分层破胚剥皮玉米不同部位营养成分富集特征

为明确玉米籽粒营养成分的分布差异及不同部位富集特征,应用快速缓苏、微量着水半湿法分层破胚剥皮技术,结合靶向代谢组学方法,对郑单958玉米不同部位的营养成分及基础代谢物质进行分析与比较。结果表明玉米籽粒不同部位的淀粉、脂肪、矿物元素和膳食纤维等营养物质含量存在显著差异（P<0.05）。该研究中的玉米内皮层可能主要由种皮、糊粉层及部分外胚乳构成,该部位营养成分的种类及含量均较为丰富,其中水溶性膳食纤维含量显著高于其他部位（P<0.05）,可作为玉米水溶性膳食纤维的提取分离来源。K、P和Mg元素是玉米中含量最高的矿物元素,主要存在于胚芽中,Fe、Zn、Mn和Cu元素在胚芽和玉米皮层中均有较多分布,精制加工会导致这些矿物元素的损失。玉米胚芽中水解氨基酸种类较其他部位丰富且含量较高（P<0.05）,甜味氨基酸占总游离氨基酸含量的24.49%,高于玉米皮层部位、显著高于胚乳部位。研究结果为玉米营养健康食品的创制、玉米精深加工及相关专用装备的研发提供参考。     

平衡栽培体系中的农业栽培措施(五)

3灌溉施肥（续四） 植物主要通过根系吸收矿质元素。阳光中的热辐射给叶片周围的空气加温，迫使植株体内的水分通过叶片上的气孔蒸腾到大气中，这样在植株体内造成了水分亏缺，产生了对根外水分（在大多数情况下是土壤水分）的拉动力。     

不同机械施肥方式对玉米生长发育及产量效应的影响

夏玉米免耕播种科学的施肥方式是农民普遍关注的问题。通过５种不同施肥方式在施肥量、管理等相同的条件下,与不施肥为对照进行的对比试验,分析了不同处理植株体内叶绿素含量、植株形态构成、产量及形成产量相关因素,证明玉米免耕播种时合理使用种肥是极为重要的。在不同施肥方式的对比试验中,不等距间施种肥方式最优,玉米增产幅度最高。     

不同土壤水分供应与施锌对玉米水分代谢的影响

采用盆栽试验研究不同土壤水分状况下及施锌对玉米植株水分状况、水分生理特征的影响。结果表明,干旱胁迫下,玉米叶片含水量和水势降低,植株体内自由水分的含量减少,而束缚水含量略有增加,离体叶片失水速率小;叶片气孔阻力增加,导度下降,蒸腾作用和光合速率受到抑制。施锌后玉米叶片的水势和鲜重含水量没有明显变化,但玉米叶片气孔阻力降低,气孔导度增加,叶片蒸腾速率和光合作用速率加大。干旱胁迫下,施锌对玉米植株体内水分生理代谢有一定的调节作用,但是在土壤水分供应充足时,施锌更能增强玉米水分生理代谢,提高水分利用效率。     

铁和不同形态氮素对玉米植株吸收矿质元素及其在体内分布的影响——Ⅰ.对氮、磷、钾、钙、镁等营养元素的影响

用营养液培养方法研究了铁和两种形态氮素(NO3--N和NH4+-N)对玉米植株吸收氮、磷、钾等大量元素和钙、镁等中量元素及其在体内分布的影响。结果表明:与NO3--N相比,供应NH4+-N促进了玉米对氮的吸收,在缺铁条件下,降低了对磷、钾、钙及镁的吸收。铁和NH4+-N都显著提高了玉米植株各器官中氮的含量。与NH4+-N处理相比,NO3--N处理的新叶中磷含量显著增加,但铁的供应对植物体内磷的含量无显著影响。使用NO3--N显著提高了玉米新叶和老叶中钾的含量,根和茎中钾的含量无明显影响。铁的供应降低了新叶和老叶中钾的含量。供铁时,NH4+-N处理的玉米新叶中钙和镁的含量显著低于NO3--N处理,而在缺铁时则无显著差异。     

尿素对玉米不同时期重金属Cu、Zn和Cd吸收的影响

通过盆栽试验研究污染红壤中施用不同用量尿素(0,100,200,400mg/kg)对玉米不同时期吸收重金属Cu、Zn和Cd的动态影响。结果表明:玉米生物量随着尿素施用量的增加而增加,且高用量尿素(400mg/kg)处理玉米生物量远高于其他处理。与对照相比,低中用量尿素(100mg/kg和200mg/kg)处理的根区土壤有效态重金属Zn、Cd含量随尿素用量的增加呈增大趋势,但对于高用量尿素处理呈现减小趋势。在玉米生长的60d里,随着生长期的延长,尿素不同处理玉米植株体内重金属含量有逐渐增加的趋势,同一时期尿素高用量处理下玉米植株体内重金属含量低于中低量尿素处理,但是由于获得高生物量使得高用量尿素处理玉米的地上部和根部重金属Cu、Zn、Cd移除总量最高。因此,酸性土壤上高用量尿素的施用,可强化玉米植株从污染土壤中移除重金属的能力。     

聚乙烯微塑料对玉米根际土壤微生物群落结构的影响

为了研究聚乙烯类微塑料对玉米根际土壤微生物群落结构的影响,以玉米为试材,以平均分子量为2000、5000、10万的聚乙烯粉末模拟土壤中的微塑料污染,设置5个处理:不添加聚乙烯(CK)、添加分子量为2000(T1)、5000(T2)、10万以上(T3)的聚乙烯且种植玉米、未添加聚乙烯未种植玉米(CK0),分析玉米抽穗期各部位矿质元素代谢和根际土壤微生物群落结构差异。结果显示,矿质元素含量在玉米各部位存在差异,Fe、Cu主要集中在玉米根部, Ca、Mn、Mg在叶中分布最多, K主要集中在茎中;添加不同分子量聚乙烯微塑料后,不同部位的矿质元素较CK增加,且T1处理下增加最多。微生物多样性分析显示,不同分子量聚乙烯微塑料对玉米根际微生物群落组成影响不同。T1处理下除变形杆菌纲、伯克氏菌科细菌丰度增加外,其他细菌丰度较CK均减少;T3处理下,细菌和真菌的丰度较CK都有较大幅度的增加。总体来看,添加聚乙烯后,玉米不同部位矿质元素含量较CK显著增加, 2000分子量聚乙烯能够显著降低土壤中细菌和真菌的丰度, 10万以上分子量聚乙烯使得土壤中细菌和真菌丰度增加,各处理中与环境污染物降解相关的微生物增多。     

钾肥用量对夏玉米干物质和钾素积累、分配及抗倒性的影响

为合理施用钾肥,稳定夏玉米产量,减少倒伏,采用田间试验法,以河北省黑龙港低平原区冬小麦/夏玉米粮田为研究对象,研究钾肥用量对夏玉米产量及其构成因素、体内干物质和钾素积累与分配、茎秆抗倒性的影响。结果表明,增施钾肥促进干物质和钾素在植株体内各器官的运输和分配,植株干物质积累直到成熟期。成熟期,各施钾肥处理籽粒中干物重和钾素分别占整株的51.1%~57.0%和15.8%~20.7%,各处理籽粒干物质和钾积累量分别是灌浆期的1.33~1.61和0.70~0.97倍,整株干物质和钾积累量分别是灌浆期的0.98~1.15和0.75~1.00倍,说明钾和干物质在玉米体内的运输和分配不同步,在施用其他养分时应合理分期调控。施用钾肥增加玉米茎秆抗拉力、抗折力和穿刺强度,以K225处理最大,且茎秆抗拉力和抗折力均在灌浆期最强。同一植株随节位上升茎秆抗折力和穿刺强度下降,基部第3节作用最强。因此,钾肥用量225 kg·hm-2时,不仅促进玉米体内干物质和钾素有效运输、积累和利用,增强其抗倒性,还可提高玉米产量,节约钾肥资源。     

转Bt cry1Ah基因抗虫玉米的获得及其遗传稳定性分析

Btcry1Ah基因是从国内苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）分离株BT8中克隆鉴定的新型杀虫蛋白基因。研究利用该基因构建了植物表达载体pHUAh,用基因枪法转化玉米杂交组合Q31&#215;Z31的胚性愈伤组织,得到13株阳性转基因玉米（Zea mays L.）植株。通过生物活性分析筛选得到了2个高抗转基因事件B1-1和B1-7,对其T1～T5代转基因植株进行了5代跟踪检测,结果表明,外源基因在玉米植株可以稳定表达,并且可以逐代稳定遗传。利用ELISA对不同转化事件以及同一转化事件不同组织部位的Cry1Ah蛋白的表达量进行分析,发现该基因在不同转化事件之间以及同一转化事件不同组织部位表达量都存在差异。对T2～T5代转基因植株田间虫测结果显示,转基因玉米对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）具有显著的抗性,且逐代稳定遗传。B1-1和B1-7有望成为Bt抗虫玉米育种工作的备选材料。     

水稻对^137Cs的叶面吸收

水稻不同生态期污染主茎单个叶片结果表明，＾１３７Ｃｓ向植株未污染部位的转移与污染叶的叶位有关，植株中的＾１３７Ｃｓ主要分布在茎叶中。受污染的水稻各部位＾１３７Ｃｓ积累量与污染量呈线性正相关，植株各未污染部位＾１３７Ｃｓ比活度大小顺序为叶－茎－根－穗。     

玉米冠下溅蚀效应及其空间分布特征

为系统测定玉米不同生长阶段冠下的溅蚀速率及其空间分布特征,采用室内人工降雨的方法,系统测定了不同降雨强度、不同生长阶段玉米冠下的穿透雨强度和溅蚀速率,分析了玉米冠下溅蚀速率与叶面积指数和穿透雨强度的关系,探讨了冠下溅蚀速率的空间分布特征。结果表明:玉米在其不同生长阶段冠下平均溅蚀速率较裸地减少了约43%～77%;冠下溅蚀速率随叶面积指数变化规律不显著,但是随降雨强度的增大而显著增加。冠下各点溅蚀速率随相应各点的穿透雨强度的增加而增加。玉米冠下溅蚀速率的空间分布与穿透雨的分布具有较好的对应关系,冠下穿透雨强度较大的区域会导致较高的溅蚀量。该研究揭示的玉米冠下溅蚀速率特征可为坡耕地土壤侵蚀防治提供理论指导。     

玉米秸秆拉伸特性的试验研究

该文利用二次正交旋转组合试验设计方案,深入研究了含水率、叶鞘位置和取样位置3个因素对玉米秸秆拉伸特性的综合影响。结果表明,含水率和取样位置的单因素效应对玉米秸秆的拉伸特性有显著影响,而叶鞘位置基本上不影响拉伸特性。此外,含水率和取样位置的交互作用对拉伸特性也有显著的影响,且随着玉米秸秆样品的取样位置的不断升高,顶部和底部的秸秆样品的最大拉伸载荷和抗拉强度的变化与含水率的变化截然相反,可能是因为不同位置的秸秆有着不同特性的内部组织结构。该研究为玉米秸秆机械化收获装备的设计提供依据。     

基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法及系统

为提高玉米果穗考种效率和精度,该文提出一种基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法和系统。利用托辊传送装置实现果穗自动连续推送,基于工业相机自动检测果穗运动状态并实时采集图像,获取覆盖果穗全表面的图像序列;建立果穗运动、摄像机成像、表面拼接关系,从图像序列中抽取果穗中心畸变最小区域拼接出果穗表面全景图像;最后,结合果穗边界检测、籽粒分割和有效性鉴定等技术提取出果穗表面上有效籽粒。试验结果表明,该文方法和系统较好地平衡了玉米果穗考种的效率和精度,图像采集和计算平均效率达15穗/min和4穗/min,穗长和穗行数指标计算精度可达99%和98.89%,可为研发全自动、高通量玉米果穗表型检测装置提供有益借鉴。     

稀土元素在土壤-玉米体系吸收的剂量效应关系研究

通过盆栽实验研究施加农用稀土微肥后,玉米根、茎和叶中稀土元素的含量变化.结果表明,玉米根和茎中稀土元素含量随外源稀土施入量的增加而增大,存在显著剂量效应关系.玉米根和茎中La/REE比值随外源稀土施加的浓度增大而逐渐与稀土微肥(常乐)的La/REE值趋于一致.发现随着施入稀土元素浓度的增加,玉米吸收的稀土元素逐步转为主要由外源施加稀土微肥贡献为主.随根施剂量加大,玉米根和茎吸收稀土元素的富集系数逐渐增大,说明外源稀土的生物有效性明显高于土壤本身的稀土.稀土元素在苗期的玉米叶片中不产生显著水平的富集.     

玉米果穗离散元模型构建与脱粒仿真验证

针对玉米脱粒离散元仿真中果穗模型难以表征籽粒分离和芯轴破碎的问题，该研究构建了玉米果穗聚合体离散元模型并进行脱粒仿真验证。基于玉米芯轴3层结构采用分层建模与网格划分方法建立玉米芯轴离散元模型，结合Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验、Box-Behnken试验和仿真弯曲试验标定粘结参数；以马齿型玉米籽粒为原型，采用五球粘结的籽粒-芯轴连接方式建立玉米果穗聚合体离散元模型，仿真标定籽粒与芯轴的连接力；最后模拟梯形杆齿、圆头钉齿和纹杆块3种脱粒分离机构的玉米脱粒进程。结果表明：玉米芯轴弯曲破坏力和弯曲刚度仿真结果与实测平均值的相对误差分别为-0.12%和-0.14%，籽粒果柄轴向压缩力和径向压缩力仿真结果与实测平均值的偏差分别为-1.8和2.46 N，3种脱粒分离机构脱粒段仿真区域内籽粒平均法向接触力依次为12.50、12.32和8.03 N，3种脱粒元件对籽粒平均法向接触力的递减趋势与台架试验的籽粒破碎率变化一致，根据籽粒与脱粒元件接触合力的累积频率曲线确定籽粒破碎率的临界接触合力为550 N，仿真未脱净率依次为0.15%、0.37%、0.35%，较台架试验结果分别偏小0.07、偏高0.04和偏小0.25个百分点，沿滚筒轴向籽粒质量分布百分比曲线均表现为正偏态单峰分布，脱粒仿真试验的曲线峰值分别比台架试验高1.03、1.86和0.85个百分点，两者脱粒质量相近。该玉米果穗聚合体离散元模型参数标定准确，能够准确反映籽粒和芯轴的力学特性差异，可还原玉米脱粒分离过程，为后续脱粒分离机构的优化提供参考依据。     

玉米秸秆揉丝破碎过程力学特性仿真与试验

由于玉米秸秆揉丝破碎过程缺乏有效数值模拟方法,在一定程度上降低了加工设备结构改进效率。该文基于离散元法(discrete element method,DEM)建立了玉米秸秆离散元模型,并通过物理试验和虚拟试验相结合对玉米秸秆粘结接触模型(bonded particle model,BPM)进行了参数校核。最后针对玉米秸秆离散元模型进行了破碎仿真以及试验验证。结果表明:以5 mm/min为加载速度进行秸秆压缩和剪切试验时,最大临界载荷分别为2 260和110 N;对BPM粘结模型进行参数校核后,得到法向刚度系数、切向刚度系数、临界法向应力、临界切向应力及粘结半径分别为9.60×10~6 N/m、6.80×10~6 N/m、8.72 MPa、7.5 MPa、2 mm,此时离散元模型力学特性与含水率为87.8%的收获期玉米秸秆相接近;仿真结束后,物料可分为短型、标准型、长型及未完全破碎型4种,与试验结果相一致,不同类型物料质量与试验结果数据偏差保持在10%以内。研究结果表明离散元法应用于玉米秸秆揉丝破碎过程仿真是可行的。     

ALUMINUM TOXICITY IN CORN PLANTS CULTIVATED WITH LOW AND HIGH IONIC STRENGTH NUTRIENT SOLUTIONS

The objective of the present study was to evaluate the phytotoxic effect of aluminum (Al) in corn plants in nutrient solution under high ionic strength (0.0094 uM) and low ionic strength (0.00001 uM). Regarding the low ionic strengths, nutrient solution was added daily until the end of the experimental period. The findings showed that the pH of the nutrient solution reduced with the increase in Al concentration, under both high and low ionic strengths solutions. Electrical conductivity of the nutrient solution increased with Al concentrations only in the solution with low ionic strength, demonstrating that the plant was more sensible to the element toxicity, thus reducing its growth and absorption of nutrients. The production of the total dry mass of corn was affected by the increase of Al concentration in the solution only under low ionic strengths, which reinforces the greater activity and absorption of the element under such condition.     

基于离散元的玉米种子颗粒模型种间接触参数标定

由于EDEM(离散元法)中建立的玉米种子颗粒模型与实际玉米种子在外形、表面粗糙度等方面存在差异,若直接将实际测量的物性参数引入EDEM中进行仿真,会出现仿真失真的情况。针对此问题,该文提出一种建立数学回归模型主动寻找目标参数的方法,简化标定过程,将仿真试验和真实试验相结合,对玉米种子颗粒模型的种间静摩擦系数和滚动摩擦系数两个关键参数进行标定,使其在EDEM中建立的玉米种子颗粒重新获得与真实颗粒相近的物理特性。利用两种接触材料(有机玻璃板与铝质圆筒)进行玉米种子堆积角仿真试验,建立两个自变量为种间静摩擦系数、种间滚动摩擦系数的二元回归方程。以实际测量种群堆积角作为已知目标量进行数值求解,求得EDEM中玉米种间静摩擦系数和滚动摩擦系数这两个目标参数:玉米种间静摩擦系数为0.0338,玉米种间滚动摩擦系数为0.0021。将标定的玉米种子物性参数输入EDEM中进行仿真试验,通过提取关键特征尺寸和图像边界将试验结果与实际试验结果进行对比,结果表明:关键特征尺寸数值差异在4.70%以内,标定后的玉米种子堆积角边界与实际情况更接近,提高了仿真结果的可靠性。     

玉米丸粒化种子的薄层干燥试验及其干燥模型

玉米丸粒化种子刚制成后其含水率比较大，必须及时干燥。其干燥工艺的合理选择对提高干燥效率，减少能耗，保证质量非常重要。采用正交试验的方法，对玉米丸粒化种子进行了3因素3水平的干燥试验，得出其干燥曲线为指数曲线，并分析各试验因素对干燥特性的影响。同时对不同风温下的干燥曲线进行了模型比较，采用多元线性回归分析程序，经拟合得出适合于玉米丸粒化种子的数学模型为Page模型。玉米丸粒化种子干燥特性不同于非丸粒化种子，丸粒化种子有其特定的薄层干燥方程。该模型能较好地预测各干燥阶段的干燥速率及含湿量，确定合理的干燥工艺以便调控干燥环境，达到高效低耗的目的。     

Influence of soils and planting dates on mineral element efficiency of corn hybrids

Abstract

Magnesium (Mg) deficiency In corn (Zea mays L.) is a major problem in many parts of the world because of widespread soil Mg deficiency. One approach to growing corn on infertile soils is to develop hybrids by breeding for better mineral element efficiency. This study was conducted on two soils low and medium in available Mg with corn planted on different dates to determine if hybrids were consistent for differences in mineral element efficiency. Hybrids did not differ in yield at each location but differed between soils. Yield decreased from late plantings. Ear leaf concentrations were greatly affected by soils and planting dates for most elements. Hybrids differed In efficiency of all elements but P, Zn, and Mn efficiency was not consistent between soils. Iron, K, Ca, and Mg concentrations in the ear leaf were genetically consistent in relative efficiencies among hybrids on both soils. Concentrations of K, Ca, and Mg In leaf tissue appeared to be positively related to soil test. Cation sums and ratios were different among hybrids and were rather consistent between soils. Data indicate that hybrids do differ in Mg efficiency as well as other elements and cation balance. The use of genetics to manipulate hybrids for efficiency on low Mg Infertile soils should be feasible.