休闲期深翻覆盖对旱地小麦土壤水分、花后脯氨酸及籽粒蛋白质积累的影响

研究休闲期不同时间深翻覆盖对土壤水分、花后脯氨酸与籽粒蛋白质积累的影响.结果表明:(1)休闲期深翻覆盖可提高播前0-300 cm各土层土壤蓄水量,有利于促进根系吸收深层土壤水分,增加作物耗水量,致使开花期土壤蓄水量降低,且等雨后深翻并采用渗水地膜覆盖效果较明显.休闲期深翻覆盖可提高花后旗叶脯氨酸含量、花后5～20 d籽粒脯氨酸含量、旗叶谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性,可提高籽粒蛋白质及其组分含量、谷/醇比、籽粒蛋白质产量,以等雨后深翻并采用渗水地膜覆盖最高.且等雨后深翻采用渗水地膜覆盖对灌浆前期旗叶和籽粒脯氨酸含量、旗叶GS和GDH活性均有较大调控性.(2)开花期深层土壤蓄水量与旗叶和籽粒脯氨酸含量关系密切,且与旗叶脯氨酸含量相关性较大.花后旗叶脯氨酸含量与旗叶GDH活性相关显著,而籽粒脯氨酸含量与旗叶GS活性相关显著.籽粒蛋白质及其组分含量、蛋白质产量均与旗叶GS和GDH活性相关显著,谷/醇比与旗叶GS活性相关显著.说明开花期土壤干旱可促进旗叶和籽粒脯氨酸积累,从而影响花后旗叶GS和GDH活性,有利于籽粒蛋白质积累,提高籽粒蛋白质品质.总之,旱地小麦休闲期等雨深翻后覆盖有利于提高底墒,促进根系生长,有利于提高籽粒蛋白质含量及其品质,以采用渗水地膜覆盖效果明显.     

旱地小麦休闲期覆盖施磷对土壤水库的调控作用

为探明休闲期覆盖配施磷肥对土壤水分运行规律、小麦产量和水分利用效率的影响,在山西省闻喜县进行了休闲期覆盖与不覆盖条件下75 kg(P2O5)·hm-2、112.5 kg(P2O5)·hm-2、150 kg(P2O5)·hm-23个施磷量的田间试验。结果表明:与不覆盖相比,休闲期覆盖后,播种—孕穗期0~100 cm土壤蓄水量显著提高,小麦播种期提高38~41 mm;增加施磷量,越冬—孕穗期土壤蓄水量提高,尤其拔节期40~100 cm土层。覆盖后,播种—拔节期土壤贮水减少量及其占整个生育期比例显著提高,拔节—开花期土壤贮水减少量增加;增加施磷量,拔节—开花期土壤贮水减少量及其比例显著提高,开花—成熟期80~100 cm土层贮水减少量显著提高。覆盖后增加施磷量,产量和水分利用效率显著提高,产量提高1 452 kg·hm-2,水分利用效率提高16%。覆盖配施磷肥条件下,拔节—开花期60~100 cm、开花—成熟期80~100 cm土层贮水减少量与产量呈极显著相关。因此认为,旱地小麦休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降雨,提高底墒,可实现伏雨春夏用;覆盖促进小麦生育前期和中期吸收土壤水分;增施磷肥有利于提高土壤水分,促进小麦生育后期深层吸水;旱地小麦休闲期覆盖配施磷肥150 kg·hm-2有利于蓄水保墒,达到增产、高效的目的。     

菜油兼用型油菜籽粒油酸含量的高光谱模型构建

【目的】基于高光谱特征初步判别油菜摘薹情况,为实现高光谱反演籽粒油酸含量提供理论指导。【方法】使用FieldSpec 3地物光谱仪采集油菜盛花期叶片光谱数据,采用Agilent GC-MS 7980B气相色谱仪分析摘薹和未摘薹处理的籽粒油酸含量,比较2组处理的平均原始光谱反射率特征,及其油菜叶片原始及一阶微分光谱反射率与籽粒油酸含量相关性,在此基础上构建基于原始光谱特征波长的支持向量机（SVM）判别模型、基于光谱参数的油酸含量二项式模型、基于一阶微分光谱特征波长的油酸含量多元线性逐步回归（MLSR）及偏最小二乘回归（PLSR）预测模型,并利用独立样本T检验对模型精度进行验证。【结果】发现未摘薹及摘薹处理的平均原始光谱反射率曲线在760~1080nm波段存在一定差异。未摘薹及摘薹处理的原始光谱反射率与籽粒油酸含量相关性曲线存在一定差异,未摘薹处理的原始光谱反射率在484~956和1001~1146 nm波段与籽粒油酸含量呈正相关,摘薹处理的原始光谱反射率在1882~2111和2324~2499 nm波段与油菜籽粒油酸含量呈正相关,说明摘薹会影响油菜光谱反射率与籽粒油酸含量的相关性表现。选取位于760~1080 nm波段4个拐点波长（760、920、970和1080 nm）的原始光谱反射率作为自变量,用以构建SVM判别模型,经过多次随机取样比较构建所有SVM判别模型,发现最佳判别模型的训练集样本总体精度为86.1%,验证集样本总体精度为77.8%,说明利用高光谱技术判别油菜是否摘薹具有一定的可行性。光谱参数模型中RVI模型对未摘薹处理油菜籽粒油酸含量的反演效果最佳,且该模型与未摘薹处理籽粒油酸含量的相关系数（-0.705）最高。比较全部油菜籽粒油酸含量预测模型类型,PLSR模型对未摘薹处理籽粒油酸含量预测精度最高,其训练集R2=0.590、RMSE=0.610,MLSR模型对摘薹处理籽粒油酸含量预测精度最高,其训练集R2=0.773、RMSE=0.874。利用独立样本T检验对二者模型测试集样本进行验证,未摘薹样本P=0.839,摘薹样本P=0.858,二者样本实测值与预测值均无显著差异（P>0.05）,模型合理,说明利用高光谱技术对油菜籽粒油酸含量进行预测可行。【建议】引入随机森林等机器学习算法,更好地选取特征波长（显著相关波长或全波段等）,提高光谱数据对油菜籽粒油酸含量的预测能力。后期的试验应侧重于多品种油菜籽粒油酸含量估测研究,探索高光谱技术估测油菜籽粒油酸含量是否具备普遍的可行性。利用高光谱技术反演其他油菜籽粒品质指标,为高光谱遥感监测油菜品质提供理论依据。     

播期播量对旱地小麦土壤耗水、干物质积累及产量的影响

2017—2018年在山西农业大学闻喜试验基地进行了休闲期深松下播期播量的试验,为了研究旱地小麦阶段土壤耗水、干物质积累及其与产量形成的关系,探索该地区最适的播种技术途径。结果表明,早播减少播量(9月20日,67.5 kg/hm~2)和中播中量(10月1日,90 kg/hm~2)有利于减少前期土壤水分消耗,增加中、后期水分消耗,产量和水分利用效率较高,与晚播增加播量(10月10日,112.5 kg/hm~2)相比,分别增产4.63%、15.26%,水分利用效率分别提高1.74%、9.42%;中播中量的产量和水分利用效率最高;产量相关分析表明,播种—越冬、越冬—拔节、拔节—开花、开花—成熟各阶段耗水均与该阶段干物质积累量呈显著正相关;播种—越冬阶段干物质量与籽粒产量呈显著负相关,越冬—拔节、拔节—开花、开花—成熟各阶段干物质量均与籽粒产量呈极显著正相关。可见,生育前期耗水少、中后期耗水多有利于干物质积累和产量提高,从而提高水分利用效率,且适期适量(10月1日,90 kg/hm~2)播种效果最好。     

降水模拟下施肥对生土地玉米冠-根-土系统的影响

影响黄土高原地区生土熟化的主要限制因素是干旱和土壤贫瘠。为探索施肥和降水配合对生土地玉米冠-根-土的相互影响机制,确定不同降水模拟下施何种肥料能有效促进生土地作物冠-根-土系统建成,达到生土地熟化的目的,在前期研究(生土地玉米最佳施肥深度60～80 cm)的基础上,连续2 a将黄土作为试验土壤,采用根管法,研究肥料种类(NPK+有机肥(ORG))和降水模拟(欠水年275.9 mm、平水年482.8 mm、丰水年763.9 mm)对玉米地上部生产力(秆质量、总粒质量)、地下部根质量、根系氮磷钾养分积累量、根际土壤营养含量(速效磷、碱解氮、有机质)及根际土壤酶活性(脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶)的影响。结果表明,在水分充盈的条件下,有机肥的施用对地上部干物质的积累有促进作用;通过有机肥的施用可以达到根干质量增加的目的,但对应的水分需求不大;水分需求达不到满足时,通过NPK+ORG处理可以实现玉米根系N、P、K养分积累量的提高;水分充盈的条件下,ORG处理的玉米根系NPK养分积累量远远高于NPK+ORG处理;水分充盈的条件下,ORG处理可以提高玉米根际有机质含量和蔗糖酶活性。改良生土的最佳水肥方式为丰水年模拟下施用有机肥,欠水年模拟下以施用NPK肥+有机肥更好。     

灌水对强筋小麦籽粒产量及营养品质的影响

为明确水地强筋冬小麦高产、优质、高效的灌溉技术,试验设3个灌水时期8个灌溉处理［越冬期灌1水（W₁）,拔节期灌1水（W₂）,孕穗期灌1水（W₃）,越冬期和拔节期灌2水（W₁₂）,越冬期和孕穗期灌2水（W₁₃）,拔节期和孕穗期灌2水（W₂₃）,越冬期、拔节期和孕穗期灌3水（W₁₂3）,全生育期不灌水处理（CK）］,于小麦成熟期测定籽粒产量、总蛋白及其组分含量和淀粉含量。结果表明,与不灌水的CK比较,所有灌水处理的籽粒产量、有效穗数、穗粒数、千粒重、蛋白质产量以及籽粒淀粉含量均显著增加,但籽粒的总蛋白及其组分含量均呈不同程度降低（W₁处理除外）。越冬期灌水对有效穗数、籽粒产量、总蛋白及其组分含量、淀粉含量的提升作用较大;拔节期灌水对穗粒数的提升作用较大,但对淀粉含量的提升作用较小,对总蛋白及其组分含量的降低作用较大;孕穗期灌水对千粒重的提升作用较大,对蛋白质产量的提升作用较小。随着灌水次数增加,小麦籽粒产量显著提高,淀粉含量先显著提高后基本不变,而籽粒总蛋白及其组分含量降低。W₁₂3处理籽粒产量最高,其次是W₁₃处理;W₁处理籽粒蛋白质及其组分含量最高,其次是W₁₂及W₁₃处理;W₂₃处理淀粉含量最高,其次是W₁₂或W₁₃处理。综合各项指标,最好的灌水组合是越冬期和孕穗期灌2水（W₁₃）。     

基于SEM方法的山西农业科技创新微生态研究

山西省政府高度重视宏观科技创新生态的优化,为农业科技创新带来重大契机。从创新微生态视角出发,基于550名农业科技工作者的调研数据,采用结构方程模型(SEM),分析物质保障、研究支持、工作激励、职业发展、职场人文五大工作环境对任务绩效及工作状态2个方面工作绩效的影响路径及程度,结果表明,山西农业科技创新微生态整体处于中等满意水平;工作激励环境对农业科技工作者作用最强,职场人文环境略有作用,物质保障及科研支撑环境没有影响,职业发展环境作用不甚明晰;低年龄农业科技工作者群体偏重物质保障环境的稳定,高学历群体渴望科技支撑环境的改善,高职称群体对职业发展环境更为敏感。最后从创新投入、人才引育、平台建设及评价制度方面提出优化创新微生态的对策建议。     

夏休闲期复种饲料油菜提升后作冬小麦产量品质、土壤肥力及周年经济效益研究

为明确晋中麦区夏休闲期复种饲料油菜的可行性,试验于2015-2016年采用大田试验法,研究了夏休闲期复种饲料油菜对后作冬小麦生长、麦田土壤养分及周年经济效益的影响。前茬小麦收获后复种油菜,供试油菜和小麦品种分别为华油杂62和CA0547,设置3个处理:以不种油菜的休闲田作为对照(CK₀),油菜地上部被收获为CK₁,油菜被全量还田为T。结果表明,与CK₀和CK₁相比,T有利于增加后作冬小麦抽穗前单株绿叶数,提高生育中后期植株干物质及N、P积累,保持灌浆期旗叶面积,进而增加穗粒数,提高籽粒产量,提高籽粒蛋白质及醇溶蛋白和谷蛋白含量;同时T有利于提高后作冬小麦020 cm土层土壤有机质含量、040 cm土层土壤脲酶和蔗糖酶活性。此外,从油菜-小麦周年经济效益来看,CK₁较CK₀和T分别高出128.9%和260.0%。综合分析可知,夏休闲期复种饲料油菜并且全量还田可以提高小麦产量,提升籽粒品质,改良土壤有机质含量和土壤酶活性;夏休期复种饲料油菜并收获可以获得更高的周年经济效益。本研究结果为合理利用夏休闲期以提升小麦产量与品质、改良土壤、提高年经济效益提供了理论依据。     

休闲期不同耕作模式对旱地麦田土壤水分、养分及产量的影响

为探索适宜晋南旱地小麦高效生产的耕作模式,以晋麦92为试验材料,设置休闲期深翻/深翻、深松/深翻、深松/深松、常规耕作(对照)4个耕作模式,研究其对土壤水分及养分、作物生长和水分利用效率的影响。结果表明,深翻/深翻、深松/深翻、深松/深松模式较对照休闲末期3m内土壤蓄水量和土壤蓄水效率显著提高,土壤蓄水效率提高达52.5%~91.3%,以深松/深松模式较好;越冬-孕穗期3m内土壤蓄水量提高,且深松/深松模式与对照差异显著;各生育时期单株干物质积累量提高,且越冬-拔节期深松/深松、深松/深翻模式与对照差异显著,孕穗-成熟期各耕作模式与对照差异均显著;穗数、千粒重、产量和水分利用效率显著提高,其中穗数提高22.7%~29.9%,水分利用效率提高15.1%~21.6%,产量提高39.4%~60.3%,以深松/深松模式较好;收获后0~40cm土层土壤有机质平均含量提高2.5%~8.7%,速效磷含量提高11.1%~34.4%,碱解氮含量提高5.1%~20.2%,以深松/深松模式较好。总之,深翻/深翻、深松/深翻、深松/深松模式均能提高土壤蓄水保墒能力,改善养分供应状况,有利于促进小麦干物质积累,最终提高产量和水分利用效率,以深松/深松模式最佳。