玉米弯孢菌叶斑病时间流行动态分析及产量损失测定

通过人工接种方法研究了玉米弯孢菌叶斑病流行的时间动态,结果表明:在玉米弯孢菌叶斑病的发病流行中,病情指数随时间的变化动态用Weibull模型拟合较好,病情曲线下面积(AUDPC)随接种后天数的变化情况则可用直线模型来描述。同时,该病害产量损失研究表明,该病对玉米的穗粒数和百粒重均有影响,百粒重损失率明显高于穗粒数损失率,为穗粒数损失率2～3倍。     

梨黑星病流行时间动态分析

用不同的流行学模型拟合2002年和2003年莱阳地区梨黑星病（Venturia nashicola）的系统监测数据，结果表明：Logistic模型能较好地描述梨黑星病病叶率随时间的变化动态；Gompertz模型能较好地描述平均病斑数随时间的变化动态。根据Logistic模型。梨黑星病的最佳防治时期是在梨树初花期后的60d内。     

基于有效积温的谷子生长模型构建

在谷子(Setaria italica Beauv.)生长的各个时期拔取3株与挂牌植株长势一致的谷子进行各器官形态和生物量参数测量,基于有效积温,结合Logistic模型,构建谷子株高、地上部干物质量、叶面积随有效积温变化的生长模型。结果显示,当有效积温在700～900℃时,谷子处于拔节至孕穗期,株高的增长速率最快;当有效积温在1 100～1 200℃时,谷子处于拔节至灌浆期,地上部干物质量的增长速率最快;当有效积温在600～800℃时,谷子处于拔节至抽穗期,叶面积增长的速率最快,当有效积温在1 000～1 100℃时,谷子的叶面积达到最大;3个模型的R2分别为0.989 1、0.963 6、0.964 9,经检验表明模型精度较高,显著性较好。基于有效积温的谷子生长模型构建可较好地预测谷子的株高、地上部干物质量、叶面积的生长变化。     

有效积温与不同供氮水平夏玉米干物质和氮素积累定量化研究

【目的】探究基于有效积温的不同供氮水平夏玉米干物质和氮素积累动态预测模型及其特征参数,以期为利用有效积温预测夏玉米干物质和氮素积累提供理论依据。【方法】在河北廊坊进行两年大田试验（2019—2020年）,以郑单958为试验材料,利用归一化法,通过模型筛选拟合不同供氮水平夏玉米干物质和氮素积累基于播种后有效积温的归一化Gompertz模型,并利用增长速率曲线及其特征参数定量分析夏玉米干物质和氮素积累特征。【结果】（1）在本试验条件下,当磷钾肥适量时,随施氮量的增加夏玉米最大干物质和氮素积累量持续增加。（2）以有效积温为自变量建立的夏玉米干物质和氮素积累量的归一化Gompertz模型具有较好的生物学意义,方程的决定系数分别为0.9962—0.9988和0.9887—0.9922。利用第2年数据进行模型验证,模拟值和实测值的相关系数分别0.9933—0.9959和0.9830—0.9923,标准化的均方根误差分别为6.64%—16.86%和7.31%—12.68%,预测效果达到良好水平。（3）不同供氮水平夏玉米干物质和氮素积累的增长速率均表现为“单峰曲线”,其变化与供氮水平关系密切,在处理间表现为：适量施肥条件下,增长速率曲线呈现上升快下降也快的特点,减肥处理增长速率曲线呈现上升慢下降也慢的特点。（4）夏玉米播种后干物质和氮素积累快增期有效积温范围分别为709.35—1 722.54 ℃·d和482.50—1 507.61 ℃·d,氮素积累达最大速率所需有效积温为995.05 ℃·d,小于干物质积累达最大速率对积温的需求（1 215.94 ℃·d）。供氮水平明显影响夏玉米干物质和氮素积累进入快增期、缓增期、达到最大增长速率所需积温,同时还影响最大增长速率和快增期平均增长速率;与不施氮肥处理相比,适量氮肥处理夏玉米进入各关键期所需有效积温明显减少,关键期增长速率明显增加。【结论】归一化Gompertz模型不仅能够很好地模拟和预测不同供氮水平夏玉米干物质和氮素积累随有效积温的动态变化,还明确了有效积温与干物质和氮素积累的定量化关系。基于有效积温的Gompertz模型可以用来预测作物长势和最佳施肥时期,具有较强的应用价值。     

基于冠层温度的夏玉米旱情指数理论模型和经验模型的比较

对水分胁迫指数(CWSI)的经验模型和理论模型在华北平原夏玉米中的应用进行了对比,分析了2种模型与土壤含水量以及叶水势之间的关系,对比了2种模型得到的CWSI的日际变化.结果表明,经验模型经常性地溢出0～1的范围,理论模型则很少出现溢出0～1的范围,经验模型的日际变化较理论模型大,理论模型1 d中得到的CWSI变化很小;2种CWSI模型与土壤含水量均显著相关,可用于指导作物灌溉时间;CWSI理论模型与夏玉米叶水势的相关性较好,更能反映作物本身的水分状况.     

作物生长模拟模型及其在玉米上的应用综述

作物生长模拟模型简称作物模型,被用以定量和动态地描述作物生长、发育和产量形成过程及其对环境的反应。综述了作物生长模拟模型在国内外的发展现状,以及作物生长模拟模型在玉米上的研究进展。     

玉米灰斑病菌菌丝生长的最适温度和pH值

应用SAS软件对玉米灰斑病菌菌落直径数据进行模拟.结果表明,模型y=xa2(c-x2)bEXP(dEXP(-ex1))能反映该病菌菌丝随时间和温度的变化情况,最佳模型为y=x1.29262(28.15-x2)a1743XP(-2.494 7EXP(-0.050 7x1));模型y=EXP(-(ax23 bx3 c))(dx1 e)能反映该病菌菌丝随时间和pH值的变化情况,最优模型为y=EXP(-0.0123x23 0.143 3x3)(0.0582x1 1.464 8);该病菌菌丝生长最适温度为24.81℃,最适pH值为5.82.pH值对菌丝生长的影响几乎是正态分布形式,而温度对菌丝生长的影响是偏态形式.     

当归干物质积累与有效积温的Logistic和Cubic模型分析

采用大田试验研究了当归苗生长发育与有效积温的关系,结果表明:当归出苗后,根干物质和全株干物质随有效积温增加而增长的过程符合Logistic模型曲线,对应的有效积温值范围分别是:1625.8～3012.0℃,668.9～1467.0℃,快速生长期内平均生长率分别是0.1873g.(d.℃.株)-1和0.0190g.(d.℃.株)-1.茎叶干物质随有效积温变化的过程符合Cubic方程曲线,生育期内茎叶干物质积累量最大值出现在K=1615℃左右.     

春玉米最大叶面积指数的确定方法及其应用

玉米叶面积指数达到最大时光合产物基本停止向营养器官分配,是玉米进入生殖生长阶段的标志.对锦州农田生态系统野外观测站2005-2011年多品种的春玉米大田试验资料分析发现春玉米最大叶面积指数出现于吐丝后2周左右,提出了春玉米叶面积指数达到最大时的积温指标,即播种至叶面积指数最大时的≥10℃有效积温为1085.3℃·d和(或)出苗至叶面积指数最大时的≥10℃有效积温为1010.4℃·d.在此基础上,采用修正的Logistic方程构建了春玉米相对叶面积指数动态普适模型.研究结果为准确模拟春玉米叶片生长及光合产物分配提供了依据.     

气温变化对哈尔滨市呼兰区玉米生长发育的影响

利用国家气象中心1971-2011年的气象数据,系统分析了呼兰区41年内气温变化规律.结果表明,呼兰区≥10℃的有效积温变化范围为2 378.5～3 007.2℃,5年滑动平均曲线整体呈震荡上升趋势;呼兰区玉米苗期平均温度变化范围为16.11～22.50℃,5年滑动平均曲线波动频率较大,但整体呈震荡上升趋势;玉米拔节期平均温度变化范围为20.02～25.92℃,5年滑动平均曲线呈明显的波动变化;开花期平均温度变化范围为18.28～26.61℃,5年滑动平均曲线处于平稳状态;灌浆成熟期平均温度变化范围为16.41～20.37℃,5年滑动平均曲线整体呈震荡上升趋势.这些结果表明呼兰区玉米生育各阶段温度基本能满足玉米生长发育的需求,近15年玉米生育期内有效积温的震荡升高有利于选择中晚熟玉米品种,但干旱发生的几率增大.     

基于GIS的玉米估产模型研究——以陕西省周至县为例

以陕西省周至县为研究区,探讨了基于土壤养分空间数据的玉米估产模型的建立及应用。对研究区土壤养分点数据进行空间插值,获得了区内9种养分的分布数据,运用SPSS软件对养分含量与玉米产量进行主成分分析,建立玉米产量估算模型。     

冬小麦与夏玉米轮作肥料效应模型的校验

[目的]筛选出最优的施肥模型,确定推荐施N量。[方法]在冬小麦/夏玉米轮作中设计了8个水平N肥肥效试验,利用2年试验数据采用4种模型对冬小麦/夏玉米的肥料效应进行拟合。[结果]冬小麦和夏玉米的肥料效应方程用线性加平台、二次加平台和二次多项式模型进行拟合性检验的效果都达到了极显著水平。2001~2002年冬小麦和2003年夏玉米N肥肥料效应模型以线性加平台模型为最优,推荐施N量分别为366.6和400.4 kg/hm2;2002~2003年冬小麦和2002年夏玉米的N肥肥料效应模型以二次加平台模型为最优,但其产量的增加值和经济效益以线性加平台模型为最高,其推荐施N量分别为400.6和409.7 kg/hm2。[结论]线性加平台模型的肥料效应最优,可作为N肥肥料效应模型的最佳选择。     

玉米3个密度试验结果数学模型的构建

比较不同数学模型在3个密度试验结果上适用性,寻求玉米产量-密度的最优模型,为深入挖掘3密度试验信息提供理论依据.数据集包括3个密度89个数据集和4个密度128个数据集,均来自中国1950s至2000s六个年代间的玉米密度试验.通过省略次高或者次低密度的方法从4个密度数据集中导出两组3密度伪数据集.拟合的2参数——模型分别为无常数抛物线(PM2)和无常数指数乘积型(EPM2).对于真数据集,以模型是否存在极大值、参数的统计显著性、理论适宜密度是否越界进行逐级筛选淘汰.最终按照AIC准则决选最优模型.对于伪数据集,则分别比较PM2和EPM2与真数据集最优模型的相似程度,相似性大者获胜.在3个密度的真数据集中,符合AIC准则的PM2数据集最多有32个,比EPM2多21个.能够获得最优模型的数据集数目远小于数据集总数目的原因是理论最适密度越界.在3个密度的伪数据集中,PM2的试验最适密度、最高产量分别与真数据集最优模型的差异均最小.玉米3个密度处理试验数据集可以拟合数学模型,且最优模型是PM2,其次为EPM2.这些结果对于深入挖掘利用玉米3个密度试验结果的价值具有一定参考价值.     

高油玉米高效利用模式及效益比较研究

研究了高油玉米单种及与普通玉米混种等多途径高效利用模式。结果表明,与普通玉米相比,高油玉米全株生物产量高,子粒及全株营养价值较高,青贮饲喂家畜效果显著;高油玉米与普通玉米混种,利用高油玉米花粉直感效应能有效提高普通玉米子粒品质,花粉直感后高油玉米于蜡熟期全株收获用于青贮,效益比普通玉米单种提高36.31%;高油玉米籽粒成熟时其秆叶仍碧绿多汁,并具有较高营养价值和秆叶鲜产量,子粒收获后鲜秆叶仍可做青贮利用,混种通用型利用比普通玉米单种子粒产量提高7.14%,秆叶鲜产量提高29.41%。     

近二十年吉林省玉米种质基础及杂优模式浅析

对吉林省近20年审定的普通玉米品种种质基础及杂优模式进行了分析。结果表明:吉林省玉米育种应用的主要种质集中在黄早4改良、瑞德改良、兰卡斯特、旅大红骨、P78599等类群上;选育的自交系主要以二环系为主;杂优模式以黄早4×瑞德、黄早4×兰卡斯特、瑞德×旅大红骨、兰卡斯特×瑞德、P78599×其它为主要杂优模式。指出吉林省目前仍存在遗传基础狭窄问题,应当加强种质交流合作,施行循环育种策略,不断进行育种技术创新。     

倒伏胁迫下玉米抽雄期叶面积密度光谱诊断

【目的】叶面积密度（leaf area density,LAD）反映作物在垂直方向上体积内叶面积总量的差异,体现作物冠层内叶面积随着高度变化的分布状况。本文旨在探索玉米叶面积密度对于倒伏胁迫强度的表征能力及其光谱响应规律。【方法】以抽雄期倒伏夏玉米为研究对象,获取倒伏后玉米多期LAD及冠层光谱数据,对倒伏玉米冠层光谱进行一阶微分和小波变换处理,根据LAD与冠层光谱一阶微分及小波分解系数的相关性分析,筛选LAD敏感波段和最佳小波分解尺度,采用偏最小二乘法构建倒伏玉米LAD光谱诊断模型,并利用实测样本验证模型精度。【结果】玉米LAD随着倒伏胁迫程度的增强而增大,LAD可有效表征玉米倒伏胁迫强度及其自身恢复能力;玉米倒伏后冠层结构发生较大变化,倒伏玉米冠层光谱反射率较正常玉米整体增高,近红外波段的增幅相比可见光波段更高,倒伏强度越强则光谱反射率越高;LAD敏感波段主要分布在蓝光波段354—442、472—495 nm和红光波段649—829 nm以及近红外波段903—1 195 nm和1 564—1 581nm;同一阶微分处理相比,基于连续小波变换的玉米倒伏LAD诊断模型的验证R²提高6.08%—9.11%,RMSE降低23.08%—31.63%;小波分解尺度对LAD诊断精度有一定的影响,中低尺度模型精度优于高尺度模型,其中第5尺度构建的模型对LAD的拟合效果最优（R²=0.898,RMSE=1.016）。【结论】利用连续小波变换技术对玉米冠层高光谱解析,可有效诊断倒伏胁迫下的玉米叶面积密度,可以为玉米倒伏胁迫灾情遥感监测提供必要的先验知识。     

玉米氮状况相关生物标记物的筛选和应用

【背景】 RNA表达丰度作为一种生物标记物已广泛应用于临床诊断阶段,但在农业栽培中诊断作物营养状况的应用较少。 【目的】 挖掘和验证转录水平上可以作为生物标记物精确指示玉米氮营养状况的基因,指导精准施用氮肥。【方法】 基于不同氮素处理的基因芯片和RNA-Seq数据,通过生物信息学和统计学方法初步筛选出基因表达丰度高度响应氮素处理的生物标记物候选基因;利用不同基因型、不同氮处理的玉米材料,通过荧光定量PCR方法和凯氏定氮法,进一步筛选氮响应生物标记物基因;并构建预测玉米氮状况的广义线性模型,准确指示玉米氮营养状况。 【结果】 首先初步筛选出10个表达水平较高的基因,且mRNA表达丰度高度响应氮素处理的生物标记物候选基因;利用不同氮素条件下种植的B73材料从10个候选基因中进一步筛选出8个在充足氮、限制氮处理后基因表达丰度存在显著差异的基因;随后选取遗传多样性丰富、生态区域广泛的26种自交系材料和4种杂交种材料进一步筛选,发现有4个基因表达独立于基因型,可以在不同基因型玉米材料中稳定表达;并且通过相关性分析发现,在充足氮和限制氮处理下,这4个基因表达丰度差异与穗位叶总氮含量差异具有显著相关性（R²均大于0.6）,表明这4个基因可以作为氮响应生物标记物进行实际应用;将4个氮响应生物标记物基因分别组合构建两基因、三基因、四基因线性模型,由Zm00001d024281（X₂）、Zm00001d039049（X₃）和Zm00001d037680（X₄）这三个基因构建的线性模型用于预测玉米植株氮状况的应用性最强,其函数关系为Y=1.143+0.017X₂–0.302X₃+0.017X₄;选取大田种植的6个杂交种材料对三基因模型预测功能进行验证,结果表明,三基因模型能够在大田环境中准确诊断玉米植株氮素营养状况。【结论】 获得4个高度响应玉米氮状况的生物标记物基因,构建的三基因模型可以准确预测玉米氮素营养状况。该生物标记物的开发可以有效实时监测玉米植株氮状态,优化氮肥使用,从而实现成本最低时农作物产量的最大化。     

不同用量风化煤腐殖酸对玉米根系的影响

【目的】 我国风化煤腐殖酸储量丰富,腐殖酸含有多种活性官能团,其对植物生长发育具有重要意义。当腐殖酸施于土壤时,根系对腐殖酸的响应是促进植物生长的最初动力。因此,研究腐殖酸对玉米根系生长发育的影响机制,可为风化煤腐殖酸资源的高效利用和作物的增产提质提供理论依据。【方法】 采用霍格兰营养液溶液培养试验,供试玉米品种为郑单958,待玉米幼苗长至两叶一心时移到营养液培养盆钵中缓苗1 d,外源添加不同添加量（0、5、10、15和20 mg C·L ^-1）腐殖酸,研究其对玉米生物量、根冠比、根系形态以及根部养分状况的影响。 【结果】 （1）腐殖酸可显著增加玉米根系和地上部干物质量、根冠比、根系活力和根系TTC还原总量,较对照分别平均提高42.31%、19.33%、18.18%、46.54%和81.01%。（2）腐殖酸可改善玉米根系的形态,其处理玉米总根长、总根数量、根体积、根表面积和平均直径分别比对照平均提高13.51%、16.74%、69.62%、14.68%和49.28%。（3）添加腐殖酸可增加玉米根系的轴根数、轴根长度和侧根数,腐殖酸处理分别比对照提高16.28%、21.65%和16.80%。（4）随腐殖酸添加量的增加,对玉米根系生长的促进作用呈现先升高后降低的变化,以中等浓度（10 mg C·L ^-1）腐殖酸对玉米根系的作用效果最明显,其根干物质量和根系活力分别比对照提高了69.36%和69.07%。（5）腐殖酸处理（尤其是10 mg C·L ^-1）可有效增加玉米根系糖类、碳水化合物、脂类物质、蛋白质、多肽和氨基酸类物质等的含量。 【结论】 添加腐殖酸可明显增加玉米干物质量和根系活力,增加根冠比,改善根系形态,有效增加玉米根系主要化学组分的含量。本试验条件下,中等浓度（10 mg C·L ^-1）的腐殖酸对玉米根系的促进作用最好。     

基于颜色和纹理特征的玉米旱情统计判别模型

利用颜色和纹理特征判定玉米植株干旱程度是玉米旱情监测识别的新途径,良好的统计判别模型构建方法对实现这一新途径意义重大。采集了玉米出苗-拔节、拔节-抽雄、抽雄-成熟3个生长发育阶段适宜、轻旱、中旱、重旱、特旱5个干旱程度的玉米植株图像,用MATLAB软件从图像中提取玉米植株的颜色和纹理特征数据,以SPSS软件对特征数据的训练集进行Fisher逐步判别分析,获得Fisher判别函数组,结合曼哈顿距离判别规则,建立了玉米出苗-拔节、拔节-抽雄、抽雄-成熟3个生长发育阶段的正视面、俯视面和侧视面共9个单视角统计判别模型,并将每个生长发育阶段的单视角统计判别模型联合构建为三维统计判别模型。玉米3个生长发育阶段的所有单视角判别模型在训练和测试时的平均判别准确率无显著差异,所有正视面和侧视面单视角统计判别模型训练和测试时的平均判别准确率均在90%以上,判别玉米不同干旱程度的准确率差异性小,所有俯视面单视角统计判别模型训练、测试时的平均判别准确率均低于85%,且判别玉米不同干旱程度的准确率差异性较大。玉米3个生长发育阶段的三维统计判别模型的训练和测试平均判别准确率在97%以上,且判别玉米不同干旱程度的差异性较小。玉米3个生长发育阶段的单视角统计判模型中,侧视面统计判别模型的判别效果最好,正视面统计判别模型次之,俯视面统计判别模型的判别效果相对较差,每个生长发育阶段的三维统计判别模型的判别效果均比单视角统计判模型好。     

玉米叶绿素含量的全基因组关联分析

目的 叶绿素含量与作物产量呈正相关。通过提高叶绿素含量来提高作物产量是作物育种的方向之一。因此,利用全基因组关联分析（genome-wide association study, GWAS）解析玉米叶绿素含量的遗传基础,可为玉米高光效理想株型设计育种提供理论指导。方法 以538份玉米自交系构成的关联群体为研究对象,在5个环境下,通过对其授粉后5 d的棒三叶（穗位叶、穗上叶、穗下叶）叶绿素含量进行测定,并借助覆盖玉米全基因组的558 629个单核苷酸多态性标记（SNPs）,利用3种模型（Q、K和Q+K）对叶绿素含量进行全基因组关联分析,随后选择最优模型的GWAS结果并结合eQTL（expression quantitative trait loci）分析对叶绿素含量的自然变异进行解析。结果 5个环境下,棒三叶叶绿素含量均遵从正态分布且叶绿素含量间呈正相关;方差分析表明棒三叶叶绿素含量的环境效应、基因型效应、基因型与环境互作效应均达到了极显著水平;此外,穗上叶、穗位叶和穗下叶叶绿素含量的遗传力分别为0.66、0.66和0.67。比较3种模型发现K模型对假阳性（I型错误）控制最好,在此模型下共检测到29个与棒三叶叶绿素含量显著关联的SNP（P≤3.99×10^-6）,涉及到18个位点,共有76个候选基因落在这18个位点内,其中85.5%（65/76）的候选基因具有eQTL,11.8%（9/76）的候选基因与对应表型显著相关（P＜0.05）,说明这9个基因可能是通过表达量变化来调控表型变异。在这76个基因中,60个候选基因有功能注释,功能涉及到能量代谢、物质输送代谢途径和生物合成调节等过程。此外还发现2个可以在不同环境或不同叶片共定位的位点,其中,共定位位点内的基因GRMZM2G074759编码一种与AAE3高度相似的酰基活化酶,该基因通过提高α-酮戊二酸（ALA）和草酰乙酸含量进而影响氨基酸生物合成,提高籽粒赖氨酸含量,改善玉米品质。此外,ALA的合成会促使叶绿素含量升高,进而提高作物产量,推测该基因为最可能的候选基因。结论 K模型对假阳性的控制效果最好,基于K模型,共检测到18个玉米叶绿素含量显著关联位点,发现多个参与叶绿素合成途径相关基因。