应用高光谱图像技术对林下作物质量等级鉴别方法——以黄芪为例

黄芪作为一种林下多年生草本,具有极高的经济和药用价值。黄芪粉是黄芪的重要消费形式,不同质量等级的黄芪粉由于内部成分差异,在近红外光谱下具有不同的特性,而肉眼却难以区分。针对不同质量等级间黄芪粉难以鉴别的问题,利用高光谱成像技术对312组黄芪粉样本进行数据采集,再对光谱信息采用标准正态变化(SNV)、多元散射校正(MSC)和卷积平滑(SG)3种预处理,再利用竞争性自适应重加权采样(CARS)、变量组合集群分析(VCPA)和区间变量迭代空间收缩法(IVISSA)对全波段光谱进行特征提取,以优选的特征波长作为输入,建立K-近邻判别(KNN)和支持向量机(SVM)分类模型。结果表明:经过竞争性自适应重加权采样的支持向量机模型分类效果最好,训练集和测试集准确率分别达到100.00%和98.94%,能够实现黄芪粉的准确分类,为林下作物的等级鉴别提供了新的研究思路。

不同类型生物炭对芳香樟生长及光合特性的影响

【目的】探究不同类型生物炭对芳香樟生长和光合特性的影响,以期为芳香樟经济林营造提供科学依据。【方法】以盆栽芳香樟优质品系‘MD1’为材料,设置对照(CK,不施化肥和生物炭)、化肥(F)、木炭+化肥(MC)和秸秆炭+化肥(JC)4个处理,在芳香樟移栽前一天施入生物炭(140 g/盆)、化肥(尿素、过磷酸钙、氯化钾分别为6,2.19,0.44 g/盆),将其与土壤混匀,移栽定植后浇水灌透。移栽后测定施用不同类型生物炭对芳香樟生长指标、各器官精油含量、芳樟醇相对含量和根系活力的影响,并分析叶片光合特性和氮代谢的调控过程。【结果】1)与施用化肥处理相比,不同类型生物炭处理均可提高芳香樟株高、地径、总生物量和根系活力,且不同类型生物炭处理之间差异显著,JC处理对芳香樟植株生长的促进效果优于MC处理,其芳香樟株高、地径、总生物量和根系活力比MC处理分别增加了36.22%,8.24%,8.68%和12.80%。2)与施用化肥处理相比,不同类型生物炭处理均可显著提高芳香樟茎、叶得油率和芳樟醇相对含量,其中以JC处理芳香樟叶得油率和芳樟醇相对含量最高,分别达4.05%和94.31%。3)施用生物炭可提高芳香樟SPAD值和净光合速率,蒸腾速率随时间的变化呈先升高后降低的趋势,减少光合产物消耗;化肥处理除亚硝酸还原酶外,氮代谢酶活性显著高于其他处理。【结论】施用不同类型生物炭均能促进芳香樟生长,提高精油含量和芳樟醇相对含量,改善芳香樟的光合生理特性,其中以秸秆炭+化肥处理综合表现最优。

油柿雌雄花芽同化物和重要元素含量比较分析

探究同化物和重要营养元素对柿属植物性别分化的潜在调控作用,提升柿属植物性别分化的生理调控研究水平,为人工调控柿花性别、解决柿育种中存在的优良雄性种质缺乏的问题提供理论基础。以二倍体油柿为研究对象,在4月中旬花芽性别分化的形态学关键时期(此时花芽中的雌、雄蕊原基选择性败育,是形成单性花的关键阶段),分别比较雌雄异株和雌雄同株的雌、雄花芽间的同化物和重要元素含量差异。结果表明,在油柿的雌雄异株和雌雄同株系统中,雌花芽的果糖、葡萄糖、淀粉含量均显著低于雄花芽;雌花芽的N、K含量均显著低于雄花芽;雌、雄花芽的氨基酸含量虽然差异不显著,但存在雌花芽低于雄花芽的趋势;相比于雌花芽,雄花芽中高表达基因主要富集在淀粉合成、海藻糖代谢、糖酵解、脂类合成、四吡咯等色素和光合作用途径。在雌雄同株中,雌花芽的P含量显著低于雄花芽。相关性分析发现,花芽中不仅果糖、葡萄糖和淀粉间存在极显著正相关性,与N、K含量存在显著正相关性,表明N、K等元素对同化物合成非常重要。基于同化物和重要元素含量的主成分分析和聚类分析,雌雄异株和雌雄同株系统的雌花芽被聚为一类,雄花芽被聚为另一类,表明在两套系统中,花芽性别分化的生理调控机制几乎一致。相比于雌花芽,雄花芽在发育过程中积累了更多的同化物,并有可能消耗了更多的能量,这可能是油柿单株或枝条生长状况不佳时,通过开雄花的方式集中能量在短期内完成生殖任务(仅需开花散粉)的一种策略。研究结果揭示了油柿雌、雄花芽中同化物和重要元素的含量规律,有助于通过控制树体营养来调控柿花性别,从而提高育种效率。

被子植物种子发育的激素调控研究进展

种子是植物的繁殖器官,也是农作物的主要收获部分,因此种子的正常发育对于保障人类的粮食安全至关重要。被子植物种子由胚、胚乳和种皮3部分组成,其发育过程受不同信号通路的调控。其中植物激素对于种子各组织发育有着至关重要的影响,是调节种子发育的重要因素。将生长素、细胞分裂素、赤霉素和油菜素内酯4类植物激素作为重点,对其调控网络的分子机制进行梳理,综述了模式植物拟南芥及其他作物种子发育相关基因的研究进展,总结了特定基因对胚、胚乳及种皮发育的作用机理,讨论了种子发育进程的分子机制与植物育种的发展,为了解被子植物种子发育的激素调控机理及作物的品质改良和产量提升提供理论依据。

柚子皮生物活性炭的改性及对异戊二烯的吸附性能研究

柚子Citrus maxima在我国广受欢迎,柚子皮所具有的海绵状多孔结构,使其具有很强的吸附作用。本文拟采用柚子皮制备生物活性炭-VOCs固气型复合体,并进行苯系污染物降解性能研究。对柚子皮进行炭化后,经过碱溶液活化,分别以NaNO_(2)、KMnO_(4)、(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)氧化改性处理得到改性柚皮活性炭。选用不同氧化改性柚皮活性炭吸附回收VOCs中的异戊二烯以促进苯系污染物降解。实验得出,NaNO_(2)、KMnO_(4)、(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)改性的柚皮活性炭对异戊二烯的吸收过程均遵循准二级动力学,说明反应速率与反应物浓度的二次方成正比;吸附热力学实验发现其显著符合Langmuir模型,与Freundlich拟合较差,1/n不具备参考价值。符合Langmuir说明其吸附为单分子层吸附,且吸附位点能量均统一。其中(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)改性的柚皮生物活性炭对异戊二烯的吸附量在25℃时为3.93mg∙g^(-1),吸附性能最好。

施氮量和施氮频次对野牛草种子产量和氮肥利用效率的影响

为探究野牛草(Buchloe dactyloides(Nutt.)Engelm.)种子产量生产的最佳施氮量和施氮频次,本研究于2023年在河北涿州开展田间试验,采用随机区组设计,以不施肥为对照,以施氮量和施氮次数为试验因素,其中施氮量设置6个水平(60,90,120,150,180,210 kg·hm^(-2)),施氮频次设置1次和2次。结果表明:随施氮量的增加,株高差值、生殖枝数、种子产量和氮肥农学利用率(Nitrogen Agronomic Efficiency,NAE)均呈先增后减的趋势;相同施氮量条件下,分2次施肥比1次施肥显著提高了(P<0.05)种子产量与NAE,其增幅分别为2%~65%和11%~159%。根据施氮量、施氮频次与野牛草和NAE的回归模型分析,将总施氮量为165.50 kg·hm^(-2)分两次施入时,能够获得最佳种子产量。本研究为河北地区野牛草的高产制种及肥料的高效管理提供参考依据。

卡拉胶/秸秆木质素复合膜的制备与性能研究

为提高秸秆的利用价值,利用碱法提取稻草秸秆中的木质素(Straw lignin,SL)与卡拉胶、山梨醇共混,制备出一系列不同SL含量的卡拉胶与秸秆木质素复合膜(C/L复合膜)。通过对膜的结构表征和性能测试,研究SL添加量对复合膜结构和各项性能的影响。结果表明,SL能够有效增强膜的力学性能,改善膜的阻湿性能,增大膜的雾度,并赋予膜抗氧化性和紫外屏蔽性能,但对膜的热稳定性影响不大。在SL含量高于8%时,复合膜拥有均匀和致密的结构,证明SL与复合模之间的相容性良好,红外结果表明,氢键是其主要的键合力;SL添加量为10%时,复合膜可以阻挡绝大部分光紫外线;当SL添加量为12%时,膜的力学性能最佳,拉伸强度为22.97 MPa,断裂伸长率为30.40%;而在SL添加量达到14%时,膜的阻湿性能最优,其水蒸气透过率达到最低值6.78×10^(-11) g/(m·s·Pa),水接触角从28°增大到79°;膜的抗氧化性会随着SL添加量的增大而增大;在添加16%的SL时,复合膜的DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)自由基清除率由0增加到23.39%。

保存时间对糟渍生笋主要营养成分的影响

糟渍是竹笋保存的一种传统工艺,利用酒槽模拟建立优势菌群,辅以真空分装的方式对生笋进行保存,探讨不同保存时间对糟渍生笋主要营养成分的影响。结果表明,在糟渍处理后190 d内,随保存时间的增加,糟渍生笋粗纤维、粗脂肪、粗蛋白、氨基酸含量均呈先升高后趋于稳定的趋势,平均含量分别为136.1、89.6、197.4、12.7 g·kg^(-1);而可溶性糖含量则呈先降低后趋于稳定的趋势,平均含量为16.3 g·kg^(-1)。差异显著性分析结果表明,糟渍生笋粗纤维、粗蛋白和氨基酸含量均显著高于原料笋(P<0.05)。相关性分析结果表明,糟渍处理后生笋粗纤维与可溶性糖含量之间存在显著负相关关系(P<0.05),与粗脂肪、粗蛋白和氨基酸均存在极显著正相关关系(P<0.01);可溶性糖与粗蛋白、氨基酸之间均存在极显著负相关关系(P<0.01);粗脂肪与粗蛋白、氨基酸之间均存在极显著正相关关系(P<0.01);粗蛋白与氨基酸之间存在极显著正相关关系(P<0.01)。

用于油水分离和碘吸附的枫香果壳@COFs的制备

石油工业发展产生的大量含油废水、核能发展产生的放射性碘排放均对人类健康与环境构成威胁,制备多功能吸附材料有效进行油水分离、碘吸附已成为近年来的热点研究。枫香是中国优良速生树种,枫香果具有天然的多孔结构,但每年有大量的枫香果作为农林废弃物而得不到合理利用。本研究以枫香果壳作为基底材料,在脱木素预处理的基础上通过(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷将枫香果壳氨基化,并利用席夫碱反应将共价有机框架(COFs)接枝在枫香果壳表面,生成枫香果壳@COFs复合材料。通过N_(2)吸附-脱附实验、有机溶剂吸附实验、碘吸附实验对复合材料的性能进行表征。实验结果表明:该复合材料拥有良好的油水分离能力和碘吸附性能。复合材料的比表面积为190 m^(2)/g,在13种有机溶剂中表现出良好的吸附能力以及循环性能,对三氯甲烷的吸附容量最大可达5841 mg/g,并在20次循环后保持90%的吸附容量。此外,在碘蒸气中的吸附容量达到1180 mg/g,并在5次循环后仍保持50%以上的吸附容量。该复合材料不仅成本低、天然环保,还具有优异的可回收性能以及循环性。研究结果有望为此类农林废弃物提供新的利用思路,也为废水处理提供新的方案。

黑木耳多糖运动饮料生产工艺配方及优化

以黑木耳多糖、桑葚汁、蔗糖、柠檬酸、稳定剂(明胶和羧甲基纤维素钠的质量比为1∶1)为试验材料,制备黑木耳多糖运动饮料;以5种材料质量分别占饮料总质量的比例(以下简称添加量)对饮料品质的影响,进行单因素探索试验;然后依据单因素试验结果,对每种材料的添加量遴选3个梯度(黑木耳多糖添加量10%、20%、30%,桑葚汁添加量20%、30%、40%,蔗糖添加量3%、4%、5%,柠檬酸添加量0.1%、0.2%、0.3%,稳定剂添加量0.10%、0.15%、0.20%),按照正交表(L_(18)(3^(5)))设计正交试验;以饮料感官品质(色泽、气味、口感、组织状态)为评价指标,邀请20位相关专业人员对正交试验结果(饮料感官品质)进行主观评价(对饮料感官品质赋分),依据赋分值,遴选黑木耳多糖运动饮料的最佳生产工艺配方。结果表明:黑木耳多糖添加量为20%、桑葚汁添加量为30%、稳定剂添加量为0.15%、蔗糖添加量为3%、柠檬酸添加量为0.2%时,黑木耳运动饮料的口感、色泽和稳定性最佳。

山东省22份元宝枫种质资源含油率及脂肪酸组分分析

【目的】筛选发掘元宝枫优异种质,为元宝枫良种选育提供理论支撑和物质基础。【方法】以22份元宝枫种质为材料,测定元宝枫种仁含油率,并利用气相色谱法测定籽油中脂肪酸组分及含量,利用隶属函数法和主成分分析法对各种质进行综合评价。【结果】22份元宝枫种仁的含油率为24.4%~39.2%,变异系数为13.9%;在元宝枫籽油中共检测到19种脂肪酸成分,脂肪酸含量的变异系数为14.9%~42.5%,其中神经酸含量的变化范围为4.49%~11.69%,变异系数为25.0%。8种主要脂肪酸成分的平均含量由高到低的顺序为亚油酸(22.93%)>油酸(20.09%)>花生四烯酸(17.44%)>花生一烯酸(7.74%)>神经酸(6.78%)>棕榈酸(3.82%)>硬脂酸(1.98%)>亚麻酸(1.24%)。相关性分析结果表明,含油率与亚油酸、硬脂酸、亚麻酸显著相关,与其他几种脂肪酸相关性不显著,8种主要的脂肪酸成分之间存着在不同程度的相关性。利用主成分分析法进行降维分析,根据累积贡献率不低于85%的原则,共提取到3个主成分,累积贡献率为87.939%。分别利用隶属函数法和主成分分析法对元宝枫各种质的含油率和8种主要脂肪酸含量进行综合评价,得到的评价结果基本一致。【结论】元宝枫各种质的含油率及脂肪酸含量间均存在丰富的变异,具备筛选高神经酸含量、高含油率等特定选育目标的物质基础。其中,22号种质含油率为38.9%,神经酸含量为9.68%,综合评价值位列第1,19号种质神经酸含量最高,达11.69%,综合评价值位列第2。根据评价结果筛选出22号、19号和1号共3份优良种质。

高寒区氮添加对禾豆间作系统牧草和种子产量的影响

禾豆间作是农作物增产和提高土地利用效率的经典种植方式,有关燕麦(Avena sativa)与豌豆(Pisum sativum)不同间作种植模式对饲草和种子产量影响的研究较少。本研究开展氮添加对燕麦与豌豆单播、同行混合及隔行间作三种植模式饲草和种子产量的影响。结果表明:(1)氮添加能增加单播、同行混合和隔行间作系统燕麦和豌豆的生物量,相同氮水平下,隔行间作系统生物量最高;同时,氮添加能提高单播、间作燕麦及单播豌豆种子产量。(2)隔行间作燕麦和豌豆的土地当量比高于同行混合间作模式。(3)同行混合和隔行间作燕麦的竞争系数显著高于豌豆。由此可见,燕麦和豌豆隔行间作种植并适量氮素添加是实现高寒区人工草地增产提质的有效途径。

浅谈包衣种子推广存在问题及对策

伴随农业种植技术的不断发展,包衣种子以其独特优势获得广泛关注。包衣种子即指用种衣剂包裹的种子,能够有效提升青稞种子抗病虫害能力、抗逆性、发芽率及成活率,促进幼苗健康成长,进而提升青稞种植产量及质量。种子包衣技术的发展应用,摒弃传统浸种、消毒等处理方式,降低了农户种植人力、物力消耗,促进农业产业可持续发展。但在现阶段,包衣种子推广过程中依旧存在较多问题,如包衣易脱落、包衣内部无籽、农户信任度及认知不足、推广途径单一等,对包衣种子的推广应用造成了一定阻碍。基于此,需要创新、优化种子包衣工艺,提升设备操作能力,并通过培训为农户详细说明包衣种子优势,提升知名度与市场竞争力,推动包衣种子在农业发展中的应用范围。

伏牛山区林下套种黄精技术

结合黄精的习性,从林地的选择、套种树种及位置选择和整地、种植、管理措施等方面总结伏牛山区林下套种黄精技术,并对经济效益和社会效益进行分析。林下套种黄精既可合理利用林地资源,又能增收,是一项值得推广的致富项目。

青海柴达木盆地唐古特白刺果实酿酒潜力分析

为综合开发唐古特白刺果实生物资源,以青海省5个天然分布的唐古特白刺居群为研究对象,比较分析其果实中的基本理化指标(还原糖、总酸、pH)、酚类物质(单宁、总酚、花色苷)、香气物质等含量,为进一步开发利用唐古特白刺果实提供数据支撑。结果表明:1)果实还原糖含量达154.67~291 g·L^(-1),适合进行酒精发酵类饮品加工;2)果实总酚含量达10.18~13.41 mg·g^(-1),花色苷含量达1.31~1.59 mg·g^(-1),适合酿造干红类果酒;3)果实中共有52种挥发性物质,总量最高达5776.801μg·L^(-1),芳香浓郁,可酿造具有特征芳香的干型果酒。因此,唐古特白刺果实在干型果酒酿造方面具有较大的开发潜力。

落叶松不同器官化学组分及其生物炭理化性质研究

为实现落叶松采伐剩余物的多级、高值利用及炭化还林、改良土壤提供理论依据,探究了落叶松不同器官(树干边材、树枝、树皮、树叶和松果)材料的主要化学组分,分析了其热解特性及其生物炭的基本理化性质,分离并测定落叶松各器官纤维素、半纤维素、木质素、苯醇抽提物和灰分含量,并表征各器官材料的热稳定性。将落叶松不同器官材料分别在500、700、900℃下炭化并表征各生物炭的理化性质。落叶松树干边材中综纤维素含量最高、松针中木质素和灰分含量最高、树枝中苯醇抽提物含量最高。落叶松的热解过程分为干燥、快速热降解和煅烧3个阶段,主热解反应发生在200~400℃,热重结果及炭得率分析均表明,松针的残炭率最高。同一组织器官的生物炭产率和表面官能团种类均随炭化温度的升高而逐渐减少;而同一组织器官生物炭的pH值随炭化温度上升而逐渐升高。5种生物炭的比表面积情况为:树皮炭>树干炭>松果炭>松针炭>树枝炭。落叶松边材的纤维素含量最高,适宜用作造纸制浆等原材料,松针的木质素含量较高,适宜用于提取化学品。树干边材、树皮和树枝适合炭化还林,其中树皮炭的炭得率较高、比表面积较大,pH值呈强碱性且化学性质比较稳定,可用于改良酸性土壤。

白花金钮扣水提液对4种杂草种子萌发和幼苗生长的化感作用研究

为了解云南新发入侵植物白花金钮扣(Acmella radicans(Jacquin)R.K.Jansen)化感潜力,本研究采用该物种地上以及地下部水提液测定对4种主要伴生物种三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)、胜红蓟(Ageratum conyzoides L.)、马唐(Digitaria sanguinalis(L.)Scop.)、虎尾草(Chloris virgata Sw.)种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,白花金钮扣地上/地下部水提液对三叶鬼针草和胜红蓟的种子发芽率、发芽指数、根长、茎长和生物量均有明显的抑制作用,而低浓度0.0125~0.025 g·mL^(-1)时对马唐和虎尾草出现“低促高抑”现象。白花金钮扣地上部水提液对4种伴生杂草种子萌发和幼苗生长的抑制率明显大于地下部,且随浓度增加抑制率逐渐提高,抑制率总体上依次为根长>茎长>生物量>发芽率。从化感响应指数和综合化感指数对比看,白花金钮扣对胜红蓟抑制率最大,其次为马唐和三叶鬼针草,最差为虎尾草。本研究首次表明白花金钮扣具有的化感潜力可能有助于其入侵和扩展。

行距和播种量配置对‘青海’草地早熟禾产量和生长特性的影响

为明确行距和播种量对‘青海’草地早熟禾(Poa pratensis L.Qinghai)生长特性和产量的影响,筛选出适宜其饲草生产和种子生产的最佳种植行距和播种量。本试验采用裂区设计,分别设置4个不同行距和播种量为主副区,分析整个生育期不同处理下叶绿素含量、叶氮含量和高度的变化;测定完熟期时各处理的净光合速率,鲜草产量、干草产量和种子产量,并进行考种和发芽试验,研究行距和播种量对牧草产量和种子产量及种子质量的影响。结果表明:过马营镇地区播种行距20 cm,播种量5 kg·hm^(-2),牧草干重产量和种子产量最高,分别达到7600 kg·hm^(-2)和1366 kg·hm^(-2),种子发芽指标的隶属函平均值综合排序也最高。行距影响植物生殖指标中的千粒重、亩穗数和穗粒数进而影响种子产量,种子产量贡献结果由大到小为亩穗数>千粒重>穗粒数;牧草产量受行距和播种量及二者交互作用的影响。叶绿素和叶氮含量随生育期推进呈先升高后降低趋势,且二者与净光合速率有显著的相关性;光合速率,蒸腾速率和气孔导度呈极显著相关且受播种量影响显著。

油料饼粕基木材胶黏剂研究应用进展

在食用油和生物柴油的提炼过程中,不可避免地产生大量的富含蛋白质和碳水化合物的油料饼粕副产物,利用其研发木材胶黏剂是油料饼粕利用的一条新途径。本研究对大豆饼粕、油菜籽饼粕、花生饼粕、棉籽饼粕、小桐子饼粕和油茶饼粕等油料饼粕制备木材胶黏剂的研究及应用现状进行了简要总结,指出目前存在的问题并进行了客观分析,展望了油料饼粕木材胶黏剂的发展前景。

柿果实形状形成的关键时期

【目的】研究柿果实形状形成的关键时期,为人工调控柿果实形状的关键处理期选择提供参考。【方法】以8个典型的长椭球形果实(长果)柿品种和9个典型的扁椭球形果实(扁果)柿品种为研究对象,2021和2022年从5月16日花冠完全脱落到9月27日果实达到商熟期,共分13个时期采集各品种果实,对柿果实形状形成的表型变化作深入观察分析。【结果】1)相同发育阶段上的同一品种,在不同年份间果形无显著差异;2)长果和扁果的纵径、横径和单果鲜质量等性状的快速增长期具有一致性,均包含2个快速生长期,分别是从5月16日-7月14日和8月14日-9月27日;3)长果果形指数(纵径与横径的比值)增加最快的时期是从5月28日到7月3日,而扁果果形指数在此时期呈现高-低-高的动态变化;7月3日之后长、扁果的果形指数都趋于稳定,因此果形指数显著变化时期主要在5月16日-7月3日;4)进一步发现长果与扁果的果形指数比值上升最快的时期为5月16日-7月3日,该时期长、扁果形差异越来越大,为柿果实形状形成的关键期。【结论】本研究确定了柿果实形状形成的形态学关键时期,即从5月16日-7月3日的发育阶段,该时期可作为后续柿果实形状形成机理研究的重点采样期,同时也可作为人工调控柿果实形状的关键处理期,为柿果形调控研究奠定了基础。