为探究航天诱变对小麦主要农艺性状的影响,本研究通过对加拿大优质春小麦品种Bluesky进行航天诱变,从诱变系群中成功选育出优质、高产、抗条锈病春小麦新品种兰航选L623。与亲本Bluesky相比,兰航选L623株高降低、抗倒性增强,小穗数、千粒重和产量均显著提高;成株期对条锈混合菌表现慢病性;优质中强筋、面包烘烤品质好。利用已知抗条锈病基因和麦谷蛋白亚基基因的分子标记进行检测分析发现,兰航选L623稳定遗传了亲本携带的抗条锈病基因组合(Yr18+Yr28+Yr29+YrZH22+YrZH84)和优质麦谷蛋白亚基基因。利用小麦品种真实性简单重复序列(SSR)分子标记对二者进行分析,结果表明,兰航选L623在2B、2D、4D、7A和7B染色体与亲本Bluesky存在差异位点(遗传相似系数0.86)。兰航选L623的育成证实了航天诱变育种技术在促进小麦产量、抗病性和品质等性状的协同改良中具有良好效果。
土壤氮素不足是中低产田水稻高产的重要限制因素之一,挖掘水稻耐低氮基因和培育耐低氮品种是解决这一问题的有效途径。为定位水稻耐低氮数量性状基因座(QTL)和挖掘耐低氮候选基因,本研究利用水稻种质资源导入黄华占背景培育的409份目标性状选择导入系群体,连续两年在正常施氮和低氮条件下评价导入系的耐低氮相关性状,发现单株产量和单株有效穗数对低氮胁迫比较敏感,而千粒重和每穗粒数受低氮胁迫影响相对较小。关联分析定位到影响单株产量、单株有效穗数、每穗实粒数和千粒重在不同施氮条件下的主效QTL 55个,包括正常施氮条件下的14个,低氮条件下的16个、低氮与正常比值(即耐低氮指数)的25个。对新检测到的4个重要耐低氮QTL进行候选基因和单倍型分析,LOC_Os01g09240被鉴定为第1染色体4.51~4.71 Mb区间qGYP1/qEPN1.1的一个最可能的候选基因,LOC_Os06g13200是第6染色体的7.23~7.30 Mb区间qFGN6.2/qGYP6.2的一个最可能的候选基因,LOC_Os10g31220、LOC_Os10g31320和LOC_Os10g31420则被推断为第10染色体上16.31~16.51 Mb区间qTGW10的可能候选基因。对重要耐低氮株系在氮素含量低的山改田进行耐低氮评价,筛选出H82和H414两份株系,在正常条件或低氮条件下均有较高的产量水平,耐低氮能力较强、综合性状较好,可作为水稻耐低氮育种的亲本利用。本研究还针对中低产田的耐低氮及抗非生物逆境育种进行了深入探讨,提出了标记辅助耐低氮基因和其他抗逆基因的聚合育种策略。
白灵菇(Pleurotus tuoliensis)营养丰富、肉质鲜美独特,是经济价值较高的珍稀食用菌。为探寻白灵菇新种质创制方法,选育优良新品种,采用常压室温等离子体(ARTP)技术对白灵菇TN01原生质体进行诱变处理。结果表明,ARTP诱变的最佳时间为120 s;通过拮抗试验初步筛选出38个突变菌株后再经平板培养和产酶能力测定,最终选出了4个菌丝生长速度快、分解纤维素能力强的菌株。通过色度培养基(LBL)评价法复筛,确定突变菌株TN01-35的脱色能力最强。直接码垛法栽培的突变菌株TN01-35的生物学转化率达到了61.17%,显著高于其他参试菌株,比出发菌株提高13.00个百分点;垒泥墙栽培法的TN01-35的生物学转化率可达73.37%,比码垛栽培法提高12.20个百分点。综上,以菌丝生物学特性结合产纤维素酶能力及LBL法作为白灵菇高产突变菌株的筛选评价,方法简便有效。本研究结果可为食用菌品种改良和选育技术提供新的思路和方法。
为建立转基因大豆CV127、DP305423、FG72的快速准确检测方法,本研究利用聚合酶链式反应(PCR)结合簇状规则间隔短回文重复序列及相关蛋白Cas12b (CRISPR/Cas12b)检测技术,根据转基因大豆CV127、DP305423、FG72三种元件及内源基因18S rRNA设计特异引物和CRISPR/Cas12b sgRNA,优化反应温度、反应时间和验证特异性、灵敏度,建立了PCR扩增结合CRISPR/Cas12b快速检测方法。通过PCR扩增反应35个循环后,取1 μL扩增产物加入CRISPR/Cas12b体系中,45 ℃恒温条件下,15 min内即可观察到明显荧光信号;内源基因18S rRNA对应的sgRNA检测转基因与非转基因大豆均有荧光信号,CV127、DP305423、FG72对应的sgRNA仅在含有对应转基因元件的样品中检测到荧光信号,特异性较强;18S rRNA、CV127、DP305423、FG72对应检测体系最低检出限为10-1 pg·μL-1、10-1 pg·μL-1、1 fg·μL-1和1 fg·μL-1,灵敏度较高;PCR-CRISPR/Cas12b检测法能快速准确鉴定CV127、DP305423、FG72三种转基因大豆。本研究为转基因作物提供了分子检测新方法,对提升转基因作物监管能力、有序推进生物育种产业化应用意义重大。
环核苷酸门控通道蛋白(CNGC)作为钙离子通道,对调控植物的生长发育、非生物胁迫和生物胁迫过程具有重要作用。为了鉴定谷子CNGC家族,初步探究谷子CNGC基因的生物学功能,本研究利用生物信息学方法对谷子CNGC家族蛋白的理化性质、基因定位、家族亚类、保守基序、顺式作用元件、表达模式、亚细胞定位、蛋白质通道结构和钙离子结合残基等进行分析,共筛选出23个家族成员,分为5个亚类,鉴定到15个保守基序(motif)。通过转录组数据筛选到Seita.2G305500、Seita.3G188100和Seita.7G259800,3个成员均在叶部和穗部响应谷子白发病菌侵染中被诱导。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)发现,在36和48 h时,Seita.3G188100表达量分别为对照组的6.6和8.6倍。结构预测和Ca2+结合特征预测发现筛选到的3个基因均可以形成Ca2+通道,分别通过残基Ser361、Thr397和Gln427与Ca2+结合,且3个基因在烟草细胞中均定位于质膜。本研究为进一步探明谷子CNGC基因家族的功能提供了参考,为谷子抗病遗传改良奠定了基础。
为探究影响不同品种水稻幼苗期耐寒性的生理指标差异以及冠菌素(COR)对水稻耐低温的缓解效应,本研究以12个水稻品种为试验材料,利用蒸馏水和冠菌素浸种处理,通过低温10 ℃处理3 d,然后移至25 ℃的光照培养箱中进行恢复生长,研究低温胁迫和冠菌素对不同品种水稻种子萌发和幼苗生长等18个指标的影响。结果表明,低温胁迫对水稻幼苗期18个测定指标均有显著影响(P<0.05),其中发芽势(GP)、发芽率(GR)、发芽指数(GI)、活力指数(VI)、芽长(SL)、根长(RL)、茎粗(SD)、根数(RN)、芽鲜重(SFW)、根鲜重(RFW)、芽干重(SDW)和根干重(RDW)指标均有所下降,而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)含量指标均有所增加,并且在不同品种间存在明显差异。冠菌素处理后,除MDA含量外,其余17个测定指标的变异系数范围为4.97%~31.46%,且数值均有所增加。基于综合耐寒系数(CCRC)、综合耐寒评价值(D)以及利用灰色关联度分析得出的加权耐寒系数(WCRC)这3项指标,对水稻幼苗期的评价结果基本一致,综合分析表明新策梗1号、新稻50号和新策梗2号耐寒性较强。通过对D值进行聚类分析,将12个不同品种水稻分为强耐寒性3个、中等耐寒性5个和弱耐寒性4个。通过主成分分析和多元逐步回归法验证,筛选出发芽势、发芽率、发芽指数、芽鲜重、芽干重和根干重共6个与水稻幼苗期耐寒性显著相关的指标。本研究对新疆地区幼苗期水稻耐寒性品种的筛选以及生产实践中利用冠菌素提高水稻抗低温能力提供了理论依据。
为明确脯氨酸羟化酶3(PHD3)、低氧诱导因子1α(HIF-1α)和上皮钙黏附蛋白(E-cadherin)在不同年龄段牦牛肺脏中的表达情况,本研究采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白印迹技术(Western blot)分别检测初生(3日龄以内)、幼年(<3岁)、成年(4~8岁)、老年(>8岁)牦牛肺脏组织中PHD3、HIF-1α和E-cadherin基因和蛋白的表达,并采用免疫组织化学技术(IHC)检测PHD3、HIF-1α和E-cadherin蛋白在不同年龄段牦牛肺脏组织中的分布。结果表明,牦牛肺脏组织中PHD3、HIF-1α基因和蛋白的表达随着年龄的增长而不断升高,以老年牦牛肺脏组织中表达量最高(P<0.05);E-cadherin基因和蛋白在幼年牦牛肺脏中表达最高(P<0.05),且其表达量在幼年、成年、老年阶段不断降低。PHD3主要在肺脏支气管平滑肌细胞和肺动脉平滑肌细胞中表达,HIF-1α和E-cadherin主要分布于各级支气管上皮细胞、肺动脉内皮细胞及肺泡上皮细胞。随着牦牛年龄的增长,PHD3在肺脏平滑肌细胞的表达量不断升高,同时HIF-1α在肺脏上皮细胞的表达量逐渐上升,推测PHD3通过调节HIF-1α的活性抑制E-cadherin在肺脏上皮细胞中的表达。本研究为探明牦牛因年龄增长导致肺脏损伤及功能减退的机制奠定了基础。
为了探讨不同株型烤烟上部烟叶产质量及代谢物质之间的差异,以云烟87为研究对象,利用非靶向代谢组学技术,结合烟叶化学成分、感官质量与经济性状指标,研究伞型与筒型烤烟上部烟叶产量、质量及代谢物质差异。结果表明,相较于筒型烟株,伞型烟株的株高和有效叶片数减少、茎围增加。筒型烟株的长柄腺毛、保护腺毛和腺毛总量分别较伞型烟株极显著提高了30.92%、23.17%和18.71%,而且筒型烟株中整体化学成分更协调,感官质量评分更高。伞型烟株产量较筒型烟株增加了3.43%,然而筒型烟株的产值、上等烟比例及均价较伞型烟株分别提高了22.13%、10.72个百分点和21.50%。两种株型共筛选出137个差异代谢物,其中有机酸类最多,包括芥子酸、胍基琥珀酸、苯丙酮酸、2-戊二酸、茉莉酸、棕榈酸;氨基酸类有2-氧精氨酸、L-犬尿氨酸、N-甲基-L-谷氨酸、γ-氨基丁酸、天冬氨酸、色氨酸、赖氨酸、亮氨酸;生物碱类包括密叶辛木素、金雀花碱、左旋肉碱、白藜芦醇等。两种株型成熟期叶片差异代谢物主要富集于丙氨酸等多条代谢通路中。此外,差异代谢物代谢途径显示,伞型烟株相对于筒型烟株在三羧酸(TCA)循环及相关代谢途径中表现出明显差异。综上,在南阳烟区,云烟87筒型烟株烤后烟相较于伞型烟株的品质更好、经济效益更高。本研究结果为南阳地区烤烟株型改良提供了理论依据。
核春3号是新疆维吾尔自治区农业科学院作物研究所(原新疆农业科学院核技术生物技术研究所)和新疆金天山农业科技有限责任公司联合选育的高产优质强筋节水小麦新品种。该品种是2009年以新春37号为母本,38th-201[国际玉米小麦改良中心(Centro Internacional de Mejoramientode Maizy Trigo,CIMMYT)春小麦优良种质]为父本杂交,杂交F0代种子通过60Co-γ射线辐射,云南-新疆南繁北育穿梭育种,结合分子标记和高分子量谷蛋白亚基辅助选择经多代单穗、单株优选,于2013年育成的新品系。后经多年比较试验、区域试验、生产试验,于2024年通过新疆农作物品种审定委员会审定命名,审定编号为新审麦2024年1011号。
为探究不同60Co-γ辐照剂量对二妙丸性状特征、化学成分和抗氧化活性的影响,本试验设置二妙丸未辐照组(0 kGy)及10、20、50和100 kGy辐照剂量组,采用色度仪和电子鼻对各组样品性状特征进行比较;采用扫描电镜、傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪对其物理结构进行表征;采用液相色谱法(HPLC)、超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱联用法(UPLC-Q/TOF-MS)和气相色谱-质谱法(GC-MS)法对非挥发性和挥发性成分进行分析;采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除法比较各组样品抗氧化活性。性状观察结果表明,与未辐照样品相比,辐照后二妙丸的黄度值增加,其硫化物、萜烯类和芳香类物质的浓度降低;辐照会破坏二妙丸表面和内部结构。辐照后二妙丸中盐酸小檗碱和苍术素含量较未辐照升高;经50、100 kGy辐照后,盐酸黄柏碱的含量较未辐照样品降低;辐照前后盐酸巴马汀含量无显著变化。辐照会导致二妙丸中萜烯类成分含量降低,100 kGy辐照剂量组二妙丸抗氧化活性较未辐照升高,在所有辐照组均未发现二妙丸辐解产物。本研究为辐照灭菌二妙丸的质量控制提供了科学依据,也可为其他中药制剂辐照灭菌标准的建立提供思路与方法。
为探究不同干燥方式下海鲜菇副产物干品的风味特征,基于热风干燥、热泵干燥、加热冻干和不加热冻干4种方式干燥海鲜菇副产物,利用气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)技术鉴定分析海鲜菇副产物干品的挥发性有机化合物(VOCs),通过相对气味活度值(ROAV)分析关键风味化合物,结合主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)筛选风味差异化合物。结果表明,GC-IMS鉴定出116种挥发性成分,包括25种酯类、24种醛类、23种醇类、13种酮类、10种杂环类、8种羧酸类、7种萜类、3种含硫化合物、2种含氮化合物和1种芳香烃;差异性分析结果显示,羧酸类、醇类、醛类、酯类和含氮化合物是主要的挥发性化合物,且杂环类、羧酸类在热风干燥中表达量突出,酯类、醇类在不加热冻干中表达量突出;基于ROAV≥1筛选出4种干燥方式下共有的16种关键特征风味化合物,其贡献了海鲜菇副产物干品的基础气味,气味表现包含酸、可可、水果、鱼腥、清新、蘑菇、洋葱和草青味;此外,筛选了对“海鲜”特征气味有贡献的6种化合物,包括三甲胺、3-辛酮、(E)-2-辛烯醛、二甲基二硫醚、cis-4-庚烯醛和2-甲基丙醛,确定了热泵干燥和加热冻干中的“海鲜”气味最强烈。研究结果揭示了海鲜菇副产物干品的风味特征,为利用其开发高值化产品以提升资源利用率提供了理论依据。
为探究不同发酵条件对青蒿固态发酵提取物抑菌效果的影响,本研究以青蒿为原料,通过系统探究发酵菌种、时间、料液比及接种量等参数对抑菌效果的影响,利用响应面试验(RSM)优化固态发酵工艺,并采用微量二倍稀释法评价青蒿固态发酵提取物对大肠杆菌(Escherichia coli,E. coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S. aureus)和白色念珠菌(Candida albicans,C. albicans)的抑菌效果。结果表明,以卡利比克迈耶式酵母为发酵菌种,在发酵7 d、料液比为1∶2(g∶mL)、菌接种量为6%的条件下,固态发酵青蒿提取物的抑菌效果最佳,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)分别为1.25、5.0 mg·mL-1,而对白色念珠菌则为20.0、40.0 mg·mL-1。本研究为青蒿资源深度开发利用以及天然抑菌物质的探索提供了重要理论基础。
为明确一次性采收上部烟叶稳温降湿烘烤工艺下的烤房温湿度差异和物质动态变化及品质与经济效应,本研究以湘烟7号上部叶为试验材料,设计稳温降湿烘烤工艺与四步式烘烤工艺2个处理,研究其烘烤过程中的烤房内温湿度均匀度、烟叶物质动态变化,以及对烤后烟叶的外观质量、物理性状、化学成分、评吸质量和烘烤经济效益的影响。结果表明,烤房内温度、湿度垂直差异小于水平差异。与四步式烘烤工艺相比,稳温降湿烘烤工艺可以提高烤房的温湿度均匀度,增加烟叶疏松度、色度和油分,增加单叶质量和糖含量,减少烟叶的叶面积质量、淀粉和类胡萝卜素含量,使正组烟叶比例提高4.14个百分点、杂色烟叶比例降低0.59个百分点、微带青烟叶比例降低3.55个百分点,上等烟比例提高4.20个百分点,均价提高3.67%,外观质量总分和评吸总分分别提高4.01%、1.55%,烘烤能耗成本减少11.54%。因此,对稻作烟区上部叶选用稳温降湿烘烤工艺,能促进烟叶品质提升,节约成本,提高烘烤经济效应。本研究可为稻作烟区制定控青降杂烘烤工艺提供理论依据。
为探究贮藏期间芡实陈化过程及理化性质的变化趋势,本研究采用理化分析、X-衍射、扫描电镜和快速黏度分析等方法,分别分析紫花苏芡(SQ)和紫花刺芡(CQ)全粉和芡实淀粉的颜色、主要营养组分、多酚物质、微观结构、结晶性质和糊化性质等。结果表明,芡实淀粉粒径为1~3 μm,属A型晶体,相对结晶度(RC)为39.71%。芡实淀粉的起糊温度、峰黏度和回生值均显著高于大米淀粉,分别为82.1 ℃、5 146 cP和1 736 cP。与0 a相比,20~25 ℃下贮藏2年,SQ和CQ全粉颜色明显加深,直链淀粉含量显著增加(P<0.05);起糊温度显著升高,峰黏度、溶解度(S)和膨胀力(SP)值显著降低,呈现明显陈化迹象。此外,SQ和CQ在多个指标间存在显著差异,如SQ中支链淀粉含量较高,故其具有较低的起糊温度、较高的峰黏度及S和SP。与0 a相比,贮藏2 a时SQ和CQ中直链淀粉含量分别增加3.23和4.28个百分点,起糊温度分别增加4.2、5.3 ℃,峰黏度分别降低576、706 cP。综上所述,芡实在贮藏期间会发生陈化,相同条件下CQ较SQ更容易陈化,品种间差异明显。此外,芡实粉中存在大量“淀粉聚合体”结构,该结构对芡实糊化过程有明显抑制作用。研究结果可为芡实的贮藏与加工利用提供依据,也可作为芡实品质评价的参考。
为探究1-甲基环丙烯(1-MCP)对近冰温贮藏香梨品质及霉腐病发生的影响,本研究从近冰温保鲜库内自然发病的库尔勒香梨果实中分离纯化出病原真菌黑曲霉(Aspergillus niger, A. niger),将采后香梨果实分别用0、0.5、1.0和1.5 μL·L-1的1-MCP熏蒸处理24 h后对果实进行损失接种,置于-1.2 ℃、相对湿度90%~95%的近冰温库中贮藏,分析发病率及病斑直径、硬度、可溶性固形物(TSS)、叶绿素及可溶性糖含量等品质指标,筛得1.0 μL·L-1的1-MCP处理为最佳处理浓度,并测定果实抗病性相关酶过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)等活性及相应基因表达水平。结果表明,1-MCP较对照组可显著推迟果实乙烯释放速率峰值(P<0.05),减缓呼吸速率、丙二醛含量及相对膜透性的上升,保持果实品质。1.0 μL·L-1的1-MCP处理较对照组可显著降低病原菌造成的发病率及病斑直径(P<0.05),显著抑制超氧阴离子自由基(
拟穴青蟹软壳蟹的地域性和季节性较强,且在运输、销售以及储藏过程中易腐败变质。因此,软壳蟹的保鲜成为拟穴青蟹软壳蟹加工和储藏行业的重要环节。为深入了解其保鲜特性,本研究对软壳青蟹进行为期8个月的-20 ℃冻藏,采用常规品质特征测定和16S rRNA基因高通量测序技术探究冻藏过程中的品质和细菌群落结构变化。结果表明,随着冻藏时间的延长,软壳蟹肌肉的硬度、弹性和咀嚼性下降,而黏着性升高、Ca2+-ATP酶活性下降;肌肉和肝胰腺的可溶性蛋白浓度下降,而硫代巴比妥酸值和活菌总数值升高。冻藏改变了软壳蟹肌肉和肝胰腺细菌群落的α-多样性和组成,主要表现为肌肉细菌群落的操作分类单元(OTU)丰富度较冷藏前显著降低,肌肉中出现与冻藏时间相关的特征性细菌,包括嗜冷杆菌、肠球菌和金黄杆菌等腐败菌以及益生菌乳杆菌。综上,液氮冻结的拟穴青蟹软壳蟹经-20 ℃冻藏后品质下降,但直至8个月时才腐败变质,提示软壳蟹的品质变化可能与细菌代谢有关。本研究可为软壳蟹质量评价提供理论参考。
为探讨液氮速冻的温度对大鲵品质的影响,本研究以大鲵为研究对象,比较不同液氮速冻温度(-40、-60、-80、-100 ℃)对冷冻大鲵肌肉的解冻损失率、蒸煮损失率、离心损失率、色泽、质构、硫代巴比妥酸(TBA)值、挥发性盐基氮(TVB-N)值、水分分布、微观组织结构的影响。结果表明,与新鲜组相比,冷冻处理显著提高了蒸煮损失率、离心损失率、硬度、咀嚼性、TBA值和TVB-N值(P<0.05);在-40~-80 ℃的液氮速冻条件下,蒸煮损失率、内聚性和水分分布得到有效维持。与-18 ℃冰箱冷冻组相比,液氮速冻显著降低了解冻损失率、硬度和TBA值(P<0.05);-60、-100 ℃液氮速冻显著降低了离心损失率(P<0.05);-40~-80 ℃液氮速冻条件下的TVB-N值有所降低,其中-80 ℃液氮速冻组的解冻损失率、硬度和TVB-N值最低。电镜扫描结果显示,冷冻处理较新鲜组增加了肌纤维间隙,对肌纤维结构造成损害,其中-18 ℃冰箱冷冻和-100 ℃液氮速冻对肌肉组织结构的损伤更为明显。总体而言,适宜的液氮速冻温度较-18 ℃冰箱冷冻显著提高了肉品品质,其中-80 ℃液氮速冻的效果最佳。本研究结果可为大鲵速冻产品的品质保持提供参考。
近年来,预制菜产业的迅速发展,给餐饮行业和消费者带来更加方便、多样的选择。预制菜涵盖畜禽、水产、果蔬等多种食品原料及辅料,涉及风味开发、质量控制、工艺提升等多维度的研究方向。根据现有预制菜定义及范围,本文归纳了新兴加工关键技术在预制菜中的应用,包括贮藏保鲜技术、冷冻与解冻技术、干燥技术、杀菌技术和包装技术;梳理了现有风味、营养、装备等主要加工技术问题,全程冷链的冷链物流问题以及标准体系建设问题,以期为预制菜的高质量发展提供参考。
为探明油菜秸秆还田条件下,棉花对油菜源和化肥源氮素吸收利用的差异,以湘FZ031为试验材料,于2022—2023年在湖南省常德市开展大田微区试验,采用氮同位素(15N)示踪技术,设置单施标记尿素(FN15N)、标记尿素和秸秆还田普通油菜(FN15N+RS14N)、单秸秆还田标记油菜(RS15N)、普通尿素和秸秆还田标记油菜(FN14N+RS15N)、不施氮对照(Untreated)5个处理,研究其对棉花各器官氮素来源于肥料氮的比例(Ndff)、15N回收率、15N肥料利用率和籽棉产量的影响。结果表明,两年间,FN15N+RS14N处理下各器官氮素来源于肥料氮的比例(Ndff)、15N回收率、15N肥料利用率分别较FN15N处理提高4.80和4.78、5.56和5.24、0.78和0.33个百分点;FN14N+RS15N处理棉株各器官氮素来源于肥料氮的比例、15N回收率、15N肥料利用率分别较RS15N处理降低5.15和4.67、30.25和24.92、40.05和42.94个百分点。2022和2023年的籽棉产量分别在FN14N+RS15N和FN15N+RS14N处理下最高。本研究初步说明油菜秸秆还田与化肥氮配施可以促进棉花对肥料氮的吸收,进而提高肥料氮的利用率。在不超过常规施氮量(180 kg·hm-2)的条件下,棉花群体来源于油菜秸秆氮的比例为1.41%~7.31%;在油菜秸秆还田量不超过60 000 kg·hm-2的条件下,棉花群体来源于肥料氮的比例为34.10%~40.94%。本研究为油菜秸秆利用和棉田的优化施肥提供了科学依据。
为探究宽窄行种植下不同秸秆还田方式对小麦根系生长和茎秆抗倒伏性能的调控效应,本研究基于前期筛选出的30 cm+15 cm优势宽窄行组合,以秸秆不还田为对照(CK),设置全田秸秆旋耕还田(M1)、宽行秸秆根茬覆盖还田(M2)、宽行秸秆根茬旋耕还田(M3)、宽行根茬覆盖还田且全田秸秆覆盖还田(M4)4种不同的秸秆还田和耕作方式,分析不同秸秆还田方式下小麦土壤水温、根系特征、茎秆抗倒伏能力和产量的差异。结果表明,与CK相比,M2和M4处理在各个生育期和0~30 cm土层增温效果明显,尤其在越冬期增温效应显著,并且能够提高小麦越冬期至开花期以及0~20 cm土层土壤平均含水率。M2和M3处理下的产量分别较M1显著提高11.56%和8.75%,较CK有增产趋势但无显著差异。与M1和M4相比,M2和M3处理能够改善根系形态,根长、根体积、根直径和根干重密度均有不同程度的升高,M2处理显著提高了根系活力。与CK相比,M2处理能够降低小麦基部第2节间长度,提高茎秆直径和秆壁厚度。同时,M2处理大、小维管束数量以及机械组织层数、厚度较其他秸秆还田处理均有不同程度的升高并显著提高纤维素、木质素含量,从而使得抗折力和抗倒伏指数显著提高。综上,宽行秸秆根茬覆盖还田(M2处理)有利于改善土壤环境,促进小麦根系生长,提高植株的根系活力和抗倒伏能力,实现小麦强根壮秆和增产增效的目标。本研究为实现稻田秸秆全量安全就地还田及小麦高产高质量群体构建提供了技术支撑。
为明确影响切花菊生长及切花品质的关键土壤因子,本研究采集10个产地的土壤进行切花菊栽培试验,通过测定土壤17项指标及切花菊根系和地上部生长指标,采用相关性分析、通径分析和多元线性回归分析探讨土壤因子对切花菊生长的影响。结果表明,各产地土壤的土壤容重、田间持水量和pH值均在合理范围内,少量土样的阳离子交换量低于正常值,土壤电导率(EC值)较高,多数土壤的有效磷、有效铜、有效锌、有效铁含量均处于缺乏水平,但在这些土样中生长的切花菊并未受到显著抑制。与切花菊根系及地上部指标有显著相关性的土壤因子,按照绝对值从大到小的排序为:阳离子交换量>脲酶活性>有效钾含量>有效锰含量>田间持水量>EC值。通径分析表明,对切花菊生长有较强直接效应的土壤因子按通径系数的绝对值大小排序依次为阳离子交换量、pH值、EC值、脲酶活性和田间持水量。在建立的线性回归模型中,以下3种模型的拟合效果较好:以脲酶活性为构成变量之一的拟合4项根系指标的模型,以阳离子交换量为构成变量之一的拟合株高、总根长的模型,以过氧化氢酶活性为构成变量之一的拟合3项根系指标的模型。综合全文分析结果,在涉及土壤的17项指标中,相对于有效磷、铁、锌、铜等元素的缺乏,在土壤治理中维持阳离子交换量、脲酶活性、pH和EC值、田间持水量等指标的正常范围,对切花菊的正常生长更为重要。本研究结果为切花菊栽培土壤治理提供了关键信息。
为探究赤红壤旱地供磷能力及其计量方法,利用闽东南赤红壤旱地不同施磷处理的18年定位试验,探讨花生-甘薯轮作制下磷肥的长期产量效应、土壤磷素平衡、土壤Olsen-P演变特征和土壤供磷量及其影响因素。结果表明,不同施磷处理的花生和甘薯产量及其吸磷量均表现为推荐施肥(RF)>习惯施肥(FP)>推荐施肥减磷(RF-P)>CK(处理间均有P<0.05)。两季作物累加吸磷量与土壤Olsen-P浓度、磷肥投入量和氮钾肥投入量均呈线性正相关(P<0.01)。随着试验年限增加,RF和FP处理下的土壤Olsen-P浓度呈现明显的线性递增趋势,年均递增速率分别为0.836和0.469 mg·kg-1(P<0.05);在CK和RF-P处理下,土壤Olsen-P浓度呈现指数递减趋势,其递减速率与试验年限成反比关系,但与当年土壤Olsen-P浓度成正比关系。土壤Olsen-P浓度与磷素盈亏累加量满足Logistic模型形式的非线性关系。磷素盈亏量在-100~100 kg·hm-2区间内,土壤Olsen-P浓度与磷素盈亏量呈线性正相关关系;磷素盈余超过100 kg·hm-2或亏缺超过200 kg·hm-2时,土壤Olsen-P浓度分别稳定在均值52.2和11.8 mg·kg-1水平上;当磷素盈余量为100 kg·hm-2时,土壤Olsen-P浓度为51.1 mg·kg-1,较基础土壤增加4.8 mg·kg-1;当磷素盈余量为零时,土壤Olsen-P浓度维持在均值43.1 mg·kg-1水平上。土壤供磷量与土壤Olsen-P浓度和氮钾肥配施用量均呈线性正相关(P<0.05);在本试验条件下,配施氮钾肥年均增加了10.2 kg·hm-2的土壤供磷量。因此,赤红壤旱地Olsen-P浓度43.1 mg·kg-1可作为土壤磷素培肥的目标值,为磷肥精准管理提供了基本施肥参数。
为探究不同灌溉定额配施改良剂对银北灌区盐碱地土壤及玉米生长的影响,明确适宜宁夏地区盐碱地改良和玉米高产的配施模式,本研究以玉米品种佳粮0987为材料,在宁夏银川平原北部设计双因素裂区试验。试验以灌溉定额为主区,设置360 mm(W1)、450 mm(W2)和540 mm(W3)3个处理;以改良剂为副区,设置不改良(G0)、菌剂(G1)、氨基酸(G2)和羧甲基纤维素(G3)4个处理,以大水漫灌450 mm为对照(CK),分析不同改良时期(前期、中期和后期)的地下水位、地下水矿化度、pH值、全盐量、土壤肥力及玉米生长指标和产量。结果表明,相较改良前,改良后地下水位总体呈下降趋势,下降范围为0.15~0.32 m;与CK相比,W2G2对土壤pH值及全盐含量改良效果最好,显著降低了0.62个单位和1.55 g·kg-1。在改良过程中,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量总体呈上升趋势,土壤培肥效果在改良后期更为明显,W2G2处理的土壤肥力总体提升效果最好。W2G2处理能够有效促进玉米生长及产量提升,其株高、茎粗、地上干生物量和籽粒产量分别较CK提高27.96%、26.25%、59.38%和33.67%。相关性分析表明,地下水位、地下水矿化度、pH值和全盐含量的增加极显著抑制了玉米地上部干重和籽粒产量(P<0.01);土壤有机质和碱解氮含量的增加极显著提高了玉米地上干生物量和籽粒产量(P<0.01)。综上所述,450 mm灌溉定额配施氨基酸处理可有效降低宁夏地区盐碱地土壤pH值和地下水矿化度,提高土壤肥力及玉米产量。本研究为宁夏地区盐碱地农业生产提供了科学依据与实践指导。
为探究产1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶菌株对盐碱胁迫下作物的促生作用,以前期分离自南疆盐碱地植物根际的三株产ACC脱氨酶菌株芽孢杆菌(Bacillus arachidis)E1-6、肠杆菌(Enterobacter pseudoroggenkampii)E1-8、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)j2-4为供试菌,探究不同程度盐碱胁迫下接菌对玉米试管苗和盆栽幼苗生长的影响。结果表明,与中性条件相比,含Na+的碱性盐(pH值分别为8.23和9.15)处理28 d后,对玉米株高、地上和地下干重无显著影响,但对茎粗的抑制效应显著(P<0.05)。对照组中不同盐碱胁迫处理后的盆栽玉米地上和地下干重、根系构型无显著变化,但与中性条件相比,株高、茎粗在pH值9.15的高盐碱胁迫下明显降低,丙二醛含量升高。接菌处理后,每种处理条件相较对照均使盆栽玉米的株高、茎粗、地上和地下干重有所提高。尤其在pH值9.15的高盐碱胁迫下,接种E1-8后的根系形态有良好改善,同时提高了过氧化物酶活性。上述结果表明,接种产ACC脱氨酶根际促生细菌能缓解盐碱胁迫对作物的抑制效应,该菌有被开发为盐碱地区菌肥的潜力。本研究进一步扩充了耐盐碱植物促生菌种资源库,为盐碱地作物抗逆栽培提供了高效微生物修复策略。