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基于光谱反射率的寒地水稻叶片氮含量预测

光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2582-2593页

作者：李红宇高正武王志君林添赵海成范名宇黑龙江八一农垦大学农学院作物系黑龙江大庆163319 农业农村部东北平原农业绿色低碳重点实验室黑龙江大庆163319 黑龙江八一农垦大学黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319 黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院黑龙江齐齐哈尔161006

为实现利用水稻叶片光谱指数实时预测叶片群体的氮素含量,采集了不同年份中氮素、品种差异下寒地水稻主要生育期(T_(1)穗分化中期、T_(2)拔节期、T_(3)孕穗期、T_(4)齐穗期、T5蜡熟期)顶部3片全展叶(上1、上2、上3叶分别记作L1、L_(2)、... 详细信息

为实现利用水稻叶片光谱指数实时预测叶片群体的氮素含量,采集了不同年份中氮素、品种差异下寒地水稻主要生育期(T_(1)穗分化中期、T_(2)拔节期、T_(3)孕穗期、T_(4)齐穗期、T5蜡熟期)顶部3片全展叶(上1、上2、上3叶分别记作L1、L_(2)、L_(3))的光谱反射率,探究其变化规律以及光谱指数与叶片氮素含量的关系,并用P-k、均方根误差(RMSE)、对称平均绝对百分比误差(SMAPE)、校正均方根误差(RMSEC)、交互验证均方根误差(RMSECV)、相对预测性能(RPD)对模型精度进行验证。结果显示:提高氮肥投入量,叶片反射率在可见光区域内呈降低趋势,在近红外平台叶片反射率上升。随着生育期的推进,在可见光区域内,不同品种L1叶反射率先降低后上升,L_(2)、L_(3)叶的反射率一直上升,与叶片氮素百分含量的敏感波段为500~550和650~700nm。对光谱指标和叶片氮素百分含量进行相关分析,生育前期以下位叶片的光谱指标相关系数高,生育后期则相反,筛选出T_(1)时期L_(2)叶指标FD-NDNI、T_(2)时期L_(2)叶指标GM2、T_(3)时期L_(2)叶指标Lic2、T_(4)时期L1叶指标MRESRI以及T5时期L1叶指标Ctr1适宜作为不同时期预测叶片氮素含量的最佳指标,预测叶片氮素含量的回归方程R2分别0.54**、0.60**、0.66**、0.62**、0.51**,均达到极显著水平;验证指标的P-k值分别为0.00、0.04、0.06、0.01、0.04;RMSE分别为0.39、0.58、0.22、0.54、2.56;SMAPE分别为1.11、1.41、1.03、1.64、3.89;RMSEC分别为0.17、0.15、0.13、0.13、0.13;RMSECV分别为0.18、0.14、0.12、0.12、、0.14;RPD分别为2.46、2.19、3.15、1.74、3.01,其中T_(3)时期L_(2)叶指标Lic2的预测效果表现最佳。借助筛选的光谱指标能够实现快捷、无损和实时预测水稻不同生育时期的氮素营养状况,促进高产优质的寒地水稻可持续发展。

关键词：寒地水稻反射率叶片含氮量光谱指标预测模型

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氮浓度梯度对香稻幼苗生长及生理指标的影响

山东农业科学 2024年

作者：郭宇坤张燕飞野金花李佳擎金智慧苗宇航吕艳东郭晓红黑龙江八一农垦大学理学院黑龙江八一农垦大学农学院/黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室

为探究氮浓度梯度对香稻品种苗期的生长和生理指标的影响，在沙培条件下以香粳稻品种稻花香2号为试验材料，设置N20(20 mg/L)、30(30 mg/L)、N40(40 mg/L)、N50(50 mg/L)、N60(60 mg/L)共5种氮浓度梯度，研究其对香稻苗期生长和叶片氮... 详细信息

为探究氮浓度梯度对香稻品种苗期的生长和生理指标的影响，在沙培条件下以香粳稻品种稻花香2号为试验材料，设置N20(20 mg/L)、30(30 mg/L)、N40(40 mg/L)、N50(50 mg/L)、N60(60 mg/L)共5种氮浓度梯度，研究其对香稻苗期生长和叶片氮代谢关键酶的活性、抗氧化酶活性、蛋白质含量等的变化规律，并对与氮素水平显著相关的指标和形态学指标进行Z分综合评价。结果表明：随着外源氮浓度的升高，硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NIR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性和蛋白质含量均呈先上升后下降的变化趋势，且均于N50水平下最高。随着氮浓度升高，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物歧化酶(POD)活性呈现先下降后上升的趋势，SOD活性在N40水平下最低，POD活性在N30水平下最低。丙二醛含量在低氮(N30以下)水平显著高于高氮(N40以上)。氮素水平在N40～N60的处理组相关指标综合评价的总和(∑Zi)为正值，其中，N50处理水平的∑Zi值最高(10.201)，N60和N40处理水平的∑Zi较高(3.181和1.641)。综合来看，在N40～N60的氮素水平下可以保证稻花香2号苗期生长发育的正常进行，但低于或者高于N50水平均会对氮代谢相关酶活性产生一定抑制，并且低于N40水平会显著增加丙二醛的积累，故50 mg/L的氮质量浓度最有益于稻花香2号幼苗的生长发育。

关键词：香稻氮代谢氮代谢关键酶活性氮浓度梯度苗期

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结实期水分亏缺对粳稻产量和品质的影响

江苏农业科学 2024年第9期52卷 120-127页

作者：孙士鑫林添侯淼杨传铭胡聪聪范名宇李红宇黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江大庆163319 黑龙江八一农垦大学黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319

为研究结实期不同程度水分亏缺对寒地水稻产量和品质的影响,以黑龙江省主栽粳稻品种为材料,于水稻结实期(花后5 d)设置轻度(-20~-25 kPa)、重度(-55~-60 kPa)水分胁迫,以淹水灌溉为对照,在成熟期测定水稻产量及品质。结果表明,不同品种... 详细信息

为研究结实期不同程度水分亏缺对寒地水稻产量和品质的影响,以黑龙江省主栽粳稻品种为材料,于水稻结实期(花后5 d)设置轻度(-20~-25 kPa)、重度(-55~-60 kPa)水分胁迫,以淹水灌溉为对照,在成熟期测定水稻产量及品质。结果表明,不同品种水稻间产量和品质指标的差异均达到极显著水平,其中龙稻18的产量、食味品质表现最优。与对照相比,轻度、重度水分胁迫分别减产4.65%、7.88%,但处理间差异未达到显著水平。干旱处理显著降低了稻米的加工和外观品质;在轻度、重度水分亏缺后,稻米垩白粒率、垩白度分别较对照显著升高115.62%、99.73%和108.16%、90.73%;籽粒长宽比受到的影响较小。干旱处理显著提高了清蛋白含量(7.95%、8.75%),显著降低了醇溶蛋白含量(12.10%、10.58%),轻度、重度水分亏缺分别显著提高了稻米的球蛋白(3.40%)、总蛋白(3.90%)含量。干旱处理未对直链淀粉含量产生显著影响,轻度水分亏缺后,稻米的光泽、味道、口感及综合评分分别较对照显著升高1.67%、0.37%、3.00%和1.46%。综上所述,结实期水分亏缺降低了稻米的加工、外观品质,提高了营养品质,且轻度水分亏缺能够改善稻米蒸煮食味品质。

关键词：水稻水分亏缺产量品质结实期

干旱胁迫下两种芽胞杆菌对玉米幼苗促生作用研究

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干旱地区农业研究 2024年第3期42卷 35-43页

作者：刘婕骆文琪明立伟马璐齐翔鲲付健杨克军王玉凤黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江大庆163319 黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319 东北林业大学东北盐碱植被恢复与重建教育部重点实验室黑龙江大庆163319

供试玉米品种为‘先玉335’(XY335),供试菌株为NECC11322(Bacillus subtilis)枯草芽胞杆菌、NECC11324(***)巨大芽胞杆菌。试验设4组处理:Con(无菌水浸种,干旱胁迫),C1(无菌水浸种,正常供水),C2(NECC11322菌液浸种,干旱胁迫),C3(NECC11324菌液浸种,干旱胁迫),测定了浸种后盆栽玉米幼苗的生长状况、抗性生理指标及植株的N、P、K含量。结果表明:在干旱胁迫下接种NECC11322、NECC11324后,玉米幼苗叶片及根系SOD、POD、CAT、APX活性较Con均不同程度升高,其中接种NECC11322根系POD活性增长最为显著,较Con增长67.78%;植株叶片及根系可溶性蛋白含量、可溶性糖含量较Con均呈上升趋势,其中接种NECC11322叶片可溶性糖含量增长最为显著,较Con增长152.10%;与Con相比,植株叶片及根系全氮、全磷、全钾养分含量均有所提升,接种NECC11322后叶片全氮含量升高最为显著,较Con增长88.47%;干旱胁迫下接种两种芽胞杆菌后,植株叶片及根系丙二醛含量较Con均显著降低,接种NECC11322后根系降幅最为显著,较Con降低51.03%。综上可知,干旱胁迫下接种两种芽胞杆菌均可降低干旱胁迫对玉米幼苗生长的抑制,其中NECC11322菌株更具有抗旱性。通过提高保护酶活性、可溶性蛋白、可溶性糖含量、叶绿素含量以及植株养分含量提高玉米幼苗抗旱性,促进玉米幼苗生长。

关键词：芽胞杆菌浸种玉米幼苗干旱胁迫促生作用

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玉米SBP家族盐胁迫响应基因生物信息学及表达分析

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分子植物育种 2024年

作者：杨威刘丽滨冯艳飞任国鑫李志芳王霞高树仁孙丽芳黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室

本研究以黑玉米自交系苗期NaCl胁迫叶片为材料，qRT-PCR分析SBP转录因子家族基因，并以筛选获得的显著差异表达基因(ZmSBP17和ZmSBP22)为研究对象，利用生物信息学方法对其进行序列分析及互作蛋白预测，并采用qRT-PCR技术分析盐胁迫下... 详细信息

本研究以黑玉米自交系苗期NaCl胁迫叶片为材料，qRT-PCR分析SBP转录因子家族基因，并以筛选获得的显著差异表达基因(ZmSBP17和ZmSBP22)为研究对象，利用生物信息学方法对其进行序列分析及互作蛋白预测，并采用qRT-PCR技术分析盐胁迫下的表达模式。结果显示，ZmSBP17和ZmSBP22基因分别位于玉米基因组7号和3号染色体，开放阅读框长度分别为1 137 bp与1 344 bp，各编码378和447个氨基酸，亚细胞定位预测均位于细胞核内，并且在两个基因的启动子序列中包含多种与非生物胁迫相关的元件。200 mmol/L NaCl胁迫后，ZmSBP17和ZmSBP22基因相对表达量分别于12 h和6 h明显上调且差异显著，有多个与ZmSBP17和ZmSBP22互作的蛋白基因上调表达，表达趋势与互作系数正相关。根据以上结果推测，在玉米盐胁迫应答过程中ZmSBP17与ZmSBP22及其互作蛋白基因可能发挥重要作用，但具体调控的分子机制仍需进一步深入研究。

关键词：玉米 SBP转录因子盐胁迫

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玉米DH系配合力及利用潜力分析

分子植物育种 2024年

作者：李聪任国鑫刘丽滨冯艳飞孙丽芳王霞邓杰李文龙高树仁黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室

本研究以加拿大早熟玉米杂交种为基础材料选育出的26份DH系为被测系，4个不同血缘的骨干自交系为测验种，通过NC II遗传交配设计组配出104个杂交组合，对参试DH系单株产量和主要农艺性状进行配合力分析及其利用潜力研究。结果表明，单... 详细信息

本研究以加拿大早熟玉米杂交种为基础材料选育出的26份DH系为被测系，4个不同血缘的骨干自交系为测验种，通过NC II遗传交配设计组配出104个杂交组合，对参试DH系单株产量和主要农艺性状进行配合力分析及其利用潜力研究。结果表明，单株产量一般配合力效应表现较好的DH系有ACQ022、ACQ018、ACQ006、ACQ003，具有较大的利用潜力，可利用其组配出优良的杂交组合；单株产量特殊配合力效应表现较好的杂交组合是ACQ022×辐63018、ACQ005×3693、ACQ024×绥8941、ACQ015×17-635、ACQ014×17-635、ACQ013×17-635。单株产量杂种优势最高的组合是ACQ022×辐63018。将外引26份加拿大玉米DH系划分为4大类群，其中ACQ001、ACQ012、ACQ016、ACQ017、ACQ018划分为Lancaster类群；ACQ002、ACQ005、ACQ007、ACQ010、ACQ013、ACQ015、ACQ023、ACQ025、ACQ026划分为Reid类群；ACQ006、ACQ008、ACQ009、ACQ011划分为唐四平头类群；ACQ003、ACQ004、ACQ014、ACQ019、ACQ020、ACQ021、ACQ022、ACQ024划分为旅大红骨类群。杂种优势类群的划分与自交系的选育紧密结合起来，可以提高育种效率，为进一步深入利用提供指导。

关键词：玉米 DH系配合力杂种优势

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不同氮用量对香稻幼苗生长及生理指标的影响

山东农业科学 2024年第3期56卷 78-85页

作者：郭宇坤张燕飞野金花李佳擎金智慧苗宇航吕艳东郭晓红黑龙江八一农垦大学农学院/黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319 黑龙江八一农垦大学理学院黑龙江大庆163319

为探究不同用量氮对香稻苗期生长和生理指标的影响,本试验在砂培条件下以香粳稻品种稻花香2号为试材,设置N20(20 mg/L)、N30(30 mg/L)、N40(40 mg/L)、N50(50 mg/L)、N60(60 mg/L)共5个氮浓度处理,研究其对香稻苗期生长和叶片氮代谢关... 详细信息

为探究不同用量氮对香稻苗期生长和生理指标的影响,本试验在砂培条件下以香粳稻品种稻花香2号为试材,设置N20(20 mg/L)、N30(30 mg/L)、N40(40 mg/L)、N50(50 mg/L)、N60(60 mg/L)共5个氮浓度处理,研究其对香稻苗期生长和叶片氮代谢关键酶活性、抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量等的影响,并对与氮素水平显著相关的指标和形态学指标进行Z分综合评价。结果表明,随着外源氮浓度的升高,叶片硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NIR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性和可溶性蛋白含量均呈先上升后下降的变化趋势,且均于N50处理下最高。随着氮浓度升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性呈现先下降后上升的趋势,SOD活性在N40处理下最低,POD活性在N30处理下最低。丙二醛(MDA)含量低氮(30 mg/L以下)处理显著高于高氮(40 mg/L以上)处理。N40~N60处理的相关指标综合评价的总和(∑Z_(i))为正值,其中,N50处理水平的∑Z_(i)值最高,为10.201。综合来看,40~60 mg/L氮素可以保证稻花香2号苗期生长发育的正常进行,但低于或者高于50 mg/L均会对氮代谢相关酶活性产生一定抑制,并且低于40 mg/L会显著增加幼苗叶片MDA的积累,故50 mg/L的氮最有益于稻花香2号幼苗的生长发育。

关键词：香稻氮用量生长发育氮代谢关键酶抗氧化指标苗期

灌浆期六旋翼无人机喷幅和喷液量对玉米群体内雾滴沉积分布、漂移特性的影响

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玉米科学 2024年第3期32卷 81-92页

作者：杜嘉瑞张翼飞肖珊珊李泽松李桂彬杨贺麟常达森杨克军黑龙江八一农垦大学农学院/黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319 农业农村部东北平原农业绿色低碳重点实验室黑龙江大庆163319

采用大疆T30无人机在玉米灌浆期进行喷施作业,探讨喷幅和喷液量对雾滴在群体内沉积分布影响。采用两因素试验设计,设置3个喷幅[4(G1)、5(G2)、6.5m(G3)]和5个喷液量[15、30、45、60、75L/hm^(2)(R1~R5)],将玉米群体从上至下分为5层(A~E... 详细信息

采用大疆T30无人机在玉米灌浆期进行喷施作业,探讨喷幅和喷液量对雾滴在群体内沉积分布影响。采用两因素试验设计,设置3个喷幅[4(G1)、5(G2)、6.5m(G3)]和5个喷液量[15、30、45、60、75L/hm^(2)(R1~R5)],将玉米群体从上至下分为5层(A~E)。结果表明,在不同喷幅和喷液量处理组合下,随着喷液量增加,雾滴总沉积量、覆盖率、覆盖密度显著增加,随着喷幅的升高呈先增后降的趋势,其中G2R5、G3R5和G1R5处理的雾滴总沉积量较大,但雾滴的地面损失量增多、沉积量均匀性和穿透性不佳、漂移加重,总体上G2喷幅下各叶层的雾滴沉积分布较优。在实际生产中喷液量选择不宜过大,应结合施药属性及农田环境等因素,确定适宜的喷液量。

关键词：玉米多旋翼无人机喷液量喷幅雾滴沉积量漂移

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氧化石墨烯对芸豆花期碳氮代谢及生长的影响

应用生态学报 2024年第7期35卷 1843-1849页

作者：于洋孙旭冉王诗雅李沐恺孙海燕郭伟黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江大庆163319 黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319 农业农村部东北平原农业绿色低碳重点实验室黑龙江大庆163319

氧化石墨烯(GO)作为一种新型纳米材料已经应用于不同领域,但作为叶面肥在农业领域的应用较少。本研究通过盆栽试验,分析了始花期叶面喷施0(CK)、50(T_(1))、100(T_(2))、150(T_(3))和200 mg·L^(-1)(T_(4))GO对芸豆植株形态建成和碳氮... 详细信息

氧化石墨烯(GO)作为一种新型纳米材料已经应用于不同领域,但作为叶面肥在农业领域的应用较少。本研究通过盆栽试验,分析了始花期叶面喷施0(CK)、50(T_(1))、100(T_(2))、150(T_(3))和200 mg·L^(-1)(T_(4))GO对芸豆植株形态建成和碳氮代谢的影响,以明确叶面喷施GO的生理效应。结果表明:T_(1)~T_(4)处理可不同程度地提高芸豆干物质积累量、光合色素含量和可溶性糖含量,较CK分别显著提高40.7%~43.4%、10.4%~80.7%和6.4%~9.1%,且T_(3)处理影响效果最佳。与CK相比,T_(3)和T_(4)处理下蔗糖磷酸合成酶、酸性转化酶和中性转化酶活性分别显著增加25.7%~45.5%、17.4%~28.6%和14.7%~20.1%,T_(2)和T_(3)处理下硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性分别显著增加8.1%~15.2%、11.5%~25.0%和89.7%~93.1%。综上,芸豆始花期叶面喷施适宜浓度的GO可增加光合色素含量,提高植株光合碳、氮代谢水平,进而促进干物质积累,本研究中T_(3)(150 mg·L^(-1))处理的作用效果最好。

关键词：芸豆氧化石墨烯碳代谢氮代谢

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