夏玉米籽粒含水率对机械粒收质量的影响

玉米机械粒收过程中出现的籽粒破碎、果穗遗漏、籽粒散落等影响收获质量的现象是机械粒收推广过程中备受关注的问题。开展机械粒收质量及其影响因素研究,是确定适宜粒收时期、指导品种改良等的基础,对于机械粒收技术的推广普及具有重要意义。本研究于2015年和2017年在中国农业科院新乡综合试验站,以黄淮海夏玉米区生产用品种为试材,采用同一收获机和操作人员分期收获,调查不同收获期籽粒含水率变化以及破碎率、杂质率、落粒率和落穗率等机械粒收质量指标,分析籽粒含水率与粒收质量指标的关系。结果显示,随着收获期推迟,籽粒含水率逐渐降低,籽粒破碎率和落粒率呈先降低后升高趋势,杂质率逐渐降低,落穗率逐渐增加。2年参试样本籽粒含水率分布在9.68%～41.36%之间,破碎率与籽粒含水率的关系符合y=0.068x2–2.743x+31.09 (R2=0.79**, n=140)模型;含水率在15.47%～24.78%之间时,破碎率低于5%;含水率为20.05%时,破碎率最低。杂质率与籽粒含水率的关系符合y=0.0158e0.1111x (R2=0.66**,n=140)模型,杂质率随着含水率降低逐渐降低并趋于稳定。落粒率与籽粒含水率符合y=0.006x2–0.236x+3.479 (R2=0.42**, n=127)模型,含水率为20.37%时,落粒率最低。落穗率与籽粒含水率符合y=2578.7645/x2.2453 (R2=0.35**, n=140)模型,当含水率低于16.15%时,落穗率将超过5%。研究还发现,即使籽粒含水率相近,不同品种的收获质量(特别是籽粒破碎率)也存在显著差异。本研究的结果表明,破碎率是决定机械粒收质量的关键因素,以破碎率5%和落穗率5%为标准,黄淮海夏玉米适宜机械粒收的籽粒含水率范围为16.15%～24.78%,籽粒含水率在20%左右时,收获质量最佳。

黄淮海夏玉米品种脱水类型与机械粒收时间的确立

黄淮海一年两熟模式下玉米成熟和熟后籽粒脱水的热量资源紧缺,是制约机械粒收在该区域发展的关键因素。本文尝试建立黄淮海一年两熟制地区玉米机械粒收适宜品种筛选和以授粉至生理成熟积温和生理成熟期籽粒含水率为指标,运用双向平均法将参试品种划分为晚熟高含水率(I)、早熟高含水率(II)、早熟低含水率(III)和晚熟低含水率(IV)4种类型。基于玉米生长进程及籽粒含水率动态测试,估算不同品种播种至适宜机械粒收含水率(28%、25%)所需活动积温,以黄淮海区夏玉米常年播种日期为起点,结合历史气象资料的累积计算,利用地统计分析技术明确不同类型品种适宜机械粒收的时空分布规律,建立适宜机械粒收时期的预测方法,为机械粒收在黄淮海区域推广提供指导。选择27个主推品种,播种至籽粒含水率下降到28%、25%所需要积温分别为,类型I 2982°C d、3118°C d,类型II 2770°C d、2873°C d,类型III 2729°C d、2845°C d,类型IV 2860°C d、2980°C d。类型III品种降至28%、25%含水率时间分别较类型II品种早2～3 d、约2 d,较类型IV品种早7～9 d、7～10 d,较类型I品种早13～17 d、16～17 d。各类型品种籽粒由28%含水率降至25%水平,所需时间约6～8d。在当前玉米种植模式及下茬小麦适期播种条件下,黄淮海南部的豫南、皖北地区,各类玉米品种均能满足籽粒脱水至适宜机械粒收含水率的要求,而在黄淮海北部、关中西部以及山东半岛地区,现有品种很难降至适宜含水率,需通过选择早熟和籽粒脱水快的适宜品种加以实现。本研究建立的以积温预测籽粒含水率动态变化及其适宜机械粒收时间的预测方法,为各地合理配置玉米粒收品种、确定适宜机械粒收时间提供了可行的技术方法。

专题导读:加强籽粒脱水与植株倒伏特性研究、推动玉米机械粒收技术应用

全程机械化是现代玉米生产方式的方向,当前条件下,机械收获、特别是机械粒收是我国玉米全程机械化发展的瓶颈[1-5]。为推动玉米机械粒收技术的应用,中国农业科学院作物栽培与生理创新团队自2010年起开展了相关工作,先后发表了30余篇相关研究论文,涉及玉米机械籽粒收获的理论基础、关键技术、模式集成等不同层面,研究包括籽粒脱水的生理机制[6-8]、不同品种的遗传差异[9-10]、区域生态资源特点与品种搭配[11-12]、机具的配套与应用[13]、籽粒含水和植株倒伏等限制收获质量提升的关键因素[14-15],以及其他与玉米机械粒收相关的内容[16-18],为该技术的推广应用提供了支持。

中国玉米机械粒收质量主要指标分析

机械粒收是中国玉米生产技术的重大变革与发展方向,团队于2012—2019年在玉米主产区21个省(市区)布设了155个点次的粒收试验与示范,开展适宜机械粒收品种的筛选和粒收质量调查,共测试了865个玉米品种(组合),获取了2987组8961个机械粒收质量样本数据,分析表明,收获籽粒的平均含水率为25.91%,平均破碎率为7.96%,杂质率为1.18%,总损失率为3.54%,其中落穗损失占76.5%,是收获损失的主要部分。对比2012—2015年测试数据,近年我国玉米收获质量得到明显改善,其中,2015年以来收获期籽粒含水率平均每年下降0.78%、破碎率平均每年下降0.51%。与美国玉米收获质量相比,收获时籽粒含水率高9.5%,破碎率、杂质率也明显高于美国。收获质量指标间的相关分析表明,破碎率、杂质率均与籽粒含水率呈极显著正相关,籽粒含水率在19.06%时收获破碎率最低,收获期籽粒含水率高仍是籽粒破碎率高的主要原因。不同生态区间以黄淮海夏播玉米收获时籽粒含水率和破碎率最高、华北春玉米最低,西北和东北春玉米居中。进一步选育脱水快、收获时含水率低、后期站秆性能好的品种,推广品种脱水与区域气候配置技术,改进收获机械,并适期收获是降低破碎率、损失率的主要方向。

黄土高原旱作玉米籽粒水分与机械粒收质量的关系

玉米机械粒收是全程机械化的关键,但存在着籽粒破碎、果穗和落粒损失严重等备受关注的问题。开展机械粒收质量及其影响因素研究,对推进旱作玉米机械粒收技术应用具有重要意义。本研究选择国内玉米主栽品种33个,于2016–2017年在甘肃泾川同一地块上用福田雷沃谷神收割机械粒收,分析籽粒水分与机械粒收质量指标的关系。结果表明,基因型差异是造成玉米机械粒收质量不同的主要原因,两年收获时平均籽粒水分26.05%,破碎率7.47%,产量损失率3.25%,落穗损失率2.58%,杂质率1.04%;籽粒水分(X)与破碎率(Y1)、产量损失率(Y2)显著正相关,并且存在Y1=0.027X2–0.987X+14.06(R2=0.373**,n=51),Y2=0.052X2–2.223X+24.86(R2=0.418**,n=51)的变化关系,籽粒水分依次下降到18.3%、21.4%时,对应的破碎率(5.1%)、产量损失率(1.1%)最低,即在一定含水率范围内随着籽粒水分的增加破碎率、产量损失率升高,机械粒收的籽粒适宜水分为18%~22%,破碎率可控制在5.0%~5.5%的范围内;籽粒水分对落穗损失的影响大于落粒损失,随着籽粒水分增加落穗损失率增加的幅度明显高于落粒损失率的升高;各因素对玉米机械粒收产量损失的影响为:落穗损失率(0.924)>籽粒水分(0.048)>破碎率(0.043),因而籽粒水分高和落穗损失量大是影响黄土高原旱作玉米机械粒收质量的主要因素。

河西灌区玉米密植高产机械粒收品种筛选

为筛选适合河西灌区的机械粒收玉米品种,于2014、2015和2017年在凉州区和肃州区开展了6组适合机械粒收品种的筛选试验,共获得了72个品种122个品次的调查数据,分析结果表明:不同品种适宜机械粒收的特性存在较大差异:以籽粒含水率与单产2个因素按双向平均作图法进行分析,获得籽粒含水率低于平均值、单产高于平均值的品种(次)33个,占比27.0%;其中在2个点次以上表现出稳定性较好的品种有7个,包括迪卡517、登海618、先玉335、迪卡519、农华101、农华106和联创808;进一步以籽粒含水率与破碎率2个因素按双向平均作图法分析,筛选出破碎率低于平均值且籽粒含水率低于平均值的品种(次)有11个,包括破碎率低于5%的德单1002、中种8号、迪卡519和迪卡517(肃州区);破碎率在5%~8%之间的迪卡517(凉州区)、登海618、真金318、真金308、丹8201、M753和正德305。综合评价,推荐籽粒含水率低、耐破碎性能好和单产水平高的迪卡517、迪卡519和登海618为河西灌区适宜机械粒收品种。

适宜机械粒收玉米品种的熟期评价指标

玉米收获期籽粒含水率偏高制约了机械粒收技术的应用,选育和筛选快速脱水的品种是解决这一问题的关键,然而我国尚缺乏评价籽粒脱水速率的指标。本研究于2014—2018年进行,在不同产区调查了先玉335和郑单958的生育和脱水进程,探讨玉米籽粒脱水速率的评价指标。结果表明,播种–生理成熟积温、播种–25%含水率积温和生理成熟–25%含水率积温在品种之间均差异显著。其中播种–生理成熟积温先玉335和郑单958平均为3039℃ d(2752~3249℃ d)和3090℃ d(2750~3546℃ d),差值51℃ d,变异系数为4%和6%。播种–25%含水率积温在这2个品种之间差异更大,先玉335和郑单958平均为3097℃ d(2920~3392℃ d)和3309℃ d(2980~3613℃ d),差值达212℃ d,变异系数为4%和5%。生理成熟–25%含水率积温先玉335和郑单958平均为66℃ d(0~287℃ d)和166℃ d(36~338℃ d),变异系数为131%和54%。播种–25%含水率积温更能体现品种之间籽粒脱水速率,可以作为现阶段机械粒收品种选育和筛选的熟期指标,但是该指标在区域、年份和播期之间有一定差异,在测量时建议统一田块和播种日期。本文提出用播种–25%含水率的积温作为评价籽粒脱水速率的熟期指标,用于当前品种选育和筛选,推动玉米机械粒收技术在国内的发展。

不同熟期玉米品种籽粒田间脱水特征差异性分析

玉米收获期籽粒含水率是影响机械粒收质量和籽粒品质的重要因素,不同熟期品种收获期籽粒含水率有差异,同时品种间熟期的差异也使其田间脱水的环境不同,造成其脱水特征难以精准比较。本研究于2018—2019年,以不同熟期玉米品种为研究对象,设置间隔约10 d的8个播期处理,播期覆盖自早春播至晚夏播,创制籽粒田间脱水的环境差异,观测籽粒含水率动态过程,分析品种之间籽粒田间脱水特征差异。结果表明,收获期籽粒含水率与品种生育期长短呈显著正相关(r=0.810^(*),2018;r=0.912^(**),2019),早熟品种收获时含水率低、晚熟品种高;生理成熟期籽粒含水率与灌浆期长短呈显著负相关(r=-0.484^(**)),早熟品种生理成熟期籽粒含水率高、晚熟品种低;籽粒生理成熟前脱水速率(r=-0.655^(**))和生理成熟后脱水速率(r=-0.492^(**))均与生育期长短呈显著负相关,表现出早熟品种籽粒脱水速率快、晚熟品种脱水速率慢的特征;籽粒生理成熟前脱水速率与生理成熟后脱水速率之间呈显著正相关(r=0.466^(**)),一般而言生理成熟前籽粒脱水速率较快的品种,生理成熟后脱水速率也较快,但是存在生理成熟前脱水速率快、生理成熟后脱水速率慢的特例品种。本研究认为生育期影响籽粒脱水速率,通常早熟品种生理成熟前、后籽粒脱水速率均较快,收获期含水率较低;晚熟品种生理成熟前、后籽粒脱水速率均较慢,收获期含水率较高;但是存在特例品种,在进行籽粒快速脱水品种的选育和筛选时应引起关注。

倒伏对玉米机械粒收田间损失和收获效率的影响

通过大田机械粒收过程田间植株倒伏、机收落穗、落粒损失的大样本数据分析以及人工模拟倒伏控制试验,研究了倒伏率与机械粒收产量损失率及收获效率之间的定量化关系。结果表明,黄淮海夏玉米区田间倒伏率、机械粒收落穗率、落粒率均高于北方和西北春玉米区。大田自然条件下,倒伏对产量损失的影响主要表现为落穗损失,倒伏率每增加1%,落穗率增加0.15%;分区分析表明,倒伏每增加1%,春玉米区落穗率增加0.12%,夏玉米区落穗率增加0.15%;不同类型收获机械的测试结果表明,采用全喂入式机械时落穗率随倒伏率增加呈指数递增趋势,采用半喂入式机械时落穗率和倒伏率呈线性增加趋势,即倒伏在黄淮海夏玉米区对机械粒收落穗损失的影响更大。在倒伏控制试验条件下,倒伏每增加1%,落穗率增加0.59%;落粒与倒伏则呈显著负相关,可能与倒伏增加使进入机械的果穗减少从而降低了机械落粒有关;收获速度随倒伏率增加呈指数递减趋势,降低收获机割台可以减少落穗损失,但是降低了收获速度。通过选用抗倒伏品种、构建高质量群体、适时收获等防止倒伏措施,能够有效降低玉米机械粒收的田间损失。

玉米生理成熟后倒伏变化及其影响因素

针对机械粒收玉米生理成熟后田间站秆脱水期间的倒伏问题,本研究通过多点试验调查夏玉米和春玉米生理成熟后倒伏发生类型和规律,分析影响玉米生理成熟后倒伏发生的关键因素。结果表明,玉米生理成熟后,茎折率升高是倒伏增加的主要原因;茎折率随抗折力降低而升高,抗折断力降低至14.3N时,茎折率超过5%;植株重心高度逐渐降低,茎秆基部第3节间穿刺强度(RPS)、第4节间压碎强度(CS)、第5节间弯曲强度(BS)均逐渐降低,基部节间单位长度干重(DWUL)和含水率也逐渐降低;茎秆抗折断力与RPS、CS、BS、DWUL和含水率均呈极显著正相关,RPS、CS和BS均与DWUL和含水率呈极显著正相关。本研究表明,玉米生理成熟后植株自然衰老导致的茎秆干物质降低和水分含量下降,是茎秆机械强度降低、茎折率增加的主要原因。因此应适期收获,避免田间站秆时间过长引起倒伏率增加导致的收获产量损失。

黄淮海夏玉米籽粒脱水与气象因子的关系

玉米籽粒脱水与气象因子之间存在密切的关系,明确影响籽粒脱水的主要气象因子及其影响程度,能够更好地预测籽粒含水率的变化动态,对筛选玉米机械粒收品种,从而合理安排粒收时间等具有重要的实践价值。本研究于2015—2017年在河南新乡进行,选用4个目前当地生产中主栽玉米品种京农科728 (JNK728)、郑单958 (ZD958)、先玉335 (XY335)和农华816 (NH816),通过连续测定获得玉米籽粒含水率的变化过程,并利用Logistic Power模型拟合,借鉴去趋势的分析方法,将玉米籽粒的实际含水率分为趋势含水率、气象含水率与随机误差,明确黄淮海区域夏玉米籽粒的气象含水率与气象因子之间的关系,利用逐步回归和通径分析的方法筛选出玉米籽粒生理成熟前后影响籽粒脱水的主要气象因子。分析发现,玉米籽粒气象含水率与研究分析的大部分气象因子呈显著或极显著相关;生理成熟前筛选得到的主要气象因子为平均温度(x1)、平均风速(x5)和蒸发量(x11),生理成熟后为平均温度(x1)和平均相对湿度(x7),回归模型均达到极显著水平;通径分析表明,生理成熟前蒸发量的贡献最大,而温度、风速主要通过蒸发量起间接作用,生理成熟后温度和相对湿度主要为直接作用,且相对湿度的作用略大于温度。本研究所用去趋势的方法,从理论和实际操作层面均更具科学性,其研究结果也更为可信,对其他类似研究也具有借鉴意义。

辽河流域玉米籽粒脱水特点及适宜收获期分析

辽河流域处于中国东北春玉米区南部,积温资源相对丰富,在该区域推广玉米机械粒收技术具有较好的热量资源基础,但区域内玉米收获时籽粒含水率偏高,机械粒收的破碎率、损失率偏高等质量问题突出。分析区域内主推品种的籽粒脱水特征、基于热量资源条件确定机械粒收的适宜时间,是解决上述问题的合理途径。2017年选择该区域主推的29个不同熟期玉米品种,在开鲁县和铁岭县开展了籽粒脱水动态观测试验。结合流域内常年春玉米播种日期、不同品种生长发育及籽粒脱水积温需求、历史气象数据等分析结果,建立不同品种在辽河流域适宜机械粒收时期的预测方法。结果显示,Logistic Power模型可以很好地模拟春玉米籽粒含水率变化过程。不同品种籽粒实收含水率与模拟含水率间存在极显著的线性关系,决定系数R2为0.916(n=45),均方根误差RMSE为1.217。研究建立的不同品种籽粒含水率模型具有极佳的区域适用性,以2017年国审的4个宜机收品种及流域内2个主栽品种研究,明确了不同品种适宜机械粒收时期的分布规律。国审品种中,德育919和京农科728自播种至籽粒含水率降至25%活动积温需求低于3200℃d,在辽河流域大部地区可于9月中下旬达到高质量机械粒收的籽粒含水率要求。泽玉8911和吉单66积温需求低于3400℃d,可于10月上中旬在流域内实现机械粒收,较上述德育919和京农科728晚10~20d。而当地主栽的辽单575和京科968脱水至适宜籽粒含水率的积温需求较泽玉8911和吉单66多200℃d,无法在当地常规收获期实现高质量的机械粒收。本研究检验了基于Logistic Power模型的籽粒含水率预测模型在区域分析应用中的精度。通过比较国审宜机收品种与当地主栽品种的籽粒含水率变化、成熟和脱水的积温需求以及适宜机械粒收日期的空间分布规律,更新现有品种有助于在辽河流域实现常规收获期内的高质量机械粒收。

田间密植诱导抽穗期玉米叶片衰老时的光合作用机制

为理解田间密植是否诱导抽穗期玉米叶片衰老以及衰老叶片的光合作用规律和机制,本研究以玉米"先玉335"为材料研究了抽穗期栽培密度对穗位叶和穗下第4叶的光环境、比叶重、氮素含量、叶绿素含量、气体交换以及叶绿素荧光诱导动力学的影响。结果表明,随着密度的增加玉米冠层内的光强大幅降低,尤其穗下第4叶;穗位叶和穗下第4叶的比叶重降低。同时,穗位叶和穗下第4叶的氮素含量和叶绿素含量均随栽培密度增加而下降。不同栽培密度下穗位叶荧光诱导动力学曲线(OJIP)未发生明显改变,而高密度下穗下第4叶OJIP的J和I相的相对荧光产量较低密度有提高趋势。高密度下,穗位叶和穗下第4叶叶片的光合速率、气孔导度和蒸腾速率均降低;不过,穗位叶胞间CO2浓度降低,穗下第4叶胞间CO2浓度增加。我们认为,田间密植条件下异质性光环境可以迅速诱导抽穗期玉米冠层下部叶片(如穗下第4叶)衰老;该过程中,光合作用的限制因素不是光能吸收和电子传递,而可能是碳同化。

水肥一体化条件下密植高产玉米适宜追氮次数研究

【目的】研究水肥一体化条件下密植高产玉米适宜的追氮次数,为密植高产玉米氮肥运筹模式提供理论支撑和实践依据。【方法】以玉米品种‘登海618’为试材,种植密度为12万株/hm^(2)。基施氮肥为36 kg/hm^(2),追施氮肥为324 kg/hm^(2),并设置5个氮肥追施次数,分别为追施2次(NT2)、追施4次(NT4)、追施6次(NT6)、追施8次(NT8)和追施10次(NT10),通过调查产量、干物质积累量、植株形态、茎秆机械强度、经济效益等,揭示追氮次数对玉米产量形成和抗倒伏能力的调控机制。【结果】与NT2相比,NT4、NT6、NT8、NT10处理在2个生长季成熟期的平均叶面积指数分别提高5.5%、11.3%、15.2%、15.1%,吐丝至成熟期的光合势分别提高3.1%、8.6%、10.0%和5.7%,干物质快速积累的持续时间分别延长2、6、8、5天,最大积累速率分别提高4.4%、9.2%、14.8%和7.2%,地上部总干物质积累量分别增加7.5%、18.9%、23.9%、10.8%,产量分别提高6.2%、8.7%、12.3%和7.1%,氮肥偏生产力分别提高5.5%、7.5%、11.8%和7.1%,氮肥农学利用效率分别提高了40.8%、51.5%、82.5%和48.1%,经济效益分别提高10.3%、14.0%、20.1%、10.6%。随氮肥追施次数增加,玉米吐丝前营养器官干物质转运量对籽粒的贡献率呈先降低后升高的趋势,吐丝后干物质积累量对籽粒的贡献率呈先升高后降低的趋势,NT8处理的吐丝前营养器官干物质转运量最低,吐丝后干物质积累量最高。NT6和NT8处理的株高、穗位、茎秆抗折断力、基部节间穿刺强度、压碎强度、弯曲强度较高,NT2和NT10处理较低。【结论】合理的氮肥追施次数可以延缓玉米叶片衰老进程,维持吐丝后较高的光合势,延长干物质快速积累的持续期并提高积累速率,增加吐丝后干物质量,同时,提高了茎秆基部节间的机械强度,增强了茎秆抗倒伏能力。氮肥分8次追施处理玉米的产量最高,达到22442 kg/hm^(2),氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力分别为15.18和62.09 kg/kg,经济效益为2.94万元/hm^(2)。在本研究密植和肥水灌溉条件下,氮肥分8次追施的效果最佳。

基于根冠协调发展的东北春玉米高产种植密度分析

植株地上部与地下部的协调是生长发育的内在需求,分析种植密度对冠根协调的影响能够为玉米增密高产理论和技术提供新的视角。本研究于2020-2021年在吉林省中国农业科学院作物科学研究所公主岭试验站进行,以郑单958和先玉335两个耐密品种为试验材料,调查了玉米关键生育时期内根系和冠层的相关指标在产量稳定区间的2个种植密度(D1:6.75万株hm^(-2);D2:9.75万株hm^(-2))下的差异。试验条件下,种植密度从D1增加到D2,玉米的单株干物质积累量、根干重等均出现显著降低,群体指标表现不同。其中,2个品种的群体籽粒产量未出现显著提升,在根系各指标达到最大值的吐丝后15 d(R2期),群体根干重、根长密度等也未出现显著提升。随着生育进程推进,玉米的冠根比呈指数函数增长(y=ae^(bx)),增加种植密度显著提高了玉米冠根比,粒根比、叶根比也增加,根系压力增大。研究结果表明,玉米根系对种植密度的响应程度与地上部存在差异,在产量水平基本相当的前提下,根系压力较小的种植密度更有利于冠根协调和合理群体的构建。

玉米籽粒乳线比例变化与灌浆和干燥过程的关系

为明确玉米乳线比例与籽粒含水率、籽粒灌浆进程的关系,为玉米田间收获期决策提供指标依据。本研究于2017年至2018年在宁夏回族自治区银川市永宁县对共计9种春播玉米品种开展观测调查。连续采集吐丝后20~80 d内的果穗中部横切面图像,测定果穗中部籽粒含水率和百粒干重。利用基于图像辅助的玉米籽粒乳线比例测定工具,获取不同时期、品种果穗籽粒的乳线比例信息。回归分析结果显示,在品种和年际间,乳线比例、籽粒含水率以及灌浆进程的变化略有差异,但规律一致。玉米乳线比例与籽粒含水率呈极显著的线性关系,回归方程为y=–0.2572x+52.482;玉米乳线比例与籽粒灌浆进程的关系符合极显著的Richards曲线关系,回归方程为y=99.65/[1+exp(2.45–0.07x)](1/3.70)。籽粒乳线比例的变化与一定范围内的籽粒含水率和灌浆进程密切相关,可以作为不同类型玉米收获期的田间评价指标之一。

基于高斯函数的春玉米叶片功能期模型构建与应用

叶片功能期是影响光合生产能力的关键因素,冠层叶片功能期的量化评估对玉米植株生长和产量形成具有重要意义。本研究于2015—2017年在中国农业科学院作物科学研究所吉林公主岭试验站进行,定株观测先玉335和郑单958两个品种各个叶位叶片展开时间和衰老时间,基于2015年和2016年试验数据,以高斯函数(y =a+b×e-(x-c)^2/2d^2)模拟玉米各叶位叶片功能期的动态变化,并用2017年数据验证,在此基础上进一步明确了模型特征参数的生理学意义,简化了叶片功能期模型构建的方法。研究条件下利用高斯函数构建的玉米叶片功能期模型年际间稳定性好、品种间区分度大。进一步解析利用一阶导(功能期最大值)、二阶导(功能期变化速率最大的点)、三阶导(功能期开始快速增大的点)等于零取整后的叶位并配合最顶部叶位(n)和基部第1叶这5个转折叶位叶片功能期构建的模型拟合度良好,极大地简化了该模型参数拟合的数据需求,并探讨了利用该模型函数对玉米叶片功能分组的可能性。本研究为玉米生产能力的量化分析提供了思路和方法,对各类玉米生长模型的完善和其他相关研究也有借鉴意义。

红外光谱结合化学计量学鉴别悬钩木主流品种

目的建立红外光谱结合化学计量学鉴别粉枝莓、红泡刺藤、黑腺美饰悬钩子。方法采用傅里叶变换红外光谱仪采集3个基原植物19批样品的红外光谱图,对光谱数据进行纵坐标归一化法、自动平滑、二阶求导处理等预处理,采用系统聚类分析法(HAC)、主成分分析法(PCA)和正交偏最小二乘判别分析法(OPLS⁃DA)对光谱数据进行分析。结果二阶导数红外图谱中1800~400 cm^(-1)波段为粉枝莓、红泡刺藤和黑腺美饰悬钩子鉴别区域,主要峰位置相同,但峰形和峰强有明显区别。结论该方法稳定可靠,能简便快速地鉴别粉枝莓、红泡刺藤、黑腺美饰悬钩子。

傅里叶红外光谱结合化学计量学的渣驯优劣鉴别研究

渣驯通常分为4个等级,藏医传统用药经验认为色黑、质重、粪便少的渣驯质量更优。不同等级渣驯外观性状差异较小,成膏后更不易区分。傅里叶红外光谱技术(FTIR)具有快速无损的优点,已广泛用于药材鉴别领域。以4个等级渣驯为研究对象,探究傅里叶红外光谱技术鉴别不同等级渣驯的可行性。收集渣驯药材及代用品共56批,按粪便比例和外观形态将药材分为4个等级,采用《六省区藏药标准》中炮制方法将各批次药材加工成干膏。采集不同样品4000~400 cm^(-1)范围的红外光谱信息,以不同化学计量学方法建立模型。预处理方式采用Saitzky-Golay(S-G)平滑、纵坐标归一化、二阶导数转化,渣驯红外光谱主要吸收区域为3500~3200,3000~2800,1800~1350,1350~900和900~400 cm^(-1),代用品吸收峰的波数差异较大。1779 cm^(-1)附近仅有Ⅰ等级渣驯和Ⅱ等级渣驯的吸收峰,1768 cm^(-1)附近Ⅰ等级渣驯和Ⅱ等级渣驯峰强度明显强于Ⅲ等级渣驯和渣驯代用品,1660 cm^(-1)附近仅代用品渣驯无吸收峰,1257 cm^(-1)仅代用品具有吸收峰,均可作为不同等级渣驯的鉴别依据;(3)号区域内及(7)号区域吸收峰差异均与传统分级相关,品质越好的峰强度越大,可作为多批次渣驯验证区域。根据SIMCA软件统计结果,主成分分析(PCA)较难区分不同等级渣驯;偏最小二乘法(PLS-DA)能更好地区分4个等级药材,外部验证结果表明该模型能很好地区分不同等级渣驯;通过SPSS21.0软件统计,系统聚类(HCA)可以区分部分Ⅲ等级渣驯及代用品渣驯。傅里叶变换红外光谱结合化学计量学能快速鉴别渣驯优劣,区分代用品,为渣驯质量评价提供一种快速有效的方法。

Research progress on reduced lodging of high-yield and-density maize

Increasing plant density is an effective way to enhance maize yield, but often increases lodging rate and severity, significantly elevating the risk and cost of maize production. Therefore, lodging is a major factor restricting future increases in maize yield through high-density planting. This paper reviewed previous research on the relationships between maize lodging rate and plant morphology, mechanical strength of stalks, anatomical and biochemical characteristics of stalks, root characteristics, damage from pests and diseases, environmental factors, and genomic characteristics. The effects of planting density on these factors and explored possible ways to improve lodging resistance were also analyzed in this paper. The results provide a basis for future research on increasing maize lodging resistance under high-density planting conditions and can be used to develop maize cultivation practices and lodging-resistant maize cultivars.