玉米果穗剥皮的运动仿真与高速摄像试验

针对玉米剥皮田间试验和室内试验存在玉米品种多样、适收期短等问题,该文提出了采用理论分析、虚拟仿真技术与高速摄像技术相结合的方法,研究果穗在剥皮机构中的运动。首先,对玉米果穗在剥皮机构中的受力及运动进行了理论分析,得到影响果穗剥净率、剥皮效率以及剥皮损失的主要因素;其次,应用ANSYS/LS-DYNA建立了玉米果穗与剥皮机构相互作用有限元仿真模型,获取了剥皮辊不同转速下玉米果穗在剥皮机构中的运动速度、绕自身轴线的角速度和受力情况。仿真结果表明,随着剥皮辊转速的增大,果穗的运动速度由0.2增大到0.4 m/s;果穗绕自身轴线的旋转角速度增加,在0~15 rad/s之间变化;果穗的受力增大,且波动性更强,3种工况下最大受力分别为11.9、14.5和16.3 N。以玉米果穗沿剥皮辊的速度和加速度为验证参数,仿真数据与果穗剥皮高速摄像试验数据进行了对比。结果表明,仿真数据与高速摄像试验结果基本一致,证明了仿真模型可以较好地替代物理试验。该研究结果可为剥皮机构的设计与分析提供了参考。     

玉米功能叶片碳同化物在果穗不同部位籽粒中的分配

利用＾１４Ｃ示踪法研究玉米灌浆期功能叶＾１４Ｃ－光合产物在果穗籽粒间的分配。结果发现,饲喂功能叶半片叶时,＾１４Ｃ－光合产物在果穗各行籽粒中的分布是不均匀的,＾１４Ｃ－光合产物的量在一半果穗中较高,在另一半果穗中较低,有所谓的“半侧分布”现象。当剪掉半片叶再饲喂另外半片叶时,＾１４Ｃ－光合产物在果穗各行籽粒中的分布仍有“半侧分布”现象。     

基于籽粒RGB图像独立分量的玉米胚部特征检测

玉米胚部特征是重要的农艺性状之一,目前主要通过手工方法进行测量。为实现通过机器视觉图像处理的方法进行玉米胚部特征的自动检测,提出一种基于独立分量分析ICA的玉米胚部测量方法,并建立了检测模型。首先对玉米籽粒的RGB图像进行ICA分析,发现具有最大熵的独立分量IC代表着胚部与籽粒其他部分的对比。根据此IC能够实现玉米胚部的准确分割。然后,提取了玉米胚部面积等9个特征。和手工检测结果相比,面积误差为0.7%,决定系数达0.984,其他8个特征的误差总体也都在2%以下。与前人的基于颜色模型区域生长的检测结果比较,检测准确度有明显提高。表明采用基于ICA的方法检测的结果准确可靠,能够用于玉米胚部的自动检测。     

不同基因型玉米品种对Pb的富集特征

为了研究不同基因型玉米品种对Pb的富集特征,选用2个Pb低富集玉米品种(曲辰11号、曲辰3号)和2个Pb高富集玉米品种(靖丰8号、旭玉1446),开展Pb胁迫(2 000 mg·kg-1)下的大田试验,研究了玉米植株生物量的变化、各部位Pb含量、Pb总吸收量、富集与转运规律、土壤p H值及有效态Pb含量。结果表明:(1)与对照相比,Pb胁迫导致4个玉米品种根、茎、叶和籽粒生物量不同程度的下降,总生物量下降9.65%~20.46%,但低富集玉米品种生物量的下降程度小于高富集玉米品种;(2)玉米各部位的Pb含量分配规律为根叶茎籽粒,分别为95.39~121.02、25.56~43.21、14.06~25.41、2.52~5.38 mg·kg-1;低富集玉米品种根的Pb含量高于高富集玉米品种,而茎、叶和籽粒的Pb含量低于高富集玉米品种;玉米植株对Pb的总吸收量为4.46~7.94 mg·株-1,低富集玉米品种植株的Pb总吸收量显著低于高富集玉米品种;(3)不同基因型玉米品种对Pb的富集系数和转运系数均小于1,表现为低富集玉米品种低于高富集玉米品种;(4)不同基因型玉米品种土壤p H值为6.60~6.82,且低富集玉米品种显著高于高富集玉米品种,土壤有效态Pb含量范围为969.86~1 116.15 mg·kg-1。     

不同栽培方式下春玉米养分累积与转运特征

通过两年定位试验,研究不同栽培方式下春玉米产量、干物质累积、养分累积与转运特征,为春玉米的养分高效利用提供理论依据。2012～2013年在吉林省农安县靠山镇进行田间试验,设置3种栽培模式,分别为农户模式（TRA）、优化栽培模式1(OPT-1)、优化栽培模式2(OPT-2),供试品种均为利民33,在玉米6展叶（V6）、12展叶（V12）、开花（R1）、灌浆（R3）、成熟（R6）5个生育时期测定群体氮、磷、钾养分吸收动态,并测定产量构成。结果表明：在3种栽培模式中,两年产量的平均值表现为OPT-2>OPT-1>TRA,与TRA处理相比,OPT-2处理下的产量两年间分别增加了24.6%和24.2%;OPT-1和OPT-2处理下两年的收获穗数平均值分别增加65.4%和81.5%。OPT-2处理下的干物质累积在整个生育进程中均显著高于OPT-1和TRA处理,至成熟期,OPT-2处理下干物质累积量较OPT-1处理高10.0%,较TRA处理高24.2%;从6展叶期至成熟期,各处理下植株氮素、磷素与钾素累积量逐渐增加,累积速率均在开花期达到最大,至成熟期,OPT-2处理下整株的氮、磷、钾积...     

玉米籽粒的尖端和胚部的计算机视觉识别

对影响计算机视觉检测玉米籽粒品质的尖端和胚部的识别两个问题进行了研究。利用玉米籽粒尖端的形态特征和胚部图像的亮度特征，分别提出了相应的识别算法。算法对4个品种xhg、xn12、wn14、wc玉米籽粒尖端、表面特征的综合识别率分别为92.50%和89.58%，为特征参数计算奠定了基础。     

分层供水和表层施锌对玉米植株生长和锌吸收的影响

进行分层水分隔离盆栽试验,模拟田间不同层次土壤中水分含量分布不均条件,研究表层土壤施锌情况下,玉米植株生长和锌吸收以及根系在表层和底层土壤中的分配。结果表明,施锌明显促进了玉米地上部生长。在土壤表层水分充足时,施锌对植株增长效果较明显,有利于玉米利用土壤水分。缺锌条件下,改善土壤水分并未显著提高玉米生物量。表层土壤干旱时,上下层土壤中根系干物重之比减小,底层土壤中根系分布相对增加,当表层土壤水分增加时,根系在表层土壤中干物重显著增加,分布相对增多。施锌并没有影响根系在不同层次土壤中的分配。表层土壤水分对苗期玉米植株锌吸收总量有显著影响,干旱条件下,玉米植株锌吸收总量下降;底层土壤水分供应状况对玉米锌浓度影响不大,但植株中锌向地上部运转增加。尽管施锌没有提高生长早期玉米根系生长和对底层土壤水分的利用,但本研究表明缺锌旱地土壤上如通过灌溉等措施增加了耕层土壤水分,应该注意施用锌肥,否则严重影响玉米生物量和玉米对土壤水分的利用效率。     

复合菌剂对青贮玉米营养成分及其饲喂滩羊效果的研究

筛选复配适合宁夏地区的青贮微生物菌剂,可解决在青贮自然发酵过程中,青贮玉米营养损失多且易发霉等问题。本研究对从宁夏中部干旱区自然发酵的青贮玉米饲料中分离鉴定的1株乳酸菌(Lactobacillus acidophilus)和1株酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)进行性能测定,复配后形成复合菌剂并进行45 d的大型窖贮青贮发酵试验,设置不添加菌剂和添加商业菌剂的青贮饲料为对照组。营养成分测定结果显示,与不加菌剂和添加商业菌剂的对照组相比,经复合菌剂处理后饲料中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维显著下降(P0.05),干物质和粗脂肪含量显著增加(P0.05),粗蛋白含量变化不显著。为期75 d的滩羊肥育饲喂和5 d的消化代谢试验表明,对照组与试验组滩羊的日均采食量差异显著(P0.05),平均日增重、末重、料重比差异不显著。试验组滩羊对青贮玉米饲料中粗蛋白、粗脂肪表观消化率显著提高(P0.05),中性洗涤纤维表观消化率提高,对酸性洗涤纤维的表观消化率影响不显著。结果表明,复合菌剂显著改善了青贮玉米饲料的品质,复合菌剂发酵的饲料玉米对滩羊生长有良好的促进作用。     

酸性红壤上玉米不同部位固氮微生物群落丰度和组成特征

[目的]发挥微生物固氮功能可降低农田化学氮肥的投入,对于缓解土壤酸化具有重要意义.固氮微生物广泛存在于植物体的各个部位,了解酸性土壤上作物不同部位固氮微生物群落特征,为挖掘其功能潜力提供数据支撑和理论基础.[方法]选择性状差异较大的耐铝玉米品种先玉335和铝敏感品种Mo17为试验材料,在酸性红壤上种植1个月后,收集玉米...     

不同耐铝性玉米自交系的营养特性

采用溶液培养方法,研究了三类不同耐铝性玉米自交系的营养特性。耐铝自交系根系对Ca2+、Mg2+的平均吸收速率与对照相同或略有提高,而多数敏感自交系显著下降。铝处理后,各自交系对磷的吸收能力均呈下降趋势,铝敏感自交系降幅相对较大。各自交系对钾的吸收表现不一,与自交系耐铝性无明显关系。根系和地上部铝含量随铝处理浓度增加而增加,且敏感自交系根系铝含量增幅较大。植株吸收的铝主要集中在根系部位,自交系地上部相对铝含量与耐铝性无相关关系。铝处理可使多数自交系根系钙、镁含量降低,但耐铝自交系与对照无显著差异。铝处理后,地上部钙含量均高于根系;铝处理可显著降低耐铝自交系根系镁含量,但地上部相对镁含量高于敏感自交系。铝处理下,多数自交系根系钾含量有所降低,但与耐铝性无相关性。铝处理可使多数自交系根系和地上部铁、锰、铜、锌含量降低,不同耐铝性自交系类型间具有差异。     

叶绿素仪在夏玉米氮营养诊断中的应用

叶绿素仪(SPAD-502)的出现使通过无损伤的田间速测对作物进行氮营养诊断成为可能。采用简单的试验和研究方法在田间条件下研究了叶绿素仪应用于夏玉米氮营养诊断的可行性。研究结果表明,应用叶绿素仪监测夏玉米氮营养状况的最佳测定部位为最上部完全展开叶的中部,该部位叶绿素仪测定值与作物全氮、施氮量及产量之间均有较好的相关性。由于作物品种对叶绿素测定影响很大,需要通过相对叶绿素仪读数的方法对其进行校正,校正后叶绿素仪对夏玉米追肥推荐中营养状况的预测精度为66.7%。     

基于三维湿热传递的玉米籽粒干燥应力裂纹预测

为了揭示热风干燥过程玉米籽粒的应力裂纹形成机理,该文利用图像处理技术构建玉米籽粒的三维几何模型,将湿热传递数学模型与应力模型耦合获得应力信息,并与其屈服应力比较以预测玉米籽粒开裂特性。结果表明:该模型模拟的含水率和温度与试验值的最大误差分别为7.28%和9.64%,可以用于模拟玉米籽粒温度梯度、水分梯度和应力分布变化。干燥过程玉米籽粒的温度、水分梯度和应力表层较大而内部较小,干燥过程玉米籽粒主要受湿应力作用。干燥过程(热风温度40～80℃、相对湿度12%～52%)玉米籽粒的最大应力逐渐减小,其随着热风温度的升高而增大、随着相对湿度的升高而减小。玉米籽粒的最大应力在干燥前期大于其屈服应力而发生开裂,较低的温度和较高的相对湿度可以抑制玉米籽粒在干燥前期形成裂纹。研究结果为预测干燥过程玉米籽粒应力裂纹提供参考。     

基于仿生脱粒的鸡喙啄取玉米果穗引起籽粒离散过程分析

在先离散后脱粒工艺基础上,为探究玉米果穗的低损伤离散,该文利用玉米离散试验系统对鸡喙啄取玉米籽粒的过程进行试验研究。结果表明,鸡喙接触玉米籽粒后,籽粒离鸡喙越近,推力的水平分力越大,籽粒运动越明显,越容易从果穗上分离下来,籽粒离鸡喙越远,推力的水平分力越小,籽粒越难与果穗分离;离散过程中,籽粒遵循"组砌规律"进行力的传递,传递的范围近似为"塔形",脱离果穗的籽粒的运动类似于斜抛运动;玉米果穗在果穗切线方向上的受力最大,其次是玉米果穗轴线方向上的受力,垂直于试验台方向上的受力最小;验证试验结果:玉米果穗的平均离散率为67.53%,平均离散损伤率为0.16%,表明模仿鸡喙的离散辊对玉米果穗有较好的离散效果,且损伤率低。该研究对低损伤玉米脱粒系统的设计提供了仿生学思路。     

玉米全秆及其不同部位快速热解特性

为了优化玉米秆的热解利用途径,该文通过Py-GC/MS(快速热解-气相色谱/质谱联用)试验,考察了玉米全秆及其不同部位(秆皮、叶子、苞叶、芯部)的快速热解特性与产物分布,以及热解温度对产物分布的影响。试验结果表明,玉米秆不同部位热解特性差异显著,且受热解温度的影响也不同;芯部低温快速热解产物中富含4-乙烯基苯酚(4-vinyl phenol,4-VP),其在300℃下的相对峰面积高达21.27%,同时通过外标法确定其绝对产率为5.05%;秆皮在300℃时的快速热解产物中不但含有大量的4-VP,还含有较多的5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethyl furfural,HMF,相对峰面积达到6.61%);叶子在中温(500℃)下的热解产物中含有较高的小分子醛酮类物质;而苞叶在中温(500℃)下热解产物中的酸含量最低,适用于制备作为液体燃料的生物油。该文的研究成果将为生物质高值化利用提供理论依据,为生物质选择性热解提供新思路。     

不同pH低磷土壤上水稻磷营养特性研究

通过盆栽试验,研究了不同磷效率水稻在不同pH土壤和不同磷处理水平下的磷营养特性。结果表明,低磷条件下,分蘖期耐低磷基因型850、1574和1079的磷吸收效率最高,孕穗期3个耐低磷品种磷吸收量和利用效率均较高;到成熟期1574品种的相对磷吸收量最高,达到65%,而相对磷利用效率则以1574和850品种最高。不同pH土壤上,分蘖期,各水稻品种在碱性土壤上磷吸收量和利用效率最低,相对磷吸收量和相对磷利用效率却最高;耐低磷基因型850、1574和1079的磷吸收量高于鄂晚13和敏感基因型99012。在孕穗期,各水稻品种在碱性土壤上的磷吸收量高于其它两种土壤,但相对磷利用效率却最低;耐低磷基因型850和1574在3种土壤上磷吸收量均最高,成熟期各水稻品种磷利用效率则明显高于孕穗期。可见,不同耐低磷基因型在不同pH土壤上表现出的磷营养特性不同,在耐低磷品种的筛选过程中应该考虑土壤pH因素,生产中应根据不同土壤酸度类型选择合适的品种。     

春玉米磷素营养的光谱响应及诊断

通过盆栽试验监测不同磷营养水平春玉米典型生育期叶片光谱变化,并对叶片光谱反射率与叶片磷含量做了相关分析。结果表明,春玉米大喇叭口期是磷素营养的光谱响应敏感期,3507～30.nm和14201～800.nm是磷素营养的光谱敏感波段。该生育期构建的单波段高光谱变量、窄波段光谱变量和宽波段光谱变量与叶片磷含量都存在显著或极显著的回归关系;窄波段光谱变量比值指数R6725/6256和R61745/15856与叶片磷含量的回归关系达到了极显著水平,R625/555达到显著水平。可见光波段光谱变量与磷含量的回归关系优于近红外波段光谱变量与磷含量的回归关系,表明可见光波段叶片光谱反射率可能更适合春玉米磷营养状况的评价。不同波段宽度的光谱变量分析表明,在敏感波段范围内,801～00.nm波段平均的叶片宽波段光谱反射率没有降低对叶片磷含量的估算精度。     

河西走廊制种田与生产田玉米需肥特点比较

河西走廊是全国最大的玉米制种基地,但存在制种玉米超量滥施化肥问题。因此,采用田间试验和室内样品分析相结合的方法,以同一组合杂交种玉米生产试验田作对照,研究了自交系玉米制种田氮、 磷、 钾需肥量及需肥特点。结果表明, 制种田玉米种子产量明显小于生产田玉米,制种田子粒产量是生产田的0.6114倍; 制种田全生育期氮、 磷、 钾吸收量均小于生产田,分别是生产田的0.738倍、 0.624倍、 0.733倍; 生产百公斤玉米种子吸收氮（N）、 磷（P2O5）、 钾（K2O）养分平均为2.653 kg、 1.115 kg和3.447 kg; N∶P2O5∶K2O比例为1∶0.42∶1.30。养分累积进程也不同,苗期养分吸收量制种田大于生产田,拔节期相近,拔节后制种田均小于生产田,养分累积量平均为生产田的63.0%~85.3%。因此,相比生产玉米,制种玉米应适当减少施肥量,并增加苗期养分供应。     

Iron efficiency of different corn hybrids grown in nutrient solution culture

Growing Fe-efficient genotype(s) could be considered as a preferred genetic approach to tackle the widespread constraint of Fe-deficiency-/lime-induced chlorosis in crop grown on alkaline soil. This study aimed to investigate morphological and physiological traits linked to expression of Fe deficiency among four corn (Zea mays) including sweet (Z. mays sacchrata cvs. H403 and H404) and grain (Z. mays indentata cvs. H500 and H700) hybrids grown in nutrient solution using two Fe concentrations (5 and 50 µM Fe-ethylenediaminetetraacetic acid (Fe-EDTA)). Significant variation was found among studied hybrids in their tolerance to Fe-deficiency stress. Sweet corn hybrids were more sensitive to Fe deficiency as compared with grain corn hybrids and greater reduction was observed in their shoot dry matter at the 5 µM Fe-EDTA treatment. The greatest decrease in plant height, leaf area, and root and shoot dry matter weight under Fe-deficiency condition was found for H403 hybrid. No significant correlation was found between shoot and root Fe concentration with crop tolerance to Fe deficiency. Furthermore, different response of corn hybrids to Fe deficiency is an important factor, which has to be considered in Fe fertilizer recommendation as well as breeding programs.     

Growth and nutritional disorders of coffee cultivated in nutrient solutions with suppressed macronutrients

The objective was to evaluate the effect of omitting macronutrients in the nutrients solution on growth characteristics and nutritional status of coffee. The treatments were complete nutrients solutions and solutions with nutrient omission: N (nitrogen), P (phosphorus), K (potassium), Ca (calcium), Mg (magnesium) and S (sulfur). The experiment was carried out under greenhouse conditions with 3 replicates in a completely random design. Plant height, number of leaves per plant, stem diameter, relative chlorophyll index, photosynthesis rate, stomatal conductance, transpiration, carbon dioxide (CO₂) concentration, dry matter, content levels of macronutrients in plant aerial part and root system, and nutritional disorders were evaluated. Macronutrients suppression affected nutrients concentration in many plant parts, inducing the appearance of symptoms characteristic of each nutrient. The most limiting nutrients for coffee plants development were nitrogen and calcium, reflected in the lower dry matter accumulation and nitrogen the most required.     

Nitrogen Status of Pollen Donor Affects Kernel Set and Yield Components in Corn

ABSTRACT

Nitrogen (N) status of corn plants influences yield performance through adjustment of yield components. Physiological function of corn pollen produced under N-stressed conditions has not drawn enough attention in genotype selection and breeding programs. The object of this study was to assess effects of N nutrition of the pollen donor on kernel set and yield components of the pollen recipient in a field trial by using a restricted pollination procedure. Pollen from plants receiving 0 and 240 kg N ha^?1 was manually applied to plants receiving 0, 80, 160, and 240 kg N ha^{? 1} during silk emergence. The high rate of N fertilizer applied to the pollen donor significantly increased kernel number, kernel weight, harvest index, and aboveground biomass in the pollen recipient. The effect of N nutrition of the pollen donor was similar at all N levels that were applied to the pollen recipient so the interaction was not significant for any of the variables.