理化复合参数和神经网络结合的冬小麦长势遥感监测

准确、及时地监测区域作物长势状况对农业规划和政策的制定与调整具有重要的意义。遥感技术作为一种收集大面积作物长势信息的有效手段,正日益受到关注。为提高冬小麦长势遥感监测的准确性和全面性,该研究基于田间实测的冬小麦拔节期地上鲜生物量（aboveground fresh biomass,AFB）、叶面积指数（leaf area index,LAI）、叶片叶绿素相对含量（soil and plant analyzer development,SPAD）和叶片氮含量（leaf nitrogen content,LNC）4种生长相关理化参数,利用熵值法获取各参数权重构建冬小麦理化复合参数（physico-chemical composite parameter,PCCP）。利用显著性检验和籽粒产量数据分析复合参数在量化冬小麦长势方面的性能。然后,以Sentinel-2A作为数据源,分析不同遥感指数与LAI、SPAD、AFB、LNC和PCCP的相关性。选取相关性较高的遥感指数作为反向传播（back propagation,BP）人工神经网络（artificial neural networks,ANN）的输入,建立冬小麦长势遥感监测模型,对PCCP进行估计。评价模型精度并用于监测研究区冬小麦长势分布特征。赋权结果表明,作物物理参数的权重大于生化参数,其中LAI的权重最大,为0.387,AFB和SPAD次之,LNC的权重最小,为0.105;PCCP性能评估结果表明,与单一理化参数相比,PCCP值能更好地揭示作物长势状况的差异,其与最终籽粒产量的相关性更好, 决定系数提高0.035～0.468,均方根误差减少46.2～520.0 kg/hm²;在遥感监测过程中,PCCP比单一理化参数有更好的应用潜力,BP-ANN长势遥感监测模型模拟PCCP精度较高,在测试集中决定系数为0.830,均方根误差为0.080;研究区冬小麦总体长势稳定且分布集中,呈现"中部差,南北好"的空间分布特征。因此,构建作物理化复合参数用于量化作物长势是提高长势监测可靠性和准确性的一种有效方式,可为冬小麦田间管理提供科学依据,服务于发展智慧农业和建设农业强国的战略需求。     

花后高温胁迫下匀播春小麦旗叶的转录组分析

为研究不同播种模式下花后高温胁迫对春小麦旗叶转录组的影响,以宁春50号为试验材料,采用人工模拟高温的方法,设条播和匀播两种播种方式,灌水施肥方式均为水肥一体化,对高温处理后的春小麦旗叶分别构建转录组测序文库,采用FPKM法计算基因的相对表达量,并对差异表达基因进行KEGG通路分析。结果表明,相较于常温处理,高温胁迫下条播和匀播滴灌处理分别有199和1 819个基因上调表达,55和1 335个基因下调表达,说明高温胁迫下匀播滴灌处理对春小麦旗叶转录组的表达影响明显。KEGG通路富集分析结果显示,高温胁迫下与条播滴灌处理对比,匀播滴灌处理的春小麦光合作用-天线蛋白通路注释到的差异表达基因最多,有52个,其次为淀粉和蔗糖通路(注释到50个差异表达基因);而常温条件下与条播滴灌处理对比,匀播滴灌处理的春小麦淀粉和蔗糖代谢通路注释到的差异表达基因最多,有49个,其次为光合作用-天线蛋白通路(注释到41个差异表达基因)。因此,高温胁迫下匀播滴灌技术可以更好地改善植物的光合系统,有效缓解高温引起的小麦植株早衰。     

缓释氮肥配施尿素对迟播小麦产量形成及氮素利用的影响

为建立稻茬迟播小麦树脂包膜缓释氮肥高效施肥模式与技术,以冬小麦品种扬麦23为材料,以43%树脂包膜缓释氮肥(PCU,含氮43%)和尿素(U,含氮46%)为氮肥,设置“一次性基施”(A)与“一基一追”(B)2种施肥模式,共形成100%树脂包膜缓释氮肥基施(A1)、80%树脂包膜缓释氮肥+20%尿素基施(A2)、60%树脂包膜缓释氮肥+40%尿素基施(A3)、80%树脂包膜缓释氮肥基施+20%尿素返青期追施(B1)、80%树脂包膜缓释氮肥基施+20%尿素拔节期追施(B2)、60%树脂包膜缓释氮肥基施+40%尿素返青期追施(B3)、60%树脂包膜缓释氮肥基施+40%尿素拔节期追施(B4)等7个施肥处理,分析了缓释氮肥与尿素配施对迟播小麦产量及其构成、茎蘖动态、干物质积累、叶面积指数、SPAD值、氮素利用效率等指标的影响。结果表明,一次性基施模式处理(A1～A3)的小麦产量显著低于常规施肥(CK,基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥=5∶1∶2∶2);“一基一追”两次施肥模式处理(B1～B4)的产量显著高于CK,泰州与扬州两地分别平均增产5.77%和5.64%,其中B4处理产量最高,分别为8 796....     

减氮对麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性的影响

探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照（CK）,设置 2个施氮量,分别为常规施氮量（纯氮 300 kg·hm^-2,N2）、减氮 20%（纯氮 240 kg·hm^-2,N1）,提取土壤DNA,用nirS（细胞色素cd1-亚硝酸还原酶）、nirK（Cu-亚硝酸还原酶）引物扩增后采用MiSeq PE300测序技术,研究施氮量对麦玉轮作农田土壤性状及nirS、nirK反硝化细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,3个处理nirS、nirK反硝化细菌α-多样性指数无显著差异,nirS反硝化细菌α-多样性高于nirK。减氮显著影响nirS、nirK反硝化细菌物种组成。减氮对nirS、nirK反硝化细菌门水平及nirK纲水平物种组成无显著影响,但显著降低了nirS反硝化细菌Deltaproteobacteria（δ-变形菌纲）相对丰度;减氮显著影响nirS、nirK属水平物种组成。硝态氮、速效磷、pH值是影响土壤nirS反硝化细菌属水平群落结构主要环境因子;pH值是影响土壤nirK反硝化细菌属水平群落结构的主要环境因子。研究表明,适量减氮不影响反硝化细菌α-多样性,但显著影响反硝化细菌属水平群落组成和群落结构,减氮主要是通过影响土壤性状及微生物群落结构进而影响农田土壤N₂O排放。     

禁用面粉增白剂后保证中国传统面食品色泽品质的对策

为了满足市场和消费者对面粉及其制品色泽品质的需求,针对国家《小麦粉》新标准(GB1355-2005)禁用增白剂的规定,探讨并提出了替代过氧苯甲酰(BPO)、保证中国面粉及其食品色泽品质的措施:第一,研制和开发生物型和营养型面粉改良剂,特别是以脂肪酶、α-淀粉酶、木聚糖酶等生物酶为主的一些酶制剂,靠酶的催化作用,既保证面制品表面及内部组织均匀、表皮光滑洁白,又消除了BPO类化学物质对人体健康的不利影响;第二,培育高自然白度小麦新品种,特别是种皮薄、出粉率高、胚乳色素低、多酚氧化酶(PPO)活性低的小麦新品种,用其生产高自然白度的面粉或不易褐变的食品,从原料上解决问题;第三,引导消费者正确对待面粉及食品白度问题,让消费者从营养和健康上认识BPO等化学增白剂的危害,了解小麦自然粉色的本质及面粉、食品色泽变化的原因,改变面粉及制品色泽越白越好的传统观念.     

人工合成小麦与普通小麦的重组近交系主要品质性状的初步研究

为了解人工合成六倍体小麦(Synthetic hexapliod wheats,SHW)导入对普通小麦品质的影响及其潜在利用价值,2004～2005年,对重组近交系群体(人工合成六倍体小麦Syn-CD780×普通小麦品种CY12)的主要品质指标进行了检测.结果表明,籽粒硬度、籽粒蛋白质含量、降落值、湿面筋含量、吸水率、形成时间和稳定时间等7个品质参数的群体平均值都介于两个亲本之间,只有降落值和面团稳定时间2个参数的群体平均值高于Syn-CD780.在131个株系中,有15个株系的综合品质指标较为突出.非遮雨处理的籽粒硬度和吸水率显著低于遮雨处理,而籽粒蛋白质含量、降落值、湿面筋含量和稳定时间等4个品质指标则相反,表明遮雨与否对小麦品质参数的影响较大.Syn-CD780在小麦品质改良上有一定的潜在利用价值.     

基于遥感信息和产量形成过程的小麦估产模型

为提高小麦遥感估产的精确性和机理性,在广域环境条件下进行了多品种小麦的种植试验,并基于遥感信息获取的瞬时性与广域性,结合小麦产量形成的生理生态过程及其与气候环境的相互关系,建立了较为简化的小麦估产模型.通过组件化的设计方法实现了遥感信息和估产模型的耦合,即利用抽穗期遥感影像反演的LAI和生物量及时替换小麦估产模型对应参数变量,进而实现对小麦产量的估测.通过试验验证,小麦产量的预测值与实测值较为一致,预测小麦产量的RMSE为354.18 kg·ha-1,利用小麦估产模型可以对不同年份、不同区域的小麦产量形成情况进行监测预报.     

生物农药壳寡糖水剂防治小麦纹枯病药效试验

通过对10%壳寡糖水剂助剂用量的影响、助剂对药效的影响、pH值对制剂贮存稳定性的影响试验,筛选出10%壳寡糖水剂的最佳配方,防治小麦纹枯病的试验结果表明,室内处理剂量600μg·mL-1、田间处理剂量1500 μg·mL-1对小麦纹桔病的防治效果可达88.40%～90.60%,且对供试作物安全.     

放线菌C-2、C-3、C-4发酵产物对小麦白粉病的防治效果

自2002年以来,从辽宁本溪、辽阳、葫芦岛、鞍山等地采集的土样中分离得到放线菌菌株252株.采用孢子萌发抑制法、小麦离体叶病害发酵液抑制法筛选出C-2、C-3、C-4 3株放线菌,对小麦白粉痛表现出较强的抑制能力.利用这3株菌株的发酵液进行了小麦白粉病田间防治试验.结果表明,C-2、C-3、C-4 3株菌株的发酵液对病菌孢子萌发的抑制率均在75%以上:对小麦离体叶病害的治疗作用分别为84.36%、65.1%和67.91%;田间小区试验的防治效果分别为79131%、56.9%和62.07%.     

稀植栽培下春小麦旗叶光合性状的变化规律

试验选用适宜稀植栽培的三个春小麦品种,设三个处理A1:600万株.hm-2(三叶期开沟施肥),A2:450万株.hm-2(三叶期开沟施肥,花期叶面喷肥),A3:300万株.hm-2(花期叶面喷肥)。结果表明,三个品种旗叶叶绿素总量Chl(a+b)和叶绿素a/b值变化规律不同,东农122、龙麦26的Chl(a+b)最大值出现在300万株密度下,克丰6出现在450万株密度下。稀植栽培下比叶重也有不同程度提高,东农122、龙麦26在A1、A2处理下明显高于A3处理。