自动施肥系统开发与性能测试

目的 开发一种适应于以固态水溶肥为原料的自动施肥系统,测试分析自动施肥系统性能。方法 主控机采用ARM9电路控制模块可实现对轮灌编组、预搅拌时长、施肥开始与结束时间、施肥持续时长、施肥量等参数的设置;选择以蠕动泵为注肥装置,通过变频器控制注肥泵电机功率的方式控制注肥速率,控制施肥量。对装置核心部件搅拌器额定功率、计量方式、溶肥搅拌参数、排肥速度及固液相比例等主要参数等进行设计与测试。结果 电感脉冲计量方式标准误差最大值1.26%,误差小、性价比好,确定其为本装置采用的计量方式;搅拌器以1.5 Kw额定功率、38 r/min转速搅拌、肥液浓度在1.1~1.3 g/mL、预搅拌时间30 min时,罐内各液位输出肥液浓度值差异不显著(P< 0.05),达到对肥料浓度均匀性的设计要求。结论 将施肥开始前的预搅拌时间设为30 min、搅拌转速设为38 r/min、肥液浓度不高于1.3 g/mL,输出肥液浓度有较好的均匀性,实现精准施肥。     

油菜素内酯浸根对水稻水卷苗机插植伤的修复效应

目的 探究油菜素内酯(Brassinolide, BR)浸根对机插水卷苗栽后本田生长及产量的影响。方法 以宁粳8号为试验材料,分析不同浓度BR(T1、T10、T20,分别表示水培营养液中BR浓度为1 mg/L、10 mg/L、20 mg/L)浸根对水卷苗机插本田后返青活棵及产量的影响,以正常水培营养液处理为对照(CK)。结果 BR浸根(T1、T10、T20)能够促进水稻地上部生长,栽插本田21d后株高较CK分别增加11.68%、8.12%和7.61%;BR浸根对水卷苗栽后根系的促生作用更为明显,不同浓度BR浸根对水卷苗栽后根长、根表面积、根尖数、根体积、根直径、根质量和根冠比均产生了显著影响,其中根尖数以低浓度BR处理效果更优,而其他根系指标均以高浓度BR处理效果更优。与CK相比,不同浓度BR浸根降低了叶片过氧化氢浓度(至移栽后12 d,分别降低12.50%、23.25%和22.25%),增强了叶片抗氧化酶活性;与移栽当天相比,移栽后第2天BR浸根处理叶片中玉米素(ZT)浓度迅速增加(分别为197.27%、153.11%和243.78%),而CK增加缓慢(2.94%),根系表现一致,且根系中生长素(IAA)浓度显著高于CK;同时BR处理在栽后一周内赤霉素(GA₃)浓度均明显高于对照。与CK相比,T10处理显著提高了每穗粒数和结实率(分别为15.04%和6.62%),T20处理显著提高了结实率(6.17%),但BR处理千粒重均显著下降,最终产量T10和T20处理较CK分别提高5.11%和7.99%。结论 适当浓度的BR(T10~T20)浸根能减轻水卷苗机插植伤,提高抗氧化酶活性,降低H₂O₂含量,提高ZT、GA₃和IAA浓度,高效地促进根系生长,提高了每穗粒数和结实率。本研究可为减轻机插植伤,促进机插水稻高产稳产提供理论依据和技术参考。     

新疆生产建设兵团第四师71团玉米密植高产全程机械化生产技术模式发展调研

从种植品种、种植密度与种植方式、机械化作业和收储烘干等环节对新疆生产建设兵团第四师71团场玉米生产技术的发展进行调研。分析表明,71团场位于西北灌溉玉米区,通过规模化、标准化生产和统一作业管理,以密植增产为基础、子粒收获为核心、绿色防控与秸秆还田为保障构建的玉米密植高产全程机械化绿色生产技术,实现了高产和高效的协同提高与绿色可持续生产。经农业农村部专家指导组田间测产验收,2012年、2014年和2017年连续创造16701 kg/hm^2、18414 kg/hm^2和18447 kg/hm^2的全国玉米大面积(700 hm^2)高产纪录,净利润在15000元/hm^2以上,为现代玉米生产树立了成功的模式和样板。     

灌溉量对玉米生育后期脱水阶段子粒水分的影响

以玉米品种先玉335、九圣禾2468为试验材料,测定不同灌溉量处理的玉米生理成熟至田间收获期间子粒含水率的变化。结果表明,生育期等量灌溉和分配灌溉量试验,在9.0×10~4株/hm^2、12.0×10~4株/hm^2种植密度下,灌溉量增加使子粒含水量呈增加趋势,且脱水速率减慢。灌溉量从3 600 m^3/hm^2增至7 200 m^3/hm^2,子粒含水率分别增加0.94~2.87个百分点,差异达显著水平。灌溉量与种植密度双因素辅助试验,在种植密度6.0×10~4株/hm^2至13.5×10~4株/hm^2时,灌溉量从3 000 m^3/hm^2增至6 000 m^3/hm^2,子粒含水率分别增加1.60~5.00个百分点;在灌溉量3 000 m^3/hm^2和6 000 m^3/hm^2条件下,种植密度从6.0×10~4株/hm^2增至13.5×10~4株/hm^2,子粒含水率有差异,无明显增加或降低趋势;4 500 m3/hm^2灌溉量下各种植密度处理间的子粒含水率未表现出显著差异。     

水磷供应对棉花根系生长、分布及生物量的影响

以早熟高产品种新陆早45号为试材,采用土柱栽培法,设置常规灌溉(新疆大田棉花滴水定额为3 750 m~3/hm~2,W_1)和限量灌溉(大田暂定滴水定额的2/3,W_2);每个水分处理设不施磷(P_0)和施磷(P_2O_5用量为0.15 g/kg,P_1)处理,研究水磷供应对棉花根系生长、空间分布及与生物量累积的影响。结果表明,无论何种水分条件下,P_1处理均增加棉花根长、根表面积和根体积,降低根直径,其中根长和根表面积在W_2条件下增幅较大。在相同施磷条件下,W_1处理棉花根长、根表面积、根体积、根直径均明显高于W_2处理,以0～40 cm土层根长、根直径和40～80 cm土层根表面积、根体积增幅较大。不同处理吐絮期地上部和生殖器官生物量均表现为W_1P_1W_1P_0W_2P_1W_2P_0,根冠比则表现为W_2P_0W_2P_1W_1P_0W_1P_1。相关分析结果表明,在69～99 d,0～40 cm土层根直径与营养器官生物量呈显著或极显著正相关;69 d时40～80 cm土层根表面积与营养器官、生殖器官和总地上部的生物量均呈显著正相关;84～99 d,0～40 cm土层根直径与生殖器官生物量呈显著或极显著正相关。因此,施磷通过减小棉花浅层根直径和增加深层根表面积,来降低根冠比、促进地上部干物质的积累,尤其当棉花遭受水分亏缺时,通过增大耕层根长、根表面积,提高棉株抗旱能力。     

新疆机采棉花实现叶片快速脱落需要的温度条件

随着机采棉的快速推进,籽棉含杂率过高导致清理工序过多及纤维不必要的损伤。新疆棉区棉花生长后期的热量资源有限,如何合理喷施脱叶催熟剂是改善原棉品质的关键技术措施。本研究采用分期喷施脱叶催熟剂的方式,探讨了温度变化对棉花叶片脱落率的影响及实现棉花叶片快速脱落需要的温度条件。结果表明,在喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0)d内,棉花叶片脱落率最高,达55%～79%,且与最高温度和每日≥12°C有效积温呈显著的线性关系。若要在喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0)d内实现55%的叶片脱落率,则应满足该时间段最高温度大于27.2°C、每日≥12°C有效积温大于7.0°C·日的要求。因此,喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0) d内是实现良好脱叶效果的关键时间段,期间的最高温度和每日≥12°C有效积温则是影响的关键因素。     

强闪光抑制棉花叶片光系统Ⅱ活性和热耗散

除持续强光导致光合作用效率降低外,强闪光也能够影响光合功能,但规律和机制尚不清楚。为研究强闪光对喜光植物棉花叶片光合功能的影响,选用陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种新陆早45号为材料,于强闪光处理(20,000μmol m–2 s–1, 300 ms,间隔10 s,处理时间持续30 min)前后分别测定叶绿素荧光、P700和气体交换。结果表明,强闪光处理后不仅有活性的PSI (光系统I)反应中心含量下降,同时PSⅡ (光系统Ⅱ)电子传递活性也受到限制。与对照相比,强闪光处理后PSI的ΦND (PSI供体侧限制引起的非光化学量子产量)下降,ΦNA (PSI受体侧限制引起的非光化学量子产量)增加,暗示强闪光能够抑制PSI受体侧电子传递活性。强闪光处理不仅使PSⅡ的实际量子产量明显下降,而且非光化学猝灭和ΦNPQ (PSⅡ调节性能量耗散的量子产量)也降低;但是,ΦNO (PSⅡ非调节性能量耗散的量子产量)明显增加,表明强闪光导致热耗散降低和PSⅡ失活。此外,强闪光处理后光合速率和气孔导度均降低,但细胞间隙CO2浓度增加,证明强闪光处理后同化能力的降低不是气孔限制导致的。因此,本研究认为强闪光处理不仅抑制PSI活性,而且导致PSⅡ失活和可调节性热耗散下降;光合电子传递活性的下降可能是强闪光下光合速率降低的重要原因。     

辽河流域玉米籽粒脱水特点及适宜收获期分析

辽河流域处于中国东北春玉米区南部,积温资源相对丰富,在该区域推广玉米机械粒收技术具有较好的热量资源基础,但区域内玉米收获时籽粒含水率偏高,机械粒收的破碎率、损失率偏高等质量问题突出。分析区域内主推品种的籽粒脱水特征、基于热量资源条件确定机械粒收的适宜时间,是解决上述问题的合理途径。2017年选择该区域主推的29个不同熟期玉米品种,在开鲁县和铁岭县开展了籽粒脱水动态观测试验。结合流域内常年春玉米播种日期、不同品种生长发育及籽粒脱水积温需求、历史气象数据等分析结果,建立不同品种在辽河流域适宜机械粒收时期的预测方法。结果显示, Logistic Power模型可以很好地模拟春玉米籽粒含水率变化过程。不同品种籽粒实收含水率与模拟含水率间存在极显著的线性关系,决定系数R2为0.916 (n=45),均方根误差RMSE为1.217。研究建立的不同品种籽粒含水率模型具有极佳的区域适用性,以2017年国审的4个宜机收品种及流域内2个主栽品种研究,明确了不同品种适宜机械粒收时期的分布规律。国审品种中,德育919和京农科728自播种至籽粒含水率降至25%活动积温需求低于3200°C d,在辽河流域大部地区可于9月中下旬达到高质量机械粒收的籽粒含水率要求。泽玉8911和吉单66积温需求低于3400°C d,可于10月上中旬在流域内实现机械粒收,较上述德育919和京农科728晚10～20d。而当地主栽的辽单575和京科968脱水至适宜籽粒含水率的积温需求较泽玉8911和吉单66多200°Cd,无法在当地常规收获期实现高质量的机械粒收。本研究检验了基于LogisticPower模型的籽粒含水率预测模型在区域分析应用中的精度。通过比较国审宜机收品种与当地主栽品种的籽粒含水率变化、成熟和脱水的积温需求以及适宜机械粒收日期的空间分布规律,更新现有品种有助于在辽河流域实现常规收获期内的高质量机械粒收。     

棉花S-腺苷蛋氨酸脱羧酶基因(GhSAMDC2/3/4)的克隆及其诱导表达分析

利用电子克隆结合RT-PCR技术克隆获得陆地棉(Gossypium hirsutum L.)S-腺苷蛋氨酸脱羧酶(S-adenosylmethionine decarboxylase,SAMDC)基因家族3个基因,分别命名为Gh SAMDC2、Gh SAMDC3和GhSAMDC4。序列分析显示,该基因c DNA包含的upstream ORF(u ORF)和main ORF(m ORF)为植物SAMDC基因特征ORF,其中m ORF长度分别为1068 bp、1110 bp和1032 bp,分别编码355、369和343个氨基酸。聚类分析表明,Gh SAMDC2/3蛋白与可可树(Theobroma cacao)SAMDC聚为一类,且Gh SAMDC2与GhSAMDC3蛋白亲缘关系最近;Gh SAMDC4与拟南芥At SAMDC4聚为一类。实时荧光定量PCR分析表明,Gh SAMDC2在茎中表达相对较高,随着纤维发育其表达量不断增加,在纤维发育后期其表达量达到最高;Gh SAMDC2/3/4在不同的胁迫条件下表现出不同的表达模式,Gh SAMDC2受低温和干旱胁迫诱导最强烈,Gh SAMDC3响应盐胁迫显著,Gh SAMDC4受ABA诱导强烈。上述结果为进一步研究棉花SAMDC基因功能奠定了一定基础。     

PEG胁迫下玉米基因表达谱分析

为了解PEG胁迫下玉米基因表达情况,采用数字化基因表达谱（DGE）技术,检测了20%PEG胁迫下玉米植株中基因表达谱,同时利用实时荧光定量PCR技术对部分基因表达特点进行了验证。结果表明玉米植株在20%PEG胁迫下48h时,共检测到31829个基因表达量发生了改变,其中表达量差异达到2倍以上的基因共1438个,其中801个表达量呈现上调,637个表达量呈现下调。这些差异表达基因功能主要涉及到结合、催化、转录、抗氧化剂活性,参与代谢过程、细胞过程、定位、生物调节、定位建立以及刺激反应等。实时荧光定量PCR分析表明7个随机选择的基因在胁迫前后的表达特点与表达谱测序结果一致。本研究表明玉米对PEG胁迫反应是一个多基因参与、多个生物过程协同调控的过程,基因表达量的变化可能是调控的主要方式,此外候选了与玉米耐PEG胁迫相关的应答关键基因,为揭示与玉米耐旱机理以及克隆与玉米耐旱性相关关键基因奠定了基础。