小麦抗倒伏茎秆形态指标及QTL分析

为明确小麦茎秆基部第2节形态及结构特征与抗倒伏关系,发掘抗倒伏关键茎秆形态指标及数量性状基因座位点(QTL)。以120份RILs家系为研究材料,分别测定2020,2021年茎秆强度及基部第2节间长度、茎粗、壁厚、纤维素含量和木质素含量等指标,开展多元回归分析,并结合55K SNP芯片进行QTL定位分析。结果表明,茎秆强度与基部第2节间茎粗和壁厚呈显著或极显著(P<0.01)正相关(P<0.05),与基部第2节间纤维素含量和木质素含量呈极显著正相关(P<0.01)。多元回归分析表明,基部第2节间纤维素含量是影响小麦茎秆强度的关键指标。基于55K芯片关联分析结果,在1A、1D、2B、2D、4D、5A、5B、5D和7B等染色体上共检测到19个与茎秆性状相关的QTLs,解释了7.67%~65.33%的表型变异。在1D染色体上,与标记AX-110771095和AX-109431570连锁的QTL位点同时控制基部第2节间长、壁厚及纤维素含量3个性状,解释了7.96%~10.76%的表型贡献率。

近30年来我国小麦和玉米秸秆资源时空变化特征及还田减肥潜力

【目的】我国拥有丰富的小麦和玉米秸秆资源,明晰我国小麦、玉米秸秆产量和养分资源量及还田减肥潜力的时空变化特征,可为推进秸秆资源利用和化肥减施提供决策依据。【方法】以农业农村部1988-2019年在全国小麦玉米区的土壤长期监测数据为基础,分析我国各地区不同年份的小麦玉米秸秆和养分资源量及还田减肥潜力。【结果】2010s全国小麦和玉米秸秆年均量分别达到1.62×10^(8)和4.23×10^(8)t,比1990s增加0.16×10^(8)和2.04×10^(8)t;秸秆NPK总养分资源年均量分别达到278.19×10^(4)和901.08×10^(4)t,比1990s增加27.97×10^(4)和434.82×10^(4)t,均以华北增量最高。30年来全国小麦秸秆及养分资源呈先降后增的趋势,玉米呈增长趋势。第一阶段(1990s—2000s)和第二阶段(2000s—2010s)小麦秸秆资源年变化速率分别为-42.47×10^(4)和205.10×10^(4)t·a^(-1),N、P和K的养分资源年变化速率分别为-0.26×10^(4)、-0.03×10^(4)、-0.44×10^(4)t·a^(-1)和1.27×10^(4)、0.14×10^(4)、2.11×10^(4)t·a^(-1);第一阶段和第二阶段玉米秸秆资源年变化速率分别为397.82×10^(4)和1643.60×10^(4)t·a^(-1),N、P和K的养分资源年变化速率分别为3.46×10^(4)、0.56×10^(4)、4.46×10^(4)t·a^(-1)和14.30×10^(4)、2.30×10^(4)、18.41×10^(4)t·a^(-1)。80%以上的小麦秸秆及其养分资源分布在华北和长江中下游,以华北最高(0.93×10^(8)t,NPK 160.31×10^(4)t),西南最低(0.09×10^(8)t,NPK 16.05×10^(4)t);70%左右的玉米秸秆及其养分资源分布在东北和华北,以东北最高(1.39×10^(8)t,NPK 296.96×10^(4)t),长江中下游最低(0.21×10^(8)t,NPK 44.40×10^(4)t)。全国小麦秸秆还田的N、P和K养分单位面积年均当季释放量分别为21.1、3.0和62.3 kg·hm^(-2),以华北最高,西南最低;玉米秸秆还田的N、P和K养分单位面积年均当季释放量分别为48.6、10.6和97.7 kg·hm^(-2),以西北最高,西南最低。近30年来,全国单位面积小麦和玉米秸秆还田的养分年均当季释放量持续稳定增加,小麦秸秆还田的N、P、K养分相当于化肥年均施用量的比例分别为9.13%—10.82%、4.26%—6.43%、88.02%—111.86%,玉米秸秆分别为22.99%—24.37%、16.04%—28.67%、150.29%—181.42%。【结论】我国小麦和玉米秸秆还田可满足作物生长的钾素需求,可减少约10%—20%氮肥、5%—20%磷肥的施用,充分利用秸秆资源,是实现化肥减施增效的重要保障。

棉花秸秆腐解特征及其对小麦产量的影响

为探讨还田的棉花秸秆腐解动态及不同还田量的棉花秸秆对小麦产量的影响,于2018-2020年冬小麦播种后,将棉花秸秆机械粉碎覆盖还田,设置全量还田(all stalk returning,AS)、半量还田(half stalk returning,HS)(移出一半秸秆后机械粉碎)、不还田(zero stalk returning,ZS)(移出全部秸秆)3个处理,分析不同还田量棉花秸秆的腐解、养分释放及其结构组分变化规律。结果显示,秸秆腐解速率表现为先快后慢,还田后20 d腐解最快,此后腐解速率逐渐下降;还田后170 d,2018-2019年半量还田和全量还田秸秆腐解率分别为73.4%和66.8%,2019-2020年分别为77.6%和60.4%。秸秆中不同结构组分的释放率存在差异,经过170 d腐解,棉花秸秆可溶性糖释放率为70.7%~81.38%,纤维素腐解率为57.3%~60.7%,木质素腐解率为44.1%~50.3%;秸秆N、P、K释放率也存在差异,N、P、K释放率分别为66.5%~74.7%、71.4%~80.5%和83.1%~87.9%。本研究结果表明,棉花秸秆还田增加了小麦有效穗数,进而提高小麦产量。可见,棉花秸秆还田有利于改善土壤养分状况,提高冬季作物(小麦)产量,其中以全量秸秆还田更好。

尼勒克县小麦高产栽培技术

尼勒克县是伊犁州小麦主产区。近年来,尼勒克县认真贯彻党的二十大精神,积极采取有效举措,扎实做好小麦田间管理,为农户增收提供技术保障,确保粮食丰产、农民增收。文章介绍了尼勒克县小麦高产栽培技术要点,供种植户参考。

小麦秸秆还田机粉碎装置性能影响因素试验与优化

利用设计的秸秆还田机粉碎装置进行了粉碎试验。以壳体包角、喂入速度、动定刀间隙为试验因素,秸秆的粉碎质量、粉碎功耗为试验指标,建立了粉碎质量和粉碎功耗的数学模型。随着喂入速度、壳体包角的增加和动定刀间隙的减小,粉碎功耗增大,粉碎质量提高。利用回归方程和主目标法,进行了参数的优化设计,结果为:粉碎室包角为70°、喂入速度为46.5m/s、动定刀间隙为10mm。

不同产量水平下小麦倒伏与茎秆力学特性的关系

为探讨晋中晚熟冬麦区高产与倒伏的矛盾,研究小麦基部茎节形态结构与抗倒力学的关系,该文采用SAN-CMT6104微机控制电子万能材料测试仪,对大田不同产量水平及倒伏程度下的小麦基部第2茎节进行了弯折力、惯性矩、弹性模量、抗弯刚度和弯曲强度等生物力学指标的测定。结果表明:不同产量水平随基本苗的过量增加,拔节期最高分蘖峰值的增加,群体倒伏时间提早,面积加大。虽然成穗数差异不大,但穗粒数降低,特别是千粒质量明显降低,产量递减。表明受该地区自然条件与种植制度的制约,合理的基本苗(450万/hm2左右),通过返青后适期适量的水肥调控,保持稳健的最高分蘖数是关系高产不倒的两个重要的群体临界指标。研究明确了倒伏与基部第2茎节形态结构、株高、节间距与力学指标弯折力、惯性矩、弹性模量、抗弯刚度、弯曲强度都呈负相关。而茎秆干质量、茎秆外径、壁厚与弯折力、惯性矩、弹性模量、抗弯刚度、弯曲强度都呈正相关。说明随着基本苗的过量增加与拔节最高茎蘖数的增加,基部茎秆力学负荷降低,就会发生倒伏。研究筛选出与茎节抗倒、群体质量、植株形态结构以及产量结构关系密切的两个力学指标,即"弯曲强度"与"弹性模量",可作为抗倒育种或株型育种以及高产群体架构设计的参考指标。

不同小麦品种主茎茎秆形态结构特征及其与倒伏的关系

为给小麦抗倒育种和栽培提供参考,选用河南省有代表性的6个小麦品种(矮抗58、周麦22、豫农202、郑麦004、偃展4110和豫农416),研究了其茎秆形态特征和解剖结构的变化特点及其与抗倒伏性的关系。结果表明,矮抗58、周麦22和豫农202未发生倒伏,其余品种在生育后期均发生不同程度倒伏。株高、重心高度、基部节间长度和小维管束数目与抗倒伏指数均呈极显著负相关,茎秆第2节间粗度和壁厚与抗倒伏指数呈极显著正相关。矮抗58抗倒性较强的原因是株高和重心高度低,豫农202的第1和第4节间长度以及基部节间(第1和第2)长度占总茎长的比例均最小,而周麦22基部节间粗度和壁厚最大,这3个抗倒品种间机械组织层数和厚度无显著差异。

小麦茎秆的抗弯复合材料力学模型

为研究小麦茎秆的抗弯性能和获得茎秆材料常数,本文首先对小麦茎秆进行了四点弯曲的试验研究。在试验测量数据的基础上建立了小麦茎秆有限元计算模型,该模型考虑了植物材料的正交异性和管壁分层力学参数的变化等情况。本文还将Brazier屈曲理论引入小麦茎秆抗弯性能研究中,使用双层复合材料圆柱壳模型,分析得到了纯弯曲时小麦茎秆的曲率弯矩关系。研究结果表明:理论模型能够正确反映小麦茎秆的抗弯行为;局部屈曲是影响小麦茎秆的抗弯性能的重要因素;试验和有限元计算结果与理论解基本吻合。

中耕培土后覆盖秸秆对烤烟生长及养分吸收和产质量的影响

通过田间试验研究了中耕培土后垄面覆盖小麦秸秆对烟株农艺性状、根系及整株干物质累积、养分吸收和烟叶产量、产值和品质的影响。结果表明:中耕培土后垄面覆盖小麦秸秆对烟株前期的生长影响不大,但对打顶后烟株的生长有一定的促进作用;覆盖秸秆烟株表现为中、上部叶片扩展更好,叶面积系数增加,体内干物质累积和养分吸收增多。覆盖秸秆处理烟叶产量、产值和上等烟比例均显著高于对照,而在烤后烟叶化学成分含量和评吸结果方面,处理与对照较为接近。

麦秸的微观构造及化学成分分析

【目的】对麦秸(麦秸秆、麦叶、穗轴)的构造及化学成分进行比较分析,为麦秸的综合利用提供参考。【方法】以麦秸秆、麦叶、穗轴为研究对象,观察其宏观构造,用扫描电镜观察其微观构造,参照GB/T 2677.8-94、GB/T 2677.10-95和GB/T 742-2008规定的造纸原料成分测定系列方法分析其化学成分。【结果】麦秸秆、麦叶及穗轴的宏观和微观构造具有一定的差异性。麦秸秆的外表面光滑,有蜡状物质,组织致密,而内表面组织疏松,无角质层;麦叶角质层较薄,但表面蜡质晶体含量最多;穗轴表面组织致密,角质层较厚,表面蜡质晶体和硅质细胞较多。主要化学成分含量(质量分数)分析表明,麦秸秆、麦叶、穗轴中酸不溶木质素含量分别为16.36%,12.24%,16.29%;综纤维素含量分别为76.98%,65.08%,76.25%;纤维素含量分别为41.11%,35.16%,37.35%;灰分含量分别为5.21%,9.96%,4.48%。【结论】在定向结构麦秸人造板的生产中,提高麦秸秆的劈裂率,减少麦叶和穗轴的含量,可以提高板材的性能。

小麦茎秆抗弯性能研究

该文以小麦茎为研究对象,建立了有限元计算模型。通过非线性屈曲分析,发现通过改变几何或者物理参数能够模拟出小麦茎不同的失稳形式,其中最明显的影响因素为壁厚和横、纵向弹性模量比。以此为参考,对两个生长期的小麦茎进行四点弯曲试验,研究不同节位茎的抗弯能力,曲率与惯性矩之间的关系和失稳模式。研究表明B raz ier屈曲是小麦茎失稳的主要原因。从开花期到成熟期茎抗弯刚度下降,发生B raz ier屈曲的几率增加。

麦秸秆成分剖析及其胶合性能的研究

以麦秸为研究对象,将其解剖分层,采用化学分析和现代仪器分析相结合,对其各层进行成分分析,找出其最大差别。同时针对其表面的特殊性,采用两大类共 7种不同的偶联剂对其进行处理,以探讨其胶合性能的变化情况。结果表明,与整秆相比,麦秸外层厚度约占20%,其各组分含量均有不同程度的差异,其中灰分含量比整秆高 17. 2%,而灰分中的SiO2 含量更是明显高于整秆的一倍多,苯酚-乙醇(苯-醇)可溶物含量比麦秸整秆的高 21. 95%;电子自旋共振波谱仪 (ESR)测试麦秸整秆的自由基比外层要高,扫描电镜 (SEM)可看出麦秆外表面光滑,内表面没有角质层,利于胶滴的润湿、扩散和渗透。偶联剂KH-550对麦秸各层面的胶合均较好,尤其是对外表面的胶合强度提高很大,其他类偶联剂无明显效果。

基于扇环形区域图像分割的小麦秸秆截面参数测量方法

针对小麦秸秆截面显微图像中组织成分的结构和灰度特征,研究了一种扇环型分区域图像分割方法,用于精确分割厚壁、维管束等关键组织结构。小麦秸秆截面的内外侧轮廓构成了一个近似的环形区域。先粗略定位厚壁和维管束所属的圆环区域。依据定位信息,以截面中心为起点向圆环外轮廓画射线,将圆环划分为大量的扇环形小区域。用Otsu算法对各个小区域进行独立的阈值分割,再对分割结果进行拼接等后续处理,得到完整的厚壁或维管束,最后以此为基础精确测量秸秆截面的各种参数。实验结果表明,与传统的Otsu算法相比,该方法对显微图像采集过程中切片、染色、拍照等环节导致的低质量图像具有较高的分割准确性和鲁棒性,在提高了切片样本利用率的同时降低了人工劳动强度。该测量系统对各类参数的测量精度均大于94.6%。

基于煤与麦秸秆共活化的超级电容器用活性炭电极材料的制备

分别以神木烟煤、麦秸秆及二者混合物为前驱体,采用KOH活化法制备超级电容器用活性炭电极材料(AC1,AC2,AC3),采用低温N2吸附、接触角法对各活性炭的孔结构和润湿性进行表征,并利用恒流充放电、循环伏安、漏电流和交流阻抗等测试手段对各活性炭电极材料的电化学性能进行对比评价。结果表明:AC3兼具AC1比表面积高和AC2润湿性好的优点,其组装的超级电容器在3 mol/L KOH电解液中具有较高的比电容(270 F/g)、充放电可逆性好、较低的漏电流(0.01 mA)和较小的阻抗等特点,反映出煤与麦秸秆共活化过程中存在协同效应。

麦秸秆醋液的成分分析及抑菌性能研究

采用气相色谱-质谱联用仪分析了麦秸秆醋液原料的主要化学成分,并对麦秸秆醋液的抑菌性能进行了研究。结果表明,麦秸秆醋液是一种含有70种组分的液态混合物,主要含有酚类(28.68%)、有机酸类(22.16%)、酮类(21.22%)、醇类(4.00%)和醛类(1.44%)等物质。抑菌试验发现,麦秸秆醋液对2种细菌(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)的抑菌环直径分别为10.2和9.2mm,两阴性对照样片均无抑菌环,表明麦秸秆醋液对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有一定的抑菌效果。

小麦秸秆粉碎装置的粉碎性能试验分析

秸秆粉碎装置是秸秆还田机的主要工作部件,本文利用自行设计的秸秆粉碎试验台,以壳体包角、刀辊转速、动定刀间隙为三个试验因素,以粉碎质量、粉碎功耗为试验指标,对小麦秸秆进行了粉碎试验,建立了粉碎质量和粉碎功耗的数学模型,分析了粉碎装置结构、运动参数对粉碎质量、粉碎功耗的影响规律,优化确定了粉碎装置的最佳结构和运动参数,为秸秆还田机提供了依据。

不同生长期小麦茎秆力学性质与形态特性的相关性

为了研究小麦茎秆生物力学性质指标与小麦优种特性的相关性,以正在优种选育过程中的4个北方小麦品种为研究对象,试验测定了开花期、乳熟期及蜡熟期茎秆基部第二节间的惯性矩、拉伸强度、弯曲强度、剪切强度、弹性模量、抗弯刚度等生物力学指标及小麦形态、生理特性指标值;应用SAS软件进行相关性分析,筛选出了开花期主要生物力学评价指标为弯曲强度,乳熟期为抗弯刚度。并且确定了与相应生物力学相关度较大的形态、生理特性指标,开花期为:外径、茎秆干质量、株高、节间距、含水率、壁厚、穗质量;乳熟期为穗质量、外径、株高、叶鞘高、茎秆干质量。并且随着生长期的不同,相关度也不同,尤其是与含水率的相关度逐渐减小。该研究为建立生物力学指标评价体系提供了选择依据。

小麦秸秆生物炭对四环素的吸附特性研究

在300、450、600℃下制备了小麦秸秆生物炭(XM300、XM450、XM600),并进行了表征,研究了生物炭对水中四环素(TC)的吸附机理。结果表明,随热解温度的升高,生物炭比表面积与孔容积增加,孔径变小。准2级动力学方程和Langmuir等温模型更适合描述生物炭对TC的吸附,表明该吸附过程主要是受2种以上因素共同影响的单分子层吸附,生物炭对TC的吸附容量顺序为q(XM600)>q(XM450)>q(XM300)。颗粒内扩散方程拟合发现生物炭对TC的吸附包括快速外扩散与缓慢内扩散2个过程。pH影响了生物炭与TC之间的静电作用及π-π电子供体受体相互作用,导致吸附容量先减小后增大,在pH=9.02时最大。阳离子与TC之间的竞争作用导致生物炭对TC的吸附容量略有减小。

冬小麦主茎及分蘖籽粒产量和品质的差异

为了解小麦主茎及分蘖籽粒产量和品质的差异,以临优2018为材料,对其主茎及分蘖进行连续挂牌标记,并测定其相应产量和品质性状。结果表明,主茎和低位蘖穗粒数、千粒重及产量均高于高位蘖。高位蘖籽粒清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量较高,而谷蛋白和总蛋白质含量较低,主茎籽粒谷蛋白和总蛋白质含量介于低位蘖和高位蘖之间;主茎与低位蘖籽粒湿面筋含量、稳定时间、评价值较高。因此,促进主茎与低位蘖的发育、提高其成穗质量有利于小麦高产优质。

小麦茎秆弯折力学性能的试验研究

以高秆、中秆和矮秆3个品种的小麦为试验对象, 进行了不同生长期、不同节间惯性矩、弹性模量、抗弯刚度等力学指标的测定和相应变化规律的研究, 旨在探索指导小麦优种筛选相应的生物力学性能指标和评判方法。试验结果表明: 在乳熟期内, 节间位置对三品种的茎秆惯性矩、弹性模量、抗弯刚度等三个指标均影响极显著; 生长期对三品种茎秆基部第二节段的弹性模量、抗弯刚度两个指标影响也极显著, 而生长期对茎秆基部第二节段惯性矩的显著性影响因品种的不同而有所差异。