优化高压电场处理提高高粱种子活力

为了探讨高压电场处理对高粱种子萌发活力的影响,以晋杂122#高粱种子为试材,采用种子发芽试验、生物化学分析及二次通用旋转组合设计相结合的方法,研究电场强度和处理时间对高粱种子的活力指数和内源赤霉素(gibberellin,GA)含量的影响,通过建模分析,寻求高压电场处理条件的优化方案。结果表明:不同高压电场(high voltage electric field,HVEF)处理对高粱种子活力指数和内源GA含量影响均达到显著水平(P0.05);二因素对高粱种子的活力指数和内源GA含量影响效应顺序为电场强度处理时间;电场强度和处理时间对高粱种子活力指数和内源GA含量影响有阈值效应;二因素耦合效应对高粱种子的活力指数的影响呈现负交互效应,对内源GA含量的影响表现出正交互效应,且交互效应显著(P0.05),二因素交互作用对内源GA含量影响大于对种子活力的影响;经模型寻优,同时满足活力指数≥14.25、内源GA质量分数≥11.55 ng/g的优化方案为:电场强度485.53~605.38 k V/m,处理时间31.41~48.99 min,在此基础上,进一步确定优化条件为:电场强度500 k V/m,处理时间36 min,经试验验证,高粱种子活力指数和内源GA质量分数理论值15.50、14.92 ng/g,与实测值(15.38±0.18)、(14.85±0.13)ng/g基本一致,进一步验证了方案的可靠性。研究结果为高压电场技术处理种子在农业生产中的应用提供理论依据。     

电场对油葵种子萌发影响的有效时间

电场环境对种子的影响属于当代效应,电场处理种子的生物效应是否存在有效时间,是值得关注的问题.在1.0 ～5.5kV· cm-1场强范围,油葵种子用不同电场条件处理,筛选产生显著性影响的处理条件.再用显著性影响条件处理油葵种子,试验研究电场对种子萌发影响的有效时间.结果表明,电场处理油葵种子显著提高种子的发芽势、发芽率及种子的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性.电场对油葵种子萌发期的影响存在有效时间,有效时间为3周.在电场处理种子技术的应用中,电生物效应的有效时间是应该注意的问题.     

高压电场对冰融化的影响

把由蒸馏水制成的-18℃的冰放在针-盘组成的不均匀电场中，在室温条件下进行了融化对比实验，结果表明：施加电场后冰的融化速度高于对照的，冰全部融化成水的时间也少于对照的。在融化过程中，冰的形状出现明显的差异：施加电场后冰块的上表面出现下凹，并且冰块贮存了负电荷。初步探讨了其原因，但机理有待于进一步研究。     

不同短截处理对苹果树体内源激素含量的影响

以三年生红富士（Mlaus domestica Borkh.cv.Red Fuji）/SH/八棱海棠（Malus micromalus Makino）为试材,研究不同短截程度对苹果树体内源激素含量变化的影响。结果表明,不同短截处理均降低了植株茎尖、 细根内吲哚乙酸（IAA）含量。春梢开始生长期茎尖脱落酸（ABA）含量重短截中短截轻短截,分别为224.85、 204.95和189.16 ng/g, FW,重短截与对照处理间差异不显著。春梢旺长期和春梢缓长期4个处理茎尖及细根ABA含量呈重短截中短截轻短截对照的趋势。不同处理间植株茎尖、 细根中赤霉素（GA）、 玉米素核苷（ZR）含量变化不显著。在整个春梢生长期,4个处理下茎尖和细根的(IAA+GA+ZR)/ABA 比值随短截程度加重而降低,短截处理降低了茎尖IAA、(IAA+GA+ZR)/ABA,提高了ABA含量,一定程度上削弱了生长势,抑制了新梢生长。     

高压电场处理对贮藏番茄活性氧代谢的调节

为探讨高压电场调控采后果实成熟衰老的作用机理,研究了交变电场和稳恒电场处理对采后番茄活性氧代谢的影响。试验结果表明：交变电场处理可诱导贮藏前期番茄超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性,延缓贮藏后期SOD活性上升和CAT活性下降;稳恒电场处理对酶活性的诱导不显著。两种电场处理均延缓了过氧化物酶（POD）活性高峰出现的时间。稳恒电场处理果实整个贮藏过程中保持了高水平的抗坏血酸（AsA）以及还原型谷胱甘肽（GSH）含量。整个贮藏期间高压电场处理均显著抑制了番茄过氧化氢含量以及超氧阴离子的产生。     

沙埋和种子处理对樟子松贮藏种子萌发出苗的影响

樟子松是我国北方荒漠化地区生态环境建设的重要树种,近年来樟子松人工林出现不同程度的衰退问题,自然更新障碍则是限制樟子松人工林发展演替的关键因子.为探究樟子松人工林自然更新的限制因子,通过不同沙埋深度及不同种子处理方法等室内发芽试验,对樟子松种子萌发出苗的影响进行研究.结果表明:1)在沙埋深度为0 ～3.00 cm范围内,无沙埋时樟子松种子萌发出苗能力最强,随着沙埋深度的增加,种子萌发出苗能力不断降低,沙埋深度显著影响种子的萌发和出苗;2)4℃低温冷藏保存的种子比常温保存和-18℃低温冷冻保存的种子,在萌发出苗上更具优势;3)种子经25～30℃温水浸种24 h处理后,在出苗率和出苗时间等方面优于55 ～ 60℃热水浸种和不浸种处理,表现为樟子松种子较为适宜的处理方式.其研究可为解决樟子松人工林自然更新障碍问题提供参考和借鉴,并为樟子松人工育苗提供技术支撑.     

高压电场对毛乌素沙地两种优势植物抗旱性的影响

以毛乌素沙地优势植物柠条(Caraganaintermedia)和沙蒿(Artemisiasongaricaschrenk)种子为对象,采用人工模拟干旱试验方法,研究不同电场处理后这2种植物种子萌发和生物量对土壤干旱胁迫的响应。结果表明,电场处理缓解了2种植物随干旱程度加重出现的负效应,不同处理条件,种子萌发和生物量对干旱胁迫的适应性的影响不同,电场处理能够提高种子在干旱胁迫条件下的发芽率和发芽势,提高2种沙生植物生物量干重和鲜重。这些变化缓解了干旱胁迫对柠条和沙蒿种子的伤害,提高了其对干旱胁迫的适应性。     

热激对甜瓜未授粉子房培养胚珠膨大期内源激素的影响

为探究热激处理对甜瓜未授粉子房培养中胚珠膨大发育与内源激素的影响,以期为揭示胚珠膨大和单倍体培养的机理研究奠定基础。以热激和对照培养不同天数的甜瓜未受粉子房为试材,对胚珠膨大率进行动态监测,并采用UPLC-ESI-MS/MS法测定顺式玉米素核糖核苷(CZR)、赤霉素3(GA3)、反式玉米素(ZT)、吲哚-3-乙酸(IAA)及脱落酸(ABA)含量,并分析了这5种内源激素与胚珠膨大发育的关系。结果表明,与对照25 ℃室温培养相比,32 ℃热激处理4 d有利于胚珠的膨大及内源激素的积累,且在胚珠膨大期5种内源激素的变化趋势一致,均为递增。各内源激素间的比例关系处于动态变化中,且在整个膨大期,热激处理下IAA/(ZT+CZR)、IAA/ABA和IAA/GA3均较对照25 ℃室温培养高;胚珠膨大率与内源激素IAA呈极显著正相关,相关系数达0.818,与ZT、CZR和ABA均呈显著正相关,与(ZT+CZR)/GA3呈显著负相关。     

不同机械处理对白栎种子萌发的影响

为有效解决白栎(Quercus fabri Hance)种子延迟萌发和出苗不整齐的问题,研究了不同机械处理(对照、去碗疤、去皮、去皮及切除1/2子叶、去皮及切除2/3子叶)对白栎种子萌发和生长的影响。结果表明:(1)去皮、去皮及切除1/2子叶处理的种子根的平均萌发时间分别比对照显著缩短39 d和36 d,芽的平均萌发时间分别比对照显著缩短52 d和51 d,根的萌发整齐性指数分别显著提高0.3和0.2,芽的萌发整齐性指数均显著提高0.4,2个处理显著增加了白栎种子出根率(平均增加57.8%)与萌芽率(平均增加33.3%),去皮处理促进了根的生长(增加3.0 cm);(2)去皮及切除2/3子叶处理显著缩短了白栎种子根和芽的平均萌发时间(分别缩短36 d和50 d),提高了萌发整齐性指数(分别提高0.2和0.4)和生根率(均增加26.7%),但萌芽率、根长和苗高均与对照无显著差异;(3)去碗疤处理显著降低了白栎种子根和芽的平均发芽时间(分别缩短16 d和21 d),但萌发整齐性指数、出根率、萌芽率、根长和苗高均没有显著变化。因此,去皮和去皮及切除1/2子叶处理效果较好,能有效促进白栎种子萌发和整齐性出苗,对白栎的育苗工作有重要的实践意义。     

大气压等离子体处理对黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响

利用自制大气压等离子体装置对黄瓜种子进行处理,研究了不同电压的大气压等离子体处理对黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响。试验结果表明：在5610～7310 V电压范围内,等离子体处理对种子的影响较明显,与对照相比其发芽势、发芽率、发芽指数及活力指数显著提高,增幅分别为8.22%～52.94%、2.21%～9.55%、5.37%～35.32%、4.72%～104.72%,种子α-淀粉酶活性提高,电导率降低。同时等离子体处理也提高了幼苗的出苗速度,幼苗株高、茎粗、地上部鲜(干)质量、地下部鲜(干)质量、根体积也有不同程度的增加。幼苗的根活力、叶绿素含量、过氧化物酶活性分别比对照提高15.96%～34.37%、4.09%～27.04%、4.24%～16.58%。从本试验研究结果看,6290 V和6630 V电压处理效果较佳。     

极低频高压脉冲电场提高陈年棉种活力的参数优化

为研究极低频脉冲电场对陈年棉种活力的影响,该文利用高压脉冲电源和弧形电极-平板组成的电场系统在极间距离为50 mm条件下,以16 k V、10 Hz为中心点,利用Design-expert软件设计正交试验,高压脉冲电场处理棉种时间为40 s。并利用响应面分析法,对发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等4个指标进行参数优化,得出最优处理电压为16.25 k V,最优频率为10.90 Hz。在此基础上,对优化条件进行了试验验证。结果表明:陈年棉种在脉冲电压16.25 k V、脉冲频率10.90 Hz处理条件下,与对照相比,发芽势提高了44.2%,发芽率提高了56.8%,发芽指数提高了64.3%,活力指数提高了81.8%,各指标都达到极显著差异(P0.01)。陈年棉种的电场生物学效应对电场电压和频率都具有选择性,在电压为16.25 k V、频率为10.90 Hz的脉冲电场作用下,陈年棉种的电场生物学效应最明显,研究结果为后续作物种子高压电场处理的参数优化提供参考。     

频率及电压对高压脉冲电场提高陈年棉种活力的影响

为研究不同频率脉冲电场对陈年棉种活力的影响,该文利用高压脉冲电源和弧形电极-平板组成的电场系统在极间距离为50 mm、电压分别为16和20 kV条件下对陈年棉种在不同频率(1、5、10、20、50 Hz)下进行了电场处理,处理时间为40 s。结果发现,频率为10 Hz时,陈年棉种的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等指标与不做电场处理对照相比都有明显提高,且都达到极显著差异(P0.01),16比20 kV条件下的处理效果更好,达到显著性差异(P0.05)。试验结果表明,电场频率对棉种活力指标的影响是存在的,且对各指标的影响趋势是一致的,即在一定处理条件下(电场强度与处理时间)可以找到一个较优频率范围,对种子活力提高达到最大,且该试验研究结果能够为后续种子电场处理提供参考。     

基于电子鼻的番茄种子发芽率检测

防止种子掺假、以次充好,为快速无损检测高发芽率的种子,该文将不发芽的浙杂809番茄种子以不同比例掺入到发芽率为92.6％的番茄种子中,得到种子的发芽率分别为90％,80％,70％,60％,50％和0等6种比例,并利用电子鼻对其进行分析.结果表明:利用电子鼻可以很好的区分出番茄种子发芽率为90％、80％、50％～70％、和不发芽的4种情况;当种子发芽率为70％、60％、50％时,其图形信息部分重叠,利用电子鼻较难区分开.在主成分分析和线性判别分析的基础上,利用BP神经网络和支持向量机对上述情况进行分类识别,结果表明:两种识别模式的训练集的正确率分别为93.6％和97.4％,预测集的正确率分别为65.2％和72.7％,相对于BP神经网络模式识别,支持向量机预测系统的误差较小,具有很好的预测性能.     

基于高压电场的胡萝卜微粉抗团聚分散性试验

为了提高胡萝卜微粉加工效率,改善粉碎过程中粉体团聚问题。该文通过对胡萝卜干式高速剪切粉碎试验,研究粉碎过程中胡萝卜粉体粒径、温度、含水率以及类胡萝卜素含量的变化情况。结果表明,随着粉体粒径的减小,其比表面积增大、温度升高、含水率增加,颗粒间范德华力、静电力、液桥力作用增强导致粉体颗粒团聚,产生了"逆粉碎"现象。高压电场能够克服粉体颗粒间的作用力,使粉体具有抗团聚,相互分散的性能。研究中利用针板电极原理,设计出高压电场粉体处理装置。以处理电压和处理时间为试验因素,以粒径125μm粉体质量百分比为评价指标,通过正交试验建立回归方程,优化求解并验证,得到胡萝卜粉体抗团聚分散处理的最优工艺参数为:处理电压45 k V,处理时间60 min,此时粉体颗粒分散效果明显,粒径125μm粉体质量百分比由未处理时的61.75%提升到77.38%。研究结论为实现胡萝卜微粉高效加工提供理论参考。     

高压电场下玉米的干燥特性

玉米刚收获时含水率一般超过18%,为了能够安全存储必需将含水率降低到14%以下,因此干燥是玉米生产加工中不可缺少的工序。该文利用高压电场干燥技术,以玉米为对象研究了物料厚度、针电极密度对干燥特性的影响,并与自然通风干燥对比分析了高压电场干燥玉米的脱水速率和含水率的变化。结果表明:高压电场干燥时,当针电极密度在113~283根/m2范围内时,脱水速率随针状电极的密度的增加呈先增大后减小的趋势,针电极存在一个较佳密度170根/m2;而物料堆积厚度对高压电场干燥的影响较小,当物料堆积较薄(d=0.8 cm),含水率为36.7%时,电场脱水速率是对应自然通风脱水速率的2倍,干燥时间是自然通风干燥的50%;但当物料的堆积厚度较大(d=1.9 cm),含水率为20%时,电场脱水速率是对应自然通风干燥的6.5倍,可节省85%的干燥时间,当物料的堆积厚度大于3.6 cm时,水分的自然蒸发对电场干燥的影响可忽略;高压电场干燥的能量利用率不低于9.3%,是热风干燥的10余倍。因此高压电场干燥适用于厚物料层的干燥,不仅节能而且还能有效减少晾晒场地和工作量,提高干燥效率。研究结果可为玉米等粮食作物的高效节能干燥提供参考。     

黄瓜幼苗内源激素和多胺对NO3-胁迫的适应性变化研究

通过溶液培养试验,研究了黄瓜幼苗内源激素和多胺对NO3-胁迫的适应性变化研究。结果表明,黄瓜幼苗在56~98 mmol/L NO3-浓度范围内培养7 d,根中ZR、GA和IAA含量均比对照显著升高;ABA含量降低。说明在此浓度范围内,根系有关酶活性首先被激活,从而引起促进生长的激素合成加速;而ABA等促进衰老的激素合成受抑,黄瓜生长势增加。叶中激素变化规律与根中正好相反,说明主导黄瓜幼苗生长的关键激素是根中相关激素的变化。当NO3- 浓度达140 mmol/L时,叶片中ZR、GA、ABA和IAA含量比对照极显著升高;而根中ZR、GA和IAA含量开始降低,ABA含量开始升高,幼苗生长受到严重抑制,从而加速了幼苗的衰老。叶片中Spm和Spd及根中Spm含量在一定浓度范围内,均随NO3-浓度的增加而升高,当NO3-浓度高于140 mmol/L时,其含量反而开始降低;叶片中Put含量均明显低于对照。而叶片和根中（Spd+Spm）/Put比值却显著高于对照。结果表明,黄瓜幼苗内各种激素之间通过此消彼长的变化过程,以提高对高浓度NO3- 胁迫的抗性。     

高压脉冲电场对鱼骨液物理状态变化的影响

为了研究高压脉冲电场(high intensity pulsed electric fields,PEF)作用对物质物理状态变化的影响,该试验以鱼骨液为研究对象,采用质构仪分析测试的方法,研究PEF作用下鱼骨液的流变学性质。通过主成分分析法确定PEF下鱼骨液物理状态变化的综合指标公式,通过单因素试验和Box-Behnken中心设计法得出PEF作用鱼骨液最佳参数:液料比9.81 m L/g、场强23.10 k V/cm、脉冲数10,综合指标达到2.3312,此时鱼骨液的物理指标分别为第一压缩功1.2 N,第二压缩功1.3 N,内聚性1.21,弹性9.25 mm,胶着性0.11 N,说明经过PEF处理,鱼骨液在第一循环和第二循环内获得指定形变所需要得能量增加,样品弹性增加,组成样品结构的内部键力降低,综合各物理状态指标的变化,说明PEF处理后的鱼骨液物理状态得到了明显改善(P=0.001210.01),因此高压脉冲电场技术可以应用于鱼骨液的加工处理。     

生物质炭添加对华南双季稻田碳排放强度的影响

中国农田有机物料资源化利用是一项巨大挑战。为研究生物质炭农田施用的生态效应,探讨华南双季稻田碳排放强度(greenhouse gas intensity,GHGI)对生物质炭添加的响应,开展了基于静态箱-气相色谱法的连续两年野外观测。田间试验共设6个处理,即当地农民习惯(CK,化肥,无稻草还田),3个不同用量生物质炭添加处理,即BC1(5 t/hm2)、BC2(10 t/hm2)和BC3(20 t/hm2),和2个稻草还田处理(直接还田和稻草+腐熟剂还田)。结果表明,相比当地农民习惯和稻草还田处理生物质炭添加有效抑制了双季稻田温室气体排放(平均降低温室气体排放当量49.87%),显著降低了土壤容重,增强作物的碳氮养分吸收能力,稳定了水稻产量(平均增产3.54%),降低了稻田碳排放强度(平均降低52.13%)。4个生长季平均而言,相比CK、RS和RI,生物质炭3个处理分别降低稻田100a尺度上温室气体排放当量27.53%,58.65%和63.43%(P0.05),分别增产3.21%,5.11%和2.29%(P0.05),进而分别降低100a尺度上GHGI 30.57%,61.00%和64.82%(P0.05),综合而言,BC3具有较好的减排增产潜力。相关矩阵和主成分分析可视化表达了在生物炭添加影响下,稻田碳排放强度与水稻生长参数及土壤理化特性的关系。生物质炭添加影响着水稻产量、收获指数、土壤有机质、总碳和植株吸氮量等环境变量的分布。通过多元决策回归树分析,发现可通过水稻收获指数(0.5)定量判别其碳排放强度。该研究结果表明,通过优化田间管理,适量生物质炭回田(20 t/hm2)利用是增强土壤固碳、稳定水稻产量、降低稻田碳排放强度和应对气候变化不利影响的可行途径。该研究可为中国秸秆资源科学利用提供基础研究案例。     

异质下垫面显热通量动态变化及对环境因子的响应

利用2010年7月至2011年6月大孔径闪烁仪的观测数据分析了显热通量的变化规律,通过主成分分析和相关性分析,筛选出影响显热通量的主要控制因子,探讨了鹫峰站点复杂下垫面水热通量对环境因子的动态响应.结果表明:(1)鹫峰站点显热通量日变化规律与平坦(或均匀)下垫面相似,即显热通量与天气条件密切相关,具有明显的季节性变化规律.4个典型晴天均有峰值出现,从年初至年末显热通量峰值从中午11:00左右向上午偏移;秋分日显热通量波动最明显,冬至日波动较为平缓;夏至日显热通量值最大,处于波峰期,冬至日显热通量值最小,处于波谷期.(2)土壤温度、土壤含水量、空气温度、下垫面蒸散发、风速、风向以及太阳净辐射是影响显热通量传输的主导因子,且不同典型晴天的主导因子不同.(3)土壤含水量和土壤温度与显热通量具有极显著相关性,受下垫面植被组成复杂,地形起伏大等因素的影响,风向与风速与显热输送也表现出了显著的相关性.研究结果有助于加强对复杂山区显热通量规律的认识.