旨在对‘稻花香’进行抽穗期改良,使其获得更广泛的生态适应性。以‘空育131’作为调控抽穗期的Hd1、Ghd7、Ghd7.1基因的早熟型等位基因供体,与‘稻花香’杂交建立遗传群体,运用分子标记辅助选择与传统育种相结合的方法,测得了群体抽穗期的数据。结果表明在群体后代中得到了7种基因型,即Hd1、Ghd7、Ghd7.1、Hd1+Ghd7、Hd1+Ghd7.1、Ghd7+Ghd7.1、Hd1+Ghd7+Ghd7.1。在‘空育131’和‘稻花香’群体中,水稻抽穗时间在97~109 d之间。水稻抽穗时间主要集中在97、101、109 d。对植株抽穗期的调查结果表明,改良后的植株抽穗期明显提前,为进一步改良‘稻花香’奠定了基础。
再生稻是一种在不需要犁田栽秧的情况下短时间内再收获一季的高效特殊稻作模式,具有省时、省工、省肥、环保、高效、精简等优点,对提高粮食产量、确保粮食安全、提高稻田综合效益具有重大意义。详述了再生稻的发展进程和研究现状,总结并分析了再生稻品种、收获期留茬高度、水分管理、植物生长调节剂、养分运筹(促芽肥、出苗肥、硒肥)等对再生稻产量和质量的影响。提出了“绿肥+”、“全程机械化+”再生稻的创新综合田间管理稻作模式以改善稻田土壤环境、提高种植农户收入和实现再生稻的绿色现代化生产。展望了再生稻的发展趋势,以期为再生稻的发展和推广应用提供参考和借鉴。
为了探究限水下冀南地区中低产田水氮运筹对小麦产量及水氮利用率的影响。以‘邯6172’为试验材料,研究了起身期灌水(W1)、拔节期灌水(W2)2种灌水时期和不施氮肥(N0)、氮肥基追比3:7(N1)、氮肥基追比5:5(N2)、氮肥基追比7:3(N3)4种氮肥施用方式对小麦产量及水氮利用率的影响。灌水时期对小麦产量和水氮利用率影响显著,W1处理的小麦产量、灌水生产力、氮肥偏生产力较W2处理的提高3.5%~18.7%、2.1%~7.0%、2.8%~7.5%,且在氮肥基施比例较低时提高显著。氮肥基追比对小麦产量和水氮利用率影响显著,N3处理的小麦产量、籽粒、秸秆和植株氮素吸收量、氮肥表观利用率、氮肥偏生产力较N1处理的显著提高5.7%~9.7%、5.0%~8.4%、6.7%~6.8%、5.5%~24.5%、6.8%~24.8%、5.7%~9.7%,而较N2处理的提高但不显著。本试验条件下,W1N3处理的灌水生产力最高,达4.8 kg/m3,小麦产量最高,达7242.0 kg/hm2。综上,在节水稳产的前提下,W1N3(起身期灌水、氮肥基追比7:3)可作为冀南中低产田小麦限水栽培的水氮管理参考措施。
种业竞争的核心是种子质量竞争,模拟种子质量指标变化动态,旨在适时适量优化质量标准,促进种业高质量发展。以2016—2020年禾谷类作物种子质量抽检数据为依据,构建水稻、玉米和小麦种子质量指标的Logistic模型,模拟各指标变化动态。结果表明,17个种子质量指标模型的决定系数都达到极显著水平,模型拟合精度均达到好或非常好水平。基于模拟分析结果,建议种子质量标准中的水稻杂交种纯度由96%提升到97%;水稻净度由98%提升到99%;玉米净度由99%提升到99.4%;玉米发芽率由85%大幅提升到90%左右;北方粳稻和玉米水分标准分别调整为15.0%和13.2%;其余指标不调整或微调。本研究的结论可为禾谷类作物种子质量标准修订提供参考依据。
为明确北方晚熟马铃薯品种的同化特性和产量形成机制,为高产马铃薯品种选育和推广提供理论依据。采用大田种植方法,以中早熟品种‘华渝5号’为对照,测定了6个典型晚熟品种马铃薯的光合指标和生物量积累指标,分析其同化特性、植株发育以及产量形成之间的相关性。结果表明,晚熟品种马铃薯的地上部营养结构在出苗后50 d的盛花期完成70%以上的干物质积累和80%以上的鲜重积累,晚熟品种马铃薯的最终产量与苗期净光合速率、盛花期净光合速率以及盛花期地上鲜重均显著相关。表明晚熟品种马铃薯苗期的同化效率会影响其最终地上部营养结构的总体量,进而对最终产量造成影响。因此高产品种需要在苗期具备较高的同化活性,并且在花期之前尽快建立繁茂的营养结构,才能获得高产。
为明确2种不同花色薰衣草间花色苷成分及含量差异性,探索薰衣草花色与花色苷的相关性。以‘新薰二号’(蓝花)和‘YXA-05’(白花)2种薰衣草花器官为研究材料,利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF/MS)联用技术测定2种薰衣草花器官中花色苷的成分及含量。结果表明,‘新薰二号’和‘YXA-05’2种薰衣草花冠中总花色苷含量分别为42.24 μg/g和35.96 μg/g,均含有6类花色苷,分别为矢车菊素、芍药花素、飞燕草素、矮牵牛素、锦葵素和天竺葵素。其中‘新薰二号’含有39种花色苷,‘YXA-05’含有37种花色素苷,‘新薰二号’含有6种‘YXA-05’中不存在的花色苷,而‘YXA-05’含有4种‘新薰二号’中不存在的花色苷。可见,2种薰衣草中花色苷的种类丰富,且成分及含量存在差异,薰衣草花冠的颜色与其花色素苷的成分和含量有关。
为了揭示魔芋实生种子生育期与适宜采收期的关系。以花魔芋为材料,监测其发育习性,根据发育进程来判定种子的适宜收获期。结果表明:花魔芋实生种子发育特性符合Logistic生长模型,根据生长特点可划分为3个阶段:一是发生期,受精后1~30 d;二是转色膨大期,受精后30~70 d;三是成熟期,受精后70~100 d。受精后110~140 d为过熟期。花魔芋实生种子2年间的生育期分别为120.8±20.3 d、100.3±12.8 d,且其生育期与百粒重存在一定正相关性。种子萌发实验表明成熟度高的种子萌发率高。花魔芋种子的适宜采收期为成熟期(90~100 d),此时果皮完全转为橙红色、种皮转为黑褐色、种子含水量在60.8%~62.2%。本研究为魔芋实生种子的适宜收获期提供了基础数据。
为了探究外源腐胺对盐胁迫下菜豆种子萌发的影响,本研究以菜豆品种‘P16028’为试验材料,设置蒸馏水对照(CK)、100 mmol/L NaCl处理(NaCl)以及NaCl处理条件下添加1 mmol/L Put浸种(NaCl + 1 Put) 3个处理组,对其发芽势、发芽率、发芽指数及生理指标进行测定。结果表明:与CK相比,盐胁迫导致菜豆种子发芽势、发芽率、发芽指数显著降低,抗氧化酶SOD、POD、CAT均呈下降趋势,其O2-、MDA、可溶性蛋白、可溶性糖含量和脯氨酸含量上升,种子萌发受到抑制。而添加外源Put显著提高了盐胁迫下菜豆种子发芽势、发芽率、发芽指数,也提高了SOD、POD、CAT氧化酶活性,降低其O2-和MDA含量,提升渗透调节物质含量,提高菜豆对盐胁迫的抗性。由此可见,使用外源Put浸种可以缓解盐胁迫带来的伤害,提高菜豆种子的耐盐性,从而有效的促进菜豆种子的萌发。
为研究天然异构高分子有机化合物腐殖质(HS)参与植物非生物胁迫应答的作用机制,总结归纳了以下主要作用机制,包括HS介导(PM)H+-ATPase的调节、HS介导细胞信号分子的互作、HS吸附层的屏蔽、HS化学官能团的螯合作用,以及HS对植物次生代谢和根际微生物群落的影响等,得出HS通过多种复杂的防御代谢机制参与调节植物非生物胁迫应答。鉴于HS生物化学研究的复杂性,以及生理活性和防御代谢机制研究中存在的诸多问题,未来的科学研究应主要集中在HS化学组成和分子结构的解析,HS“胶体应激”如何参与新陈代谢调节,HS促生和防御代谢途径交叉串扰和反馈调节机制,以及HS和土壤微生物相互作用机制等。
农田氮磷流失是农业面源污染主要来源之一,对水体富营养化具有较强的风险,农田氮磷流失特征研究可以为农业面源污染的控制和治理等提供依据。本研究综述了农田氮磷的流失途径、形态、浓度和流失量研究,并分析了施肥、降雨、耕作方式、种植结构、农田排水口和田间沟渠等对农田氮磷流失的影响。现代农业新栽培方式、种养结合模式等对农田氮磷流失的影响还有待更加深入研究。
为探究中微量元素肥料不同用量对水稻生长发育、产量及品质的影响,为水稻的合理使用肥料奠定基础。本试验以‘天隆优619’和‘盐丰47’两个水稻品种为试验材料,共设置4个不同中微量元素肥料施用量处理,分别为CK(0 kg/hm2)、T1(15 kg/hm2)、T2(30 kg/hm2)和T3(45 kg/hm2),测定并分析水稻干物质积累、光合速率、产量和品质指标。结果表明,施用中微量元素肥料后,水稻的产量、有效穗数和穗粒数均有不同程度的提高,其中619-T2和47-T2的产量分别提高了19.15%和18.45%,与CK相比差异显著;光合速率与CK相比差异显著,619-T2和47-T2在齐穗期和灌浆期分别提高8.40%、10.62%和9.84%、8.77%;在品质方面,糙米率、精米率、整精米率呈现增加的趋势;直链淀粉含量呈现降低趋势,蛋白质含量呈现增加的趋势。综上,施用量为30 kg/hm2的中微量元素肥料效果显著,经济效益最大,促进植株SPAD值和叶面积指数增加,提高光合效率和干物质积累量,进而提高水稻的产量,改善品质。
依托40年长期定位试验研究平台,采用13CO2脉冲标记方法对4种不同施肥方式下光合碳在甘薯-土壤系统中的分配进行了定量研究。结果表明:施肥能显著增加甘薯植株各器官的生物量与干物质量,以有机无机配施处理增加幅度最为显著。甘薯-土壤系统光合固定碳转移较快,且分配差异较大,其13C丰度在脉冲标记1 d后表现为:叶片、叶柄>藤蔓、块根>土体,且不施肥处理地上部13C丰度显著高于施肥处理。脉冲标记30 d后,甘薯植株各器官13C丰度降低,其中在地上部分配比例为19.38%~31.44%,块根中为60.19%~71.86%,而土体13C丰度却略有升高,分配比例为8.05%~11.11%;与不施肥处理相比,施肥处理显著增加块根中13C含量,且MNPK处理块根中13C含量显著高于NPK和M处理,表明在甘薯膨大期施肥处理有利于光合碳在块根中累积,其中以有机无机配施累积效果更为显著。
为解决化肥过量施用造成的资源浪费、环境污染和影响农业可持续发展的问题。本研究采用大田试验,设置PK(只施磷钾肥,对照)、NPK(常规施肥)、1/2NPKM(化肥减施50%配施有机肥)和M(单施有机肥)共4个处理,研究有机无机肥配施对水稻产量、氮肥利用率和根系形态的影响。结果表明:NPK处理和1/2NPKM处理比PK处理分别显著增产29.53%和27.58%,比M处理分别显著增产22.11%和20.28%;与PK处理相比,NPK处理水稻株高和穗长显著增加13.85%和8.17%,NPK处理和1/2NPKM处理有效穗数显著增加37.19%和26.18%,千粒重以M处理最高。各处理水稻干物质积累量和氮积累量均随生育期进行而增加,与M处理相比,1/2NPKM处理分蘖期、抽穗期和成熟期水稻干物质积累量依次显著增加36.34%、31.85%和22.50%,氮积累量依次显著增加68.24%、73.82%和46.67%,1/2NPKM处理分蘖期、抽穗期和成熟期氮肥利用率是M处理的6.74、5.01、8.61倍。不同施肥处理对水稻根系形态有显著影响,其中分蘖期1/2NPKM处理根长、根表面积和根体积较M处理依次显著增加62.79%、51.92%、57.28%,抽穗期根体积显著增加18.52%,成熟期根长和根表面积显著下降29.93%和18.70%。综上,化肥减施50%配施有机肥处理较单施氮磷钾处理虽然保证水稻产量,但降低了氮肥利用率和水稻根系生长。本研究结果对贵州黄壤稻田化肥合理减施配施有机肥具有指导意义。
当前一些农民在玉米前期采用“一炮轰”的施肥方法,造成玉米生长后期养分供应不足而早衰,影响产量。多数农户习惯在玉米大喇叭口期以撒施尿素为主来追施穗肥1次,前提需要田间墒情或灌溉条件好或者选择雨天,又难以统一;近年来推广玉米缓释肥料解决此问题但需加大基肥用量,所以研究玉米追施穗肥的增产技巧尤其重要。故在玉米生长发育中后期防治病虫同时开展了追施穗肥的试验研究,借助植保无人机喷雾植物调节剂、新型叶面肥和病虫药剂等新科技产品组合,以替代同期撒施尿素追施穗肥,来减少化肥用量、节省劳动力和降低劳动强度,增大叶绿素含量,延长绿叶持续时间,增强植株干物质积累,从而增加玉米产量和效益。
探索菜籽油枯有机无机复混肥配施钾长石土壤调理剂对植烟土壤肥力及烤烟生长、产质量及肥料利用率的影响,为烟田施肥提供理论依据。以烤烟品种‘红花大金元’为材料,在云南昆明红壤上,开展田间试验,设置6个处理:T1 (CK),施无机肥;T2,有机无机复混肥(与T1等氮磷钾);T3,有机无机复混肥+土壤调理剂(与T1等氮磷);T4,有机无机复混肥+土壤调理剂(T1减氮磷钾20%);T5,土壤调理剂+不施肥;T6,不施肥。结果表明:与CK相比,T2、T3显著增加土壤pH 0.51和0.69个单位,土壤有机质、水解性氮、有效磷、速效钾和SOC含量显著提高13.02%~43.48%,T2的TN含量较CK显著增加10.98%,T3、T4分别显著增加土壤C/N 16.02%和13.23%。T2、T3可促进烟株生长,叶面积和叶面积系数显著增加2.11%、4.50%和7.39%、23.96%。与CK相比,T2、T3烟叶上等烟比例和产值分别增加7.87%、17.66%和11.75%、29.37%;T3、T4产量较CK显著提高14.92%、8.80%。T2、T3可改善烟叶填充值与叶梗重,质地均匀、物理性质优异,且综合得分最高。与CK相比,T2、T3烟叶总糖、还原糖含量分别显著下降4.37%、4.43%和23.93%、10.9%,而T2和T3烟叶的总氮、烟碱含量较CK显著增加12.64%、11.11%及15.81%、8.12%;T2和T3烟叶钾和水溶性氯含量分别显著提高27.65%、35.94%和4.76%、14.29%,烟叶化学成分更加协调。与CK相比,T2、T3和T4显著提高氮素表观利用率13.40%~24.14%,T2、T3氮素生理利用率分别显著增加5.85%、10.75%;T2、T3和T4磷素表观利用率较CK显著增加42.49%、48.99%和16.26%,而磷素生理利用率较CK分别显著增加22.68%、34.88%和13.53%。与CK相比,T2、T3和T4钾素表观利用率分别显著提高11.88%、20.30%和7.67%,T2、T3显著增加钾素生理利用率分别为9.45%和18.87%。施菜籽油枯有机无机复混肥或有机无机复混肥配施钾长石土壤调理剂有利于提高土壤pH及提升土壤肥力,促进烟株生长,提高烟叶产量和品质,促进烤烟对氮、磷、钾肥利用。
通过冶炼厂周边田间试验,探讨了钝化剂2,4,6-三巯基均三嗪三钠(TMT)对冶炼厂周边中碱性农田中小麦生长末期重金属累积的影响。结果显示:在污染土壤中,添加w=0.10%(质量分数)TMT55材料,60~240 d后土壤DTPA有效态镉含量较对照降低效率为18.50%~41.53%;DTPA有效态铅含量较对照降低效率为21.06%~28.43%。在有效态镉含量为0.97 mg/kg的污染土壤中添加w=0.10%(质量分数)TMT55材料,200 d后小麦根、茎、叶镉含量较对照分别降低32.04%、27.38%、35.39%,240 d后小麦根、茎、叶、籽粒镉含量较对照分别降低18.12%、34.86%、12.39%、20.81%。在有效态铅含量为56.72 mg/kg的污染土壤中添加w=0.10%(质量分数)TMT55材料,200 d后小麦根、茎、叶铅含量较对照分别降低26.84%、23.84%、29.32%,240 d后小麦根、茎、叶、籽粒铅含量较对照分别降低14.34%、46.36%、19.29%、42.40%。TMT55材料能抑制小麦在生长末期对重金属镉和铅的累积,是潜在重金属污染的冶炼厂周边中碱性农田土壤修复材料。
为了明确陕西省苹果园土壤线虫分布特征。本研究以3个产业带179个果园土壤总DNA为材料,采用高通量测序技术分析了果园土壤线虫群落组成。结果表明,陕西省苹果园土壤包含线虫2纲,12目,93属,其中Hexamermis是优势属,分别占陕北山地、渭北北部和渭北南部产业带的92.20%,89.73%和88.63%。不同产业带(纬度)和海拔对线虫ACE和Shannon指数具有显著影响(P<0.05)。聚类分析表明,渭北北部和渭北南部产业带线虫在属水平分布更相近。土壤含水率、有机质、全氮、全磷及pH与土壤线虫多样性指数及优势属Hexamermis和Paratylenchus显著相关(P<0.05)。本研究表明陕西省苹果园土壤线虫组成较丰富,但优势属较少。除纬度和海拔外,改良土壤因子对优化线虫群落结构,进而改善果园土壤环境具有重要作用。
运用甘肃省西峰农业气象试验站1981—2019年冬小麦试验观测及同步气象观测资料,分析了39年气候暖湿化趋势及对陇东冬小麦生产的影响。结果表明,1981—2019年陇东年平均气温以0.0644℃/a趋势持续升高,春季气温升高最明显,冬季次之。1995年以来,陇东年平均气温和年降水量均呈显著增加趋势,暖湿化特征明显。暖湿化对陇东冬小麦生产产生了比较显著的影响:(1)播种期推迟,成熟期提前,全生育期和越冬期缩短,但生长季生长天数并没有明显缩短。(2)营养生长阶段显著缩短,生殖生长阶段显著延长,对产量形成十分有利。(3)水分利用率,产量、千粒重、籽粒数、主要发育期干物重等产量构成要素增加趋势明显,不孕小穗率、越冬死亡率等显著降低,尤其1995年以来,气候产量增加趋势明显。(4)气候暖湿化有效降低了干旱和晚霜冻危害,使冬小麦种植边界北扩,高产适生品种增加。
2,3-丁二醇(2,3-Butanediol,2,3-BD)在化工、医药以及航天等多领域用途广泛,其被称为重要的平台化合物。为了解决2,3-BD需求量巨大且石油紧缺的问题,在分析酿酒酵母生产2,3-BD优势的基础上,探讨了自上而下和自下而上的两种工程微生物群体构建策略,以期利用酿酒酵母和伴生菌株共培养生产2,3-BD。同时本文也从合成生态学角度出发,归纳了合成生态学在恢复生态、医疗以及生产实践方面的应用,并提出利用合成生态学理论促使酿酒酵母生产2,3-BD的可行性。
旨在为共培养促进乳酸菌产细菌素的机制研究提供理论依据。乳酸菌细菌素是一种天然的食品防腐剂,能够有效抑制食品腐败菌和食源性致病菌的生长,因此受到了食品工业的广泛关注。目前已有研究表明,共培养能够增加乳酸菌细菌素的产量,群体感应在乳酸菌共培养产细菌素的过程中也发挥了重要作用。为了阐明共培养对乳酸菌产细菌素的促进作用,对乳酸菌细菌素的分类、生物合成机制以及群体感应系统对乳酸菌共培养产生细菌素的调控机制进行了总结,解析了三种因素对乳酸菌共培养的促进机制,阐明了群体感应对共培养条件下的细菌素产生具有重要的调节作用。
为了明确芝麻芽菜的生长特性及营养成分变化情况,以黑白芝麻不同萌发时期(0、1.5、3、5、7、9 d)的芝麻芽为研究对象,分别对其生长特性以及粗脂肪、蛋白质、矿物质、维生素等主要营养物质的含量和变化规律进行了测定和分析。结果显示:随着芝麻萌发时间的推进,芝麻鲜重不断增加,芽后第7 d,黑白芝麻芽菜的生物产量最大,产出比均达11以上。相较于鲜芝麻芽中的粗脂肪、蛋白质、矿物质、维生素等含量逐步下降,相对干重下不同发芽阶段各营养物质含量变化规律不同。粗脂肪含量随发芽时间一直下降,而其他营养物质含量总体呈不同程度的上升趋势。其中,黑、白芝麻芽中的维生素E含量在芽后1.5 d达到最高值,分别较其籽粒增加1.62倍和1.17倍;黑、白芝麻芽中的蛋白质、磷、铁、硒等含量均在芽后第7天达到峰值,分别较其籽粒增加0.76和0.99倍、0.66和1.34倍、7.26和6.67倍以及1.67和124.49倍。综合考虑芝麻芽菜的营养品质和经济效益,萌芽第7天芝麻芽菜的营养价值和商品性最佳,此时芝麻芽菜的产量以及蛋白质、磷、铁、硒等营养物质的含量最高。本研究明确了芝麻芽菜生长过程中的生长特性和主要营养成分含量变化规律,确定了芝麻芽菜采收和食用的最佳时期,为芝麻芽菜产品的开发提供了理论依据。
黄芩是中国的传统中药材,具有较高的药用价值。为了从黄芩中提取检测黄酮类物质,归纳总结了黄芩根部及地上部黄酮化合物的提取方法,主要有有机溶剂萃取法、水提取法等;分析了黄芩根部及地上部黄酮化合物的分离纯化方法,主要有柱层析色谱法、高速逆流层析法等;梳理了黄芩根部及地上部黄酮化合物的成分测定方法,有高效液相色谱法、超高效液相色谱法等,并针对黄芩在实际应用中存在的问题提出改善建议,如将实验室研究与工业化生产紧密结合,完善实验设备和提取工艺,更好地为工业生产提供便利;充分利用黄芩资源,创造社会效益等。本文在分析黄酮化合物的基础上,综述了黄芩根部及地上部的黄酮化合物的提取、分离及检测方法的研究进展,为黄芩中黄酮的大规模开发与应用提供技术储备,为进一步研究和推广应用黄芩资源奠定技术基础。