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2024年 第26卷 第10期    刊出日期:2024-10-15
上一期   
农业创新论坛
AI for Science在农业领域的应用研究
方松, 姜丽华, 曹景军, 王骁, 邱明慧, 田枭艺
2024, 26(10):  1-10.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0473
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近年来,在算法、数据、算力三大引擎驱动下,人工智能(artificial intelligence,AI)发展迅速,并在AlphaFold3、核聚变智能控制、新冠药物设计等前沿领域取得诸多令人瞩目的成果。AI驱动的科学研究(AI for Science,AI4S)解决了科学数据分析维度高、尺度跨度大以及局限性科研实验制约大规模跨学科科研活动的瓶颈问题,促进科学研究迈向以“平台协作”为主要特征的新模式。分析了AI4S的国际态势,梳理了当前我国农业数字化发展现状及现实困境,将文献、统计数据、调研案例分析相结合,提出推动AI4S赋能我国农业发展的实践路径。AI4S将成为撬动农业生产从“看天、看地、看庄稼”的传统模式向智能感知、智能决策、可视化管理等模式转变的强力引擎,推动科学研究从单打独斗的“小农作坊模式”迈向“安卓模式”的平台科研。在此平台上,科研人员共享算力、模型、算法、数据库和知识库等基础设施,围绕农业全产业链全生命周期研发应用,通过“滚雪球效应”加速科研创新和成果应用。利用AI技术赋能农业生产数字化、网络化和智能化,为支撑理论-实验的在线迭代,还需要完善高质量农业科学数据资源体系、适度超前推进AI关键技术与基础设施、优化新范式下的交叉创新科研生态、加强农业数据安全监管、制定完善的配套政策和激励机制等措施来打通数据壁垒,推动AI+农业落地,从源头强化农业科技创新,推动农业强国建设。

高标准农田生态化改造内容及评价方法研究
康佳浩, 田野, 丁武汉, 张洋, 李虎
2024, 26(10):  11-21.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0466
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制定高标准农田生态化改造的内容与关键技术、建立专门化的评价指标体系是推动农业绿色转型并实现高质量发展的有效途径。总结了各地开展高标准农田生态化改造的实践经验并梳理了现有研究成果。高标准农田生态化改造主要集中于田、土、水、路、林5个方面,包括打造生态型田块,培育生态型土壤,搭建生态型排灌系统,铺设生态化道路网络,以及构建生态保护网络。同时,结合现有评价规范和实际工作需求,建成一套应用性强、敏感度高、特色性足的基于过程的评价指标体系,从资源高效、节能减排、生态涵养和安全优质4个维度评价改造成效。最后,从创新投入机制、制定技术规程和建立评价规范等方面提出保障高标准农田生态化改造的相关建议。

生物技术 生命科学
BS型小麦光温敏雄性不育系柱头外露规律研究
岳洁茹, 秦志列, 侯起岭, 苑少华, 郝小聪, 杨吉芳, 白秀成, 赵昌平, 张风廷, 孙辉
2024, 26(10):  22-29.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0177
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BS型小麦光温敏雄性不育系的开花习性影响其异交性能,进而影响杂交小麦制种产量。为了明确柱头外露对不育系异交结实的影响,以15个不育系为材料,同时选取3个配合力好、制种性状优良的恢复系作为父本,研究不育系从始花期开始连续10 d柱头外露率的变化规律及其与异交结实的相关性。结果表明,不育系在开花过程中柱头外露率基本呈先升后降的变化趋势。在盛花期,柱头外露主要集中在中部穗位。柱头外露性状较好的不育系为BS278-2、BS163、BS366、BS210。相关性分析结果表明,柱头外露率与柱头外露小花异交结实率呈极显著正相关。综上说明,柱头外露是影响不育系异交结实的重要因素之一,在制种时选择具有柱头外露性状的不育系可提升制种产量。以上研究结果为高异交光温敏不育系的选育提供了科学依据。

玉米苗期和萌发期抗旱指数筛选及评价
何源, 谷晓童, 冯莉情, 段会军, 陶勇生
2024, 26(10):  30-40.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0809
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为了筛选主推玉米品种萌发期和苗期的抗旱性指标,以审定玉米品种作为供试材料,设置对照和干旱胁迫(质量体积分数20%的PEG-6000)2个处理。在萌发期测定发芽率、发芽势和萌发指数,在苗期至三叶一心期测定丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、叶绿素含量、根干重、冠干重、株干重、株鲜重、干重根冠比和干鲜比。采用抗旱系数、加权抗旱系数并结合主成分分析、隶属函数分析等方法综合评价玉米品种抗旱性并筛选抗旱指标。结果表明,萌发期玉米品种的发芽率、发芽势和发芽指数表现出不同程度的下降。发芽率、发芽势和发芽指数的抗旱系数变化较大,分别为7.33~97.78、14.81~97.69和33.25~98.59。基于抗旱系数和聚类分析,将18个品种分为抗旱、中等和敏感型3类,其分别与抗旱性综合评价值(Ti)0.00~0.35、0.53~0.66和0.77~0.96相对应,萌发期敏感型品种包含郑单958(V1)、京单28(V3)、华农138 (V5)等11个,抗旱型品种包含先玉335 (V2)、京科968 (V4)、先玉047 (V7)等4个。苗期玉米品种的叶片MDA含量和叶绿素含量比对照(CK)显著提高外,其他6个性状均有不同程度的变化。基于抗旱系数及其加权抗旱系数的主成分分析和聚类分析,将17个品种分为抗旱、中等和敏感型3类,其抗旱性综合评价值(Ti)分别为0.30、0.49和0.55,苗期敏感型品种包含先玉1140 (V8)、MC817 (V16)、郑单958 (V1)等5个,抗旱型品种为京科968 (V4)、先玉047 (V7)和农大372 (V9)等7个。因而,玉米萌发期和苗期的抗旱性需应用综合评价方法进行有效评价,尤其对于黄淮海地区水资源匮乏和可利用水资源严重短缺的玉米生产及单粒播种模式下苗期和萌发期品种抗旱性评价研究显得尤为重要。

谷子苗期氮高效转录组分析与基因挖掘
夏雪岩, 崔纪菡, 黄玫红, 郭帅, 刘猛, 赵宇, 鲁一薇, 赵文庆, 王京新, 李顺国
2024, 26(10):  41-57.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0288
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氮利用效率是影响谷子产量和品质的重要因素。筛选氮高效谷子品种、挖掘控制氮利用效率的重要基因及解析其作用机制对于提高谷子氮利用效率、减少肥料使用、保护环境和保障粮食安全具有重要意义。通过比较氮高效和氮低效谷子品种在不同氮水平条件下表型性状和氮吸收能力发现,氮高效品种比低效品种具有较高的铵态氮和硝态氮吸收能力。设置3个氮素水平(0、3和6 mmol·L-1),在谷苗两叶一心期处理7 d后,运用转录组测序(RNA-seq)技术比较不同品种在各个处理之间的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。结果表明,以0 mmol·L-1氮处理为对照,共获得16 000个DEGs。通过GO和KEGG富集分析发现,氨基酸合成与代谢、防御相关代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、光合生物的碳固定、丙酮酸代谢、卟啉与叶绿素代谢、MAPK信号通路-植物、氨基糖和核苷酸糖代谢在调控氮代谢生物反应过程中发挥重要作用。并预测到3 348个转录因子,分属46个家族,其中预测转录因子数量最多的是MYB-related家族(189个),其次为bHLH家族(182个)、WRKY家族(158个)、MYB家族(156个)和HB-other家族(153个)。通过WGCNA分析筛选出KME值排名前30位的基因,其中有7个基因被注释到基因信息。RT-qPCR结果显示,Seita.9G488700Seita.2G368800Seita.5G063300表达趋势与RNA-seq结果一致,主要调控糖转运蛋白和碳水化合物运输与代谢过程。说明氨基酸合成与代谢、光合生物的碳固定、乙醛酸和二羧酸代谢途径等信号通路在谷子氮高效利用方面发挥重要作用。研究结果筛选到3个与氮高效利用相关的基因,完善了谷子氮高效基因组注释信息,为氮高效基因资源的挖掘利用提供理论指导。

基于非靶向代谢组学的上部烟叶不同成熟度差异分析
张彩虹, 张力, 王卫民, 赵炯平, 韩丹, 许自成, 张仲文, 邵惠芳
2024, 26(10):  58-70.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0226
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为探究不同采收成熟度对上部叶的内在质量和代谢组学的影响,以云烟87为试验材料,采收叶片SPAD值分别为30~35(BM1)、25~30(BM2)、20~25(BM3)、15~20(BM4)的烤烟上部叶,研究不同采收成熟度对上部叶农艺性状、化学成分协调性、感官质量以及代谢组学的影响。结果显示,BM3处理上部叶的化学成分协调性较好,感官评吸分数最高。4种处理共筛选出230种差异代谢物,主要是有机酸类、生物碱类、糖类、氨基酸类、醇类和核苷类等。生物信息学分析表明,差异代谢物中的L-色氨酸、绿原酸、棕榈油酸、刀豆氨酸、肌酸、山梨醇、葫芦巴碱、α-亚麻酸、甘油酸、创伤性酸、胆碱、马泰树脂醇、脱氧肌苷、芸香苷、L-苯丙氨酸、鸟嘌呤、L-脯氨酸、L-蛋氨酸、葡糖二酸、尼古丁、油酸、L-丝氨酸、黄氧酸、L-谷氨酸、丁香酸、丁香酚、色胺酸等可能是上部烟叶成熟过程中较关键的代谢物。差异代谢物显著富集在氨基酸代谢、核苷酸代谢、碳水化合物代谢、维生素代谢和脂质代谢等通路中,其中甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢,苯丙烷类生物合成,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等通路在烟叶成熟过程中油分和香气物质的形成起重要调控作用。

不同授粉强度对蓝莓柱头响应机制的转录组分析
冀薇, 樊莹, 黄家兴, 杨慧鹏, 徐进, 李小英, 郭岳琴, 吴跃国, 李继莲, 姚军
2024, 26(10):  71-82.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0112
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授粉对蓝莓生产至关重要,为探究不同授粉强度下柱头的响应机制及其特性,以‘蓝源(M7)’为研究对象,比较不同花龄下柱头可授性,并对花粉活力进行测定,然后对3种授粉强度处理下的蓝莓柱头进行转录组测序和分析。结果表明,随花龄的不断延长,‘蓝源(M7)’柱头可授性表现为先升高后逐渐降低的趋势,在开花第2天可授性最强。3种授粉强度的花粉表现出不同的活力,随着授粉强度的增加,柱头内参与花粉管生长调节的钙依赖蛋白激酶17(Cpk17)和涉及肌醇含量的肌醇加氧酶(MIOX1)等基因的表达量显著提高。对差异表达基因的GO(gene ontology)富集分析发现,与碳水化合物代谢、肌醇加氧酶活性和细胞壁组织相关的功能基因被显著富集;KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析发现,与植物-病原体互作和肌醇膦酸代谢相关的通路被显著富集。由此推测,授粉强度的增加可能对柱头和花粉的识别过程产生影响,通过参与柱头和花粉间的信号转导、激素合成过程对花粉管的生长起促进作用,进而影响受精过程。以上结果为理解蓝莓柱头对不同授粉强度的响应机制提供了理论参考,为蓝莓的精确授粉提供科学依据。

小粒咖啡叶绿素合成基因CaPOR的全基因组鉴定及表达分析
张振伟, 董相书, 杨婧, 李学俊, 杞美军, 蒋快乐, 杨永林, 王步天, 施学东, 邱俊超, 陈治华, 葛宇
2024, 26(10):  83-97.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0365
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叶绿素是植物进行光合作用、积累有机物的重要物质,其中POR(pro tochlorophyllide oxidoreductase)负责催化光合体中的光合色素前体原叶绿素酸转化为叶绿素a,是光诱导被子植物转绿的关键酶,对光合作用至关重要。为研究小粒咖啡叶片叶绿素合成POR基因,通过基因家族分析和转录组测序分析,筛选和鉴定小粒咖啡POR基因,并进一步利用实时荧光定量分析关键基因的表达。结果表明, CaPOR基因家族成员蛋白质的理化性质相似,所含保守基序大致相同,在启动子区域主要以光响应元件和生长发育类元件为主。结合染色体定位、共线性分析以及密码子偏好分析发现,CaPOR基因在小粒咖啡中已形成基因簇,且出现复制加快的现象,这一现象是由碱基突变以及自然选择共同影响所致。对筛选出的7个CaPOR基因的表达量进行分析发现,在小粒咖啡叶片的生长发育过程中,7个CaPOR基因的表达量均为成熟叶片显著高于嫩叶,与小粒咖啡叶片生长发育过程中叶绿素合成变化正相关。以上研究结果为进一步揭示小粒咖啡叶片叶绿素合成以及POR基因的功能研究提供参考。

基于转录组和代谢组解析川芎对镉胁迫的响应机制
徐皖菁, 彭芳, 赵豆豆, 罗姣姣, 陶珊, 廖海浪, 毛常清, 吴宇, 朱秀, 徐正君, 张超
2024, 26(10):  98-109.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0022
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为了解不同水平镉(Cd)胁迫下川芎基因表达和代谢产物的变化规律,探究川芎对Cd胁迫的响应机制,利用盆栽试验,以不添加Cd溶液的清洁土壤为对照,设置1、3、6、10 mg·kg-1共4个Cd胁迫处理水平,采用转录组学测序(RNA sequencing,RNA-seq)和超高效液相色谱质谱联用(ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)技术,筛选川芎抗Cd胁迫的关键基因与代谢通路。结果表明,共筛选到8 569个差异表达基因,包括上调基因6 859个,下调基因1 710个。与对照相比,4个Cd处理组的共有差异基因仅1个,为CML19,可能是川芎抗Cd胁迫的关键基因。代谢组共标注和定量了1 238种差异代谢物,在KEGG数据库中注释得到76条代谢通路,其中包括氨基酸代谢、氨酰基-tRNA的生物合成和脂肪酸的生物合成等。联合分析表明,当受到不同水平Cd胁迫时,川芎通过调节不同种类氨基酸来维持自身代谢平衡,在川芎抗Cd胁迫中发挥重要作用。研究结果为川芎抗Cd胁迫提供科学支撑与理论依据,为针对川芎资源的栽培育种及缓解Cd胁迫等相关研究提供基础。

智慧农业 农机装备
深度学习在畜禽典型行为识别中的研究进展
朱芷芫, 王海峰, 李斌, 赵文文, 朱君, 贾楠, 赵宇亮
2024, 26(10):  110-124.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0168
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采食、饮水、站立和打斗等典型行为与畜禽生产能力、健康状况和福利密切相关,影响畜禽产量与经济效益。当前,畜禽养殖规模化趋势加速,传统人工观察畜禽行为不仅费时费力,而且主观性较强。随着机器学习的快速发展,神经网络、算法和算力不断优化,计算机视觉、语音识别、生物识别、自然语言处理等技术能准确高效地监测畜禽信息,分析畜禽生理和健康状况,在畜禽领域展现出广阔的应用前景。介绍了深度学习技术的发展历程,阐述了深度学习技术在常见畜禽种类(牛、猪、羊、鸡)行为识别方面的研究进展,为未来研究和实际应用提供了技术参考;总结了深度学习技术在畜禽行为识别中关于模型通用性、数据集多样性和数字化行为结果全面性等方面存在的问题并提出改进策略,旨在推动深度学习在畜禽典型行为中的进一步应用。

基于天气数据增强和微调的苗期作物杂草识别定位模型
彭明康, 崔钰, 薛淇元, 殷允振, 尹哲, 张吴平, 李富忠
2024, 26(10):  125-134.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0947
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除草是提高作物产量的重要手段,而精准识别杂草种类是精确除草的前提。构建了SXAU杂草数据集,采用天气数据增强与在线数据增强相结合的方法提升Yolov8对杂草特征的提取能力,从而增强模型在实际应用中的效果,同时降低了计算机硬件的功耗。引入迁移学习,在公开杂草数据集上对Yolov8模型进行预训练,使用SXAU杂草数据集微调,以快速获取神经网络对杂草特征所需的相关参数。结合Yolov8算法和RealSense D435i深度相机,通过深度学习算法获取图像中作物与杂草的二维坐标,再利用深度相机得到目标三维坐标信息,实现对作物与杂草的空间定位。结果表明,基于天气数据增强和微调后的模型,平均检测精度和F1值分别达到97.43%和94.82%,平均检测时间为13.032 ms,优于Yolov7-tiny、Yolov5、Effcientdet等模型。研究结果可为轻量级杂草识别研究与智能除草机器人识别定位提供参考。

基于Fluent的顶风式热泵干燥箱气流场分析及优化
陈子民, 莫江婷, 陈广生, 郭小璇, 朱贤文
2024, 26(10):  135-144.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0203
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热泵干燥箱作为当前主要的果蔬类产品的节能干燥设备,其内部流场的均匀性对干燥效率与品质至关重要。针对顶风式热泵干燥箱内部流场层间不均匀性问题,采用Fluent动网格数值仿真方法对其内部流场进行优化,提升了流场层间均匀性及干燥效率。基于顶风式干燥箱的结构特点,创新性设计了可控移动导风板机构,并针对该机构匀速运动、分段匀速运动、匀速+停滞复合运动3种方案进行了对比,结果表明,匀速+停滞复合运动方案的流场层间均匀性最佳,经优化后的层间风量分布不均匀系数低至7.02%,并通过青梅烘干实验验证了该优化方案的有效性,优化后的各层青梅含水率标准差为0.01。该系统可为顶风式热泵干燥箱流场设计和结构优化提供借鉴。

基于无人机影像数据的烟草精准识别方法研究
唐天君, 陈洋, 胡军, 江浩田
2024, 26(10):  145-157.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0163
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为有效减少杂草对烟草可见光影像识别提取的影响,实现烟草的精准识别,利用四旋翼无人机采集贵州山区烟草种植基地的正射影像(digital orthophoto map,DOM),根据地物的光谱特征差异,构建颜色重组差异植被指数(color recombination difference vegetation index,CRDVI),运用最大类方差(OTSU)确定分割阈值,实现烟草识别和提取,并与常见的可见光差异植被指数(visible-band difference vegetation indx,VDVI)、过绿指数(excess green,ExG)和改进型绿红植被指数(improved green-red vegetation index,MGRVI)对比分析。结果表明:CRDVI可有效去除杂草对于烟草识别和提取的影响;在杂草覆盖度较高的地块,CRDVI对烟草识别效果优于VDVI、ExG和MGRVI;CRDVI在3个实验样区中和验证样区中识别和提取的完整性均在89%以上,提取精度较高。研究结果证实CRDVI可快速准确提取烟草并可有效抑制杂草的影响,可为山区特色作物的识别提取提供参考。

动植物健康
土壤灭菌与丛枝菌根真菌在缓解连作障碍中的研究进展
樊娅萍, 宋柏权, 王倡宪
2024, 26(10):  158-167.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0386
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设施农业生产中,连作障碍普遍存在且成因复杂,严重危害由土壤、植物及根际微生物组成的生态系统。经济便捷的土壤灭菌技术可有效缓解连作障碍,其中高温闷棚与强还原灭菌能优化土壤环境;同时,丛枝菌根真菌与植物根系建成共生体后有助于根际生态系统的重建。针对我国设施农业生产中的连作障碍问题,阐述了土壤高温灭菌、土壤强还原灭菌及丛枝菌根真菌在缓解设施连作障碍中的作用及相关机制,并展望了该领域待深入探究的内容,以期为设施农业连作障碍的缓解提供必要的理论与技术支撑。

哈茨木霉菌对烟草的促生及其黑胫病的诱导抗性评价
常峻嘉, 盖佳鑫, 陶刚, 莫转龙海
2024, 26(10):  168-176.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0225
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为研究哈茨木霉菌(Trichoderma harzianum)对烟草促生作用及由烟草疫霉菌(Phytophthora nicotianae)引起的烟草黑胫病的诱导抗性分子机制,对5株木霉菌株进行筛选。结果表明,哈茨木霉ACCC 32808(TH32808)菌株对烟草疫霉菌的抑制性较强,抑制率为62.00%。进一步研究TH32808对不同烟草品种的促生作用及对烟草黑胫病的生物防治诱导抗性,结果表明,在盆栽条件下,TH32808对不同烟草品种的促生作用不同,其中红花大金元的植株鲜重显著增加8.30%,对黑胫病害的防治效果可达51.74%;红花大金元和K326的过氧化氢酶活性在第4天时较高,分别为对照的1.42和2.15倍,过氧化物酶活性在第2天时较高,分别为对照的2.49和2.29倍,超氧化物歧化酶活性在第4天较高,分别为对照的1.17和1.15倍。TH32808可诱导烟草对黑胫病的抗性,关键信号分子水杨酸、茉莉酸和乙烯代谢途径的关键基因NPR1PDF1.2EFENtSGT1均呈上调表达趋势。研究结果为烟草黑胫病的生物防治和诱导抗性研究提供了生防真菌资源和理论依据。

生物制造 资源生态
南方红壤侵蚀流域不同情景措施的减沙效应模拟
梁美霞, 章鑫强, 林炳青
2024, 26(10):  177-185.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0261
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为揭示南方红壤侵蚀流域不同情景措施的减沙效应,实现区域可持续发展,采用SWAT(soil and water assessment tool)模型模拟方法,以南方典型花岗岩红壤侵蚀流域——福建长汀朱溪流域为研究区域,在模拟该流域产流产沙状况的基础上,通过不同水土保持措施和不同土地利用方式调整的情景设置,量化分析不同情景措施对该流域的减沙效应。结果表明,SWAT模型的模拟效果能达到模型要求的精度,2013—2017年朱溪流域年均径流量和年均泥沙量分别为4.793×107 m3和1.037×107 kg。乔灌草混交和全坡面种草措施能有效提高植被覆盖度,减沙效果优越;不同土地利用方式下模拟得到朱溪流域单位面积年均减沙率为3.49%。以上研究结果可为红壤侵蚀流域泥沙阻控的生态恢复措施提供决策参考。

沙质草原风蚀坑土壤粒度组成及养分特征
杨娟, 高永, 王瑞东, 高天笑, 杨文源, 韩敏
2024, 26(10):  186-194.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0060
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为探究草原风蚀坑发育土壤质量的演化特征及对草原生态系统结构和功能的影响,以多伦县典型沙质草原不同发育阶段的风蚀坑为研究对象,周围未风蚀草地为对照(CK),通过野外实地观测、室内指标测定等手段分析草原风蚀坑的土壤粒度组成及养分特征。结果表明,研究区土壤平均粒径为1.65~3.55 μm,未风蚀草地、消亡阶段土壤的平均粒径显著高于其他发育阶段,其中活跃发展阶段的土壤平均粒径最低。风蚀坑在发育过程中土壤粒径逐渐粗化,至活跃发展阶段粗砂含量增至9.72%,土壤颗粒分布情况最差。粉粒在活跃发展阶段和活化阶段分别降低至0.87%和0.88%。当风蚀坑逐渐走向消亡,至消亡阶段时土壤颗粒变细,粗砂减少,黏粒不断增加。风蚀坑的土壤有机质、速效钾、速效磷含量间存在显著差异,而碱解氮含量差异不显著。风蚀坑发育会造成土壤有机质和速效钾大量流失,速效磷含量在风蚀坑开始发展时减少,至活跃发展阶段时又有所增加,碱解氮含量在整个发育过程中变化较小。

蓄雨型间歇灌溉模式下缓释肥对水稻生长、产量及水分利用的影响
张艺, 何军, 张宝龙, 张才军, 甘学华
2024, 26(10):  195-205.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0135
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为探索蓄雨型间歇灌溉模式下缓释肥水稻节水高产效益,在湖北省漳河灌区开展不同水肥处理下水稻生长特性、产量及耗水规律的测桶试验研究。设置传统淹水灌溉(W1)、蓄雨型间歇灌溉(W2)2种灌溉模式,传统肥(N1)、缓释肥(N2)2种肥料类型,共计4个处理,研究不同处理下水稻的生长特性、产量及水分利用。结果表明,蓄雨型间歇灌溉缓释肥对水稻生育前中期的分蘖产生抑制作用,有效控制了无效分蘖,所形成的旱涝胁迫对水稻株高没有产生明显抑制作用,最终产量与相同灌溉模式和相同施肥类型处理均无显著性差异,但缓释肥处理下,蓄雨型间歇灌溉的灌水量较淹水灌溉减少38.39%,灌溉次数减少9次,排水量减少56 mm,降雨利用率提高13.82%,耗水量减少23.68%,水分利用效率提高37.98%,灌溉水利用效率提高73.28%。由此可见,蓄雨型间歇灌溉模式下施用缓释肥在稳定水稻产量的同时,可减少灌排水量及灌溉次数,提高降雨及水分利用率,具有良好的节水保产效果。

1990—2020年南疆阿拉尔垦区棉花物候期的动态变化
程珍, 牛建龙, 马玉婷, 柳维扬, 蒋学玮, 梁雪齐, 董红强
2024, 26(10):  206-214.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0107
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物候是气候变化的感应器,能客观反映气候变化对棉花生长周期的影响。为探究气候暖湿化背景下南疆阿拉尔垦区棉花物候期的动态变化,选取1990—2020年南疆阿拉尔垦区棉花物候期数据,运用距平、累积距平、Mann-Kendall非参数检验和滑动t检验等统计学方法,分析南疆阿拉尔垦区棉花物候期动态变化及其突变情况。结果表明,1990—2020年南疆阿拉尔垦区棉花平均播种期、出苗期、现蕾期、开花期、吐絮期和停止生长期分别出现在4月14日、4月29日、6月3日、7月2日、9月17日和10月20日,极差分别为25、23、20、22、44和24 d。1990—2020年垦区棉花播种期和出苗期均呈现极显著提前趋势,表现为“显著提前-稍微提前”的过程变化;开花期和停止生长期均呈现显著提前趋势,表现为“显著提前-稍微提前”的过程变化;吐絮期提前和现蕾期延迟均不显著。1990—2020年垦区棉花现蕾期、开花期和吐絮期阶段性变化特征明显,主要表现在现蕾期的阶段性推迟、吐絮期的阶段性提前、开花期的阶段性推迟与提前上,棉花播种期、出苗期和停止生长期阶段性变化特征不明显。研究结果为更好地评估气候暖湿化背景下垦区棉花生长和科学管理棉田提供理论依据。

施氮量对云烟121上部烟叶代谢及品质的影响
郑宏斌, 王聪, 席奇亮, 张仲文, 王卫民, 王昕, 郭进, 何欢欢, 芦伟龙, 许自成, 王文超, 贾玮
2024, 26(10):  215-225.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0587
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为提高烤烟上部叶品质与可用性,筛选出曲靖烟区云烟121适宜的施氮量,分别施用纯氮82.5、105.0和127.5 kg·hm-2进行大田试验,测定不同处理的农艺性状、上部成熟鲜烟叶的超微结构及烘烤后的外观质量、化学成分、感官质量等指标,并进行代谢组学分析,综合评价不同施氮量处理下云烟121的生长情况与上部烟叶品质。结果表明,3个施氮量处理烟株的长势无明显差异,其中105.0 kg·hm-2处理烟株的综合发病率最低。随着施氮量的增加,云烟121上部叶片中的叶绿体降解减缓,淀粉粒与嗜锇颗粒体积增大,其中105.0 kg·hm-2处理烟叶的嗜锇颗粒数量最多。施氮水平影响云烟121上部叶的代谢模式,且主要集中在莽草酸和苯丙烷代谢途径。在105.0 kg·hm-2处理下,云烟121上部叶烤后的外观质量、化学成分、感官质量、经济性状均优于其他施氮水平。由此表明,施用纯氮105.0 kg·hm-2能够有效提高曲靖烟区云烟121上部叶的品质与可用性。

水分含量对平菇菌糠堆肥发酵的影响
陈亮, 王克勤, 齐慧, 彭华, 刘安, 魏东宁, 邓明, 武小芬
2024, 26(10):  226-233.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0261
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为探明水分含量对平菇菌糠堆肥发酵的影响,制备了不同水分含量(46%、54%、59%、65%)的平菇菌糠,用尿素调节碳氮比(C/N)约为30∶1后加入菌剂进行堆肥发酵,对不同水分含量平菇菌糠的堆体温度、pH、电导率(electrical conductivity, EC)、种子发芽指数(germination index,GI)、养分及有机质含量等指标进行分析。结果表明,整个堆肥过程各处理的平均发酵温度差异不大,但含水量65%的菌糠在堆肥前17 d的发酵温度较含水量46%、54%、59%的菌糠低,后22 d的发酵温度较含水量46%、54%、59%的菌糠高。堆肥17 d后,不同水分含量的平菇菌糠总养分均大于4.00%;堆肥39 d后,各处理的总养分和N、P、K含量没有显著差异, GI均大于100%, pH、EC都达到NY/T 525—2021标准,但只有初始水分含量46%、54%的菌糠含水量达到NY/T 525—2021标准(≤30%)。综上所述,在生产实践中,含水量46%~54% 的平菇菌糠可在调节好C/N后,直接发酵为合格有机肥。研究结果为平菇菌糠肥料化利用提供科学依据。