基于LoRa通信的棉花智能水肥管理系统设计与应用

由LoRa（超远距离广域网，Long range）与4G蜂窝移动通信组网、具有边缘计算能力智能网关、物联网终端、远程自动化控制设备、水肥管理软件集成的智能水肥一体化管理系统，在灌溉水质较差、通信基础设施薄弱的新疆，使灌水施肥更精准、高效，示范农场节本增效明显。以LoRa通信为基础的棉花智能水肥管理系统是数字农场的重要执行工具，可加快棉花种植向规模化、标准化、现代化发展。     

台盼蓝活体染色法观察瓦氏黄颡鱼血脾屏障研究

为探讨瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)脾脏组织结构和血脾屏障位置,该研究对其脾脏进行了形态大小、组织学和活体染色观察。结果显示,瓦氏黄颡鱼的脾脏位于腹腔中部,呈暗红色,脾体指数为0.120%~0.273%;对健康脾脏制备石蜡切片,分别进行HE染色和改良James染色,显微镜观察发现其脾组织主要由不发达的被膜系统、分界不清的红髓和白髓及由网状纤维和胶原纤维组成的纤维支架构成。其中网状纤维主要位于脾索和椭球体周围,胶原纤维主要位于脾索;使用台盼蓝活体染色法对健康瓦氏黄颡鱼的血脾屏障部位和功能探索发现,台盼蓝主要位于脾脏的椭球体内皮细胞中,最早出现在注射后的第4小时,随时间推移在椭球体内逐渐累积,24 h后数量显著增加,并持续增加至第72小时。结果表明椭球体内皮细胞是血脾屏障的重要组成成分。     

Regional distribution of wheat yield and chemical fertilizer requirements in China

Quantification of currently attainable yield and fertilizer requirements can provide detailed information for assessing the food supply capacity and offer data support for agricultural decision-making. Datasets from a total of 5 408 field experiments were collected from 2000 to 2015 across the major wheat production regions in China to analyze the spatial distribution of wheat yield, the soil nutrient supply capacity(represented by relative yield, defined as the ratio of the yield under the omission of one of nitrogen(N), phosphorus(P) and potassium(K) to the yield under the full NPK fertilizer application), and N, P and K fertilizer requirements by combining the kriging interpolation method with the Nutrient Expert Decision Support System for Wheat. The results indicated that the average attainable yield was 6.4 t ha~(-1), with a coefficient of variation(CV) of 24.9% across all sites. The yields in North-central China(NCC) and the northern part of the Middle and Lower reaches of the Yangtze River(MLYR) were generally higher than 7 t ha~(-1), whereas the yields in Southwest China(SWC), Northeast China(NEC), and the eastern part of Northwest China(NWC) were usually less than 6 t ha~(-1). The precentage of area having a relative yield above 0.70, 0.85, and 0.85 for N, P, and K fertilizers accounted for 52.3, 74.7, and 95.9%, respectively. Variation existed in N, P, and K fertilizer requirements, with a CV of 24.8, 23.9, and 29.9%, respectively, across all sites. More fertilizer was needed in NCC and the northern part of the MLYR than in other regions. The average fertilizer requirement was 162, 72, and 57 kg ha~(-1) for N, P_2O_5, and K_2O fertilizers, respectively, across all sites. The incorporation of the spatial variation of attainable yield and fertilizer requirements into wheat production practices would benefit sustainable wheat production and environmental safety.     

过氧化氢(H2O2)介导的光合诱导系统信号

研究光照玉米幼苗顶部叶片产生的系统信号对底部叶片光合诱导过程的影响,探讨玉米叶片对光斑高效利用可能机制.以玉米(Zea mays L.)幼苗为试验材料,光照其顶部叶片,其余叶片处于遮蔽状态,利用Li-6400便携式光合仪测定玉米幼苗底部叶片光合诱导过程.通过预先光照玉米幼苗顶部叶片,底部叶片光合诱导过程从最低值到达最高值所需时间显著缩短,中间叶片光合诱导过程T50和T90分别下降,底部叶片光合诱导过程T50和T90分别下降29％和37％.玉米叶片全部遮荫条件下,底部叶片喷施过氧化氢(H2O2)促进光合诱导过程.三氯乙酸(TCA)和二苯基碘化钾(DPI)处理玉米顶部叶片基部,即使顶部叶片受到预光照,也无法改变底部叶片光合诱导过程.预先光照玉米顶部叶片,产生系统信号,信号物质为H2O2,通过韧皮部转运,可调节其他叶片光合诱导过程,有利于玉米底部叶片对动态光能利用和碳积累.该系统信号对玉米冠层底部叶片高效利用光斑发挥重要作用.     

Screening and Verification of Low Nitrogen Tolerant and Nitrogen Sensitive Cotton Germplasm

[Objective] The aim of this study is to evaluate nitrogen efficient cotton germplasms and improve nitrogen use efficiency. [Method] Eighty cotton germplasms were selected and evaluated in the hydroponic experiment under low (0.25 mmol·L^－1) and high (5 mmol·L^－1) nitrogen concentration. Different traits for screening were identified and nitrogen use efficiency types were classified. Field experiments were also performed for comparison and confirmation of the identified germplasms. [Result] The results showed that there were significant differences in the total plant dry matter, shoot nitrogen accumulation and nitrogen absorption efficiency in cotton germplasms at the two nitrogen levels. Based on coefficient of variation, principal component analysis and correlation, six traits including total plant dry matter, shoot dry matter, root dry matter, total nitrogen accumulation, shoot nitrogen accumulation and nitrogen absorption efficiency were used as screening indicators. According to the Heatmap clustering analysis and the nitrogen efficiency comprehensive index, two germplasms (Lu05R59 and CCRI 69) were identified as low nitrogen tolerant and nitrogen efficient, and two germplasms (Coker 201 and Xinluzhong 30) as low nitrogen sensitive and nitrogen inefficient. The results of field experiment were consistent with the results of the hydroponic culture at the seedling stage. [Conclusion] It was finally determined that Lu05R59 and CCRI 69 were the low nitrogen tolerant and nitrogen efficient germplasms, and Coker 201 and Xinluzhong 30 were low nitrogen sensitive and nitrogen inefficient germplasms. The results of these studies provide the possibility for screening and rapid identification of nitrogen use efficiency in cotton at the seedling stage, and provide the ideal materials and theoretical basis for further study of cotton nitrogen efficient.     

缓释型配方肥在晚稻套播油菜上的应用效果

2016～2018年在长江中游三熟制区(江西进贤)开展田间试验,初步探究了缓释型配方肥(N:P2O5:K2O=25:7:8,及5％其他中微量元素)在晚稻套播油菜上的施用效果,从而为套播油菜轻简化施肥提供参考.结果表明:在油稻稻三熟制秸秆还田下,相比不施肥处理,分次施常规肥和一次性基施配方肥处理均显著增加了套播油菜产量和收入;缓释型配方肥在减少肥料养分投入且一次性基施的情况下,仍能达到甚至优于常规肥分次施用的效果.对于晚稻套播油菜,缓释型配方肥是一种较为理想的肥料,建议因地制宜地推广应用.     

玉米象的形态和分子特征鉴定

[目的]通过形态和分子特征鉴定玉米象.[方法]从采集到的大米样本中分离出玉米象,分别在高速度数码显微系统和扫描电镜下观察其外部形态和细微形态并进行拍照鉴定.同时提取DNA对cox1和ITS基因进行测序和分析.[结果]玉米象的体躯由头、胸、腹3部分组成,胸部由3个胸节组成,有胸足3对,体表散布密集的刻点.明显的鉴别特征有头部的额和颊延伸成象鼻状的喙,触角呈膝状弯曲,共见8个小节,口器位于细长喙的端部,上唇基本退化,代之为口上片,下颚须和下唇须退化而僵直,外咽片消失.雄虫外生殖器隐藏于腹部,来源于第9腹节,阳茎背面扁平,有2条平行的纵凹沟,雌虫Y形骨片尖.经克隆PCR扩增得到cox1、ITS基因片段大小分别为441、1445 bp,与已报道的玉米象cox1基因同源性分别为99.7％～100％,ITS基因为99.0％～99.3％.[结论]根据高速度数码显微系统和电镜下玉米象的形态特征,结合cox1和ITS基因序列分析,可为玉米象的鉴定和生物学分类提供依据,也可为防治玉米象对储粮的危害奠定基础.     

玉米茎秆抗倒伏遗传的研究进展

茎秆倒伏严重影响玉米产量、品质和机械化收获,是当前玉米生产和育种亟待解决的主要问题之一。加强对玉米茎秆抗倒伏性的研究,对提高品种抗倒伏能力具有重要意义。本文综述了玉米茎秆倒伏的主要影响因素及其遗传特征。茎秆倒伏与茎秆自身的强度密切相关。茎秆强度越高,抗倒伏性越强。茎秆强度受茎秆所处的发育阶段、茎秆内部结构和外部形态,及其细胞壁成分等影响。处于分生组织的茎秆细胞分裂旺盛,较易折断,而进入生殖生长后,茎秆表皮、厚壁组织增厚,维管束发育成熟,对茎秆的支撑作用增强。茎秆细胞壁的主要成分——纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖、无机物等均可提升茎秆强度。目前,研究者借助高通量表型平台,利用玉米连锁群体和自交系群体,采用各种定位方法,鉴定到一系列影响茎秆形态、强度、细胞壁成分的相关QTL和候选基因。研究表明,基于单倍型的QTL定位方法比基于单个SNP的定位效果好。一致性QTL分析将不同遗传群体的研究整合到一起,能够提高QTL结果的通用性。茎秆强度的遗传基础复杂,受微效多基因控制,位点间具有加性效应。茎秆成分QTL中的候选基因涉及细胞壁代谢、转录因子、蛋白激酶等。MAIZEWALL是玉米细胞壁相关基因的重要数据库。目前该数据库包含1 156个玉米细胞壁生物学相关的候选基因,为该领域的深入研究提供强大的资源。已鉴定到一系列影响玉米茎秆细胞壁成分、茎秆形态和强度的基因,其功能涉及纤维素合成路径,如纤维素合成酶类、Cobra类、糖基转移酶和核糖转运蛋白类;苯丙烷路径基因,如控制bm1—bm5的相关基因;植物激素类,如赤霉素、生长素、油菜素甾醇相关基因;转录因子如NAC、MYB;miRNA（ZmmiR528）以及F-box基因（stiff1）等。今后应积极探索不同发育时期玉米茎秆倒伏的力学机制;广泛发展自然群体或育种群体进行遗传分析;采取多种定位策略,提高抗倒伏相关基因鉴定的功效;针对优良等位基因,开发各类分子标记,加强抗倒伏分子标记辅助选择。本文将为玉米茎秆抗倒伏遗传机制解析及抗倒伏玉米品种的分子育种提供参考。     

5种苹果野生资源果实香气物质的分析

以苹果系楸子(Malus prunifolia)、海棠花(Malus spectabilis)、西府海棠(Malus micromalus)、花红(Malus asiatica)和新疆野苹果(Malus sieversii) 5 个野生苹果种为材料，以甲基叔丁基醚（MTBE）为溶剂，进行香气物质的提取，并基于气相色谱质谱联用（GC-MS）技术对香气物质进行分离和鉴定。结果表明：5 种材料中共鉴定出 27 种香气物质，其中醇类 6 种、醛类 7 种、酯类 4 种、有机酸 4 种、萜烯 2 种和苯衍生物 4 种。其中反式-2-己烯醛、辛酸、α-法呢烯、苯酚以及对甲苯酚是 5 个野生苹果果实中共有的香气物质。这 5 种苹果野生资源果实的香气物质主要是以清香型的反式-2-己烯醛等醛类物质为主，但酯类和醇类也是构成不同种苹果特异香气的重要呈香物质。从特征香气组分来看，有8种是5个野生苹果种果实香气成分共有的特征香气，分别是法呢醇、己醛、反式-2-己烯醛、辛醛、壬醛、反式-2-癸烯醛、乙酸丁酯、己酸己酯。其中海棠花的特征香气物质有6种，西府海棠的特征香气物质有5种，新疆野苹果和楸子的特征香气物质有4种，花红苹果的特征香气物质有2种。     

基于GF-1和Sentinel-2时序数据的茶园识别

由于茶园大多分布在地形复杂的山区,地块破碎,分布零散,形状差异大、植被混杂且茶园所处环境长期受到云雨的影响,增加了茶园遥感识别的难度与不确定性,针对这一问题,该研究提出了利用高分1号(GF-1)和哨兵2号(Sentinel-2)时序数据提取茶园的方法,以浙江省武义县王宅镇为研究区,采用GF-1号为主要数据源,并利用MODIS地表反射率产品和Sentinel-2反射率数据,基于时空融合算法得到时间分辨率5 d的10 m Sentinel-2完整的时序数据。综合利用GF-1在空间细节方面的优势和重建的Sentinel-2高观测频率时序数据在反映茶树生长过程方面的优势,分别基于GF-1的光谱和纹理特征及GF-1的光谱、纹理特征和Sentinel-2时序特征两种特征组合方式,采用随机森林算法提取茶园。结果表明,GF-1光谱、纹理信息结合Sentinel-2时序信息分类结果的准确率、错误率、精确率、召回率和F1分数分别为96.91%、3.09%、89.00%、83.09%和0.86,仅基于GF-1光谱和纹理信息的分类准确率、错误率、精确率、召回率和F1分数分别为94.72%、5.28%、73.09%、84.61%和0.78,添加时序信息分类结果总体优于未添加时序信息的分类结果。表明高空间分辨率结合高频率时序遥感数据是提高茶园分类精度的有效手段。