陇薯系列高淀粉马铃薯品种的淀粉产量及品质性状综合评价

为了评价高淀粉马铃薯品种的综合品质性状,本研究以甘肃省农业科学院育成的15个马铃薯品种(系)为参试材料,2011-2018年连续8年定点田间试验,测定了块茎产量、营养品质(干物质、淀粉、维生素C、粗蛋白)含量和矿物质元素(钾、钙、铁、锌)含量。结果表明,参试材料的块茎产量和营养品质含量均存在显著的基因型、环境及基因型与环境的互作效应,其中块茎产量、淀粉产量、干物质含量、淀粉含量性状的基因型效应大于环境效应,而营养品质中的维生素C、粗蛋白和还原糖含量的环境效应大于基因型效应。参试材料的块茎产量24 549~50 140 kg·hm^-2,淀粉产量4 271~9 298 kg·hm^-2,干物质含量21.07%~30.18%,淀粉含量14.63%~21.83%,维生素C含量12.20~18.95 mg·100g^-1,粗蛋白含量2.17%~2.71%,还原糖含量0.18%~0.43%,钾含量4 316~5 368 mg·kg^-1,钙含量85.10~138.40 mg·kg^-1,铁含量10.17~24.50 mg·kg^-1,锌含量2.45~3.80 mg·kg^-1。大西洋的衍生品种陇薯8号、陇薯9号、陇薯12号、陇薯14号、L0527-2、L08104-12、LZ111和L1149-2淀粉含量均超过18%,其中,L1149-2总体表现优异,其平均块茎产量50 140 kg·hm^-2、淀粉产量9 298 kg·hm^-2、干物质含量26.75%、淀粉含量19.30%、维生素C含量14.62 mg·100g^-1、粗蛋白含量2.52%、还原糖含量0.28%、钾含量5 297 mg·kg^-1、钙含量138.40 mg·kg^-1、铁含量20.40 mg·kg^-1、锌含量3.20 mg·kg^-1;而陇薯5号淀粉产量及营养品质较差。本研究为合理利用陇薯系列高淀粉马铃薯品种提供了科学依据,对改良高淀粉马铃薯品种产量和品质具有指导意义。     

灌浆期高温胁迫对不同品种小麦蛋白组分及面团揉混特性的影响

为研究灌浆期高温胁迫对不同品种小麦蛋白组分及面团揉混特性的影响,以济麦22(JM22)和新麦26(XM26)为材料,通过灌浆初期(S1)和灌浆中期(S2)在田间搭棚进行高温胁迫处理,以未进行高温胁迫的大田小麦作对照(CK),收获后对小麦淀粉黏滞谱、蛋白质组分含量和揉混参数等进行分析。结果表明,与各自CK相比,JM22的黏滞谱参数除回复值和糊化温度降低外,其余参数均升高,XM26的黏滞谱参数除峰值时间外均降低。S1和S2使JM22的峰值黏度、低谷黏度、崩解值、最终黏度、峰值时间分别较CK提高2.81%和18.63%、7.71%和19.51%、11.88%和21.15%、1.88%和12.22%、2.45%和4.08%,且S2均大于CK和S1,S1与CK差异不显著;S1和S2使XM26的峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、回复值分别较CK降低12.95%和31.21%、1.81%和27.18%、2.50%和22.22%、3.57%和14.39%,其中,S2、S1与CK三者之间的峰值黏度均达显著水平。与CK相比,高温胁迫后JM22的蛋白质含量降低,而XM26升高。两品种各组分蛋白含量均发生改变,S1和S2使JM22谷蛋白含量减少4.52%和6.01%,S1和S2使XM26谷蛋白增加13.66%和17.27%,不可溶蛋白增加28.95%和34.80%,谷醇比也增加。高温处理对两品种面团揉混参数值也有一定影响,S1使JM22和XM26的峰值时间、峰值高度、8 min带宽分别较各自CK显著增加8.50%和42.80%、12.20%和2.80%、26.57%和68.30%,而S2的两品种只有峰值时间同时显著增加,分别增加9.60%和28.50%。本研究结果为优质专用小麦品质提升栽培技术提供了理论基础。     

动态高压微射流对乌贼墨黑色素物理性质及微观结构的影响

为改善乌贼墨黑色素在食品中的应用性能,以虎斑乌贼(Sepia pharaonis)墨囊为原材料,采用碱性蛋白酶酶解制备乌贼墨黑色素,研究不同动态高压微射流(DHPM)(0、40、80、120、160、200 MPa)均质对其物理性质的影响,并采用红外光谱、扫描电子显微镜分析其微观结构。结果表明,DHPM处理使乌贼墨黑色素聚集体解聚,浊度增加、平均粒径减小,粒度分布更加集中和细微化,同时改善了其在去离子水和生理盐水中的溶解性;在压力作用下表现为粘度、空间色度值均有所增大;差示扫描量热法(DSC)分析表明,乌贼墨黑色素在120 MPa下热变性温度为90.70℃,焓变值为0.45 J·g^-1,且该压力下其贮藏稳定性最好;红外光谱分析表明,在特定压力处理范围内,DHPM处理使乌贼墨黑色素分子间形成了较强的氢键;扫描电镜观察发现样品颗粒在120 MPa处理后颗粒尺寸最小。因此,DHPM改性技术改善了乌贼墨黑色素的物理性质和微观结构,为其在食品工业中的应用提供了理论依据。     

动态高压微射流协同谷氨酰胺转氨酶复合修饰对鱼明胶凝胶特性和结构的影响

为了提高鱼明胶的凝胶特性,本试验采用动态高压微射流(DHPM)协同谷氨酰胺转氨酶(TG)交联(DHPM-TG)技术对鱼明胶进行复合修饰。结果表明,鱼明胶的亮度、特性粘度和胶融温度均随着TG含量的增加而增大,凝胶强度和硬度先增大后减小。与TG修饰技术相比,DHPM-TG复合修饰技术可显著提高鱼明胶的特性粘度、胶融温度、凝胶强度以及胶体的硬度和咀嚼性。此外,环境扫描电镜结果表明,DHPM-TG制备的鱼明胶胶体结构更加致密。综上,DHPM-TG复合修饰显著改善了鱼明胶的凝胶特性,为生产可替代哺乳动物明胶的高品质鱼明胶提供了新的理论依据。     

Response of soil respiration to nitrogen addition in two subtropical forest types

Anthropogenic activities have increased nitrogen (N) deposition in terrestrial ecosystems, which directly and indirectly affects soil biogeochemical processes, including soil respiration. However, the effects of the increases in N availability on soil respiration are not fully understood. In this study, soil respiration was measured using an infrared gas analyzer system with soil chambers under four N treatments (0, 5, 15, and 30 g N m^-2 year^-1 as control, low N (LN), moderate N (MN), and high N (HN), respectively) in camphor tree and slash pine forests in subtropical China. Results showed that soil respiration rates decreased by 37% in the camphor tree forest and 27% in the slash pine forest on average on an annual base, respectively, in the N-fertilized treatments when compared with the control. No significant differences were found in the soil respiration rate among the LN, MN, and HN treatments in both forest types as these fertilized plots reached an adequate N content zone. In addition, soil microbial biomass carbon (C) content and fine root biomass declined in N-treated plots compared to the control. Our results indicated that elevated N deposition might alter the tree growth pattern, C partitioning, and microbial activity, which further affect soil C sequestration by reducing soil respiration in subtropical forests of China.     

光谱特征变量和BP神经网络构建油用牡丹种子含水率估算模型

为了进一步提高种子含水率的高光谱估算精度，该研究测定了156份油用牡丹种子的近红外吸收光谱及其对应的含水率值，分析了近红外吸收光谱、一阶微分光谱、水分吸收特征参数与含水率的相关关系，构建了基于特征波长吸收光谱、特征波长一阶微分光谱、水分特征吸收参数和BP神经网络的油用牡丹种子含水率估算模型，并对模型进行了验证；再结合一元线性回归（SLR，Single Linear Regression）、逐步多元线性回归（SMLR，Stepwise MultipleLinear Regression）、偏最小二乘回归（PLSR，Partial Least Squares Regression）模型与BP神经网络（BPNN，BP Neural Network）模型进行比较。结果表明：1）油用牡丹种子含水率的吸收光谱特征波长位于1 410、1 900、1990 nm，一阶微分光谱特征波长位于1 150、1 950、2 080 nm；2）以DF2080和AD2140为自变量建立的一元线性回归模型预测效果较优，在能够满足水分估算精度的情况下，是最优的选择方法。3）将优选的特征参数作为输入，实测含水率值作为输出，构建BP神经网络模型，其建模与验模R2分别为0.978和0.973，RMSE分别为0.22%和0.242%，而RPD值分别为6.478和5.889，与其他模型相比，BP神经网络模型的建模及预测精度均最高，是估算油用牡丹种子含水率的最优模型，其次为逐步多元线性回归模型。研究结果表明BP神经网络模型对种子含水率具有更好的预测能力，是估算油用牡丹种子含水率的有效方法。     

秸秆或粉煤灰添加对砂姜黑土持水性及小麦抗干旱胁迫的影响

针对黄淮海平原典型中低产土壤砂姜黑土黏粒含量较高,土壤有效水分库容较低,严重限制作物生产的现状,该文采用盆栽试验,研究了不同外源改性物料的添加对土壤持水性能及小麦生理的影响,以期获得农田水分管理过程中的关键参数。盆栽试验设置常规氮磷钾(control,CK),常规氮磷钾配施下的添加秸秆(straw returning,SR)、秸秆碳(straw carbon,SC)和粉煤灰(fly ash,FA)处理,维持土壤相对含水率在80%,培育小麦至抽穗期,开展为期10 d的干旱胁迫试验。结果显示SR和SC处理提高了土壤持水能力,且处理间的差异较小;FA处理因其表面富含大量疏水性结晶矿物,土壤相对含水率下降较快,迟效水含量显著低于其余处理,但土壤速效水含量显著提高。不同改性措施均有提高小麦叶片相对含水率,减轻干旱胁迫的趋势,但在极端干旱胁迫下,FA处理叶片相对含水率不仅明显低于其余处理,且作物体内积累大量丙二醛、过氧化氢等有害物质。田间管理中砂姜黑土相对含水率应维持在38%(SR)、36.5%(SC)和24.5%(FA)以上,当土壤相对含水率低于30.78%(SC)、28.43%(SR)和22.5%(FA)时将会对作物生理产生不可逆的伤害。鉴于秸秆优良的保水性能,粉煤灰“富水,不保水”的特性,秸秆与粉煤灰的配合施用将利于砂姜黑土的改良。相关机制值得进一步研究。     

高纬度地区多功能日光温室设计

高纬度地区的传统日光温室常由于结构设计不合理,冬季生产需要补温,果蔬种植和加工环节分离,运输中容易发生冻害,制约该地区温室的冬季生产。该文基于传统日光温室优点及存在问题,结合高寒地区气候特点,从温室结构优化和功能创新2方面提出新型日光温室设计方案。利用经典温室设计理论,结合生产实际,对采光角度、前屋面弧度、保温性能等进行优化,并对雪荷载、风荷载、屋面活荷载、作物吊挂荷载进行计算,利用结构分析软件midas计算温室结构的受力稳定性,对温室各参数设计的合理性进行验证。优化结果为:总跨度16 m,一层种植部分跨度9 m,生产加工部分跨度7 m,总高度6.5 m,前屋面主采光角37°,土地利用率达到1.7。该设计实现了高纬度地区温室冬季不加温种植果蔬,利用传统温室后墙的遮阴部分,创造地上、地下3层使用空间,显著提高了土地利用率,实现种植、加工、存储多种功能集成,是高纬度地区日光温室的一种创新尝试,可以作为棚室种植园区的核心节点温室。     

菌剂挂膜3D-RBC联合BCO工艺处理养猪沼液废水

针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征，该研究采用耐高氨氮、适应贫营养生长的异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification，以下简称HN-AD）菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器（3D-RBC+BCO）组合工艺对沼液进行处理。该文研究了3D-RBC+BCO组合工艺在真实沼液条件下的启动过程及污染物去除效果，重点考察了溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）浓度和C/N比2个关键因素对组合工艺污染物去除效果的影响。同时，借助高通量测序技术对DO和C/N比优化过程中微生物群落结构的变化规律进行解析。结果表明：在真实沼液条件下，采用HN-AD菌剂挂膜启动方法，仅用12和18 d就分别完成3D-RBC和BCO反应器的挂膜启动，同时组合工艺对COD、NH4+-N和TN的去除率分别稳定在94.8%、95.7%和80.1%，出水优于城镇污水厂排放一级B标准。在对3D-RBC反应器DO和C/N比的优化过程中，增设底曝后COD、NH4+-N和TN等指标的去除率分别降低了25.4%、15.4%和15.5%。高通量测序结果显示，增加底曝后3D-RBC盘片生物膜中微生物菌属的数量小幅下降，但HN-AD优势菌属的种类与丰度显著降低，导致脱氮效率下降；贫营养型Acinetobacter、Pseudomonas菌属是3D-RBC可以对真实沼液高效脱氮的关键，提高C/N比会显著降低其丰度，进而影响脱氮效果。     

含岩屑紫色土水分扩散规律

紫色土中存在的岩屑显著影响土壤水分扩散。以往研究主要集中在> 2 mm岩屑上而忽视了<2 mm岩屑的作用。因此,探讨>2 mm岩屑对紫色土水分扩散的影响基础上,明确<2 mm岩屑的作用对完善含岩屑紫色土水分扩散规律的研究具有重要的意义,从而为土壤水动力学模型的构建提供理论依据。以四川盆地紫色页岩发育的暗棕紫泥土和泥岩发育的红棕紫泥土为研究对象,设置3种岩屑粒径(0.25~2,2~5,5~10 mm)和4种岩屑含量(0,30%,50%,70%),利用水平土柱吸渗法测定含岩屑土壤湿润锋变化特征、水分扩散率D(θ)和土壤含水率θ,并拟合D(θ)、Boltzmann参数λ与θ之间的关系。结果表明:对于暗棕紫泥土,岩屑粒径为2~5 mm时,土壤湿润锋前进速率和D(θ)随岩屑含量增加呈先增加后降低再增加的趋势;岩屑粒径为0.25~2,5~10 mm时,土壤湿润锋前进速率和D(θ)随岩屑含量增加逐渐增加。对于红棕紫泥土,岩屑粒径为2~5,5~10 mm,随岩屑含量增加,70%岩屑含量的土壤D(θ)明显大于其余3个岩屑含量的土壤,而30%岩屑含量和50%岩屑含量土壤之间的D(θ)无显著差异,且土壤湿润锋前进速率均呈先增加后降低再增加的趋势;岩屑粒径为0.25~2 mm时,土壤湿润锋前进速率和D(θ)随岩屑含量增加逐渐增加。因此,随岩屑含量提高,土壤水分扩散速率整体呈现增加趋势;且泥岩发育的土壤水分扩散速率高于页岩发育的土壤。