甘蔗中硅元素的分布特征及其基因型差异

【目的】探明硅在甘蔗植株中的分布特征和筛选硅高效吸收积累的甘蔗基因型。【方法】本研究以23个基因型甘蔗为供试材料,测定成熟期甘蔗各器官中硅的分布与积累特征,并比较不同基因型甘蔗对硅的吸收积累差异。【结果】硅含量在甘蔗各器官间存在显著差异,分布趋势为:叶片>叶鞘>根系>蔗蔸>蔗皮和蔗髓。叶片和叶鞘的硅含量均在甘蔗不同部位间差异显著,以植株中部最高。甘蔗植株各器官的硅积累量分布趋势为:叶片>叶鞘>蔗蔸>蔗髓>蔗皮>根系,硅积累量主要集中于地上部,其中叶片和叶鞘的在植株中占比较大,二者之和达到59.88%~72.42%。硅含量和硅积累量均在不同基因型甘蔗间存在显著差异,在供试甘蔗基因型中‘德蔗07-36’、‘柳城05-136’和‘粤糖50号’表现出对硅更为高效的吸收和累积特征。甘蔗生物量与硅含量间相关性密切,其中地下部植株生物量分别与蔗叶、蔗茎硅含量间显著正相关(R^(2)=0.63,P<0.01;R^(2)=0.50,P<0.05)。【结论】硅在甘蔗植株上的分布主要集中于地上部,其中蔗叶(叶片+叶鞘)的硅含量和硅积累量最高。甘蔗植株对硅的吸收积累存在基因型差异,具有较为发达的地下部生物量有助于促进甘蔗对硅的吸收累积。

还田作物秸秆腐解研究进展

作物秸秆还田是增加土壤养分、改良土壤理化性质的重要技术措施之一。为了解作物秸秆还田后的腐解过程,本文介绍了还田秸秆腐解的规律和秸秆腐解的常见研究方法。接着分析了秸秆组分,碳氮比(C/N),腐熟剂和土壤环境对秸秆腐解的影响,及秸秆腐解对农田生态系统的效应。最后指出了腐解条件不佳,腐熟剂开发不足,操作技术不规范等问题。为进一步提高作物秸秆科学还田的腐解速率,推动绿色农业的可持续发展提供理论基础。

基于因子分析和聚类分析的甘蔗品种抗螟性评价

为明确甘蔗品种(系)抗螟性评价指标,建立甘蔗品种(系)抗螟性综合评价体系。在田间自然虫源条件下,以螟害株率、螟害节率、螟害指数、枯梢率、蛀道数、蛀道长度和羽化率为甘蔗生长中后期抗螟性评价候选指标,对19个甘蔗新品种(系)的抗螟性进行因子分析和聚类分析。结果表明:除螟害株率外,其余6个候选指标均有望作为抗螟性评价指标,其中螟害指数与单茎重损失量、蔗糖分损失量间同时具有显著正相关,是评价甘蔗受害程度的最佳指标。因子分析结果表明,6个抗性相关指标可简化为3个公因子,即植株受害因子、蛀道解剖因子和螟虫生长发育因子。根据品种因子得分,对19个甘蔗新品种(系)抗螟性进行系统聚类分析,结果显示,粤甘42号对螟虫抗性最高,福农38号、桂糖29号、柳城03-1137和桂糖31号对螟虫抗性最低。本研究结果不仅提供了甘蔗抗螟性评价指标与综合抗性评价方法,还明确了19个甘蔗新品种(系)对甘蔗螟虫的抗性。

施用硅肥对甘蔗抗条螟性及其产量的影响

为明确甘蔗施用硅肥对甘蔗条螟(Chilo sacchariphagus Bojer)抗性的影响,在田间自然螟虫胁迫条件下,对甘蔗含硅量、抗条螟性指标和产量性状等进行测定。结果显示,硅肥在187.5~750 kg/hm^(2)施用量范围内能显著提高整个生长季甘蔗植株的硅含量,显著降低甘蔗条螟钻蛀率和为害程度。硅肥施用量、植株硅含量和抗条螟性指标间响应一致。采用因子分析对7个抗条螟性指标进行简化,可分为3个公因子,即苗期条螟为害因子、工艺成熟期条螟为害因子和条螟生长发育因子。苗期螟害枯心率、工艺成熟期螟害节率和羽化率可作为硅肥调控甘蔗对条螟抗性效应的评价指标。经逐步回归分析可知,在7个抗条螟性指标中,苗期螟害枯心率和累积蛀道长度对蔗茎产量影响最大。562.5 kg/hm^(2)硅肥施用量对甘蔗条螟防治效果和甘蔗增产效应最适宜。研究表明,硅肥能显著提升甘蔗植株硅含量,增强甘蔗植株对条螟的抗性,有效降低甘蔗条螟发生为害,促进甘蔗增产增收。

甘蔗大型机械化收获模式对蔗地土壤物理性状和宿根蔗产量的影响

为明确机械收获对蔗地土壤物理性状和宿根蔗产量的影响,以消除蔗农对大型机械收获系统对甘蔗耕层土壤严重压实的顾虑。以广西红壤坡耕地为研究对象,设置机械收获和人工收获2种处理,研究机械收获对耕层土壤物理性状和宿根蔗产量的影响。结果表明:蔗垄0~40 cm土层,土壤容重、贯入阻力、抗剪强度、田间持水量和总孔隙度等土壤物理性状在机械收获和人工收获间均无显著差异。蔗沟0~20 cm土层,机械收获后,土壤紧实度、贯入阻力和抗剪强度显著提高,总孔隙度和通气孔隙度下降。同人工收获相比,机械收获过程中,机具行走对蔗沟土壤造成压实,但对蔗垄土壤影响不显著。蔗垄土壤紧实度在垂直梯度上存在2个明显交替变化的界面,0~20 cm土层以人工收获的土壤紧实度较高,20~40 cm土层以机械收获的土壤紧实度较高。第1年宿根季和第2年宿根季人工收获处理蔗茎产量均高于机械收获处理,但差异不显著。综上所述,在固定道技术下,甘蔗机械收获对蔗垄土壤物理性状和宿根蔗产量的影响不显著。本研究为规范甘蔗机械收获操作,减少大型机械对蔗地土壤压实提供了科学依据。

甘蔗条螟卵空间分布型及其抽样技术

应用聚集度指标法、Iwao回归模型法和Taylor幂法等,对甘蔗条螟(Chilo sacchariphagus Bojer)卵块在秋植蔗田的空间分布和抽样技术进行研究。结果表明,甘蔗条螟卵块在田间呈现负二项分布的聚集型分布;在单位样方(5m行长,1.3m行距)内,个体间相互吸引,分布的基本成分为个体群,其聚集强度随密度升高而增加;条螟卵块聚集原因同卵块密度相关;在田间抽样方式上,以五点取样效果最佳;卵块理论抽样模型为N=t2/D2(1.098/m+0.147)。

应用甘蔗蔗蔸形态特征评价甘蔗宿根性研究

【目的】分析蔗蔸形态特征与甘蔗生物量、宿根性间的内在联系,为强宿根性甘蔗种质资源的鉴定评价和种质创新提供理论参考。【方法】测定29个供试甘蔗品种(系)的生物量、地上部农艺性状、蔗蔸中根系和地下芽形态特征等24个性状,采用SPSS 22.0对蔗蔸形态特征进行遗传变异、相关性、通径和因子分析及系统聚类。【结果】供试甘蔗品种(系)的各性状变异系数为7.26%~49.47%,遗传多样性指数为1.616~2.030,表现出丰富的遗传变异。除根冠比和高位芽萌发数2个性状外,其余22个性状均在29个供试甘蔗品种(系)间差异显著(P<0.05,下同)。蔗蔸形态特征与甘蔗生物量、宿根性间存在显著或极显著(P<0.01)相关性。通径分析结果显示,蔗蔸体积、有效茎数、根交叉数和地下芽总数是影响甘蔗地上部生物量构成的关键性状;有效茎数、地下芽总数和蔗蔸生物量对宿根发株率构成影响较大。因子分析结果表明,22个性状指标可简化为7个因子,其累计贡献率达82.09%。聚类分析将29个供试甘蔗品种(系)在遗传距离为15.00处划分为4个类群,其中柳城05-136、福农09-12206、德蔗07-36、桂糖54号、桂糖42号和云蔗08-1095具有丰富的地下芽库、发达的地下根系,且生物量大,宿根性强。【结论】供试甘蔗品种(系)在生物量、宿根性和蔗蔸形态特征上表现出丰富的遗传多样性,通过建立基于蔗蔸形态特征、生物量及宿根性的综合评价模型评价甘蔗的宿根性表现,筛选出柳城05-136、福农09-12206、德蔗07-36、桂糖54号、桂糖42号和云蔗08-1095等6个具有高生物量、强宿根性的甘蔗品种(系)。

蔗叶粉碎还田对甘蔗螟虫发生的影响

根据生产上甘蔗收获期蔗叶处理方法的不同,通过田间试验,测定了蔗叶焚烧和蔗叶粉碎还田对当年宿根蔗的甘蔗螟虫发生的影响。结果表明:在苗期,甘蔗螟虫以二点螟为主;在甘蔗生长中后期,条螟、黄螟和二点螟混合发生为害,但条螟种群数量最大。与蔗叶焚烧处理相比,蔗叶粉碎还田处理中,螟害导致的螟害株率相当,分别为94.17%和91.39%,但枯心率和螟害节率均显著降低,分别为43.86%、12.29%和17.23%、13.57%,表明蔗叶粉碎还田有利于减轻甘蔗螟虫为害。

3.6%加强型杀虫双防治甘蔗害虫效果

利用3.6%加强型杀虫双颗粒剂进行防治甘蔗害虫田间试验。结果表明：在甘蔗整个生长期间施用该药对甘蔗条螟和蔗龟均有较好的防治效果,比常规对照3%呋喃丹颗粒剂和5%特丁硫磷颗粒剂防治效果好,且对甘蔗有一定的增加产量和促进糖分提高的作用。在甘蔗生产中推荐用量90~105 kg/hm2。

甘蔗生长中后期品种(系)对螟虫抗性稳定性分析

以螟蛀节率为甘蔗生长中后期抗螟性指标,应用AMMI模型对19个甘蔗品种(系)在3个试验点的螟虫抗性进行稳定性分析。结果表明:甘蔗品种(系)对螟虫的抗性存在显著的环境效应、基因型效应和环境与基因型的互作效应,其中以环境对总体的变异影响最大。综合甘蔗品种(系)对螟虫的抗性水平和稳定性,粤糖60号和粤甘42号在供试品种(系)中属于对螟虫抗性较高且稳定的品种,柳城03-1137在供试品种(系)中属于对螟虫高感且稳定的品种。

甘蔗品种生长中后期对螟虫抗性综合评价

采用螟虫自然侵染的方法,以螟害节率为甘蔗生长中后期抗螟性指标,分析19个甘蔗品种(系)在新植和宿根条件下对螟虫的抗性。结果表明:在该试验地,黄螟是甘蔗生长中后期的优势种,条螟次之,二点螟最少。3种螟虫的抗螟性指标均在19个甘蔗品种(系)间存在显著差异,甘蔗品种(系)对3种螟虫的抗性均存在显著的基因型效应。甘蔗品种(系)对黄螟和二点螟的抗性还存在显著的植期效应、植期和基因型互作效应,其中植期对黄螟和二点螟的种群数量影响最大。3种螟虫的抗螟性指标均在两个植期间显著正相关,但同一植期内3种螟虫的抗螟性指标间相关性不显著。综合评价各甘蔗品种(系)对3种螟虫的抗性水平,柳城05-136、云蔗03-258、粤甘42号和桂糖30号在供试甘蔗品种(系)中对3种螟虫均表现出较高抗性。

不同土壤改良措施对机械压实酸化蔗地土壤理化性质及微生物群落结构的影响

探讨不同土壤改良措施对土壤物理性质、养分、微生物和甘蔗产量的影响,对机械压实后酸性土壤改良策略的制定具有较为重要的意义。本研究设置添加松土精(B2)、添加生物菌肥(B3)、添加有机肥(B4)、添加生石灰(B5)4种土壤改良处理,以不添加土壤改良剂作为对照(B1),连续2个作物季对蔗地土壤物理性质、养分、微生物和甘蔗产量构成等指标进行研究。结果表明, B4处理可显著降低土壤容重、紧实度、贯入阻力和抗剪强度,提高土壤总孔隙度、通气孔隙度和毛孔孔隙度,其固相容积率显著低于对照,液相容积率显著高于对照,土壤有机质含量、全氮含量得到显著提升, B2、B3处理紧实度和总孔隙度降低,土壤物理性状得到一定改善, B5处理土壤pH值显著提升,土壤酸性得到改善, B3、B5处理土壤有效磷含量得到显著提升。4种土壤改良措施土壤细菌和真菌Shannon指数、Chao1指数和ACE指数均高于对照,均能提升土壤耕层细菌和真菌的物种多样性和物种丰富度,降低土壤细菌中Proteobacteria (变形菌门)和Acidobacteria (酸杆菌门)的相对丰度、真菌中Basidiomycota (担子菌门)的相对丰度,增加细菌中Actinobacteria (放线菌)和Chloroflexi (绿弯菌门)的相对丰度、真菌中Ascomycota (子囊菌门)的相对丰度,并改变其他真菌群落组成。4种土壤改良措施均可不同程度地提高成熟期甘蔗有效茎数和单茎重,从而增加甘蔗产量;效果以添加有机肥最好,生物菌肥其次。本研究为筛选适合改良和培肥机械压实酸性土壤措施,提高甘蔗产量提供了科学依据。

甘蔗机械化种植的农艺技术分析

甘蔗糖业在保障我国食糖安全中的地位举足轻重,而机械化已成为提高我国甘蔗糖业国际竞争力急需突破的关键技术瓶颈。本文探讨了机械化种植在甘蔗生产全程机械化中的重要性,结合机械化种植对生态条件、耕层条件和高产苗期群体结构特点的技术要求,对甘蔗机械化种植的品种选择、种茎质量、下种量、植沟深度、覆土厚度、肥药使用、地膜覆盖等农艺技术进行了分析,为实现甘蔗全程机械化的高产稳产提供参考。

不同甘蔗品种的机械化收获损失研究

机械化收获是事关中国甘蔗产业水平提升和实现可持续发展的重要环节,而农机农艺融合是加速机械化收获推广应用的关键。采用国际主流甘蔗联合收割机Austoft7000型对5个甘蔗品种的机收田间损失率和夹杂物率进行了分析,研究结果表明:粤糖55和福农39是当地适宜机械化收获的高产品种;福农15蔗茎组织较松脆,机收不宜过高速行驶,以免蔗茎在收割机通道内挤压破损,造成田间损失增加,在此原则基础上,调大排杂风量可有效减少夹杂物。在上述研究基础上,提出了产能类型区分、熟期安排和机械作业面一致性的机收品种布局原则。

不同行距与群体密度对甘蔗生长的影响

对福农15号、福农28号和福农39号等3个甘蔗品种在2种行距、3种群体密度下的农艺性状表现和冠层结构特点进行研究,以探明不同行距和群体密度对甘蔗生长的影响。结果表明,福农15号伸长前期长势稳健,中期快,后期慢,适于宽行稀植;福农39号伸长前期、中期长势稳健,后期持续伸长期最长,亦表现出宽行稀植的增产潜力。此外,针对上述品种特性提出了机械化栽培技术要点。

不同耕整地方式对甘蔗耕层结构特性及产量的影响

为探讨不同耕整地方式对甘蔗地耕层土壤结构特性和产量的影响,以1.4 m和1.6 m两种种植行距为主处理,以深松35 cm+旋耕25 cm、深翻50 cm+旋耕25 cm、不深松(旋耕25 cm)3种耕整地作业方式为副处理,对甘蔗产量性状,土壤容重、紧实度、孔隙度、三相容积率、田间持水量、土壤贯入阻力和抗剪强度等土壤结构特性进行研究。结果表明:1.6 m行距处理甘蔗蔗茎产量显著低于1.4 m行距处理;1.6 m行距处理土壤紧实度显著小于1.4 m行距,容重显著高于1.4 m行距处理,1.6 m行距处理显著改善土壤贯入阻力和抗剪强度。与对照不深松(旋耕25 cm)相比,深松35 cm+旋耕25 cm及深翻50 cm+旋耕25 cm处理通过增加土壤耕作深度,显著改善了耕层土壤紧实度和耕层土壤容重,改善了耕层的整体疏松程度;深松作业通过提高耕层土壤总孔隙度,尤其增加了30~40 cm土层的毛管孔隙度,提高了深层土壤的保水能力,对甘蔗中后期株高伸长和茎径增粗产生显著的促进效应。深松35 cm+旋耕25 cm与深翻50 cm+旋耕25 cm均显著降低了耕层土壤贯入阻力,但对土壤抗剪强度的改善效果不显著;深松35 cm+旋耕25 cm的固相容积率最小,气相容积率最大,不深松(旋耕25 cm)耕作措施的固相容积率最大,气相容积率最小,3种耕作措施的液相容积率没有显著差异。深松35 cm+旋耕25 cm和深翻50 cm+旋耕25 cm均对土壤物理结构的改善具有积极作用,能显著提高甘蔗产量,在具有大马力拖拉机和高质量深松器的蔗区建议采用深松35 cm+旋耕25 cm的耕整地方式,在缺乏大马力拖拉机和高质量深松器的蔗区,可以采用铧式犁深翻50 cm+旋耕25 cm的耕整地方式来代替深松,以达到增厚耕层的目的。

福寿螺卵期生物学特性

福寿螺的卵块主要分布在距水面垂直高度11-30 cm的寄主或渠壁上(占90%);福寿螺的产卵量随雨日和雨量的增加而减少,随温度的升高而增加;卵发育速率与温度呈线性关系,可用回归方程Y=0.006X-0.068来表示;卵的发育起点温度及有效积温分别为14.2℃和152.16日.℃;卵孵化率与湿度呈线性关系,可用回归方程Y=2.24X-103.417表示.

机械化模式下不同追肥量对甘蔗品种产量的影响

在机械化生产模式下,研究3种追肥量处理对7个甘蔗品种的蔗茎产量及其构成性状、蔗茎伸长速度的影响。研究结果表明,蔗茎产量的构成主要取决于品种特性,7～8月份月长速和月长速差值可作为了解品种伸长生长特性和进行节本管理的有益指标,对蔗茎产量及其构成性状的主成分分析将供试品种分为两种产量类型,并讨论了不同类型品种在机械化生产模式下的栽培管理要点。

甘蔗热带种金属硫蛋白家族基因的克隆及响应重金属胁迫的表达分析

金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白,在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料,分别测定了其在CdCl2、ZnSO4和CuCl2水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量,结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1(登录号为KJ504373)、ScMT2-1-5(登录号为MH191346)和ScMT3(登录号为KJ5043704)3个金属硫蛋白家族基因,它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子,开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长228 bp,编码75个氨基酸;ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子,ORF长246 bp,编码81个氨基酸;ScMT3含有1个内含子和2个外显子,ORF长198 bp,编码65个氨基酸。RT-qPCR显示,Cd2+胁迫下,在甘蔗地上部和地下部,ScMT2-1-5均连续显著上调表达,而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟,在地下部呈“扬-抑”趋势,提示甘蔗响应Cd^2+胁迫过程中ScMT2-1-5起更积极的作用,ScMT1参与胁迫后期的分子响应,而ScMT3不起主导作用。Cu^2+胁迫下,地上部ScMT1连续显著上调表达,ScMT2-1-5和ScMT3呈总体上调的表达趋势;地下部,ScMT1和ScMT2-1-5的上调表答均出现延迟,仅在胁迫后期显著上调表达,而ScMT3仅在胁迫前期显著上调表达。该结果提示了ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在Cu2+胁迫响应过程中的协作关系,三者共同参与了地上部的胁迫响应,其中ScMT1起更积极的作用;此外三者还先后参与了地下部对Cu^2+胁迫的分子响应。Zn^2+胁迫下,ScMT1和ScMT3分别仅在地上部和地下部显著上调表达;ScMT2-1-5在地上部和地下部均呈“扬-抑”的应答趋势;提示了在甘蔗响应Cd^2+胁迫应答过程中ScMT1和ScMT3分别在地上部和地下部起主要作用,ScMT2-1-5参与了胁迫前期的分子响应。ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在甘蔗不同组织中及在重金属(Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+)不同累积水平下呈现出相似或互补的应答特性,提示上述甘蔗MT家族不同成员在重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面产生了功能分化,且三者在应对过量Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+对甘蔗组织造成伤害的过程中存在时空上的协同作用。该研究为深入理解多倍体植物甘蔗中MT家族各成员基因在重金属耐受过程中的协同作用机制奠定了基础。

我国甘蔗生产全程机械化的农艺技术分析

探讨了甘蔗生产全程主要环节机械化作业存在的问题,并针对不同地形条件下的机械化模式提出相应的农艺技术策略,为实现甘蔗机械化高产稳产提供参考。