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鸟粪石基载镁生物炭对干湿交替灌溉水稻产量与品质的影响

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农业工程学报 2024年第4期40卷 91-103页

作者：李妍琦吴奇宫福征官玉王宣茗迟道才沈阳农业大学水利学院沈阳110866 沈阳农业大学农学院沈阳110866

鸟粪石(MgNH4PO_(4)·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中,其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥模式... 详细信息

鸟粪石(MgNH4PO_(4)·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中,其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥模式的适用性,该研究依托大田试验,以东研18号(粳稻)为供试材料,设置常规淹灌(ICF)、干湿交替(IAWD)2种灌溉模式,以及常规施肥(conventional fertilization,N_(1)B_(0))、常规施肥+5 t/hm^(2)MAP-BC(conventional fertilization+5 t/hm^(2)MAP-BC,N_(1)B_(1))、常规施肥+10 t/hm^(2)MAP-BC(conventional fertilization+10 t/hm^(2)MAP-BC,N_(1)B_(2))、减施氮磷肥25%+5 t/hm^(2)MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+5 t/hm^(2)MAP-BC,N_(3/4)B_(1))和减施氮磷肥25%+10 t/hm^(2)MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+10 t/hm^(2)MAP-BC,N_(3/4)B_(2))5种施肥模式。结果表明:与ICF相比,IAWD显著提高了乳熟期叶片叶绿素含量,并显著降低了2021年无效分蘖数(P<0.05);MAP-BC不仅能够高效弥补减施氮磷肥对水稻叶绿素含量的不利影响,还具有一定的超补偿效果;MAPBC中高纯度的鸟粪石组分通过缓释氮磷素,保障了对植株氮磷养分的长期供应。与N_(1)B_(0)相比,N_(3/4)B_(2)不仅可以满足水稻生长后期对氮磷养分的需求,还使穗部吸氮量和吸磷量分别显著增加(P<0.05)4.77%~7.06%和4.26%~12.69%;与N_(1)B_(0)相比,施加10 t/hm^(2)MAP-BC使2a的最高分蘖数和最终分蘖数分别显著增加(P<0.05)6.75%~9.64%和13.16%~16.88%;2 a试验中,在IAWD模式下,与N_(1)B_(0)相比,N_(1)B_(1)和N_(1)B_(2)的产量分别显著提高(P<0.05)了7.66%~8.43%和11.49%~12.64%,并且10 t/hm^(2)的MAP-BC可以弥补减施25%氮磷肥对产量造成的不利影响;IAWD模式下N_(3/4)B_(1)和N_(3/4)B_(2)可以显著降低消减值、垩白粒率和垩白度,显著提高崩解值,从而显著改善(P<0.05)水稻外观品质与食味值;此外,N_(1)B_(1)和N_(1)B_(2)较N_(1)B_(0)处理显著提高(P<0.05)稻米蛋白含量2.66%和5.79%,表明施用MAP-BC有助于改善稻米的营养品质。因此,在IAWD模式下减施氮磷肥25%配施10 t/hm^(2)MAP-BC可在节水条件下实现减施氮磷肥、增产、提质,从而为水稻绿色高效生产提供理论依据。

关键词：灌溉肥料水稻鸟粪石基载镁生物炭叶绿素氮磷吸收产量品质

外源6-BA对孕穗期低温胁迫后小麦旗叶生理、产量及品质的影响

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应用生态学报 2024年第6期35卷 1573-1582页

作者：周琦锐赵梦停杨丽栾佳萌高源黄正来马尚宇樊永惠张文静安徽农业大学农学院合肥230036

春季低温通常发生在冬小麦孕穗期,导致小麦大幅减产。本研究选用低温反应敏感型小麦品种‘皖麦52’和低温反应迟钝型小麦品种‘烟农19’作为试验材料,在孕穗期将小麦盆栽置于人工气候室内进行低温处理(-2和0℃),低温处理结束后分别喷施... 详细信息

春季低温通常发生在冬小麦孕穗期,导致小麦大幅减产。本研究选用低温反应敏感型小麦品种‘皖麦52’和低温反应迟钝型小麦品种‘烟农19’作为试验材料,在孕穗期将小麦盆栽置于人工气候室内进行低温处理(-2和0℃),低温处理结束后分别喷施浓度为10、20、30 mg·L^(-1)的6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)溶液,以喷施等量蒸馏水作为对照,探讨孕穗期低温胁迫后喷施6-BA对小麦旗叶部分生理特性、产量和品质的影响。结果表明:与对照相比,外源喷施6-BA处理的小麦幼穗形态较为饱满,小花形态得到改善,穗下节间维管束数目增加;6-BA促进了小麦旗叶可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的积累;过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性提高,丙二醛含量降低。外源喷施6-BA后小麦退化穗数减少,穗粒数和千粒重提高,籽粒蛋白质、湿面筋含量和沉降值增加。综上,外源喷施6-BA可以有效缓解低温胁迫对小麦旗叶和产量造成的影响。在本试验条件下,喷施6-BA溶液对烟农19的缓解效果要高于皖麦52,其中以喷施20 mg·L^(-1)的6-BA溶液对低温胁迫的缓解效果最好。

关键词：小麦孕穗期低温抗氧化酶活性产量品质

菜薹镉低积累“油蔬两用”油菜品种筛选及海藻糖对其镉积累和品质的影响

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农业环境科学学报 2024年第4期43卷 774-785页

作者：邹翔宇岳文丽贺原丁茂文李瑞董嘉朱宗河郑文寅张付贵周可金余燕安徽农业大学农学院合肥230036

为完善镉(Cd)污染农田“油蔬两用”油菜安全生产栽培调控技术,本试验以22个甘蓝型“油蔬两用”油菜品种为材料,采用盆栽试验,根据Cd积累量和地上部干质量差异,筛选Cd低积累油菜品种。并进一步研究外源海藻糖喷施时期(苗期、薹期、苗期+... 详细信息

为完善镉(Cd)污染农田“油蔬两用”油菜安全生产栽培调控技术,本试验以22个甘蓝型“油蔬两用”油菜品种为材料,采用盆栽试验,根据Cd积累量和地上部干质量差异,筛选Cd低积累油菜品种。并进一步研究外源海藻糖喷施时期(苗期、薹期、苗期+薹期)和浓度(10、20、40、80 mmol·L^(-1))对Cd低积累品种油菜生长发育、薹Cd积累及品质的影响。结果表明:Cd胁迫下22个油菜品种各部位Cd积累量和地上部干质量差异显著,其中安农油1号(ANY-1)和同油杂2号(TYZ-2)具有高生物量和低Cd积累的特性,较适宜油蔬两用种植。与对照(CK)相比,Cd处理导致油菜生长受阻,菜薹产量及品质下降。外源喷施10~40mmol·L^(-1)海藻糖可不同程度缓解Cd对油菜的毒害作用,降低菜薹Cd积累,提高菜薹产量和品质,其中苗期喷施20mmol·L^(-1)海藻糖为最佳喷施时期和浓度。苗期喷施20mmol·L^(-1)海藻糖缓解了2个油菜品种Cd毒害,叶绿素含量(SPAD)、地上部鲜质量、根鲜质量、根颈粗较不喷施海藻糖处理相比分别显著提高了13.4%~16.1%、59.1%~63.3%、42.1%~103.6%和30.6%~37.8%,菜薹Cd含量显著降低了61.5%~70.6%,菜薹产量、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量分别提高了28.4%~34.5%、41.9%~46.0%和62.6%~76.1%。综上所述,Cd污染土壤种植菜薹Cd低积累油菜品种ANY-1和TYZ-2,结合苗期喷施20mmol·L^(-1)海藻糖,可有效降低菜薹Cd积累,保障菜薹食用安全,提高菜薹产量和品质。

关键词：油菜薹镉积累海藻糖低积累品种品质

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基于MobileNetV3Small-ECA的水稻病害轻量级识别研究

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农业机械学报 2024年第1期55卷 253-262页

作者：袁培森欧阳柳江翟肇裕田永超南京农业大学人工智能学院南京210095 南京农业大学农学院南京210095

为实现水稻病害的轻量化识别与检测,使用ECA注意力机制改进MobileNetV3Small模型,并使用共享参数迁移学习对水稻病害进行智能化轻量级识别和检测。在PlantVillage数据集上进行预训练,将预训练得到的共享参数迁移到对水稻病害识别模型上... 详细信息

为实现水稻病害的轻量化识别与检测,使用ECA注意力机制改进MobileNetV3Small模型,并使用共享参数迁移学习对水稻病害进行智能化轻量级识别和检测。在PlantVillage数据集上进行预训练,将预训练得到的共享参数迁移到对水稻病害识别模型上微调优化。在开源水稻病害数据集上进行试验测试,试验结果表明,在非迁移学习下,识别准确率达到97.47%,在迁移学习下识别准确率达到99.92%,同时参数量减少26.69%。其次,通过Grad-CAM进行可视化,本文方法与其他注意力机制CBAM和SENET相比,ECA模块生成的结果与图像中病斑的位置和颜色更加一致,表明网络可以更好地聚焦水稻病害的特征,并且通过可视化和各水稻病害分析了误分类原因。本文方法实现了水稻病害识别模型的轻量化,使其能够在移动设备等资源受限的场景中部署,达到快速、高效、便携的目的。同时开发了基于Android的水稻病害识别系统,方便于在边缘端进行水稻病害识别分析。

关键词：水稻病害识别迁移学习高效通道注意力机制 MobileNetV3Small 移动端部署

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大豆转录因子NAC1耐低磷胁迫的功能研究

中国农业科学 2024年第3期57卷 442-453页

作者：熊楚雯郭智滨周强华程艳波马启彬蔡占东年海华南农业大学农学院/国家大豆改良中心广东分中心

【目的】磷含量偏低是影响酸性土壤作物产量的重要因素。大豆（Glycine max）是重要的粮食和油料作物，也为喜磷作物，缺磷则影响其产量与品质。NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子家族参与多种植物对生物胁迫和非生物胁迫响应的调控，是否... 详细信息

【目的】磷含量偏低是影响酸性土壤作物产量的重要因素。大豆（Glycine max）是重要的粮食和油料作物，也为喜磷作物，缺磷则影响其产量与品质。NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子家族参与多种植物对生物胁迫和非生物胁迫响应的调控，是否参与大豆低磷胁迫响应尚未深入研究。以耐低磷野生大豆BW69为材料，克隆获得耐低磷基因GsNAC1并对其表达特性及功能进行分析，为深入解析GsNAC1调控大豆低磷胁迫及其机制奠定基础。【方法】从野生大豆BW69克隆GsNAC1的全长序列，并通过生物信息学分析探究其编码氨基酸序列的特征。随后，利用实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR）对其组织表达模式进行分析，并通过激光共聚焦显微镜观察其编码蛋白的亚细胞定位。此外，通过大豆遗传转化试验，获得转基因株系并进行表型分析。最后，通过转录组联合分析来鉴定转基因植株中与低磷胁迫相关的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。【结果】成功克隆获得GsNAC1，编码区全长876 bp，通过构建系统发育树发现GsNAC1与AtATAF1的序列相似性为62.46%，与Williams 82参考基因组的GmNAC1序列没有差异；进一步的亚细胞定位结果显示，GsNAC1定位于细胞核；基于qRT-PCR技术，发现GsNAC1在大豆的根、茎、叶、顶端、花和豆荚均有表达，在根部的相对表达量最高，且受到低pH和低磷诱导表达显著上调。通过水培法和土培法进行表型试验，在低磷处理下，与野生型（WT）相比，转基因株系鲜重根冠比、总根长、根表面积、根体积和磷含量均显著高于WT。结合转录组测序数据进行分析，发现GsNAC1可能通过促进GmALMT6、GmALMT27、GmPAP27和GmWRKY21等基因表达增强其对低磷胁迫的耐受性。【结论】GsNAC1受低pH和低磷诱导表达上调，过量表达GsNAC1可以显著增强大豆对低磷胁迫的耐受性，在低磷胁迫反应中起促进作用。GsNAC1可能通过调控下游基因表达增强大豆对酸性低磷胁迫的耐受性。

关键词：野生大豆耐低磷 GsNAC1 根系构型 RNA-seq

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全基因组关联分析定位水稻分蘖角度QTL

中国水稻科学 2024年第3期38卷 266-276页

作者：朱裕敬桂金鑫龚成云罗新阳石居斌张海清贺记外湖南农业大学农学院长沙410128

【目的】水稻分蘖角度是影响水稻产量的关键农艺性状,挖掘水稻分蘖角度QTL(基因)及其优势单倍型,有助于构建水稻理想株型。【方法】以333份来自水稻3K资源的核心种质为研究材料,于2020年和2022年分别在湖南农业大学耘园基地和春华基地种... 详细信息

【目的】水稻分蘖角度是影响水稻产量的关键农艺性状,挖掘水稻分蘖角度QTL(基因)及其优势单倍型,有助于构建水稻理想株型。【方法】以333份来自水稻3K资源的核心种质为研究材料,于2020年和2022年分别在湖南农业大学耘园基地和春华基地种植,在抽穗期测量分蘖角度,结合基因型,利用TASSEL 5.2的MLM模型进行全基因组关联分析。【结果】共检测到6个分蘖角度QTL位点,分布在水稻2、5、6、9和12号染色体上,分别命名为qTA2、qTA5、qTA6.1、qTA6.2、qTA9和qTA12,这些QTL的表型贡献率为6.23%~16.22%。除了qTA9与分蘖角度主效QTL TAC1共定位外,其余5个QTL均为新的位点。进一步对5个QTL位点进行候选基因分析,初步筛选到qTA2和qTA6.1的候选基因别为Os02g0817900和Os06g0682800,候选基因Os02g0817900编码水稻细胞色素P450家族蛋白,候选基因Os06g0682800编码锌指结构域蛋白。【结论】本研究挖掘到新的水稻分蘖角度相关位点并对候选基因进行了分析,为分蘖角度新QTL(基因)的克隆以及分蘖角度的遗传改良提供参考。

关键词：水稻分蘖角度 QTL 候选基因单倍型

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马家柚果实常温贮藏期间柠檬酸含量变化及相关基因的表达分析

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果树学报 2024年第3期41卷 448-458页

作者：樊友富胡威杨莉张王妮刘德春宋杰刘勇匡柳青江西农业大学农学院南昌330045

【目的】明确江西省特色品种马家柚果实贮藏期间有机酸含量的变化规律及柠檬酸积累调控相关基因的表达特征,为筛选出调控贮藏早期柠檬酸含量显著增加的关键基因以及提高贮藏品质提供理论依据。【方法】以贮藏0~150 d的马家柚果实为试材... 详细信息

【目的】明确江西省特色品种马家柚果实贮藏期间有机酸含量的变化规律及柠檬酸积累调控相关基因的表达特征,为筛选出调控贮藏早期柠檬酸含量显著增加的关键基因以及提高贮藏品质提供理论依据。【方法】以贮藏0~150 d的马家柚果实为试材,采用高效液相色谱法(HPLC)测定果实内有机酸的含量,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术测定柠檬酸合成、转运和降解相关基因的相对表达量。【结果】马家柚果实有机酸含量在贮藏初期(0~40 d)显著上升,并在贮藏40 d时达到最大值,贮藏40~70 d时下降,贮藏70~80 d短暂上升后直至贮藏结束没有明显变化。柠檬酸为果实中最主要的有机酸,且其变化趋势与有机酸变化动态基本一致,而苹果酸、奎宁酸、酒石酸含量极低,并在整个贮藏期变化不明显。对柠檬酸含量显著变化的贮藏期(0~70 d)进行柠檬酸积累调控相关基因的表达分析,发现合成基因CmPEPC1和CmCS1/2表达量在贮藏0~40 d增加,CmPEPC1/2和CmCS2在贮藏40~70 d减少;转运基因CmVHAc4表达量呈先上升(贮藏0~40 d)后下降(贮藏40~70 d)的趋势,而CmVHP2只在贮藏40~70 d显著下降,CmDIC的变化趋势与二者相反,在贮藏0~40 d逐渐下降。降解基因CmGS2和CmGAD5在贮藏0~40 d期间表达量逐渐减少。【结论】马家柚果实有机酸含量在贮藏期间主要受柠檬酸含量变化的影响,贮藏早期柠檬酸含量显著变化可能受其合成(CmPEPC1/2、CmCS1/2)、转运(CmDIC、CmVHP2、CmVHA-c4)和降解(CmGS2、CmGAD5)相关基因的共同调控。

关键词：马家柚果实贮藏柠檬酸基因表达

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小麦面筋蛋白遗传特性综合评价

食品科学 2024年第11期45卷 8-15页

作者：姜兰芳毛航王雪曹勇郝建宇马小飞王敏李晓丽张定一姬虎太山西农业大学小麦研究所山西临汾041000 山西农业大学农学院山西太谷030801

本研究对44个小麦品种的19个面筋蛋白性状进行分析,运用主成分分析、相关性分析、隶属函数法和逐步回归等方法对面筋蛋白品质进行综合评价。结果表明:二硫键含量变幅为3.28~6.78μmol/g,巯基含量的变幅为13.30~16.66μmol/g。面筋蛋白... 详细信息

本研究对44个小麦品种的19个面筋蛋白性状进行分析,运用主成分分析、相关性分析、隶属函数法和逐步回归等方法对面筋蛋白品质进行综合评价。结果表明:二硫键含量变幅为3.28~6.78μmol/g,巯基含量的变幅为13.30~16.66μmol/g。面筋蛋白性状变异范围在4.74%~89.46%,其中稳定时间、粉质质量指数等变异系数较大,表明蛋白质量性状的变异潜力较丰富。主成分分析将19个蛋白性状转换为3个综合因子,贡献率分别为40.80%、19.86%和15.88%,累计贡献率达到76.54%,可以很好地将面筋蛋白归为质量性状、聚集性状和数量性状3类。利用隶属函数法计算面筋蛋白综合评价值(D值),主成分因子中载荷较大的12个性状的平均值与D值均呈显著正相关。通过逐步回归建立了7个性状(二硫键含量、麦谷蛋白大聚体含量、蛋白质含量、干面筋含量、面筋指数、拉伸面积和最大峰值时间)作为自变量的回归方程。面包品质评价指标与D值之间具有较好的线性关系,决定系数R2在0.5614~0.7713之间,验证了D值的准确性和可行性。结论:不同筋力小麦面筋蛋白存在较丰富的变异潜力;采用多元统计分析方法综合评价面筋蛋白品质具有可行性;面筋蛋白的量与质以及面筋网络中二硫键的含量可作为小麦品质评价和改良的关键指标。

关键词：小麦二硫键含量面筋蛋白主成分分析综合评价

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双排交替齿形筛菠萝输送机构设计与试验

农业工程学报 2024年第15期40卷 11-21页

作者：刘天湖陈思远杨国柱张锦翀曾雲芳孙伟龙陈嘉鹏刘舒阳华南农业大学工程学院广州510642 华南农业大学农学院广州510642

针对拨杆喂入式菠萝采收机所存在采摘后的菠萝果实在输送过程中容易堵塞、堆积,并在接果板与挡板输送链之间的间隙中挤压损坏导致的输送成功率低、输送损伤率较高的问题,该研究设计了一种双排交替齿形筛输送机构作为输送过程中的缓冲过... 详细信息

针对拨杆喂入式菠萝采收机所存在采摘后的菠萝果实在输送过程中容易堵塞、堆积,并在接果板与挡板输送链之间的间隙中挤压损坏导致的输送成功率低、输送损伤率较高的问题,该研究设计了一种双排交替齿形筛输送机构作为输送过程中的缓冲过渡机构。阐述了双排交替齿形筛输送机构工作机理,并根据运动特点确定了其结构参数,如杆件长度和角度、齿形筛板排列间距等。建立齿形筛板各齿端的运动方程和菠萝果实与齿形筛板的接触力学模型,求解了菠萝果实临界碰撞损伤及临界输送弹跳时双排交替齿形筛输送机构转轴的工作角速度分别为23.13和10.56 rad/s,并确定了接果板倾角、采摘装置转轴转速和输送机构转轴转速为影响该输送机构输送效果的3个主要参数。将这3个参数作为试验因素,以果实输送成功率和果实滞留数作为试验指标,依据Box-Behnken试验原理开展了三因素三水平台架试验,建立了试验指标与各影响因素之间的回归模型,并利用回归模型求得了最优参数组合。田间试验结果表明,接果板倾角为14°、采摘装置转轴转速为27 r/min、输送装置转轴转速为70 r/min时果实平均输送成功率为94.87%、平均果实滞留数为2个,输送作业过程中均无果实受损,可满足菠萝果实输送工作需求,提高菠萝果实采收效率。

关键词：农业机械收获输送机构菠萝试验