干热风对冬小麦灌浆速率和千粒重的影响

为定量分析冬小麦灌浆不同时期出现的干热风对小麦产量形成带来的危害,利用郑州农业气象试验站连续两个年度的干热风人工控制试验数据,结合前期作物观测资料,研究了干热风对冬小麦籽粒灌浆速率及千粒重的影响。结果表明,干热风导致冬小麦灌浆速率不同程度下降,不同时期干热风的降幅表现为灌浆中期灌浆后期灌浆前期,重度干热风轻度干热风。随着干热风后冬小麦的自身修复和后续灌浆进程,最终千粒重不同程度降低,降低幅度最大的是灌浆后期重度干热风,千粒重降低5.4g,降幅达14.5%;其次为灌浆中期重度和轻度干热风,千粒重分别降低9.7%和4.8%;再次为灌浆后期轻度干热风;而灌浆前期干热风对千粒重影响不显著。     

冬小麦产量及土壤肥力的水氮调控效应

为了解水分和氮素调控对冬小麦产量及土壤肥力的影响,通过长期定位试验,设置0、150和225kg N·hm-2 3个施氮水平以及不灌水(CK)、越冬期灌水80mm(WF)、越冬期灌水40mm(WS)、秸秆覆盖+越冬期灌水40mm(MWS)、秸秆覆盖+拔节期灌水40mm(MJS)和拔节期灌水40mm(JS)6个水分调控模式,比较分析了不同水氮处理间小麦产量和土壤肥力的差异。结果表明,施氮可增加冬小麦产量,施氮量150与225kg N·hm-2的产量差异不显著(P0.05);水分调控模式中JS的产量最高,但与MJS差异不明显;水氮处理中,以施氮150kg N·hm-2条件下JS的产量最高。施氮降低了土壤速效磷和速效钾含量,但提高了速效氮、全氮和有机质含量;不同水分调控模式中MJS改善耕层土壤肥力的效果最佳;以施氮150kg N·hm-2水平下MJS处理的综合效应最好。     

种植密度对小麦籽粒淀粉含量和晶体特性的影响

为探究种植密度对小麦籽粒淀粉品质的调控效应,以2个小麦品种(轮选987和济麦22)为材料,分析了3个不同种植密度(150、300、450万株·hm-2)下小麦籽粒淀粉含量和晶体特性。结果表明,种植密度影响小麦籽粒淀粉的积累和组成。随种植密度的增大,直链淀粉含量呈先降后升的趋势,而支链淀粉和总淀粉含量表现为先升后降。淀粉晶体呈典型的A型特征,且不受种植密度影响。种植密度明显影响淀粉颗粒内部的结晶程度,表现为随种植密度的增大,相对结晶度先升后降。同时,种植密度改变了淀粉X-衍射图谱中各峰的精细位置和相对强度,说明种植密度对淀粉颗粒内部结晶区的晶胞结构或微晶排列也存在一定影响。淀粉的相对结晶度与直链淀粉含量呈负相关,与支链淀粉含量呈正相关。     

转基因小麦根际土壤中荧光假单胞菌数量的变化

荧光假单胞菌(Psdeuomnoda fluoerncnet)是一种土壤中十分常见的细菌,广泛应用于生物防治,其数量变化能较准确地反映土壤环境的变化,因此在转基因小麦环境安全评价研究中可以将荧光假单胞菌的数量变化作为检测转基因小麦种植对整个根际土壤环境影响的指标之一。本研究选取荧光假单胞菌的蛋白编码基因gyrB作为靶标基因,设计特异性较好的引物,利用该引物建立了基于实时荧光定量PCR(RFQ-PCR)方法的转基因小麦根际土壤荧光假单胞菌数量的检测技术体系。结果显示,定量标准曲线相关系数达0.99以上,且呈现单一熔解曲线峰值。应用该体系对种植于河南新乡及江苏六合的转TaDREB4基因抗旱小麦(简称TB4)及其受体小麦济麦19根际土壤荧光假单胞菌进行检测,结果表明,各时期转基因小麦和非转基因小麦各生育期根际土壤中荧光假单胞菌的拷贝数无显著差异。说明TB4种植对根际土壤中的荧光假单胞菌数量无显著影响。     

轮耕对冬小麦田土壤酶活性时空变化的影响

为了解轮耕对土壤酶活性的影响,采用田间定位试验,比较和分析了秸秆还田和不还田条件下,连续3年常规耕作(3C)、1年深翻+2年常规耕作(DP2C)、2年深翻+1年常规耕作(2DPC)和连续3年深翻(3DP)处理的冬小麦田土壤酶活性时空变化特点。结果表明,秸秆还田和深翻均可提高0~40cm土层土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性,其中秸秆还田后平均增幅分别为24.92%、9.20%、6.66%和11.04%,经深翻处理后平均增幅分别为5.33%、6.26%、2.02%和3.43%。随着土层深度增加,各处理土壤酶活性逐渐降低,2DPC和3DP处理相对3C处理20~40cm土层4种土壤酶活性降低幅度较小。秸秆还田配合2DPC、3DP土壤耕作处理不仅能提高酶活性,也有利于酶在土壤中均匀分布。     

利用有效积温提高冬小麦估产精度的研究

为探索如何利用冬小麦生长过程中的积温信息来提高遥感估产的准确性,以2009-2010和2012-2013年2个冬小麦生长季的田间试验数据为基础,利用有效积温和植被指数(NDVI)构建冬小麦当季估产指数INSEY(In-season estimate of yield)和INSEY-CGDD(In-season estimate of yield-cumulative growing degree days),分别用NDVI、INSEY和INSEY-CGDD与实测产量建立估产模型,并比较分析3类估产模型的精度。结果表明,3个变量与实测产量均成指数关系,其中INSEY-CGDD模型的精度最高(R2=0.59),预测能力最优,其次是INSEY模型(R2=0.55);而NDVI模型的精度最低(R2=0.35),预测能力最差。因此,在冬小麦估产模型中引入有效积温调整参数,可有效提高遥感估产模型精度。     

Developing scoring functions for soil quality to assess land suitability for irrigated wheat in Southern Algeria

Efficient land-use management could be optimized through appropriate advice regarding land suitability and achieving a reasonable yield while preserving soil and environmental conditions. The main objective of this study was to determine and define those locations capable of wheat cultivation with irrigation in the municipality of N’goussa (Southern Algeria). Expert opinion (EO) method was used for selecting minimum soil data set (MDS_-EO), where six influencing soil properties (sand, pH, salinity, organic matter, gypsum and lime) and other three key parameters (slope, land use/land cover, and proximity to roads and electricity network) were considered important for irrigated wheat cultivation in the study area. Indicators were weighted according to principal component analysis (PCA) loadings and summed. PCA revealed that the selected nine indicators are appropriate for accounting 73.63% of the total variance. Two maps of land suitability were created here (expressed as a soil quality index within a range from 0 to 1) from multivariate analysis and already known standard scoring functions (SSFs) by using two data sets (pure and scored). The distribution of soil quality index (IQI) showed that above 70% of the land was moderately (MS) to highly suitable (HS) for irrigated wheat. The estimation accuracy of soil quality classes has been evaluated using random forests (RF), having as a dependent variable the final class of land suitability used in each map. It was determined that estimation accuracy could reach 60% (pure data set) and 65% (scored data set) at 0.5 cut-off value for soil quality classes. Final prioritizing according to ranks of sensitivity index (SI) and efficiency ratio (ER) showed that IQI obtained from scored data set is the most suitable approach in soil quality assessment of arid areas. Therefore, it could be applied in southern Algeria for land management, integrated planning and environmental assessments.     

干燥致密土壤在沙粒流冲击下的磨蚀规律

在土壤风蚀过程中,跃移颗粒对表土的冲击磨蚀是公认的一种重要起尘机制。磨蚀体现了跃移沙与土壤相互作用,受沙粒跃移运动参数和土壤力学性质共同控制。然而,现有风蚀模型尚未充分考虑土壤力学性质的地位与作用,缺少磨蚀速率计算公式,亟需从固体力学角度探讨土壤磨蚀规律。该研究借鉴岩石磨蚀模型,针对含水率小于1.5%、体密度大于1.60×103 kg/m3的干燥致密土壤,提出了代表单位时间内的碰撞次数、土壤抗压强度和杨氏模量、入射沙粒动能和密度等综合效应的磨蚀变量;通过标准压缩试验测得黏土、砂土、壤土、砂质黏土、壤质黏土共5种人工均质土壤的抗压强度和杨氏模量的范围分别为0.823～4.092 MPa和0.043～0.149 GPa;利用自行设计的冲击磨蚀试验得到了干燥致密土壤在沙漠沙颗粒流冲击作用下的磨蚀规律,即磨蚀速率是磨蚀变量的线性函数,其斜率与截距分别为3.27×104和-0.027 kg/s。研究结果有助于恰当描述风蚀模型中的土壤力学性质、准确计算风蚀速率,进而服务于农田防护和水土保持工程,并为中国西北干旱区天然地貌和人工建筑风蚀现象的研究提供理论依据与数据支撑。     

改进YOLOv5测量田间小麦单位面积穗数

单位面积穗数是决定小麦产量的主要因素之一。针对人工清点小麦穗数的方法容易受主观因素影响、效率低和图像处理方法鲜有进行系统部署等问题,提出一种注意力模块（Convolutional Block Attention Module,CBAM）与YOLOv5相结合的CBAM-YOLOv5网络结构,通过对特征图进行自适应特征细化,实现更准确的单位面积穗数测量。该研究以本地采集小麦图像数据和网络公开小麦图像数据为数据集,设置输入图像分辨率为1 280,得到CBAM-YOLOv5模型,可以达到0.904的F1分数和0.902的平均精度,测试集计数的平均相对误差为2.56%,平均每幅图像耗时0.045 s,综合对比,CBAM-YOLOv5模型具有显著优势。模型放置于服务器,结合手机端软件和辅助装置,形成单位面积穗数测量系统,实现育种小区麦穗图像实时采集、处理和计数,计数的平均相对误差为2.80%,抗环境干扰性强。该研究方法与装置可以实现田间小麦单位面积穗数的实时在线检测,降低主观误差,具有较高的准确率及较强的鲁棒性,为小麦单位面积穗数快速、准确估测提供一种新的技术和装备支撑。     

不同制粉方式对运黑161全麦粉加工特性的影响

为探讨不同制粉方式及不同粒度对黑小麦流变学特性及加工品质的影响,将运黑161黑小麦经直接粉碎法和回添法制得的全麦粉分别过80、100、120目筛,以运黑161黑小麦面粉为对照,分析全麦粉淀粉含量、水合特性、发酵特性以及流变学特性。结果表明,直接粉碎且过80目筛的全麦粉支链淀粉含量最高,为80.18%,破损淀粉含量最低,为9.93%,溶解度、膨润力最小,分别为2.5%和3%。回添法制备的全麦粉面团发酵高度、持气率小于直接粉碎法。直接粉碎且过80目筛全麦粉的粉质质量指数最高,为59.5,形成时间和稳定时间分别为3.45和3.2 min,较接近于黑小麦面粉,且该全麦粉的阻力值、最大阻力值在醒发时间135 min时最大,用该全麦粉制作的面包感官得分最高。综上,以直接粉碎且过80目筛制备的全麦粉为原料制作的全麦面包品质较好。本研究结果为黑小麦全麦面包研发提供了理论基础。