甘薯联合收获机高度自适应集薯装置设计与优化

甘薯收获是甘薯生产中用工量最多、劳动强度最大的环节。为了解决甘薯联合收获机集薯环节存在伤薯率高、自动化程度低等问题,该研究开展了高度自适应集薯装置的机械结构设计与控制系统搭建。系统及结构设计充分考虑物料物理性状及作业过程中的运动学与力学特性,通过新的集薯方式以满足落薯高度自适应、集薯装筐和自动卸料换筐等作业要求。通过落薯高度自适应功能减小并控制薯块下落的高度达到有效减少甘薯伤薯率与破皮率的目的。在单因素试验分析结论的基础上,以清选平台转速、落薯机构转速和落薯设定高度为试验因素,开展三因素三水平Box-Benhnken试验,以伤薯率、破皮率、微破率和损伤率为试验指标建立多元回归方程并进行响应面分析。回归模型进行多目标优化后获得装置最优工作参数组合为：清选平台转速108.07 r/min、落薯机构转速74.75 r/min、落薯设定高度18.15 cm。对优化结果进行验证试验,试验结果为：伤薯率0.39%、破皮率0.54%、微破率22.93%和漏薯率0.54%,各评价指标与模型预测值相近。研究结果可为甘薯联合收获机高度自适应集薯装置进一步设计与优化提供参考。     

勺夹式藠头排种器设计与试验

针对藠头（Allium chinense）种植劳动强度大、人工成本高等问题,该研究设计了一种由排种盘、取种勺、取投种凸轮、种箱、安装板等组成的勺夹式藠头排种器。对该排种器工作原理和取种、携种、投种过程进行理论分析,建立离散元仿真模型,对取种过程进行仿真分析,确定了最优种勺结构。以大叶藠为对象,以取种合格率和漏取率为试验指标,进行种勺直径、种勺深度、取种起始角、种面高度与种箱高度之比和取种速度5因素显著性筛选试验,并以种勺直径、取种起始角、种面高度与种箱高度之比为试验因素进行回归正交试验;采用Plackett-Burman试验法和Box-Behnken中心试验法建立取种合格率和漏取率的回归模型,并进行参数优化,获得最优参数组合为种勺直径27mm、取种起始角30°和种面高度与种箱高度之比92.5%。在最优参数组合下进行台架试验,得到取种合格率91.17%,漏取率6.17%。田间试验结果表明在前进速度0.1～0.2 m/s的条件下,该排种器平均播种合格率、平均重播率和漏播率分别为63.10%、12.76%和24.14%。研究结果可为藠头播种机械的研究与设计提供参考。     

运用直线加平台法确定黑土区玉米氮磷施肥量

施肥量的确定一直是玉米高产栽培研究的主要课题之一。分别运用肥料效应函数法和直线加平台法,对按照直线加平台法设计的在黑土上春玉米的田间试验结果进行了统计分析,发现利用直线加平台法设计的田间试验结果也可以用来建立肥料效应函数,并根据肥料效应函数求得相应的施肥量。利用肥料效应函数得到的最高产量推荐施氮量和最大利润推荐施氮量分别为107.4 kg hm-2和103.2 kg hm-2,而最高产量推荐施磷量和最大利润推荐施磷量分别45.5 kg hm-2和41.3 kg hm-2。利用直线加平台法得到氮、磷的推荐施肥量分别为73.9和38.0 kg hm-2,明显低于用肥料效应函数法求得的推荐施肥量。对于肥料效应函数无法处理的试验数据,利用直线加平台法仍然可以对实验数据进行处理并得出实验结果,后者是肥料效应函数法的补充。     

基于模拟降雨的土壤表土结皮特征及坡面侵蚀响应

土壤表土结皮对坡面侵蚀过程具有重要影响,利用模拟降雨条件下土壤贯入和产流产沙试验,对不同降雨场次紫色土和黄壤表土结皮特征及坡面侵蚀响应进行研究。结果表明：（1）PT型贯入仪测定的贯入数值（P）与含水率（θ）成标准指数函数关系。（2）不同降雨场次表土结皮存在＂无结皮→弱结皮→强结皮→弱结皮→新结皮＂的动态发育过程,相同降雨条件下黄壤表土结皮强度大于紫色土的。（3）持续降雨过程不同降雨场次土壤表土结皮对溅蚀影响不明显,而与产流存在显著的动态响应关系,结皮强度越大产流量也越大,结皮对产流的影响随着降雨进行而有增大趋势,黄壤表土结皮的径流增加量大于紫色土的,而紫色土坡面结皮对产流量变化敏感程度大于黄壤。不同场次降雨过程土壤表土结皮对坡面侵蚀产沙影响存在差异,前4场降雨表土结皮强度与坡面侵蚀产沙有相同的变化趋势,4次降雨后土壤表土结皮表现为对坡面侵蚀有抑制作用。     

水稻WRKY基因家族功能研究进展

WRKY蛋白是一类重要的转录因子家族,因含有高度保守的WRKY结构域而得名,主要存在于植物中。WRKY域长约60氨基酸,其靠近N-端有WRKYGQ(K/E)K基序,后面跟有1个C2H2或C2HC锌指型结构。依据WRKY结构域基本结构特征的差异,水稻WRKY家族可以分成3大类,它们通过调控生长调节物质介导的信号途径,广泛地参与调节水稻生长发育和生物与非生物胁迫应答。     

Effects of biochar compared to organic and inorganic fertilizers on soil quality and plant growth in a greenhouse experiment

Our contemporary society is struggling with soil degradation due to overuse and climate change. Pre‐Columbian people left behind sustainably fertile soils rich in organic matter and nutrients well known as terra preta (de Indio) by adding charred residues (biochar) together with organic and inorganic wastes such as excrements and household garbage being a model for sustainable agriculture today. This is the reason why new studies on biochar effects on ecosystem services rapidly emerge. Beneficial effects of biochar amendment on plant growth, soil nutrient content, and C storage were repeatedly observed although a number of negative effects were reported, too. In addition, there is no consensus on benefits of biochar when combined with fertilizers. Therefore, the objective of this study was to test whether biochar effects on soil quality and plant growth could be improved by addition of mineral and organic fertilizers. For this purpose, two growth periods of oat (Avena sativa L.) were studied under tropical conditions (26°C and 2600 mm annual rainfall) on an infertile sandy soil in the greenhouse in fivefold replication. Treatments comprised control (only water), mineral fertilizer (111.5 kg N ha^–1, 111.5 kg P ha^–1, and 82.9 kg K ha^–1), compost (5% by weight), biochar (5% by weight), and combinations of biochar (5% by weight) plus mineral fertilizer (111.5 kg N ha^–1, 111.5 kg P ha^–1, and 82.9 kg K ha^–1), and biochar (2.5% by weight) plus compost (2.5% by weight). Pure compost application showed highest yield during the two growth periods, followed by the biochar + compost mixture. biochar addition to mineral fertilizer significantly increased plant growth compared to mineral fertilizer alone. During the second growth period, plant yields were significantly smaller compared to the first growth period. biochar and compost additions significantly increased total organic C content during the two growth periods. Cation‐exchange capacity (CEC) could not be increased upon biochar addition while base saturation (BS) was significantly increased due to ash addition with biochar. On the other hand, compost addition significantly increased CEC. Biochar addition significantly increased soil pH but pH value was generally lower during the second growth period probably due to leaching of base cations. Biochar addition did not reduce ammonium, nitrate, and phosphate leaching during the experiment but it reduced nitrification. The overall plant growth and soil fertility decreased in the order compost > biochar + compost > mineral fertilizer + biochar > mineral fertilizer > control. Further experiments should optimize biochar–organic fertilizer systems.     

负水头供水裸燕麦需水特性及其对不同土壤湿度的生理响应

为进一步明确裸燕麦耗水量及其在不同土壤水分状况下的生理反应,论文在盆栽试验条件下,以负水头持续供水系统为供水装置,比较了裸燕麦、玉米、高粱、大麦和小麦旱地禾本科作物的水分耗散;设置40、60和80cm3个负水头控压高度,测定了"高-中-低"3种土壤湿度下裸燕麦孕穗期叶片光响应曲线及叶片保护酶活力。结果显示:裸燕麦蒸腾系数为455.37,显著(P<0.05)高于其他作物,较高叶片蒸腾速率和较低净光合速率是主要生理原因;降低土壤含水量将降低裸燕麦叶片相对叶绿素含量,但适度降低土壤含水量并未显著(P>0.05)降低叶片光合能力,而适度提高气孔受限程度,有利于提高叶片水分利用效率;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等叶片保护酶活性对不同土壤水分状况响应不一致,中等土壤湿度时SOD活性较高,高土壤湿度时POD活性较高,低土壤湿度时CAT活性响应程度较高。     

干旱区绿洲土地利用变化的生态系统服务价值响应——以甘肃省金塔县为例

通过运用土地利用类型动态度、土地利用程度模型、生态系统服务价值估算模型和土地利用调查和变更数据等,分析1990年、2000年和2008年金塔县土地利用变化及其生态系统服务价值变化特征。结果表明:(1)1990—2008年间,耕地、园地、林地、建设用地和水域呈现增加趋势,牧草地和未利用地面积表现为减少趋势,总体土地利用程度为中下水平,处于发展阶段。(2)研究期间生态系统服务总价值呈现上升趋势,从1990年的47.238亿元增加到2008年的48.228亿元(+0.989 9亿元)。水域在研究区生态系统服务总价值中所占份额最大,草地生态服务功能的下降对生态系统服务总价值有明显的负贡献。(3)研究区各类生态系统的生物多样性保护、水源涵养和废物处理等服务性功能价值远大于其粮食生产和原材料等生产性功能价值。因此,该区域水土资源的合理利用与有效管理是实现生态系统服务功能维持和可持续发展的根本。     

基于压力-状态-响应模型的宝鸡市生态安全动态评价及预测

基于压力—状态—响应(PSR)概念模型,对21个指标进行了数据标准化处理,指标权重确定和生态安全评价模型的构建。以陕西省宝鸡市为例,分析了宝鸡市1991—2009年来的生态安全问题。利用生态安全动态度模型对研究区的生态安全变化状况进行深入研究,并利用灰色系统理论中的灰色系统预测模型GM(1,1),对研究区未来10a的生态安全状况进行预测。研究结果:(1)19a间宝鸡市的生态安全值呈现逐年减小的趋势,从1991年的0.650减小为2009年的0.434,平均每年减少0.01749%。(2)以现在的生态环境的"压力—状态—响应"指数预测未来10a的生态安全值的变化情况,结果显示从2012—2021年生态安全值将持续减小,2021年生态安全值将减小至0.317。     

看麦娘叶片对化感小麦根水提液的生理响应

为阐明小麦化感抑草的生理机制,选择强化感小麦‘115/青海麦’、‘92L89’和弱化感小麦‘抗10103’,通过添加浓度为0.2%、0.5%和1.0%的小麦根水提液进行水培试验3周后,测定了各处理看麦娘的鲜重,分析叶片中叶绿素(SPAD值)、可溶蛋白、MDA、类黄酮、总酚的含量以及SOD、POD、CAT活性。结果表明,水提液处理显著抑制了看麦娘的生长,抑制率在不同处理浓度及小麦品种间均存在显著差异,强化感小麦的抑制率显著高于弱化感小麦。在处理浓度范围内,不同小麦根水提液的抑制率大小依次为‘115/青海麦’(24.7%~74.3%)‘92L89’(15.7%~71.6%)‘抗10103’(13.8%~61.4%);0.2%、1.0%和5.0%水提液处理的抑制率大小依次为13.8%~24.7%、41.7%~66.4%和61.4%~74.2%。看麦娘叶绿素含量(SPAD值)随处理浓度增大显著降低,可溶蛋白含量,SOD、POD、CAT活性,MDA、类黄酮含量随处理浓度增大显著升高,强化感小麦对看麦娘的生理刺激作用高于弱化感小麦。1.0%‘115/青海麦’及5.0%各小麦水提液处理的看麦娘总酚含量高于对照。可见,小麦化感胁迫提高了看麦娘的保护酶系统活性,增强了抗氧化物质代谢,但显著增强了细胞膜脂质过氧化和叶绿素降解,不利于靶标植物看麦娘的生长。