柑橘黄龙病热处理防治技术研究进展

柑橘黄龙病正在中国、巴西和美国等地广泛传播,急需快速、有效的田间防治技术。热水和湿热空气处理对柑橘病苗和嫁接枝条有脱毒作用,在温室环境中对病苗木进行光照热疗,可以减少黄龙病病菌数量,促进其健康生长并有效延长产果寿命。该文针对柑橘黄龙病防治技术的研究现状,综述了基因改良育种、苗木脱毒、化学防治、物理防治和生物防治等方法,结合热疗法在微生物和昆虫杀灭中的广泛应用,分析了田间热处理防治技术研究中存在的主要问题,提出了研究柑橘黄龙病病菌热处理温度阈值和对应时间、建立田间黄龙病病情快速诊断和热处理防治效果评价体系、研究热处理对黄龙病病菌抑制和消杀机理以及不同传热介质在柑橘树体的传热过程和特性、建立黄龙病田间快速热处理系统、研究黄龙病综合防治方法等建议,可为进一步研究柑橘黄龙病田间防治技术提供参考。     

柑橘黄龙病热空气快速处理温度场分布特性试验研究

针对柑橘黄龙病自然热罩热处理存在的处理周期长、效率低、对自然条件依赖大、处理罩内温差过大等不足,提出了一种柑橘黄龙病热空气快速处理方法。为解决热空气快速处理时罩内温差过大的问题,搭建了柑橘黄龙病热空气快速处理温度场分布特性试验平台,研究了有无回风道、风速、热空气入口位置、热空气出口位置、入风口热空气温度对处理罩内温度场分布的影响。试验结果表明:风速、热空气入口位置、热空气出口位置、入风口热空气温度对处理罩内各截面温度场均有显著影响(P0.05);回风道不仅能使处理罩内温度场更均匀,而且能够降低能耗。通过试验得出柑橘黄龙病快速热空气处理的优选参数为:有回风道,风速14.5 m/s,热空气入口位于处理罩下层,热空气出口位于处理罩上层,且与入口呈90?,入风口热空气温度90℃。在该优选参数下,处理罩内温度从32℃上升到48℃,耗时约为9 min,处理罩内的温度极差为3.9℃,比非优选参数下罩内的温度极差相比下降了14.1℃。并在此参数下对柑橘黄龙病进行快速热空气处理田间试验,处理后病菌浓度平均降低80.28%。研究结果为黄龙病热空气规模化处理设备的优化设计提供参考。     

黄龙病对柑橘叶片同化物积累和矿质养分运输的影响

【目的】探究感染黄龙病柑橘叶片中光合产物积累、矿质元素运转与病菌侵染的内在联系，为通过营养调节防控黄龙病提供理论基础。【方法】柑橘样品采集于位于广西阳朔的中国柑橘黄龙病研究中心，选取柑橘园中长势一致的健康、染病柑橘植株各6株，取中部有6～8个叶片的枝条为试材，分析叶片病原菌数量、叶片温度，枝条同化物运输及分配。采用X射线荧光光谱（XRF）离子显影、定量电感耦合等离子体质谱（ICPMS）法测定叶片养分分布及含量。【结果】韧皮部杆菌(C. Las)侵染柑橘叶片后，主要定殖于叶片中的筛管、伴胞附近(即叶中脉)，叶中脉中病菌扩增阈值循环数(cycle threshold,Ct值)显著下降。与健康柑橘叶片相比，染病叶片斑驳黄化，叶绿素含量显著降低，叶片温度显著升高；病叶叶肉、叶中脉、韧皮部中淀粉、可溶性总糖、果糖显著高于健康叶片。营养元素在叶片各部位的聚集发生显著变化，Ca、Fe在叶肉明显聚集，K在叶中脉明显聚集，Zn、Cu、Mn在叶肉明显减少。叶肉中Ca与Cu、Cu与Zn呈显著正相关，叶中脉中Ca与Mn、Cu呈显著负相关，线性混合效应模型中病原菌浓度对K、Ca、Fe、Cu、Mn、Zn影响显著，...     

长春花感染柑橘黄龙病菌微波热处理防控效果

为探索黄龙病防治途径,开展微波热处理对黄龙病的防控效果研究。该研究搭建了微波热处理平台,对长春花微波热处理参数（转盘转速、单个磁控管的微波功率、磁控管数量）进行优化,并用优化后的参数组合对感病长春花进行热处理,处理后90 d内跟踪检测长春花叶片中黄龙病菌的浓度、淀粉和类黄酮的含量。结果表明,长春花微波热处理的最优参数组合为单个磁控管的微波功率150 W、3个磁控管、转速15 r/min;热处理90 d后,感病长春花叶片中的黄龙病菌Ct值（阈值循环数,该值低于32时为阳性）由阳性(17.01±0.97)转至近阴性（31.91±2.35）,病菌浓度下降了99.98%,淀粉含量和类黄酮含量恢复至正常水平,植株的活性恢复较好。研究表明,微波热处理有效抑制植物体内的黄龙病菌,可为黄龙病的规模化防治提供新思路。     

废气自循环利用生物质炭化装备设计与性能研究

为有效解决现阶段生物质炭化设备存在的炭产率低、炭品质差、余气不能循环利用而污染环境、副产物不能有效分离等问题,设计并研制了一套废气自循环生物质炭化装备,对其炭化炉主体、加热系统、焦油回收装置、余气循环装置、温度压力监控系统分别进行了详细设计和参数确定,并以炭化炉主体和焦油回收装置为加热和冷却对象,采用有限元方法对其进行传热性能研究,最后对其进行了炭化试验研究。结果表明:生物质炭化装备能够满足制炭、副产物回收、废气循环利用、工艺参数精确控制等要求;炉体门框上部温度分布不均,其余炉体内部温度分布均匀,温度梯度平缓,可对生物质进行均匀加热;焦油回收装置在三级冷却水进口流速分别为0.045、0.03、0.015 m/s时,冷却温降分别为:271、111、61℃,烟气温度从500℃降温到50℃,冷却效果显著,并可对挥发分中的焦油和木醋液进行分离;影响炭产率、热值、能源得率的因素顺序为:炭化终温保温时间升温速率。炭产率与能源得率呈正相关,而两者又与热值成负相关。炭化条件在升温速率3℃/min、炭化终温450℃、保温时间3 h工况下较好,在此条件下的炭得率为54.2%,热值为25 767 k J/kg,能源得率为84.8%。     

碳酸铵对意大利青霉的作用机制及对不同柑橘果实品质的影响

为了寻求一种安全有效的方法防治由意大利青霉（Penicillium italicum）引起的柑橘青霉病,该研究分析了碳酸铵作为通常认为安全的药剂抑制意大利青霉生长的可能作用机制及对脐橙、皇帝柑、沃柑3种不同类型柑橘贮藏品质的影响。结果表明,碳酸铵能抑制意大利青霉孢子萌发和菌丝生长,且呈现剂量依赖效应,在质量浓度分别为 0.4 g/L和0.8 g/L时可完全抑制孢子萌发和菌丝生长。结构观察表明,碳酸铵引起菌丝生长节点稀疏和分支减少;超微结构观察发现菌丝严重皱缩,菌丝线粒体结构异常。生理生化分析表明,碳酸铵处理,引起线粒体的钠/钾离子ATP酶（Na+/ K+-ATPase）、钙离子ATP酶（Ca2+-ATPase）和镁离子ATP酶（Mg2+-ATPase）活性下降,导致还原型谷胱甘肽（Reduced Glutathione,GSH）含量及谷胱甘肽还原酶（Glutathione Reductase,GR）活性降低,活性氧清除体系超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）、过氧化氢酶（Catalase,CAT）、过氧化物酶（Peroxidase,POD）活性紊乱,促进H2O2积累。添加活性氧清除剂半胱氨酸（Cysteine,Cys）能部分恢复碳酸铵处理的病菌孢子萌发。活体接种表明,16 g/L碳酸铵处理显著减小了柑橘果实接种意大利青霉的病斑直径（P<0.05）,减轻果实发病。碳酸铵处理能降低3种类型柑橘果实自然发病率,且对果实失重率、色泽、可溶性固形物、可滴定酸、维生素C、还原糖含量无不良影响。结果表明,碳酸铵通过损伤意大利青霉菌丝线粒体结构和功能,促进活性氧积累来发挥抗真菌活性,碳酸铵可以作为杀菌剂的绿色有效替代方法,研究结果为碳酸铵防治柑橘果实采后腐烂提供参考。     

便携式顶空-气相色谱质谱联用仪测定土壤中四氢噻吩

四氢噻吩常用作燃气的气味添加剂,用以追踪燃气的泄露。为建立一套便携式顶空-气相色谱质谱联用法(HS-GC/MS)检测土壤中四氢噻吩浓度的方法,采用正交试验对顶空进样条件(平衡温度、平衡时间和进样压力)和气相色谱质谱检测条件进优化。结果表明,顶空进样的最佳条件为平衡温度80 ℃,平衡时间20 min,进样压力100 kPa。便携式气相色谱质谱联用法(GC/MS)的升温程序：初始柱温60 ℃,保持2 min,以10 ℃/min的速率升至90 ℃,保持4 min,然后以20 ℃/min的速率升至200 ℃,保持10 min。在最佳条件下,方法的检出范围0.005 mg/kg～10.000 mg/kg,不同浓度四氢噻吩的加标回收率为82.4%～98.5%,日内和日间精密度相对标准偏差为4.6%～7.5%,建立的方法快速高效、重复性好,可用于土壤中四氢噻吩现场快速检测。     

保水保肥材料对废弃离子型稀土矿区尾砂土壤理化性质及皇竹草生长的影响

针对废弃稀土矿区氨氮减低后的土壤结构性差、肥力低下和种植植物生产力低的问题,土壤改良成为快速提升植被恢复的关键。通过田间试验,比较单施不同浓度保水剂(S1、S2、S3)和保水保肥材料(F1、F2、F3)对土壤理化性质、皇竹草生长以及作物耗水和水分利用效率(WUE)等相关指标影响,并运用主成分分析和模糊隶属度函数方法筛选出最佳改良材料。结果表明：(1)保水保肥材料通过改善废弃稀土矿区尾砂土土壤理化性质,促进皇竹草生长,土壤理化性质与植物生长的关系表现为土壤pH和养分含量越高,皇竹草分蘖数、氮磷含量、产量和WUE等生长指标越高。(2)保水保肥材料与对照相比,使皇竹草增产58.13%～182.63%,WUE提升53.81%～181.54%;单施保水剂效果有限,中高用量保水剂(S2、S3)使皇竹草增产19.95%～77.52%,WUE提升19.54%～79.50%。(3)运用主成分分析法筛选出22个土壤改良指标,分别计算各指标模糊隶属度函数值,将平均函数值作为土壤改良效果评价值,评价结果为保水保肥材料>单施保水剂(S1除外)>空白对照。相比对照,单施保水剂(S1除外)平均函数值仅提...     

基于无人机高光谱遥感的柑橘黄龙病植株的监测与分类

柑橘黄龙病(Huanglongbing,HLB)是柑橘产业的毁灭性病害,及早发现并挖除病株是防治HLB的有效手段。通过无人机低空遥感监测大面积果园,可大大减少HLB排查工作量和劳动力。该文获取了无人机低空柑橘果园的高光谱影像,分别提取并计算健康和感染HLB植株冠层的感兴趣区域的平均光谱,并对初始光谱进行Savitzky-Golay平滑、异常数据剔除和光谱变换,得到原始光谱、一阶导数光谱和反对数光谱3种光谱,对这3种光谱采用主成分分析法进行降维,与全波段信息比较,分别采用k近邻(kNN)和支持向量机(SVM)进行建模和分类。结果表明,以二次核SVM判别模型对全波段一阶导数光谱的分类准确率达到94.7%,对测试集的误判率为3.36%。表明低空高光谱遥感监测HLB的手段具有可行性,可大大提高果园管理效率和政府防控病情力度。     

叶绿素荧光成像技术下的柑橘黄龙病快速诊断

柑橘黄龙病被称为柑橘的"癌症",具有极强的传染性,造成柑橘产业巨大的经济损失。为探究病原菌对宿主光合作用进程中对光能吸收、分配和利用的影响,并实现柑橘黄龙病的快速诊断,该研究利用叶绿素荧光成像技术对感染黄龙病不同程度柑橘叶片的叶绿素荧光特性和相应淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量进行研究,分析了叶片的叶绿素荧光图像与淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量之间的关系,并构建了柑橘黄龙病快速诊断模型。结果表明,染病叶片中的淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖出现异常累积,糖代谢异常与病原菌的侵染有关;宿主的叶绿体光系统Ⅱ(Photosystem Ⅱ, PSⅡ)反应中心遭受破坏,导致最小荧光产量上升,PSⅡ的最大光量子效率下降及PSⅡ中有活性的光反应中心数量减少,染病叶片的光化学反应的能力降低,激发能被转换成不可调制荧光淬灭的比例上升;叶绿素荧光参数能够精确地反演出叶片的淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量,两者具有很强的相关性。利用叶绿素荧光参数构建的随机森林模型对柑橘黄龙病诊断的总体识别正确率为97.50%。采用叶绿素荧光成像技术能够实现柑橘黄龙病快速无损检测,可为柑橘黄龙病的早期预警提供新方法。     

柑橘黄龙病高光谱早期鉴别及病情分级

为实现柑橘黄龙病的早期、快速确诊,有效阻止病害蔓延,达到早期防治、保障柑橘生产的目的,该文研究基于高光谱成像的柑橘黄龙病早期无损检测及病情分级,并对多种预处理方法的建模结果进行探讨。试验获取370～1 000 nm健康、不同染病程度及缺锌共5类柑橘叶片的高光谱图像,用遥感图像处理平台(environment for visualizing images,ENVI)得到各类样本感兴趣区域的光谱反射率平均值。运用一阶微分、移动窗口拟和多项式平滑(savitzky-golay,SG)进行数据处理,结合偏最小二乘判别分析(partial least squares-discriminate analysis,PLS-DA)构建黄龙病的早期鉴别及病情分级模型。结果表明:建立的3个判别模型,验证集相关系数均不低于0.9548。其中,经SG平滑及一阶微分预处理所建立的模型分类效果最佳,总体预测准确率达96.4%,预测均方根误差0.1344。该研究为柑橘病害早期诊断和预警提供了新方法,也为黄龙病病害程度遥感监测提供了基础。     

适用于小样本显微图像数据集的柑橘黄龙病快速诊断模型

为了探究柑橘黄龙病病原菌对宿主叶片主脉显微结构的影响并建立基于叶片主脉显微图像的快速诊断方法,该研究以健康、染病未显症、染病显症和缺镁4类柑橘叶片主叶脉的显微图像为研究对象,提出了一个适用于小样本显微图像数据集的增强特征的无监督训练柑橘黄龙病检测模型（EnhancedHuanglongbingUnsupervisedPre-trainingDetect Transformer,E-HLBUP-DETR）。该模型首先采用无监督训练结合迁移学习构成上游网络（unsupervised pre-training model）,再利用Yolact模型设计出增强特征网络（Enhanced Feature Network,EFN）与DETR(Detect Transformer)相结合构成下游网络,最终建立E-HLBUP-DETR诊断模型。研究结果表明,E-HLBUP-DETR模型检测的准确率可达96.2%,能够解决采用小规模数据集训练的模型存在过拟合和准确率低的问题。相较于未改进的DETR模型,E-HLBUP-DETR具有更高的检测准确率,识别准确率也优于CNN架构ResNext的92.1%与Mo...     

槽式太阳能真空管接收器环形区域结构及气体优化

合适的间隙尺寸和真空度对减少接收器环形区域热损失、提高集热器系统效率非常重要。为了能有效利用理论方法对槽式太阳能真空管接收器环形区域进行优化研究,该文利用ANSYS软件建立了真空管接收器的三维流动、传热模型。该模型以Sol Trace光学软件模拟得到的金属管周向热流密度为热边界条件,模拟计算了真空管接收器内三维流动及传热过程。为验证模拟结果准确性,与文献试验结果进行对比,吻合较好,平均相对误差为4.91%。在确定数值模拟可靠性前提下,对接收器环形区域传热性能进行了计算和分析。模拟结果显示,随着间隙尺寸增大,环形区域平均温度和热损失逐渐减小;间隙尺寸小于20 mm时变化趋势较快,大于20 mm时变化趋于平缓。随着环形区域压力增大,金属管外壁面平均温度逐渐降低,玻璃套管内、外壁面平均温度逐渐升高;压力为0.0001~0.01 Pa时壁面温度基本不变,压力大于0.01 Pa时壁面温度变化明显。环形区域的传热特性与渗入的气体种类也有关系,渗入气体导热系数越大,玻璃套管内壁面的平均温度越高。该研究对了解环形区域传热特性、优化环形区域结构、指导接收器设计具有一定的实用价值。     

基于日光诱导叶绿素荧光的柑橘黄龙病原位诊断

柑橘黄龙病（Huanglongbing, HLB）是柑橘生产中的毁灭性病害,柑橘植株遭到黄龙病菌侵染后光合能力发生变化而后表现出相应的黄化症状。及早实现HLB的原位快速诊断是防控HLB的重要手段。为探究黄龙病菌侵染柑橘叶片的光合响应机制并实现HLB的原位诊断,该研究分析了健康（Healthy）、未显症HLB（asymptomatic HLB, aHLB）、显症HLB（symptomatic HLB, sHLB）以及黄斑病（Macular,症状与黄龙病相似）柑橘叶片的光合参数与光合色素含量差异。利用光谱技术与日光诱导叶绿素荧光（Sun-induced Chlorophyll Fluorescence, SIF）技术分析了4种类型柑橘叶片的反射率光谱与SIF光谱差异。采用竞争自适应重加权采样（Competitive Adaptive Reweighted Sampling, CARS）算法结合反射率光谱筛选出特征波段,采用SIF光谱的峰值位置（687和741 nm）构建了上行（Upward, Up）和下行（Downward, Dw）SIF产量指数（Up687, Up741, Dw687, Dw741, Up687/741, Dw687/741）。进一步分别利用特征波段的反射率和SIF产量指数,结合K最邻近（K-nearest Neighbor, KNN）分类算法构建了柑橘黄龙病的诊断模型。结果表明,黄龙病菌的侵染使柑橘叶片的光合作用明显减弱,在未显症时期已经表现出来,证明了SIF技术在诊断早期HLB的优势。基于特征波段反射率的KNN模型对未显症HLB和显症HLB的诊断精度为72.7%和75.6%,健康叶片和黄斑病叶片分别为82.2%和64.1%,而基于687和741 nm波长处的上行比值SIF产量指数Up687/741构建的KNN模型对未显症HLB和显症HLB的诊断精度为84.8%和91.1%,健康和黄斑病叶片分别为88.9%和82.1%,均优于反射率光谱模型。结果证明了SIF技术用于诊断柑橘HLB的潜力,为实现柑橘HLB的田间原位、快速、早期诊断提供了可能。     

海水源热泵对海参育苗废水热能回收的工程应用

该文针对水产生物工厂化育苗水体升温技术需求,开展了利用育苗废水作热源为育苗水体升温的海水源热泵集成技术应用示范,探讨了集成系统对海参育苗水体升温和废水热能的回收效果。结果表明,进入I级换热器的育苗废水和新鲜海水温度分别为10.3~14.9℃和-1.9~4.9℃时,新鲜海水出水温度提升4.6~5.8℃,废水热能最大回收率达到59.2%;海水源热泵的废水热源温度和流量一定时,新鲜海水的温升幅度随其入流流量和温度升高而降低,入流温度分别为7.3和10.3℃的新鲜海水,流量不超过15和20 m~3/h时,出水温度均保持在15℃以上,满足海参育苗水温要求。热泵对废水热能的最大回收率为40.7%,COP(coefficient of performance)在5.03以上;集成升温系统比传统锅炉升温综合节能37.6%以上,减排二氧化碳约2 200 t/a,当年内可收回设备投资费用。     

LED补光和根区加温对日光温室起垄内嵌式基质栽培甜椒生长及产量的影响

田间条件下采用起垄内嵌式基质栽培(soil ridged substrate-embedded cultivation,SRSC)方法,研究了日光温室LED冠层补光和电热线根区加温对甜椒生长和产量的影响。该试验设不加温不补光对照(CK)、根区加温15℃处理(T15)、根区加温18℃处理(T18)、单一补光处理(L)、根区加温15℃+补光处理(T15+L)、根区加温18℃+补光处理(T18+L),共6个处理。结果表明,与对照相比,根区加温均能提高SRSC甜椒根区的温度,但根区温度仍呈现出随环境温度变化而变化的趋势,T18的根区全天保持较高温度。根区热通量的变化与根区温度变化相对应,T15和T18处理的根区热通量昼夜变化较CK剧烈,其根区侧面白天向内传热滞后,晚间侧面向外传热提前,传递量增加;根区垂直方向白天向内传热滞后,传递量减少,晚间垂直向外传热提前,但传递量增加。T15和T18均显著提高了甜椒的株高、冠层厚度和冠层直径,且T18比T15效果更明显。T15对甜椒的地上及地下干鲜重没有显著的提升作用,而T18的提升效果显著。根区加温补光处理的甜椒生物量普遍高于单一根区加温或补光处理,其中T18+L处理提升效果显著优于T15+L处理。T15、T18和L相对CK均提高了甜椒单产,单产分别提高30.74%、53.0%和14.81%。而根区加温和LED补光协同作用比单一的根区加温或冠层补光都能表现更好的增产效果,T15+L和T18+L分别比T15和T18的产量分别提升32.86%和15.50%,分别比L产量提升51.29%和53.87%。总之,根区加温与LED补光是日光温室甜椒增产有效的调控措施,两者在增加单株产量上存在显著的协同效应,二者共同作用比单一作用效果更加明显,且根区加温对甜椒生长和产量的促进效果比冠层补光更加显著,在实际生产中具有重要的指导意义。