光电技术在农业工程中的应用与展望

我国是农业生产大国，农业种植面积和多种农产品产量居世界前列，但是我国农业生产自动化程度相对较低，农业效益提升潜力大。光电技术在提升农业效益方面大有可为。概述了光电技术在农业工程中的应用现状，并展望了光电技术在农业工程中的发展趋势。      

不同增稠剂对农药可分散油悬浮剂稳定性的影响

为明确不同增稠剂对以矿物油为分散介质的油悬浮体系稳定性的影响,以12.5%丙炔·吡嘧(丙炔噁草酮·吡嘧磺隆)可分散油悬浮剂为对象,通过流变学和多重光散射方法,研究了有机膨润土、有机高分子和气相二氧化硅3类增稠剂单独使用及有机膨润土和其他两类增稠剂分别搭配使用对可分散油悬浮剂物理稳定性的影响。结果表明:所有样品的流动特性指数(n)均小于1,为假塑性流体,具有触变性。除有机膨润土和高分子增稠剂Atlox Rheostrux100组合使用时体系更符合Casson方程外,其余样品均更符合Herschel-Bulkley方程。单独使用时,有机膨润土对保证体系稳定的效果相对较好;Atlox Rheostrux 100和Atlox Rheostrux200两种高分子增稠剂的效果差别较大,其中Atlox Rheostrux 100效果更好,这可能是由分子结构差异造成;两种气相二氧化硅类增稠剂由于不能有效形成氢键,效果较差。将有机膨润土和有机高分子增稠剂组合使用时,体系的稳定性有所提升,其中有机膨润土869和Atlox Rheostrux 100组合使用效果更好,体系具有较高的黏度,且具有良好的触变性,物理稳定性优异;有机膨润土869和疏水气相二氧化硅R974组合使用时则效果没有明显的提升。研究表明,流变学和多重光散射两种方法均能较好地表征可分散油悬浮剂的物理稳定性;新型高分子增稠剂和有机膨润土具有协同作用,将二者合理组合添加能大幅提升可分散油悬浮剂的稳定性。     

高粱光敏色素A基因的克隆、蛋白结构与长短日照诱导表达模式

光敏色素是一类红光/远红光受体,对植物光形态建成、外部形态和生理功能等方面起着重要的调节作用。为明晰光敏色素A在调控高粱光形态建成发育过程中的作用,本研究比较分析光温敏感程度不同的高粱品种Btx623、Rio、Tx430和LH645的PhyA基因序列和PHYA蛋白的保守结构域,利用qRT-PCR明确长短日照条件处理下PhyA基因的表达模式。结果表明,Btx623、Rio和Tx430之间PhyA基因序列存在非同义突变,LH645在PhyA基因的第7个外显子上插入了5 bp碱基序列;高粱PhyA蛋白中含有1个PAS-2结构域、1个GAF结构域、1个Phytochrome结构域、2个PAS结构域、1个组氨酸激酶A结构域和1个类似组氨酸激酶的ATP激酶结构;遗传进化树分析表明,单子叶和双子叶植物PhyA蛋白明显聚为2大类,高粱PhyA、谷子PhyA和玉米PhyA1、PhyA2聚为一个亚类,相互间亲缘关系较近,与水稻PhyA同源性相对较远;在短日照(SD)条件下各时期PhyA基因转录水平变化显著,Rio PhyA基因转录水平较Btx623和Tx430变化明显,LH645 PhyA基因转录变化不显著,在长日照(LD)条件下Rio PhyA基因转录水平低于Btx623和Tx430,LH645 PhyA基因转录水平变化不显著。以上结果表明,PhyA受光周期诱导,推测其在高粱光形态建成中起重要调控作用。本研究为进一步解析PhyA基因功能及其在调控高粱光形态建成发育过程中的作用提供理论基础。     

长期施肥处理对双季晚稻叶绿素荧光特征及籽粒产量的影响

研究施肥模式对水稻叶绿素含量及荧光参数的调节作用,对提高水稻光能利用效率及籽粒产量具有重要意义。本研究以水稻品种赣929为试验材料,比较长期定位施磷钾肥(PK)、施氮磷钾肥(NPK)、等养分条件下70%氮磷钾肥配合施用30%有机肥(70F+30M)、50%氮磷钾肥配合施用50%有机肥(50F+50M)、30%氮磷钾肥配合施用70%有机肥(30F+70M)条件下水稻叶绿素荧光参数和产量变化特征。结果表明,水稻旗叶叶绿素含量从齐穗期到成熟期呈下降趋势,且表现为30F+70M50F+50M70F+30MNPKPK。水稻叶绿素荧光参数Fv/Fm随水稻生育期的推进呈降低趋势,其中PK处理Fv/Fm值最低,而施氮处理比不施氮处理Fv/Fm值增加了2.85%～4.18%。叶绿素荧光参数qL、ΦPSII在NPK处理中表现为齐穗期较高, 20 d之后显著降低;在50F+50M、30F+70M处理中表现为齐穗期较低, 20 d以后显著增加;在PK处理、70F+30M处理中一直处于较高水平。NPQ变化趋势与qL基本相反。ETR-PAR光响应曲线拟合结果表明, 70F+30M处理ETRmax、?和Ek值在齐穗期和20 d后值均最高。综合看来,等养分条件下配施30%有机肥具有最优的叶绿素荧光指标组合及籽粒产量;而配施超过50%有机肥由于前期热耗散增大使得用于光合作用的光能份额减少,而施用氮磷钾肥处理则由于后期的衰老使得光能利用效率下降。     

道路草花景观对驾驶人员红灯敏感度的影响

近年来,随着对城市道路景观构建的重视,道路绿化、彩化景观愈发优美和引人注目。该文基于152份有效问卷,研究对比分析了3种道路灌-草层的绿化形式(绿篱式、50%草花覆盖式及100%草花覆盖式)对有驾驶经验的受访者红灯敏感度的影响。结果显示,相对于绿篱式道路绿化,草花式道路绿化会造成受访者红灯敏感度降低;女性比男性的红灯敏感度高,但更易受草花干扰;25—45岁年龄段受访者对红灯的敏感度和抗草花干扰能力比18—25岁及45岁以上受访者高;相对于偏好草花式绿化的受访者,偏好绿篱式绿化的受访者有更高的红灯敏感度和抗草花干扰能力。建议应尽量避免在事故易发地段大面积应用颜色艳丽的草花进行道路绿化。     

基于蛋白质组学研究光质对番茄果实挥发性物质的影响机理

以‘Micro-Tom’番茄(Solanum lycopersicum L.)为试材,种子发芽后30d移入人工气候室,分别进行红/蓝光组合(1:1、3:1、5:1、7:1)处理,以白光处理为对照。在番茄果实绿熟期、转色期、成熟期取样,测定果实挥发性物质含量及蛋白组数据。结果表明,在转色期和成熟期,对番茄风味有积极作用的己醛、反式–2–己烯醛、β–紫罗兰酮、牻牛儿丙酮、6–甲基–5–庚烯–2–酮、2–苯乙醇、愈伤木酚的含量在红/蓝光3︰1组合处理中最高,而对风味有消极作用的水杨酸甲酯的含量较低,并且在成熟期为0。进一步分析了红/蓝光3︰1组合处理与对照相比的差异蛋白,在成熟过程中番茄果实共鉴定到12个与挥发性物质产生有关的差异蛋白,其中8个上调表达,4个下调表达。通过对12个差异蛋白进行mRNA水平的验证发现,只有转色期的苯丙酮酸互变异构酶(MIF)在蛋白质和mRNA水平表达不一致,其他11个蛋白在两个水平表达均一致。     

LED补光对水稻秧苗素质及其生理特征和产量的影响

采用发光二极管(light-emitting diode,LED)精确调制光谱能量,研究不同光质对水稻秧苗素质(株高、根长和鲜干重)和生理特征(内源激素、抗氧化酶、可溶性蛋白和丙二醛)的影响,探讨生理特征与秧苗素质和补光移栽后产量的耦合关系。水稻秧苗分别在5种光质下进行补光照射:R (100%红光),B (100%蓝光),RB (80%红光+20%蓝光)RBG_12.5(62.5%红光+25%蓝光+12.5%绿光),RBG₂₅(50%红光+25%蓝光+25%绿光),光量子通量均为1 000μmol·m^-2·s^-1,照射30 d (6 h/d)后采样,并插秧至稻田,以无补光作为对照(CK)。与CK相比,LED补充光源显著(P<0.05)影响水稻秧苗的株高、根长和鲜干重。株高和地上部分干重最大值分别出现在R和RBG_12.5处理,而根长和地下部分干重的最大值均出现在RBG_12.5处理。LED补充光源对内源激素、抗氧化酶、可溶性蛋白和丙二醛的影响程度因光质和植物部位而异。与CK相比,RBG_12.5二显著(P<0.05)提高地上部生长素(IAA)含量和可溶性蛋白含量,B显著(P<0.05)提高地上部超氧化歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量;RBG_12.5和RBG₂₅显著(P<0.05)提高地下部IAA含量,RBC₂₅显著(P<0.05)提高地下部可溶性蛋白含量和MDA含量。补光移栽后水稻产量的变化趋势与光质对水稻秧苗壮苗指数的影响趋势一致:RBG_12.5> RBG25> RB> B> R> CK。逐步回归分析发现,壮苗指数与地上部赤霉素(GA_3)含量和IAA含量及地下部IAA含量和SOD活性显著正相关;补光移栽后产量与秧苗地上部IAA含量及地下部IAA含量和过氧化氢酶(CAT)活性显著正相关。LED补充光源通过调节水稻秧苗生理特征影响其素质,且影响效应延续至水稻成熟期。RBG_12.5光源更利于培育水稻壮苗和水稻增产,适宜用作工厂化育秧的补充光源。     

光氮互作对芹菜幼苗生长及生理特性的影响

光质和施氮量是影响芹菜生长发育的关键因素,适宜的光氮组合能有效提升芹菜幼苗质量。为优化芹菜工厂化育苗,本试验设置2种光质(白光,W;蓝光,B)和2种施氮量(8mmol/L KNO_3,高氮,H;4mmol/L KNO_3,低氮,L),以WH为对照,研究光氮互作对芹菜幼苗生长、生理代谢和元素积累的影响。结果表明:与WH相比,WL和BH处理的芹菜全株干重分别显著减少43.18%和55.07%,WL处理的叶片和叶柄中硝酸盐、可溶性蛋白质和总游离氨基酸质量分数均显著降低,BH处理的叶片和叶柄中硝酸盐、可溶性蛋白质和矿质元素质量分数显著增加,而叶片中可溶性糖、丙氨酸族和丝氨酸族氨基酸质量分数均显著降低。然而BL处理的芹菜全株干重比WH显著增加32.18%,叶片可溶性蛋白质、叶柄组氨酸(His)和脯氨酸(Pro)质量分数均显著增加。利用隶属函数分析对芹菜幼苗生长发育进行综合评价发现,BL处理表现最优。综上所述,蓝光和低氮组合能促进芹菜干物质积累,提高可溶性蛋白质和游离氨基酸质量分数,进而促进芹菜幼苗生长发育。     

光系列葡萄品种在福州地区的引种表现

为丰富福建葡萄品种资源结构,2014年起国家葡萄产业技术体系福州综合试验站引进河北省农林科学院昌黎果树研究所选育的‘春光’、‘蜜光’、‘宝光’、‘峰光’等4份优良鲜食葡萄品种,对其植物学特性、物候期、果实性状、生长结果习性及抗病性等进行观察,总结其在福建的综合表现。结果表明：4个欧美杂交葡萄品种较现有主栽品种巨峰具有坐果稳定、着色成熟一致、果肉硬脆耐储等优势,适宜在福建地区推广种植。