氮素对NaCl胁迫下甜高粱种子萌发及芽苗生长与生理的影响

为了研究NaCl胁迫下氮肥对甜高粱种子萌发及芽苗生长和生理特性的影响,探索提高甜高粱耐盐能力的措施,室内设置不同盐分浓度、不同氮源及浓度条件下甜高粱萌芽试验。结果表明:NaCl胁迫和不同氮源对甜高粱发芽和芽苗生长的影响各有不同。NaCl浓度对甜高粱种子萌发有显著影响,在甜高粱芽苗生长阶段,通过提高保护酶活性和渗透调节物质而增强耐盐伤害能力是有限的。100 mmol.L 1NaCl胁迫下,根系POD活性最低,而叶片MDA积累量、可溶性糖含量、POD活性最高,受盐害程度最大。没有盐胁迫情况下增加不同氮源及氮量对甜高粱根叶生理特性的影响差异显著,当氮浓度在20 mmol.L 1时,细胞受伤害程度最低,生长最好。不同形态氮源对甜高粱发芽和幼苗生长的影响差异明显,NH4Cl的促进效果优于KNO3。在100mmol.L 1的NaCl胁迫下,施加铵态氮或硝态氮源均可以增强甜高粱芽苗期的POD活性,减少MDA积累,从而缓解盐胁迫带来的伤害。研究表明采取适当的氮肥调控措施可以提高甜高粱的耐盐能力。     

甜高粱茎秆汁液成分分析及浓缩贮藏的试验研究

为提高甜高粱茎秆汁液制取燃料乙醇的原料利用率,延长甜高粱茎秆及其汁液贮藏期限,测定了辽甜1号、早熟1号、醇甜2号三个甜高粱品种茎秆及其汁液的营养成分,采用浓缩法对甜高粱茎秆汁进行了贮藏试验.结果表明,三个品种都含有丰富的糖分,可以为酵母菌发酵制取酒精提供良好的碳源,但总氮和某些矿物质元素(如:Fe3 )不能满足酒精酵母的营养需要;甜高粱茎秆汁浓缩至4～5倍时,可以抑制汁液中大多数微生物的活动,使其中糖分不受损失;在试验设定的真空浓缩工艺条件下(55～60℃,0.15 Mpa)甜高粱茎秆汁中产酸微生物或水解酶类仍保持活性,使得还原糖占总糖的比率随贮藏时间延长而升高,这有利于酒精发酵.     

甜高粱茎秆采后生理特性及其自发气调包装贮藏的研究

为延长甜高粱茎秆贮藏期,研究了甜高粱茎秆采后呼吸速率、蔗糖转化酶、多酚氧化酶等变化规律,并用不同厚度的低密度聚乙烯薄膜(LDPE)进行了自发气调包装(MAP)贮藏试验.结果表明,甜高粱茎秆采后呼吸速率随温度升高而增大,温度从10℃上升到30℃,呼吸速率升高2倍左右;在相同温度下,辽甜一号茎秆的呼吸速率高于辽饲杂一号茎秆的呼吸速率.辽甜一号茎秆在O2 2.2%、CO2 7.6%下贮藏10 d,辽饲杂一号茎秆在O2 3.6%、CO2 6.4%下贮藏17 d会发生厌氧呼吸.甜高粱茎秆内中性、酸性蔗糖转化酶和多酚氧化酶在MAP贮藏中活性呈上升趋势,贮藏至30 d,总糖有2.8%～20.9%的损失,还原糖升高134.3%～523.1%,茎秆失重率为1.37%～1.51%.甜高粱茎秆在厚度为0.034 mm的低密度聚乙烯包装中蔗糖转化酶和多酚氧化酶活性增加幅度较小,总糖损失减少.该项研究为解决甜高粱茎秆制取燃料乙醇过程中的茎秆贮藏问题提供了科学的参考.     

甜高粱与糖性状相关的遗传育种研究进展

甜高粱是一种具有很好应用前景的农作物,人们应加强对甜高粱育种的研究。基于此,介绍甜高粱糖性状的QTL(数量性状基因座)遗传内容,阐述甜高粱与糖性状遗传育种的分析内容,为培育出更高质量的甜高粱提供支持,促进我国农业发展。     

甜高粱茎汁固定化酵母乙醇发酵工艺优化的试验研究

以可溶性糖含量为113 g/L的甜高粱茎汁为试验原料,采用响应面法建立了甜高粱茎汁固定化酵母乙醇生产过程中,乙醇产量随温度、pH值和发酵时间变化的二次多项式数学模型.根据该模型进行了工艺参数的优选,以乙醇产量为指标,试验所得甜高粱茎汁固定化酵母乙醇生产优化工艺条件为:温度31.14℃,pH值4.53,发酵时间13.26 h,该条件下乙醇产量为39.51 g/L.并对模型进行了检验,验证了数学模型的有效性.     

调整产业结构,发展甜高梁酒精燃料产业

随着"汽车时代"的到来,能耗与日俱增,自1993年起,我国已成为石油净进口国,2001年进口7000多万t,占我国石油加工能力的36%,能源安全已面临挑战.由于汽车尾气排放出大量的污染物,使大气中CO2的含量增加,加剧温室效应和导致酸雨的危险,尾气排出的铅,更遗害无穷.甜高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)具有极高的光合速率,故有"高能植物"之称.在我国,甜高粱的单位面积酒精产量远高于玉米、甜菜和甘蔗,更由于甜高梁耐旱、耐涝、耐盐碱,特别适于我国栽培,加之在甜高粱研究与新品种选育这一领域我国居世界领先地位,开发甜高粱酒精燃料的时机已经成熟,它将对我国产业结构的调整、能源安全、环境保护起举足轻重的作用.     

水分含量及搭配比例对两种牧草青贮品质的影响

以拉巴豆和大力士甜高粱为试验材料,摸索拉巴豆低水分青贮适宜的水分含量、拉巴豆与甜高粱混合青贮适宜的搭配比例以及水分调节的掌握,结果表明:(1)拉巴豆半风干样青贮的水分含量需低于60%;(2)甜高粱半风干样的青贮效果好于甜高粱鲜样;(3)鲜甜高粱与鲜拉巴豆按1.0︰1.1搭配,为可用的青贮组合;(4)鲜拉巴豆与半风干甜高粱搭配青贮的比例不低于1.0︰1.7。     

镉胁迫对甜高粱种子萌发及幼苗生长的影响

为探讨镉对甜高粱种子萌发的影响,以辽甜1号为研究对象,研究不同浓度镉胁迫下的甜高粱种子萌发和幼苗生长特性。结果表明,甜高粱种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数均随镉胁迫浓度增加表现出先增加后减少的趋势,都在T2处理时表现为最大;镉会抑制甜高粱幼苗的根和芽生长,镉胁迫浓度增加,抑制作用显著增强,且对根长的抑制作用明显大于芽长;甜高粱种子根、芽的耐性指数均随镉胁迫浓度增加而显著降低,且根耐性指数均低于芽耐性指数。     

甜高粱乙醇全生命周期温室气体排放

甜高粱是中国发展非粮乙醇的重要原料之一。为研究中国不同地区发展甜高粱乙醇的温室气体(greenhouse gas,GHG)排放表现并识别出影响温室气体排放量的主要环节,选取黑龙江东部、新疆中部、山东北部和海南4个典型地区的甜高粱液态发酵制乙醇生产系统为研究对象,设计3种不同的副产物利用情景,以生命周期分析方法计算并比较了乙醇在全生命周期内的温室气体排放量。研究结果表明:1)在不考虑副产物利用的基准情景下,甜高粱乙醇全生命周期GHG排放量为同等热值汽油的66%～77%;2)原料种植阶段是影响甜高粱乙醇全生命周期GHG排放量的主要阶段,柴油、灌溉用电和农用氮肥是种植阶段GHG的主要排放环节;3)对茎秆废渣实施再利用可降低甜高粱乙醇全生命周期GHG排放量,废渣燃烧为乙醇生产供能或以废渣为原料生产饲料可使甜高粱乙醇全生命周期GHG排放量降低50%～64%。该文为甜高粱乙醇规模化生产相关政策的制定提供参考。     

土壤质地和灌溉水量对黑河中游地区甜高粱生长特征及水生产力的影响

甜高粱已成为干旱和盐碱等边际性土壤区农业可持续发展的重要作物之一,针对河西走廊荒漠绿洲区水资源短缺与土地贫瘠等问题,本研究以黑河中游边缘绿洲为研究区,通过5个土壤(砂壤土S1、S2,砂土S3、S4,壤砂土S5)和3个灌溉处理(28.6%节水灌溉,14.3%节水灌溉I2,常规充分灌溉I3)的田间试验,进行不同土壤条件下节水灌溉对甜高粱生长特征及灌溉水生产力的影响研究,探讨了河西走廊荒漠绿洲区甜高粱适宜种植土壤与灌溉措施。结果表明,在充分灌溉处理下,甜高粱生长特征指标、生物量和灌溉水生产力均低于节水灌溉(I1、I2)。其中,I1和I2茎秆生物量分别较充分灌溉处理增加了7.81%和3.57%,总生物量增加了6.30%和3.17%。此外,I1和I2甜高粱灌溉水生产力为3.63 kg·m-3和2.94 kg·m-3,分别较充分灌溉处理的2.44 kg·m-3提高了48.8%和20.4%。因此,充分灌溉不会提高甜高粱产量,却会显著降低灌溉水生产力。同时,除茎秆汁液锤度外,甜高粱其它生长特征和灌溉水生产力表现为S1 S5 S2 S4 S3。表明甜高粱适合种植于砂壤土和壤砂土,且适当的水分胁迫有利于甜高粱糖分含量的积累与生物产量的提高。     

自然干燥甜高粱茎秆长期贮藏及乙醇发酵研究

为了延长甜高粱乙醇生产原料供应时间,将甜高梁茎秆自然干燥后用于长期贮藏.分别考察干燥和长期贮藏过程糖分变化,结果显示,自然干燥过程中,茎秆的含水率(干基)由80％降低至18％时,总糖损失率为3.85％;不同含水率的茎秆经6个月长期贮藏,含水率为22％以下茎秆中的总糖和还原糖基本保持不变.表明自然干燥过程使总糖损失较小,22％可作为甜高粱茎秆干燥贮藏的“安全含水率”.通过考察干燥的茎秆乙醇发酵的可行性,结果表明,固态发酵24 h即可达到终点,基质中的乙醇质量分数可以达67.06 mg/g(干基),发酵过程基本正常.通过该研究,表明自然干燥可作为甜高粱茎秆长期贮藏的一种较为有效的加工方式,可为解决甜高粱乙醇周年生产的原料供应问题提供一定技术参考.     

甜高粱茎秆汁液锤度与可发酵糖含量的关系

甜高粱茎秆富含糖分,是生产燃料乙醇的良好原料。在甜高粱育种或生产中,常用锤度估算汁液含糖量,但锤度与可发酵糖的关系还不是很清楚。本文采用81个甜高粱材料,种植于北京、天津(盐碱地)、河北3个地点,研究了茎秆汁液锤度与可发酵总糖和蔗糖含量的关系。结果表明,北京、河北、天津三个地点甜高粱茎秆汁液总糖/锤度(糖锤比)总平均值分别为0.76、0.74和0.72,其中天津的甜高粱茎秆汁液糖锤比显著低于北京。北京、河北、天津三个地点甜高粱茎秆汁液锤度与总糖、蔗糖含量的相关性均达极显著水平,相关系数分别为0.8911,0.8376和0.9186,其中天津点显著低于河北。适合北京和河北非盐碱地种植的甜高粱茎秆汁液的锤度、可发酵总糖含量的整合回归方程为Y=0.8969X-1.7576(R2=0.8237);天津盐碱地糖锤比低于北京,相关系数显著低于河北,故其回归方程Y=0.9343X-3.1726(R2=0.7015)只可供其它盐碱地区参考。锤度和糖锤比的相关系数显著低于总糖含量和糖锤比的相关系数,说明含糖量高,锤度也高,但锤度高,含糖量不一定高。该结果对于甜高粱育种和加工工艺设计具有重要参考价值。     

植物生长调节剂对甜高粱茎秆贮藏中糖分变化的影响

为降低甜高粱茎秆采后自然贮藏期内含糖量损失,掌握糖分损失与有关酶活性变化的关系,该文研究了采用植物生长调节剂处理甜高粱植株对其采后贮藏含糖量影响,以及有关酶活性的变化情况。结果表明,用适当种类和剂量的植物生长调节剂处理可以将甜高粱茎秆贮藏期延长到3～4个月,贮藏至112d,赤霉素(40mg/L)、马来酰肼钾盐(400mg/L)、萘乙酸钠(70mg/L)处理的茎秆干基含糖量分别为初始值的95%、92%和94%,均显著高于对照组。采用适当种类和剂量的植物生长调节剂对调节与甜高粱茎秆采后衰老及糖代谢有关酶的活性具有显著作用,这3种植物生长调节剂对甜高粱茎秆采后糖分损失的抑制与其调节有关酶活性有关。该项研究为解决大规模使用甜高粱茎秆制取燃料乙醇过程中的茎秆贮藏问题提供了参考。     

陇东山旱地夏播复种饲用甜高粱品种筛选

陇东山旱地区为陇东肉羊肉牛产业的重要生产区，其长期饲草供应不足，困扰产业发展。为探明山旱地夏播复种饲用甜高粱的干草生产力状况，增加饲草生产能力，引进了4个饲用甜高粱品种在陇东山旱地开展试验。结果表明，甜高粱2180收割高度最高，为169.53 cm；其次是陇甜粱1号，为160.87 cm。茎粗以海牛最高，为11.20 mm；陇甜粱1号、甜高粱2180较高，分别为10.20、10.00 mm。鲜草产量、干物质产量均以甜高粱2180最高，分别为35 073.68、14 985.53 kg/hm2；其次是陇甜粱1号，分别为30 797.60、12 385.86 kg/hm2。陇甜粱1号的可溶性糖含量(268.3 g/kg)、干物质采食量(2.24%)、相对饲用价值(110.20)和可消化营养物(57.84)均为最高，其次是甜高粱2180。综合分析，陇甜粱1号和甜高粱2180产草量高，营养价值较高，可在陇东地区山旱地种植。     

甜高粱耐盐材料的筛选及芽苗期耐盐性相关分析

在0、200mmol·L-1NaCl盐浓度下对39个甜高粱材料进行了耐盐性鉴定,并探讨了甜高粱耐盐指标的相关性,以初步筛选的耐盐级别不同的10个甜高粱材料为对象,研究了0、70mmol·L-1、140mmol·L-1、210mmol·L-1NaCl盐浓度对甜高粱芽苗期形态指标及其盐害率的影响,最后利用盐害率的隶属函数值综合评价了10个甜高粱材料的耐盐性。结果发现,"丽欧"、"泰斯"耐盐性最强,"BJK236"、"Mer-72-2"对盐胁迫较敏感。盐胁迫下甜高粱发芽率、发芽指数、发芽势、活力指数、芽长、根长、芽鲜重、根鲜重8个指标均与对照差异显著(P0.05)。随着盐浓度增加,这8项指标的盐害率增大,且与盐浓度均极显著相关(P0.01);其中随着盐浓度的增大,发芽相对盐害率与发芽势、发芽指数、活力指数盐害率的相关性越来越大,由显著相关(P0.05)到极显著相关(P0.01)。综合评价10个甜高粱材料耐盐强弱顺序为:"泰斯""甜132""BJK19""BJK156""考利""吉甜3""威利""凯勒""戴尔""吉甜2"。     

甜高粱EMS诱变获得新种质的研究

为创制甜高粱新种质,本研究以甜高粱自交系甜94为供试材料,以甲基磺酸乙酯(EMS)为诱变剂,采用种子浸泡法进行诱变,并调查了株高、生育期、茎粗等性状.结果表明,以半致死率为筛选标准,适宜诱变的EMS浓度和时间为0.20％和16 h;通过对诱变后代的逐代表型进行观察、鉴定和筛选,在M5代共获得18份在生育期、株高、含糖量...     

水氮梯度对饲用甜高粱生长和水分利用效率的影响

【目的】探究不同灌溉量和施氮水平对饲用甜高粱生长特性、单株耗水规律以及水分利用效率的影响,为确定饲用甜高粱适宜种植密度、优化水氮管理措施以及提高栽培生产潜力提供理论支撑。【方法】在温室条件下进行二因素三水平随机区组试验,供试饲用甜高粱品种为‘大力士’。设置了3个灌溉量,分别为达到田间持水量的30%～50%(I1)、50%～70%(I2)、70%～90%(I3);设置了3个施氮水平,分别为0 kg/hm² (N0)、200kg/hm² (N1)、400 kg/hm² (N2)。在饲用甜高粱拔节期取样,测定甜高粱株高、茎粗、鲜重与干重。同时,采用自动称重式蒸渗仪测定单株耗水动态,计算了干物质水分利用效率。【结果】1)增加灌溉量显著增加了饲用甜高粱株高和茎粗,与I1相比,I2、I3灌溉量下甜高粱株高分别提高了20.0%和34.5%,茎粗分别增加了18.0%和36.6%。施氮对株高和茎粗无显著影响。2)增加灌溉量显著提高甜高粱植株茎、叶及地上部鲜重和干重,施氮水平仅显著影响叶的鲜重和茎的干重。与I1相比,I2、I3灌溉量下地上部...     

混合酶对经不同预处理的甜高粱秆渣的水解

采用正交试验设计,探索不同的液固比、pH值、温度和混合酶配比对甜高粱秆渣的水解情况,并在此基础上研究了混合酶对经漆酶和高压蒸汽预处理的甜高粱秆渣的水解情况。结果表明,混合酶水解的最佳条件为液固比11∶1、pH值3.6、30℃、果胶酶∶纤维素酶∶半纤维素酶=1∶1∶2,该条件下的水解效率要好于纤维素酶单独的水解效率,经漆酶和高压蒸汽预处理的甜高粱秆渣的酶解效率得到显著提高,浸润于不同溶液中的甜高粱秆渣经高压蒸汽预处理并酶解,其葡萄糖收率有所不同,且在溶液中加入KMnO4后再进行高压蒸汽处理,能进一步提高葡萄糖收率。     

不同高粱种质对污染土壤中重金属吸收的研究

利用重金属含量较高的污水污染土壤,以未污染土壤作对照,种植8个甜高粱品种、2个饲用高粱品种和1个粒用高粱品种,检测8种重金属在高粱植物体内不同器官的含量,以研究不同高粱种质对重金属的吸收特性。结果表明:甜高粱对汞(Hg)、镉(Cd)、锰(Mn)和锌(Zn)的吸收在两种土壤间差异显著,对钴(Co)、铬(Cr)、铅(Pb)和铜(Cu)的吸收差异不显著。Mn在甜高粱体内含量表现为未污染土壤高于污染土壤;而Zn含量在不同器官之间存在差异,未污染土壤叶中含量远高于穗,穗中含量远高于茎和根。不同重金属在甜高粱体内的储存部位不同,污染土壤上Hg、Cd、Co、Cr和Zn在根中积累量较高,Cu、Mn和Pb在穗中的积累量较高。甜高粱、饲用高粱和粒用高粱对重金属的吸收、运输及储存在品种之间差异较大,同一品种对不同重金属的吸收也存在差异。饲用高粱表现为叶部对Cr和Zn的储存量较高,而粒用高粱‘晋中0823’则显示了茎对多种重金属的储存能力。高粱根对土壤中重金属的富集系数较高,为0.02(Pb)~0.23(Cd),转移系数变幅为0.21(Co)~3.42(Pb)。对同一种重金属的吸收量品种间差异较大,甜高粱‘西蒙’根对Co、Cr、Cu、Mn、Pb和Zn具有高富集系数,粒用高粱‘晋中0823’茎对Hg、Cd、Mn、Pb和Zn富集系数较高。高粱对重金属的吸收能力与转移能力不同步,甜高粱‘绿能1号’具有对多种重金属的高转移能力,粒用高粱‘晋中0823’只对Zn有较高的转移能力。因此本文认为甜高粱对不同重金属的吸收和转移有选择性。对Zn吸收并转移到地上部后,首先储存在叶和穗中,当吸收量足够大时,茎和根也成为储存器官;对Mn的吸收与其他重金属的吸收存在竞争作用,Hg吸收后很少向地上部转移;而对Cu、Mn和Pb吸收后在穗部的储存量较大。饲用高粱与甜高粱相比对重金属的吸收未显示明显的不同,甜高粱‘西蒙’根对多种重金属具有强储存能力,而粒用高粱‘晋中0823’的茎秆显示了比甜高粱更强的储存能力,甜高粱‘绿能1号’对多种重金属的转移能力较强。所以,选择富集和转移能力均强的高粱品种能更有效地吸收土壤中的重金属,达到修复污染土壤的目的。     

外源NO对盐胁迫下甜高粱种子萌发和幼苗生长的影响

为探究外源NO对盐胁迫下甜高粱种子萌发和幼苗生长的影响,以国能4号甜高粱为试验材料,采用不同浓度(0.05、0.1和0.2 mmol·L^-1)硝普钠(SNP,NO供体)处理1.6%NaCl胁迫下的种子和幼苗,统计种子发芽数,测定幼苗叶片叶绿素、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性等生理生化指标。结果表明,盐胁迫抑制了甜高粱种子的萌发,种子发芽指标(种子发芽率、发芽势和发芽指数)显著降低,1.6%NaCl是甜高粱种子萌发的敏感盐浓度;喷施不同浓度SNP可显著提高盐胁迫下甜高粱种子的发芽率及幼苗叶片叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量,降低叶片MDA含量,增强抗氧化酶活性,其中0.1 mmol·L^-1SNP处理效果最佳。0.1 mmol·L^-1SNP处理下,与单独盐浓度处理相比,甜高粱种子发芽率、发芽势和发芽指数分别增加了29.51%、39.21%和38.91%;幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量分别提高了230.00%、184.38%、214.13%、17.00%、8.78%和40.63%;MDA含量降低了34.01%;SOD、POD、CAT和APX活性分别增强了33.38%、55.75%、23.17%和116.46%。综上,盐胁迫下适宜浓度的SNP处理,可提高甜高粱幼苗叶片渗透调节物质含量,增强抗氧化酶活性,清除体内活性氧,从而促进幼苗生长,增强植株抗盐性。本研究结果为提高甜高粱耐盐性及揭示其耐盐机制提供了理论依据。