种的水分利用特性和对灌溉制度的响应，该文于2003～2004年在中国科学院栾城农业生态试验站对19个抗旱节水性不同小麦品种进行了不同灌溉处理下，其生长发育特性、产量、耗水量和水分利用效率(WUE)的比较研究，结果表明不同小麦品种的水分利用特性有显著差异。不同小麦品种产量相差最大达44.86%，水分利用效率相差可达42.18%。根据系统聚类分析，把19个小麦品种分为高产高WUE型、中产高WUE型、中产中WUE型和低产低WUE型4种类型。不同类型的小麦，对灌溉制度的响应不同。高产高WUE类型在本试验年灌溉60 mm，产量可达到7415 kg/hm²，水分利用效率可达15.91 kg/(mm·hm²)。在华北平原适于种植石家庄8号等高产高WUE型小麦，其在不降低产量和水分利用效率的情况下，减少灌水60～120 mm，具有明显的节水增产效益。     

基于灌溉的北方冬小麦水分供需风险研究

依据风险原理，利用北方冬麦区近40年冬小麦水分供需的相关资料，基于灌水定额为675 m³/hm²，估算了冬小麦全生育期无灌溉、灌1～5水条件下不同水分供需率等级出现的风险概率。结果表明：北方冬麦区不同水分供需率等级出现的风险概率，呈由北向南逐渐减少的趋势；其中中南部地区呈由中部向沿海、由中部向西部逐渐减少的趋势。以冬小麦全生育期水分供需率≥70%的风险概率≥90%、水分供需率≥80%的风险概率≥75%为主导指标，确定了基于风险的不同地区的冬小麦全生育期适宜补充灌溉次数。北方冬麦区在补充灌溉1～4水后，即可基本满足冬小麦稳产增产的水分需求；在适宜补充灌溉3～4水的地区，传统方式灌5～6水，过量灌溉严重，目前可至少减少灌溉1～2次，节水675～1350 m³/hm²。     

有机磷农药残留在稻米淘洗蒸煮过程中的动态研究

对常规稻中早39和杂交稻陵两优268在生长期施用氧乐果、三唑磷、毒死蜱、乙酰甲胺磷4种有机磷农药,研究了稻米品种、淘洗方式和蒸煮方式对4种有机磷农药残留量的影响。结果表明,淘洗和浸泡均可不同程度地去除有机磷农药的残留量,其中以浸泡后淘洗对药剂的降解作用最明显,残留率可降低至34.9%~74.9%;稻米经蒸煮处理对有机磷农药残留的降解具有较大的影响,其中高压蒸煮降低农药残留率的效果更佳,可使残留率降低至3.4%~37.4%;农药和稻米的不同理化性质使得相同处理方法的去除效果受不同农药品种和稻米品种的双重影响,其中三唑磷残留率受稻米品种影响最小。从降低有机磷农药膳食摄入风险的角度,建议稻米经浸泡后淘洗,上高压锅蒸煮。     

单膜孔点源肥液入渗水氮分布特性试验研究

该文通过室内试验，研究了膜孔灌肥液单点源自由入渗湿润体内水分和NO^－₃-N浓度的分布特性，提出了膜孔肥液自由入渗湿润体内水分和NO^－₃-N浓度分布的数学模型。研究结果表明：水分和NO^－₃-N浓度分布模型计算精度较高，并符合点源湿润体内土壤含水率和NO^－₃-N的分布规律；根据湿润体内水分和NO^－₃-N浓度分布模型，推求得到了湿润体中土壤含水率、NO^－₃-N浓度和湿润半径三者之间的关系。以上成果为进一步研究膜孔肥液入渗的影响因素和灌水技术提供了理论基础。     

不同灌溉处理下冬小麦水平衡与灌溉增产效率研究

水资源是华北平原冬小麦、夏玉米种植区最重要的生产制约因素, 农业水资源高效利用具有重大的社会需要。通过设置冬小麦不同灌溉处理, 分析了各处理的水分平衡、产量和灌溉增产效率。结果显示: 1)不同灌溉处理具有不同的水分平衡过程, 雨养农田、充分灌溉处理、返青水胁迫处理、拔节抽穗水胁迫处理和灌浆水胁迫处理的蒸散量分别为251±58 mm、482±48 mm、352±44 mm、388±22 mm 和324±53 mm; 2)灌溉量对于小麦产量的增加具有明显的正效应, 拔节-抽穗水胁迫对作物产量有较大影响, 灌浆水胁迫和返青水胁迫均没有对小麦产量造成明显影响; 雨养农业的经济产量为2 950±635 kg·hm^-2, 充分灌溉下的经济产量约为5 994±994 kg·hm^-2; 冬小麦返青期、拔节抽穗期、灌浆期施加适度的水分胁迫, 产量分别为5 163±885kg·hm^-2、5 047±1 180 kg·hm^-2、5 249±975 kg·hm^-2, 与充分灌溉相比, 没有明显的产量下降; 3)小麦的灌溉增产效率存在明显的年际差异, 在丰水年或特丰水年, 灌溉增产效率为1.9 kg·m^-3, 在枯水年为0.4 kg·m^-3, 平水年为1.6 kg·m^-3。     

太行山前平原冬小麦综合节水技术效应分析

在河北省鹿泉市南铜冶村试区实施了工程、农艺等综合节水技术,冬小麦全生育期浇2次水,使小麦产量达7500kg／hm²,水分利用效率达18kg／hm².mm。若种植节水品种、实施秸秆覆盖节水措施,冬小麦水分利用效率可达24．3kg／hm²·mm,为太行山前平原实施节水农业提供了科学依据。     

黄淮海地区夏玉米农艺性状与产量的通径分析

为应对当前黄淮海地区农业用水紧缺的情况, 选育和推广高水分利用率的高产夏玉米品种是一项重要措施。本试验采用完全随机设计, 对黄淮海区域11 个主推夏玉米品种在灌溉1 水条件下的农艺性状、产量和水分利用率进行通径分析与主成分分析, 结果表明: "滑丰8 号"、"蠡玉18"、"浚单20"和"冀玉3 号"的产量均超过10 000 kg·hm^-2, 且这4 个品种的水分利用率均在3.0 kg·m^-3 以上, 属于水分利用率高的超高产品种; "源申213"和"中科11"产量超过9 000 kg·hm^-2, 其水分利用率也均大于2.7 kg·m^-3, 属水分利用率较高的高产品种;"浚单18"、"登海662"、"冀农1 号"和"登海超级玉米"产量均超过8 000 kg·hm^-2, 其水分利用率在2.3~2.7 kg·m^-3之间, 属稳产品种。主成分分析及综合评价排名的结果表明, "冀玉3 号"、"蠡玉18"、"滑丰8 号"和"浚单20"4 个品种综合表现优异, 可以作为抗旱节水高产品种在黄淮海地区大面积推广。通径分析结果表明, 7 个主要农艺性状对产量的综合效应排名为: 芯重＞百粒重＞行粒数＞秃尖长度＞粒长＞棒长＞行数。芯重、行粒数和百粒重对产量的直接正效应最大, 秃尖长度对产量的直接负效应最大。以上结果为黄淮地区抗旱节水高产玉米品种选育和推广提供了重要信息。     

水肥耦合条件下作物产量、水分利用和根系吸氮的试验研究

根据1998～2000年两年在北京市水科所永乐店节水灌溉中心开展的冬小麦、夏玉米水肥耦合的田间试验成果的分析研究表明，氮肥效益的发挥与农田水分状况密切相关，低供水水平时(本研究中为冬小麦仅灌拔节水的节水灌溉处理)，肥料的增产效益十分显著，但氮肥贡献率随施肥量的增加而呈递减的趋势。不同的分析方法都表明，在永乐店节水灌溉中心，冬小麦施尿素400 kg/hm²和200 kg/hm²两个施肥水平的试验处理所获得的水(肥)分生产率最高(在不同农田供水状况下)，由于两者的水分生产率差异不大，为提高施肥效率，建议在生产上考虑选择200 kg/hm²的施肥方案较合理。     

干旱胁迫对河西走廊边缘绿洲甜高粱产量、品质和水分利用效率的影响

为研究能源作物甜高粱在干旱区不同土壤水分条件下的生产力和水分利用状况, 在甘肃河西走廊边缘绿洲区, 对3 种土壤水分(正常水分、中度干旱和重度干旱)条件下甜高粱产量、品质和水分利用效率进行分析。结果表明: 中度干旱胁迫下甜高粱茎秆和整个地上部生物产量最高, 其鲜重分别为77.3 t·hm^-2 和101.1 t·hm^-2, 干重分别为27.6 t·hm^-2 和34.9 t·hm^-2。3 种土壤水分条件下茎秆汁液锤度分别为21.9%(正常水分)、22.1%(中度干旱)和22.4%(重度干旱), 但差异不显著。中度干旱胁迫下甜高粱的水分利用效率最高, 为4.72 kg·m^-3。说明适度的土壤水分亏缺, 不仅有利于甜高粱生产力和品质的提高, 而且更有利于节约水资源。     

氮素穗肥对不同品种稻米品质性状的影响

以4种不同类型的稻米为材料,采用4个不同的氮素穗肥处理,利用黏度分析仪和XRD技术测定其淀粉特性,探索氮素穗肥对稻米品质及淀粉特性的影响。试验结果表明,氮素穗肥对稻米蛋白质、直链淀粉含量、支/直比和胶稠度的影响,品种间存在差异。各品种稻米的黏滞谱曲线随着氮肥的增加均呈整体下降趋势;相对粳稻而言,杂交籼稻和糯稻黏滞谱曲线在不同的氮肥处理下降幅度较小。各品种稻米淀粉的相对结晶度均表现为随氮肥施用量的增加而减小,17和18的两个衍射峰的分离状态逐渐减小。氮素穗肥施用量与稻米品质和淀粉特性关系密切,可通过调控氮素穗肥水平来改善稻米品质。     

稻米爆腰机理与碎米率

碾米过程中产生的碎米率与稻谷中的糙米的爆腰率有重要相关关系。米粒的主要成分是淀粉,淀粉以一定的晶体结构排列在米粒的胚乳细胞壁中,当淀粉在受热和受潮时,淀粉粒膨胀,使米粒产生热应力和水分应力差,当此拉应力大于米粒抗拉强度时,米粒内部就产生裂纹而形成爆腰米粒。稻谷在收获后期、收获后的干燥、贮藏中均会受到温度和水分变动而产生爆腰米粒,稻谷在加工过程中受到机械力的作用也会增加米粒的破碎。所以,降低碎米率应该从稻谷的收获后期就引起注意,防止温度和水分过大的波动,在稻谷加工中米粒应避免拉伸和弯曲的作用。     

Relating Rice Milling Quality Changes During Adsorption to Individual Kernel Moisture Content Distribution

Several varieties of rough rice that were either stored for an extended period of time or freshly harvested were conditioned to initial moisture contents ranging from 10 to 17%. After the individual kernel moisture content distributions were measured, the samples were soaked in water at temperatures ranging from 10 to 40°C. The samples were then dried and milled. The bulk critical moisture content, at which head rice yield began to decline due to moisture adsorption, ranged from 12.5 to 14.9%, depending on the variety, harvest moisture content, and storage conditions. The kernel critical moisture content, determined from each sample from the cumulative kernel moisture content frequency distribution, increased with increasing sample initial moisture content.     

膜下滴灌水肥耦合对寒地水稻产量构成因素及产量的影响

[目的]在目前推广的水稻膜下滴灌旱作种植方式基础上,在寒地研究其水肥一体化技术,提出高产高效水肥优化组合方案,为膜下滴灌水稻栽培技术推广应用提供配套的水肥管理技术参考和理论依据。[方法]以龙粳31号和空育131为材料,采用随机区组试验设计,研究膜下滴灌水肥耦合对寒地水稻产量构成因素及产量的影响。[结果]膜下滴灌以体积含水量降至饱和含水量的80%为控水下限的水分管理、分蘖肥与穗肥用量分别为87,15kg/hm2的处理能够增加两品种的穗数/m2;膜下滴灌的两种水分、肥料处理对两品种穗粒数的影响不显著。膜下滴灌处理以体积含水量降至饱和含水量的80%为控水下限的水分管理其生物产量、经济系数和经济产量高于以体积含水量降至饱和含水量的60%为控水下限的水分管理,两品种的表现为一致的。膜下滴灌以体积含水量降至饱和含水量的60%为控水下限的水分管理,同时分蘖肥与穗肥用量分别为70,12kg/hm2的处理两品种的经济产量均为最低。空育131以体积含水量降至饱和含水量的80%为控水下限的水分管理,同时分蘖肥与穗肥用量分别为87,15kg/hm2的处理最适合膜下滴灌旱种;龙粳31号以体积含水量降至饱和含水量的80%为控水下限的水分管理,同时分蘖肥与穗肥用量分别为70,12kg/hm2的处理最适合膜下滴灌旱种。[结论]不同品种对膜下滴灌水肥耦合的反应不同,膜下滴灌旱种处理水肥耦合对寒地水稻产量有重要影响。     

Relationship of Kernel Moisture Content Gradients and Glass Transition Temperatures to Head Rice Yield

The relationship of glass transition temperature T_g and moisture content (MC) gradient of rice kernels to head rice yield (HRY) variation was investigated. Mathematical models describing heat and moisture transfer inside rice kernels during drying were developed and solved using the finite element method. Moisture distributions inside a kernel were simulated and verified using thin-layer drying experiments, and the intra-kernel MC gradients during drying were accordingly determined and analysed. Results showed that in the glassy region, rice did not incur measurable HRY reduction after drying. However, when rice was dried in the rubbery region and then cooled down immediately without being tempered following drying, HRY decreased markedly after MC gradients exceeded certain levels. It was found in this study that the time when the percentage point of moisture removal reached a maximally allowable level before HRY decreased dramatically coincided with the time at which the curve of kernel MC gradients versus drying duration reached its peak. Such a relation was verified with the HRY data of two varieties (Cypress and M202) as measured in this study and cited from literature. The HRY trends for these two varieties were well explained through the behaviour of glass transition and MC gradients of rice.     

基于玻璃化转变的稻谷爆腰产生机理分析

稻谷爆腰是造成碎米的主要原因之一,为此,人们一直在探讨产生稻谷爆腰的机理.介绍了一种新的稻谷爆腰机理--基于玻璃化转变的稻谷爆腰机理.根据该机理分析了稻谷干燥和缓苏过程中爆腰的产生原因.基于玻璃化转变的稻谷爆腰机理,干燥过程中,当稻谷颗粒由外表向里形成玻璃态时,颗粒内部形成玻璃态和橡胶态两个部分.由于玻璃态和橡胶态的弹性模量和膨胀系数有很大的差别,因此在一定水分梯度条件下,银纹(微裂纹)从两者交界处产生,并可能进一步扩展成爆腰.稻谷缓苏过程中,颗粒内部如果存在橡胶态区,则其不同含水率部分就会在不同水分梯度下分别进入玻璃态,如果此时水分梯度足够,就会引起各部分不均匀收缩和各不相同的应力、应变,这样使玻璃态层产生大量银纹,银纹持续生长即产生爆腰.最后,介绍了两种控制稻谷爆腰的干燥工艺--变温干燥工艺和高温干燥工艺.     

Glassy State Transition and Rice Drying: Development of a Brown Rice State Diagram

The effect of moisture content (MC) on the glass transition temperature (T_g) of individual brown rice kernels of Bengal, a medium‐grain cultivar, and Cypress, a long‐grain cultivar, was studied. Three methods were investigated for measuring T_g: differential scanning calorimetry (DSC), thermomechanical analysis (TMA), and dynamic mechanical analysis (DMA). Among these methods, TMA was chosen, because it can also measure changes in the thermal volumetric coefficient (β) of the kernel during glass transition. TMA‐measured T_g at similar MC levels for both cultivars were not significantly different and were combined to generate a brown rice state diagram. Individual kernel T_g for both cultivars increased from 22 to 58°C as MC decreased from 27 to 3% wb. Linear and sigmoid models were derived to relate T_g to MC. The linear model was sufficient to describe the property changes in the MC range encountered during rice drying. Mean β values across both cultivars in the rubbery state was 4.62 × 10^‐4/°C and was higher than the mean β value of 0.87 × 10^‐4/°C in the glassy state. A hypothetical rice drying process was mapped onto the combined state diagram generated for Bengal and Cypress.     

不同水分和施磷量对旱作水稻耗水量和水分利用率的影响

通过温室盆栽试验研究了土壤水分和磷素对旱作水稻的耗水量和水分利用率的影响。研究表明 :土壤水分和施磷量对旱作水稻耗水量和水分利用率有极显著的影响 ,且相互间的交互作用明显。旱作水稻 (包括种子 )的耗水量均以中水到高水和中磷到高磷时最高 ,耗水量在生长前期占全生育期的1 5 %～ 1 8% ,生长中期占 63 %～ 68% ,生长后期占 1 6%～ 2 0 %。水分利用率在苗期 (1 2 5～ 1 60gL- 1) ,以低水到中水和低磷到中磷时最高 ;中期 (2 2 2～ 3 5 6gL- 1)到后期 (1 68～ 2 0 8gL- 1) ,以低水到中水和中磷到高磷时最高 ;不同生长阶段的耗水量和水分利用率均以生长中期 >后期 >前期。上述结果将为中国南方丘岗地区水稻旱作的水分和磷素管理提供理论依据     

基于同位素示踪技术的糙米加湿后精米吸水率的试验研究

该研究以糙米为原料，应用同位素示踪技术研究糙米加湿调质各工艺参数对精米吸水率的影响规律。在糙米加湿调质中用氚水(H₂³O)为同位素示踪剂对所加水分标记，通过放射性测量(cpm值)确定样品吸水率；采用二次旋转正交组合试验方法设计试验，用Reda软件包处理试验数据，得出了各试验参数对精米吸水率影响关系的回归方程，分析了各试验因素对精米吸水率的影响规律，试验结论可以为掌控糙米加湿调质后精米含水率提供理论依据。     

土壤水分含量和施磷量对旱作水稻磷素吸收的影响

通过温室盆栽和大田试验研究了土壤含水量和施磷量对旱作水稻全磷吸收量的影响。结果表明:土壤水分和施磷量对大田旱作水稻全磷吸收量的影响不显著;对盆栽而言,施磷量的影响显著,但二者的交互作用明显,因而其差异主要体现为水和磷的复合效应;当施磷量(P)为0·030gkg-1、土壤含水量为饱和持水量的80%时旱作水稻吸磷量最高,但相同土壤水分条件下,施磷与不施磷间旱作水稻吸磷量差异最大,而不同施磷量间差异较小;旱作水稻各部分全磷平均吸收量为:籽粒>茎>根。实验结果可以为中国南方丘岗地区水稻旱作的水分和磷素管理提供理论依据。     

利用无人机多光谱影像的多品种玉米成熟度监测

基于遥感监测多品种玉米成熟度进而掌握最佳收获时机，对提高其产量和品质至关重要。该研究在玉米成熟阶段获取无人机多光谱影像，同步采集叶片叶绿素含量（chlorophyll content，C）、籽粒含水率（moisture content，M）、乳线占比（proportion of milk line，P）等地面实测数据，以此构建玉米成熟度指数（maize maturity index，MMI），从而定量表征玉米成熟度。通过MMI与植被指数构建回归模型和随机森林模型，验证MMI适用性，并分析无人机遥感对不同品种玉米成熟度的监测精度。结果表明：1）不同品种玉米的叶片叶绿素含量、籽粒含水率、乳线占比的变化速率均存在差异。2）MMI与所选植被指数的相关性均可达到0.01显著水平，其中与归一化植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）、转换叶绿素吸收率（transformed chlorophyll absorbtion ratio index，TCARI）相关性最高，相关系数均为0.87。3）该研究基于不同组合的数据集进行了模型验证，其中随机森林模型对MMI的估测精度最高，测试集决定系数（coefficient of determination，R²）为0.84，均方根误差（root mean squared error，RMSE）为8.77%，标准均方根误差（normalized root mean squared error，nRMSE）为12.05%。此外，随机森林模型对不同品种MMI的估测精度较好，京九青贮16精度最优，其中R²、RMSE、nRMSE为0.76、10.67%、15.88%，模型精度证明了可以利用无人机平台对不同品种玉米成熟度进行监测。研究结果可为多光谱无人机实时监测农田多品种玉米成熟度的动态变化提供参考。