高温干旱复合胁迫对夏玉米产量及光合特性的影响

【目的】气候变化导致全球变暖,高温、干旱等极端天气频发,且生产中高温干旱时常相伴发生。本研究旨在探讨不同生育时期高温干旱复合胁迫影响夏玉米产量和光合特性的生理机制。【方法】选用DH605为试验材料,设置不同生育时期高温（T）、干旱（D）以及高温干旱复合（T-D）处理。2019年于三叶期（V3）、拔节期（V6）和抽雄期（VT）进行,2020年于三叶期（V3）、大喇叭口期（V12）和抽雄期（VT）进行,以自然温度和正常水分处理为对照（CK）。研究不同生育时期高温干旱复合处理对夏玉米产量、光合特性以及干物质的积累与分配的影响。【结果】不同生育时期高温干旱复合胁迫处理后,夏玉米LAI和SPAD值均显著降低,光合性能下降,净光合速率（P_n）显著降低。其中VT时期复合胁迫对P_n影响最显著,VT时期的T-D处理的P_n较CK平均下降39.0%,且高温干旱复合处理后夏玉米净光合速率的下降幅度大于高温、干旱等单一胁迫。高温干旱复合处理引发夏玉米光合性能降低,导致夏玉米干物质积累能力及向籽粒分配比例的下降,进而导致产量显著降低。2019年V3、V6、VT时期的T-D处理的产量较CK分别降低27.4%、18.3%和66.5%;2020年V3、V12、VT时期的T-D处理的产量较CK分别降低14.5%、14.6%和68.7%。【结论】不同生育时期的高温干旱复合胁迫导致夏玉米叶面积指数和叶绿素含量降低,气体交换受抑制,光合性能下降,导致光合同化物的积累与分配受阻,产量显著降低。其中,抽雄期遭受高温干旱复合胁迫后对夏玉米产量和光合特性的影响最大,且复合胁迫对其影响大于单一胁迫。     

深翻、有机无机肥配施对稻田水分渗漏和氮素淋溶的影响

【目的】针对我国长江中下游地区稻麦轮作区常年浅耕与不合理施肥导致的土壤犁底层增厚与土壤板结的问题,研究深耕（打破部分犁底层）与施肥方式对稻田土壤容重、土壤紧实度、土壤水分渗漏量、氮素淋溶量及氮素形态的影响,阐明稻田氮素淋溶量与耕作、施肥方式的响应机制,为稻田合理耕层构建提供理论依据。【方法】（1）基于2015年安徽省舒城县设置两种耕作方式（旋耕12 cm、深翻20 cm）、3种等氮量施肥方式（仅施化肥处理T1、秸秆还田配施化肥处理T2、有机与无机肥配施处理T3）的田间定位试验,2019—2020年监测土壤容重与紧实度以及稻季水分渗漏与氮素淋溶量。（2）通过原状土柱模拟试验,研究深翻30 cm（打破犁底层）对稻田水分渗漏量的影响。【结果】（1）田间试验结果表明,深翻20 cm较旋耕12 cm降低了耕层土壤容重与紧实度,但没有显著增加水稻生育期的水分渗漏量,仅在分蘖期增加7.4%,孕穗期之后无显著影响。（2）土柱试验结果显示,深翻30 cm（打破犁底层）水分渗漏量较旋耕12 cm和深翻20 cm显著增加,淹水时分别增加19.0%与11.0%,非淹水时分别增加23.0%与21.5%。（3）田间试验水分渗漏液中的氮素主要以硝态氮的形式存在,T3较T1和T2处理在水稻进入孕穗期后显著降低渗漏液中硝态氮的浓度;各施肥处理间铵态氮浓度差异不显著。（4）从整个水稻生育期看,两种耕作方式对氮素淋溶量影响不显著,而3种施肥方式下氮素淋溶量存在明显差异,T3处理降低了氮素淋溶量。深翻条件下T1、T2与T3处理氮素淋溶量分别为10.69、11.74和9.14 kg N·hm^-2,旋耕条件下分别为9.83、11.21和8.58 kg N·hm^-2。【结论】深翻20 cm可以改善土壤物理性状,但不会增加土壤水分渗漏及氮素淋溶;相同耕作方式下,有机与无机肥配施不会增加土壤水分渗漏与氮素淋溶。因此,在长江中下游黏质且犁底层厚（如红黄壤型）的水稻土区,部分打破犁底层,有机与无机肥配施,可构建深厚肥沃的耕作层,且不会增加水分渗漏和氮素的淋溶。     

长期施肥对不同深度稻田土壤团聚体磷素分配的影响

长期磷肥投入显著增加了耕层土壤各团聚体组分中磷素累积,而作为评判磷素是否向地下水迁移的重要指标,深层土壤团聚体磷素分配对长期磷肥投入的响应仍缺乏系统评估。本研究依托始于1981年红壤稻田长期定位试验,选取不施磷肥（NK）、氮磷钾化肥（NPK）和氮磷钾化肥配施有机肥（NPKM）处理,在长期试验40年后（2020年）,分别采集0~20、20~40、40~60 cm深度的土壤样品,测定了全土和各团聚体组分的总磷和有效磷含量,并探讨了施肥-团聚体质量百分比-团聚体磷素之间的内在关系。结果表明,所有施肥处理均表现为>2 mm团聚体质量百分比随着土壤深度的增加而逐渐降低,与NK处理相比,磷肥施用显著提高了0~20 cm和20~40 cm全土和团聚体组分中有效磷含量,且NPKM处理的增幅最大。与NK处理相比,NPKM处理下0~20、20~40cm和40~60 cm各团聚体总磷含量分别提高了2.14~2.60、1.39~2.80倍和27.03%~180%,各团聚体有效磷含量增幅分别为12.95~18.29、7.57~12.31倍和70.67%~709%。同时,NPKM处理总磷和有效磷的增幅呈现出随着团聚体粒径的增大而逐渐增加的趋势。水稻吸磷量和磷素盈余量也表现为NPKM处理最高,NPK处理次之,NK处理最低。进一步分析发现,团聚体总磷和有效磷含量主要受磷素盈余量的影响,且团聚体中的有效磷含量还受总磷含量的直接调控。研究表明,40年长期有机无机肥配施显著影响红壤稻田表层和深层团聚体磷素分配,且>2 mm团聚体组分中有效磷含量的响应最为敏感,通过调控磷素盈余可以显著影响团聚体中磷分配。     

有机无机肥配施对精量穴直播水稻产量及氮素利用的影响

为探究有机无机肥配施对精量穴直播水稻产量及氮素利用的影响,2018—2020年,选用鸡粪型有机肥进行不同比例有机肥替代化肥田间小区试验。试验采用两因素裂区设计,主区为3个杂交水稻品种,分别是宜香优1108、F优498、德优4727;副区为不同比例有机肥替代化肥,在总施氮量150 kg·hm^-2水平下,设置100%化学N肥（M1）、75%化学N肥+25%有机肥（M2）、50%化学N肥+50%有机肥（M3）、25%化学N肥+75%有机肥（M4）和100%有机肥（M5）共5个处理,以不施N肥为对照（CK）。结果表明,随着有机肥比例的增加,3个品种的每穗粒数和产量均先增加后降低。对于宜香优1108,M2处理的每穗粒数最多、产量最高,2018、2019和2020年分别较M1处理增产2.92%、5.53%和8.07%。对于F优498和德优4727,M3处理的每穗粒数最多、产量最高,3年分别较M1处理平均增产9.13%、7.33%、7.21%和2.7%、6.03%、8.69%。施肥处理中均以M5处理的产量最低。对于氮素转运率,M2和M3处理水稻的氮素转运率增加,其中,宜香优1108在M2和M3处理下氮素转运率3年平均较M1处理提高9.40%和11.41%,F优498提高9.63%和19.18%,德优4727提高9.40%和18.03%。随着有机肥比例的增加,氮素表观利用率降低,氮素收获指数、氮素农学利用率和氮肥偏生产力均先增加后减少。宜香优1108在M2和M3处理下氮素收获指数3年平均较M1处理提高5.05%和5.54%,F优498提高4.53%和8.80%,德优4727提高4.88%和8.98%。由此表明,在精量穴直播下,有机肥与无机肥的合理配施能更好地调控水稻对养分的吸收利用,从而提高产量;宜香优1108采用25%有机肥替代化学氮肥时产量最佳,而F优498和德优4727采用50%有机肥替代化学氮肥增产效果更好。     

氮磷钾配施对戈壁日光温室基质槽培番茄产量和品质的影响

【目的】研究氮、磷、钾肥配施对戈壁日光温室有机基质槽培番茄产量和品质的影响,以探明基质槽培番茄高产优质的适宜氮、磷、钾施用量及配比。【方法】在戈壁日光温室有机基质槽培条件下,以番茄品种吉诺比利为试材,采用氮磷钾3因素5水平正交旋转组合设计,共计20个处理,测定不同施肥处理番茄的产量与品质,然后以氮、磷、钾肥施用量的编码值为自变量,番茄的产量与品质综合评分为因变量进行二次多项式回归分析,得到氮、磷、钾肥与番茄产量和品质之间的回归模型,在此基础上,对氮、磷、钾肥进行主效因子、单因子以及互作效应分析,最终确定了番茄高产优质的氮、磷、钾肥施用量及配比。【结果】建立了氮、磷、钾肥施用量编码值与番茄产量和品质综合评分之间的回归模型,经F检验可知回归关系达极显著水平。主效因子分析结果显示,3种肥料因子对番茄产量和品质的影响均以氮肥最大,钾肥次之,磷肥较小,表明氮是影响戈壁日光温室有机基质槽培番茄产量和品质的首要因素。单因子效应分析结果显示,随着氮、磷、钾施肥量的增加,番茄产量和品质综合评分均先增加后降低。互作效应分析结果显示,氮磷、磷钾、氮钾之间的互作效应对番茄产量的影响达到了极显著水平。利用模型决策分析表明,戈壁日光温室秋冬茬基质槽培番茄目标产量大于80 000 kg/hm²时的施肥方案为：N 284~367 kg/hm²,P₂O₅ 173~228 kg/hm²,K₂O 437~566 kg/hm²;番茄品质综合评分超85分的优化施肥方案为：N 311~407 kg/hm²,P₂O₅ 221~291 kg/hm²,K₂O 454~592 kg/hm²。【结论】戈壁日光温室有机基质槽培番茄产量大于80 000 kg/hm²、品质综合评分超85分的施肥方案为：N 311~367 kg/hm²,P₂O₅ 221~228 kg/hm²,K₂O 454~566 kg/hm²,适宜的 N、P₂O₅、K₂O施用量之比约为1∶0.66∶1.50。     

氮锌配施对水稻生长、产量和养分吸收分配的影响

为研究氮锌配施对水稻生长、产量和养分吸收分配的影响,采用大田小区试验,以籼型杂交稻品种广两优35和常规粳稻品种日本晴为研究材料,设置3个锌水平和4个氮水平的交互处理,分析了各生育期水稻的生物量,成熟期产量及构成因素,各部位氮和锌的含量、累积量和分配比例。结果表明,氮锌配施对水稻早期的生长和后期的产量形成均具有协同增效效应,这种效应在不同水稻品种中具有一定的差异性。氮锌配施对水稻每公顷穗数具有极显著的正向交互效应,每公顷穗数的显著增加是氮锌配施下水稻产量提高的主要原因。氮锌配施不仅提高了水稻植株中的氮和锌含量,同时还促进了氮和锌向生殖器官(小穗)中分配,这可能是水稻产量提高的主要生理机制之一。     

油菜精量联合直播机覆秸装置设计与试验

在长江中下游稻油轮作区,前茬水稻机收后秸秆全量留田,当接茬进行油菜精量联合直播作业时,浮秸易缠绕直播机触土部件,造成机具堵塞、种子落在秸秆上难以出苗等问题。为此,结合油菜覆草种植农艺措施,提出适于油菜直播水稻秸秆覆盖还田的机械化作业方案,设计了一种与油菜精量联合直播机配套的覆秸装置。通过理论分析,确定了覆秸装置关键环节工作部件的结构参数、安装位置与安装角及工作转速范围。控制秸秆喂入量分别为0.9、1.1、1.3kg/s,进行性能测试试验,验证了理论分析确定的各部件工作转速的适宜性和秸秆输送顺畅稳定性,结果表明,当播种覆秸作业机组配套69.9kW拖拉机、前进速度0.7m/s、捡拾装置滚筒转速80r/min、集秸装置螺旋输送器转速270r/min和链式提升装置转速270r/min时,机具作业顺畅,秸秆捡拾率达到90%以上。控制均匀铺放装置转速分别为210、240、270、300、330r/min,当转速为300r/min时,秸秆覆盖均匀率最高,超过92%。田间试验表明,覆秸直播机秸秆通过性能良好,各环节工作部件作业稳定,各项设计指标均满足技术标准要求,设计的覆秸装置与油菜精量联合直播机集成,一次作业可完成水稻浮秸的捡拾、堆集、输送、覆盖以及旋耕整地、开畦沟、施肥、油菜播种等工序,适宜在水稻机收后秸秆未作任何处理的稻茬田作业。     

Analysis of static structural mechanics of vertical axis wind turbine with lift-drag combined starting structures

In this paper the finite element analysis was carried out for a composite vertical axis wind turbine with lift-drag combined starting structures to ensure the structure safety of a vertical axis wind turbine(VAWT). The static and modal analysis of rotor of a composite vertical axis wind turbine was conducted by using ANSYS software. The relevant contour sketch of stress and deformation was obtained. The analysis was made for static structural mechanics, modal analysis of rotor and the total deformation and vibration profile to evaluate the influence on the working capability of the rotor. The analysis results showed that the various structure parameters lie in the safety range of structural mechanics as given in the relative standards. The analysis showed the design safe to operate the rotor of a vertical axis wind turbine. The methods used in this study can be used as a good reference for the structural mechanics′ analysis of VAWTs.     

我国三省稻田养殖克氏原螯虾肌肉中24种微量元素含量及健康风险评价

为探讨我国稻田养殖克氏原螯虾的微量元素含量水平和食用安全性,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析了湖北、湖南和安徽3省156份稻田养殖克氏原螯虾肌肉样品中24种微量元素的含量,并采用污染指数法、暴露评估和非致癌风险评价法进行污染评价和膳食评估。结果显示,在克氏原螯虾样品的24种微量元素中,Li、Be、Tl和U这4种元素未检出,Ni、Cd和Pb这3种微量元素检出率低于50%。有16种元素含量在安徽与其他两个产地间存在显著差异,而其中5种元素在3个不同产地间存在显著差异。所有克氏原螯虾样品中,有害重金属元素As、Cu、Pb、Cd和Cr的污染指数均小于0.2,处于正常背景值水平。研究表明,21种微量元素的总目标危害系数TTHQ=3.672<10,有害元素的THQ均在可接受范围,长期食用对人群没有明显的健康风险,但营养元素Fe的摄入值得关注。     

山药片红外联合热风干燥热质传递收缩模拟与品质

为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理,在考虑山药片收缩变形特性的基础上,通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。模拟研究基于山药片在不同温度（50、60、70 ℃）下收缩变形的传热传质,并通过试验进行验证。分析不同温度对山药片品质（色差、复水比、多糖和尿囊素含量）的影响。结果表明：1）山药片体积比随干燥温度的升高而增加,在干燥温度分别为50、60、70 ℃时,其值分别为34.55%、37.23%、39.04%。2）在干燥温度为50、60、70 ℃时,红外联合热风干燥收缩模型可准确预测山药片干燥过程中干燥温度和含水率,其决定系数R²分别为0.973、0.976、0.981和0.983、0.984、0.974。3）山药片外部温度升高,表面水分开始蒸发,形成水分梯度。随着干燥的继续,红外热量在山药片内部不断积累,导致内部温度升高,水分向外扩散,进而减小了内外水分梯度。随着干燥温度的升高,增加了山药片温度和湿度梯度,促进了热量和质量的传递,提高了水分迁移的速率。4）在60 ℃时,干燥品质最优,其色差为7.49、复水比为2.65 kg/kg、多糖含量为24.17 mg/g、尿囊素含量为2.66 μg/g。该模型为其他物料在红外联合热风干燥技术的模拟研究提供有益借鉴。