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[硕士论文] 巫夏君
农业推广 广西大学 2017(学位年度)
摘要:耕地作为农村农民农业生产最重要的物质基础,其质量的好坏直接影响了农产品产量和质量水平。广西曾在1958~1960年和1979~1984年开展过两次土壤普查工作,获得了大量丰富的土壤信息,对改良耕地、科学施肥等提供了极其重要的依据。自2005年以来,国家农业部组织了全国范围的测土配方施肥行动,以建设环境友好型和资源节约型的集约化农业为目标,以高效、经济、生态、安全、科学等为方向,全面推动测土配方施肥的健康发展,推动农业的可持续发展。
  本文从分析国内外测土配方施肥现状,广西宾阳县测土配方施肥现状、土地类型、农作物栽培基础状况以及测土配方施肥发展进程和效果入手,对宾阳县宾州镇自2008年开展推广实施测土配方施肥以来的情况进行了调查研究。为当地农民增收节发挥了重要作用,推进了宾州镇乃至全县农业的发展。具体表现为:第一,基本摸清宾州镇农业生产施肥以及耕地土壤肥力变化、供肥能力及肥料利用等基本情况。第二,总结归纳出测土配方施肥推广应用的主要经验方法,主要是领导高度重视,部门相互配合:充实技术力量,完善基础建设;广泛收集资料,充分利用数据;认真做好采样,加强样品检测:分析实验结果,组织专家研讨;加强技术培训,做好施肥指导;进村入户到位,大力宣传推广等重要内容。第三,推广实施该项技术使宾州镇在生态效益、经济效益、社会效益和农民满意度上取得了明显的成效。在此基础上明确分析了宾州镇在推广实施测土配方施肥过程中,存在的专业人才不足,技术力量薄弱;经费投入不足,配方施肥设施不完善;农民耕地利用不科学,测土配方施肥发展不平衡;施肥配比结构不合理,化肥利用率低;盲目施肥现象依存,农业环境受到污染;配方施肥指标体系不全,专家推荐系统有待升级等问题。结合当地实际情况,提出了通过加强实验研究,推广先进技术;重视经费投入,建立长效机制;加大宣传力度,培训农民技能;健全推广网络,提高生产水平;推行科学施肥,防止化肥污染;健全施肥体系,带动经济发展等对策进一步促进宾州镇测土配方施肥技术得到广泛应用和长久发展,为建设社会主义新农村添砖加瓦。
[硕士论文] 胡梓超
农业工程 西安理工大学 2017(学位年度)
摘要:黄土地区耕地面积连年锐减,耕地资源破坏和浪费严重,人地矛盾严峻。为了提高粮食单产,大量化肥投入到农田中,但由于化肥利用率低,大量的肥料均以多种形式流失,造成一系列严重的土壤环境问题。本文通过在农田表层5~10cm条施(宽5×长100cm)不同纳米碳含量(质量含量分别为0、0.001、0.005、0.007、0.010k g/k g),分析研究了不同纳米碳对农田土壤水分、养分、作物生长发育以及其产量的影响。主要得到以下结论:
  (1)纳米碳条施含量较高时,在农田中在一定程度上增大了土壤容重,使土壤变得紧实,降低土壤中大孔隙的数量;纳米碳在土壤中不会使土壤产生斥水性;纳米碳可以增加土壤中粒级>2的土壤水稳定性团聚体的数量,增加了在水分入渗过程中抵抗水破坏的能力。
  (2)土壤添加纳米碳后,土壤中大孔隙数量降低,中小孔隙数量增加,而与大孔隙相比,小孔隙中的水分受外界吸力影响较小,保持水分能力较强;且纳米碳具有极大比表面积,表面能极高,对水分有较高的吸持力。从作物整个生育期内不同土壤深度的土壤含水量分布来看,表层土壤由于蒸散量较大,含水量较低,施加纳米碳的小区表层10cm,即纳米碳层以上部分土壤含水量要高于对照组,且随着纳米碳质量含量的增加,土壤吸持水分的效果愈加显著。
  (3)分析不同纳米碳含量对冬小麦及春玉米各生育期内的土壤养分浓度与播种前土壤初始养分浓度差值的影响可以发现,将纳米碳条施于土壤表层以下5~10cm,提升了这一土壤深度范围内的土壤水分吸持能力,同时抑制了硝态氮的向下淋移,有效的提升了氮肥的利用率;纳米碳强吸附性的特性在粘粒含量较低的土壤中,可以增加钾离子在条施纳米碳土层内的滞留时间,从而抑制髙移动性的钾离子向深层土壤迁移,提高钾肥的利用率;土壤对速效磷有较强的吸附作用,与硝态氮、速效钾相比,磷素在土壤中具有固定性强、移动性弱的显著特点。纳米碳吸附土壤中速效磷的同时,还胶结了大量吸附着磷素的土壤细颗粒,进一步稳固了磷素在相应土层深度的留存,提高了磷肥的利用率。
  (4)较大质量含量的纳米碳在作物生育期内可提高作物植株内的养分含量,促进作物茎叶的发育,增大作物的茎粗和叶面积,并提高植株生物量。且质量含量为0.007和0.010kg/kg的纳米碳小区对作物产量的增产效果最为显著,分别对关中地区冬小麦增产2.4%和3.5%,对神木春玉米增产4.4%和5.7%。
  (5)根区水质模型(RZWQM2)对不同纳米碳质量含量的小区内冬小麦和春玉米的生长发育过程和最终产量进行模拟时,率定及验证过程中不同土层含水率、养分的 ERMS值和MRE值的变化范围均在可接受范围内,农田各土层土壤含水率、硝态氮、作物吸氮量及产量的模拟值与实测值变化趋势相同。因此根区水质模型(RZWQM2)可以较好地模拟冬小麦和春玉米的生长发育过程。
[硕士论文] 李茹
风景园林学 广西大学 2017(学位年度)
摘要:试验以金花茶(Camellia nitidissima)2年生嫁接苗为材料,采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计,研究不同水肥处理下盆栽金花茶苗期生长及生理的效应机制,揭示不同水氮磷耦合下盆栽金花茶生长生理的水肥特性,叶片养分积累、需求规律以及金花茶各指标间的相关性。筛选出对金花茶生长生理最佳水肥水平,提高水肥利用率,为金花茶在园林栽培、推广等提供理论基础。具体研究结果如下:
  (1)盆栽金花茶苗木株高与地径的生长量在10-12月份长势最佳,不同水肥处理间各生长指标株高相对增量、地径相对增量、比叶重、根冠比、生物量均呈显著性差异。在主效应分析中,水氮磷三因素对金花茶株高与地径的相对增量产生极显著的影响,对生物量无显著影响。在耦合效应分析中,水氮交互对株高相对增量影响显著,当W=16%,N=2.4g时株高相对增量值最大;水氮、水磷对地径相对增量和生物量产生显著性影响,当W=16%,P=1.2g时地径相对增量值最高,当W=16%,N=3.6g时金花茶生物量出现了极值。除了根冠比之外,各生长指标之间都存在着极显著的正相关关系,其中比叶重与株高相对增加量的相关性最大。
  (2)不同水肥处理对金花茶叶片含水量并无显著性影响,不同处理下光合作用的各指标均有极显著差异性。除了胞间二氧化碳Ci之外,在相同施肥处理下,金花茶净光合速率Pn、蒸腾速率Tr和气孔导度Gs会随着干旱胁迫的增加而降低。水分均对金花茶各光合作用指标Pn、Tr、Ci以及Gs有显著性影响,氮对Pn和Ci有显著影响,磷对Ci有极显著的影响。耦合效应中,水氮磷三因子之间的两两交互作用对金花茶光合作用的四个指标均无显著性影响。
  (3)金花茶叶绿素a、b以及叶绿素总量的变化趋势整体一致。磷对叶绿素a的影响效应最显著,氮磷交互对叶绿素a的影响作用大于水氮交互,水磷交互对叶绿素b有显著性影响,氮磷交互对叶绿素总量的显著影响作用大于水磷交互。在相同的施肥水平下,土壤含水量低的处理叶绿素含量较低。水因子对PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm有显著性影响(p<0.05);三者的交互作用均对Fv/Fm无显著影响。
  (4)干旱胁迫较严重时,丙二醛(MDA)含量最高;水肥较充足的处理,MDA含量最低。氮因素对MDA的显著性负效应影响大于水。三因素的耦合效应均对金花茶叶片MDA含量无显著性影响。水氮磷三因子分别对可溶性糖含量、可溶性蛋白含量有显著性正效应影响。氮磷交互对可溶性糖与可溶性蛋白含量产生显著抑制作用。
  (5)水氮磷三因子均对叶片全氮有显著正效应影响,影响大小为磷>氮>水,水因子对叶片全磷有极显著正效应影响,氮对金花茶叶片全钾的负效应影响大于水对其正效应影响。水磷交互对叶片全氮有极显著抑制作用,水氮磷三者的交互对叶片全磷、全钾产生显著促进作用,且NP>WP>WN,氮磷交互对金花茶叶片全钾产生显著的抑制作用。在耦合效应中,当P=1.6%,N=3.6g时植株叶磷含量最大;W=16%,P=1.4g植株叶片钾含量出现峰值。
  (6)株高相对增量与地径相对增量、比叶重、生物量以及叶片含磷量有极显著正相关关系,与MDA为极显著的负相关关系。根冠比除了与金花茶叶片蒸腾速率Tr有极显著的正相关关系以外,与其他指标均无显著性关系。综合分析当土壤含水量为13.8%,施氮量为1.81~3.62g/株,施磷量约为1.2g时金花茶苗木生长状态最佳。
[硕士论文] 郝梦超
作物 石河子大学 2017(学位年度)
摘要:目的:随着现代农业信息技术的应用和滴灌技术日益的发展,新疆南北疆的设施农业作物的推广种植得到了快速崛起,然而绝大多数设施农业的灌溉水和化肥施用没有节制,浪费严重、利用率较低。如何提高水肥和土地资源的利用效率,实现作物精准灌溉施肥,成为当前新疆设施农业发展进程中的一个难点和热点。鉴于此,因地制宜的开发一套适合我国国情以及新疆本土的低成本、高效率、实用性的全自动水肥一体化系统,结合黄沙基质栽培技术把该套系统应用在设施农业作物栽培上,不仅成为现代农业发展的需要,也成为带动新疆以及兵团少数民族地区干旱生态农业实现可持续发展的关键。
  方法:该系统由控制中心、灌溉施肥系统、土壤墒情采集系统三大模块构成。控制系统中心采用PLC(可编程控制器)技术和触摸显示屏技术相结合,通过触摸显示屏界面选择水池和自来水两种灌溉水源方式,设定手动和自动两种水肥运行模式、水肥参数,可实现水肥的定时定量以及自动化控制。灌溉施肥系统由两个文丘里吸肥器、一个灌溉通道、两个吸肥器控制电动球阀、四个灌溉电动球阀、潜水泵、离心泵、液位仪等PVC管件组成,采用电动球阀作为灌溉和施肥的开关控件结合文丘里吸肥器可均匀稳定的实现四个温室大棚相同作物或不同作物的水肥控制,同时针对不同作物各个时期水肥需求,制定匹配的灌溉与施肥方案。土壤墒情采集系统由土壤水分/EC为一体的传感器、无线采集模块、无线传输模块三部分构成,这一模块的设计可对作物根际灌溉水的含量和电导率精准控制和实时调节。
  结果:本文设计的基于PLC控制的全自动水肥一体化系统,通过设定作物不同生育期的水肥参数, N、P、K和微肥的比例,采用黄沙作为栽培基质与系统的结合,在新疆南北疆设施温室大棚高产栽培种植项目上的应用实现了四座温室大棚不同作物的水肥的精准控制。以PLC+触摸屏为控制中心模块,稳定可靠;灌溉装置采用独立管道由PLC直接控制,通过触摸显示屏的按键一键启动灌溉,当传感器侦测到土壤容积含水量达到提前设置好的水分上线时,自动关闭灌溉模式;施肥装置由两条施肥通道与灌溉管路并联,可独立开启,通过监测土壤EC值,控制肥料的用量,达到精准施肥的目的;水分/EC传感器针对作物根部土壤水分以及EC值的动态监测,可实现水肥定时定量供给和实时调控。无线采集模块和传输模块和传感器的有效结合,并且将其优化应用于整个系统中,提高了土壤数据采集的效率,实现真正精准灌溉施肥。通过新疆南北疆设施园区示范表明;通过作物不同生育期的灌溉参数、肥料配比、施肥参数的设计和控制,全自动水肥一体化系统控制下栽培的西瓜和番木瓜整个生育期基质容积含水量保持在10%~22%、15%~22.5%,EC值在0.32 mS/cm~1.25 mS/cm、0.21mS/cm~1.15 mS/cm,实现了南疆皮山农场设施园区西瓜及北疆伊犁谊群设施园区番木瓜在黄沙基质上的标准化高效栽培及水肥精准控制。
[博士论文] 王峰
土壤学 华中农业大学 2017(学位年度)
摘要:干旱是造成农业损失最严重的自然灾害之一,即使在湿润多雨的亚热带红壤区也频发季节性干旱。人们对季节性干旱的发生机制及其调控进行了深入研究和实践,然而,多是单一研究土壤或作物对季节性干旱响应,缺乏对土壤-作物系统对季节性干旱响应及缓解季节性干旱对策的系统探讨。本研究在充分认识亚热带红壤区季节性干旱时空特征的基础上,通过设置不同的作物种植时期、耕作措施,探索从时间和空间上减缓季节性干旱的途径。通过设置不同的施肥措施和秸秆覆盖等水保措施,分析土壤水分、作物生长及根系分布、土壤结构变化与季节性干旱的关系;从土壤、作物、施肥、田间管理多方面探讨对土壤-作物系统对季节性干旱的响应及季节性干旱的发生机制,得到如下主要结论:
  1.亚热带红壤区季节性干旱具有鲜明的时空特征。该区每年7~10月蒸发量大于降雨量,7~8月份蒸发量是降雨量的2.1倍,两者相差达265.8mm,此时段最易发生干旱。林地、草地、裸地和农田四种土地利用方式中,农田7~8月份处于作物需水旺盛期,且根系多分布在0-30cm土层。因此,每年7~8月农田0-30cm土层易发生季节性干旱,且连续干旱超过12天不利于玉米生长,玉米生长前期遇旱减产风险大于后期遇旱。调整播期或促进根系下扎可能会减少季节性干旱危害。
  2.错开作物需水旺盛期或关键期与季节性干旱易发时段将有利于避旱。连续两年从5月中旬开始每15天播种一期玉米,每年播种五期。以正常播期6月中旬为参照,播期前移,玉米产量无显著变化;播期后移,玉米籽粒产量显著下降,减产达23.3%-52.6%;不同播期间茎叶干重差异不显著。不同播期玉米成熟期的根系90%以上均分布在0-30cm土层,且无明显分层,根质量密度也无显著差异。播期前移可能会避开作物后期遇旱,但是改变播期并没有改善根系分布,也没有明显的避旱效果,播期后移作物反而减产。通过调整播期来减缓季节性干旱的效果不佳。
  3.相对于常规耕作,短期的深耕、免耕和压实均改善0-40cm土层水分状况,提高田间持水量3%-5%和有效水含量22%-50%,且主要影响0-20cm土层。与常规耕作相比,短期的深耕提高玉米籽粒产量25.8%,15cm×40cm土体玉米总根质量密度21%;短期的免耕和压实则分别减产16.7%和21.6%,分别降低玉米总根质量密度21%和50.5%;短期的深耕降低了0-10cm表层玉米根系比例约10%,提高30-40cm深度根系比例43%;短期的免耕和压实分别提高10.5%和6.2%,降低30-40cm深度根系比例10.5%和54.5%。该区季节性干旱多发于0-30cm土层,下层土壤含水量充足,仅提高表层土壤有效水对缓解季节性干旱作用有限;而短期的深耕促进根系下扎,吸收深层水分。针对时空特征鲜明的亚热带红壤季节性干旱,短期深耕缓解红壤干旱效果优于其它耕作措施。
  4.与长期免耕不施肥相比(CK),长期免耕施用化肥(NPK)、有机肥(鸡粪,OM)和化肥配合秸秆覆盖还田(NPK+S)显著提高土壤有机质含量和土壤氮磷钾含量;轻微提高(小于7%)0-40cm土层田间持水量、有效含水量和吸水速率,且主要影响0-20cm土层;NPK和OM分别降低地表非饱和导水率50.7%和67.7%,NPK+S则提高128.0%;NPK、OM和NPK+S分别降低表层土壤第一阶段蒸发失水速率23.7%、36.8%和50.0%,分别提高夏玉米叶面积37.6%、45.1%和46.9%和根质量密度47.7%、133.0%和103.4%。玉米各生育期根干重、根深度、深层根系分布比例从高到低依次是NPK+S>OM>NPK> CK,且根系90%均分布在20 cm以上土层。与CK相比,三种施肥均提高玉米产量和水分利用率3-4倍,但是在发生持续干旱时,均增大玉米CWSI1.1-5.2倍。长期免耕施肥虽然促进了根系生长,但是大量根系分布在20cm表层土壤,加之施肥显著增大叶面积,导致在发生持续干旱时,表层土壤失水快,作物CWSI高,加剧表层土壤干旱和作物水分胁迫。
  5.亚热带红壤区前期水蚀后期干旱。本研究通过在作物间设置无水保措施的作物对照(CK)和百喜草带(B)、秸秆覆盖(SM)、聚丙烯酰胺表施(PAM)、稻草覆盖+PAM(SPAM)、百喜草带+PAM(BPAM)5种水保措施,研究雨蚀地表结构变化对旱季性干旱的响应,结果表明,夏玉米生育期0-30cm土壤储水量CK与B、PAM和BPAM措施差异在5%以内,与SM和SPAM措施差异为7.4%和8.2%。与5种水保措施不同,降雨后作物对照(CK)显著(p<0.05)降低0-20cm土壤的WSA0.25和0-30mm土层孔隙率及平均孔径,显著(p<0.01)增加结皮覆盖率。CK措施下土壤的WSA0.25是5种水保措施土壤WSA0.25含量的63%-88%,土壤孔隙率是5种水保措施的79%-97%。我们用干旱强度I和干旱程度D量化土壤失水速率和土壤干旱状况。相关分析表明,干旱强度I与结皮大小、结皮覆盖率显著正相关,与WSA0.25显著负相关。干旱程度D与结皮覆盖率显著正相关,与WSA0.25和0-15mm孔隙率显著负相关,且土壤0-15mm孔隙率对I和D的影响最大。CK措施连续干旱20天的平均I值和最后D值分别是5种水保措施1.2-2.5倍和1.1-1.4倍。水蚀改变地表结构,虽然对土壤储水量影响很小,但是显著提高了表层土壤失水速率和干旱程度。雨蚀改变地表结构提高地表失水速率是季节性干旱形成的原因之一。
  6.秸秆覆盖作为一种水保措施被广泛运用。本试验通过设置三个秸秆覆盖和施氮水平研究土壤-作物系统对土壤水热状况的响应,结果表明,秸秆覆盖轻微提高0-30cm土壤含水量(小于5%),对土壤0-5cm土层最大降温3.3℃-6℃,最大增温0.7℃-2.5℃,其降温效果大于增温效果。施氮提高玉米产量,施氮加覆盖增产更多。不施氮时高覆盖量玉米籽粒产量显著降低,不施氮时覆盖10000kg/hm2玉米籽粒减产达21%。覆盖总体降低土壤NO3--N含量,提高NH4+-N含量;施氮总体提高土壤NO3--N含量,降低NH4+-N含量。覆盖和施氮总体分别提高玉米吸氮量超过16.9%和23.6%。覆盖时增施氮肥,氮素生产率提高。低氮水平下覆盖降低氮素生产率,高氮水平下覆盖提高氮素生产率。秸秆覆盖的作用受氮水平限制,覆盖和施氮相互弥补,既有利于改善田间水热状况,又有利于提高作物产量和水分利用率。
  7.在阐明亚热带红壤区季节性干旱时空特征的基础上,通过不同播期、耕作、施肥和水保措施,对季节性干旱发生的原因及对策进行了探讨,结果表明:亚热带红壤农田根系分布和地表失水是该区季节性干旱发生的两个原因。为促进根系下扎和减少地表失水,我们建议每年夏季作物尽量深松耕、早播种、早施肥,耕作深度最好超过30cm,避免6月中旬以后播种,同时有机肥配合化肥作为基肥深施土壤;尽量保持全年秸秆覆盖。
[硕士论文] 肖军亮
作物 华南农业大学 2017(学位年度)
摘要:低温寡照是影响南雄市烤烟壮苗培育的主要限制因子。为解决南雄市烤烟育苗阶段低温寡照造成育苗棚内气温和育苗池内水温偏低,烟苗出苗时间长、生长缓慢、苗期过长、素质不高,进而导致移栽大田后还苗期长等问题,本研究探讨了不同壮苗技术对烟苗素质的影响,同时比较了在不同壮苗技术下培育出的烟苗表现出的大田效益,旨在培育优质烟苗为南雄市烟叶生产奠定良好的基础。主要研究结果如下:
  (1)农艺性状:从整个育苗期来看,采用不同的壮苗技术明显促进了烟苗小十字期~成苗期的生长。其中T3处理(育苗期间增加金卤灯照射)的烟苗生育期最短,较CK缩短17d。到成苗期时,T3处理的植株个体生长明显快于其他3个处理,茎高、茎围、叶数、最大叶片面积、地上部鲜重、根干重和地上部干重均为最高,较CK分别增加了15.74%、20.71%、43.03%、58.18%、59.72%、71.43%和66.67%。
  (2)根系活力与生理特性:成苗期时,不同壮苗技术处理均可以显著地提高成苗后烟苗的根系活力和叶绿素含量。就硝酸还原酶活性和可溶性蛋白含量来看,T3处理较CK分别显著提高了8.34%和34.57%;烟苗叶片中MDA的积累表现出CK﹥T1﹥T2﹥T3,T3处理的烟苗细胞膜系统受害最轻,而SOD活性T3处理最高,烟苗体内游离脯氨酸含量T3处理最低。
  (3)化学成分:对烤后烟叶进行常规化学指标检测结果表明,总氮、烟碱和蛋白质含量T3处理最高,T3处理糖碱比适宜,施木克值在2.5以下,各化学成分较其他三个处理更协调。
  (4)经济性状:示范区的产量产值、上等烟比例和烟叶均价均显著高于对照,表明该项技术可以提高优质烟叶的生产。就烟叶产量、上等烟比例和产值而言,T3处理较CK增加最大,分别提高5.94%、16.67%和8.19%。
  (5)经济效益:T1、T2和T3处理的产值分别为66399.40元/hm2、64568.69元/hm2和67504.38元/hm2,扣除增加的成本3356元/hm2,可以得出T1和T3处理分别比CK增加收益651.58元/hm2和1756.56元/hm2。说明育苗期间增加金卤灯照射(T3处理)的烟苗获得收益最高。
[硕士论文] 张佳
仪器仪表工程 西安理工大学 2017(学位年度)
摘要:叶绿素荧光作为绿色植物的无损探针,能反映出植物所受水肥等作用的情况,植物为应对环境条件变化,叶绿素荧光强度信息会相应发生变化。基于这种关系,本文将从荧光探测入手对植物叶绿素荧光强度信息与植物水肥耦合之间的影响问题进行研究,为精准农业中最优水肥浓度的投入、实现我国现代农林业的合理灌溉施肥提供参考。
  本文在研究叶绿素荧光产生原理的基础上,利用LED诱导荧光动力学成像原理对荧光数据进行釆集,构建了兼顾获取快、慢相荧光强度廓线的硬件探测系统。设计了理想条件下单一水分或氮肥变化的荧光检测实验和实际生长条件下水肥耦合实验,通过对比和分析荧光强度廓线特点,验证了目前常用分析方法的有效性和局限性。针对传统方法不能有效检测在水肥同时作用下荧光信息这一问题,提出了基于隐马尔可夫(HMM)的数据处理算法,用荧光动力学曲线复杂信息进行学习建模,实现了不同水肥浓度下种类的识别功能,验证了水肥耦合效应的存在和可观察性。
  在 H M M训练识别软件算法运用于荧光检测的研究方面,釆用Baum-Welch算法,分别从迭代次数、状态值选取、以及训练识别模型初值选取等方面对动力学荧光信息的建模进行分析研究。确定了模型初值选取是固定矩阵,分析了最优的迭代次数、状态数目、样本数,选择了原始叶绿素动力学廓线外加其速率曲线作为其特征信息,研究发现利用原始速率廓线样本的二分之一,可以达到建模和识别效果的最佳状态。
  为了分析本文提出方法的有效性,以招财树为研究对象,将其中的一部分样本用于建模,另一部分用于预测并统计识别率,设计了不同情况下的实验方案,定量、定性分析了不同水肥种类条件下识别正确率的情况。研究表明:HMM算法能对不同生长条件下的冗余信息进行识别,并可以获得一定的识别正确率;训练学习样本增多有利于识别正确率上升且同条件下不同植物不同位置处叶片个体差异十分明显;水分对植物叶片叶绿素荧光的影响程度略强于氮肥对其的影响程度,建模过程各浓度数据特征更明显,易于识别,与招财树的亲水性相吻合;实际种植中,针对幼苗期招财树,某些浓度可反映植物敏感性、异常浓度以及高胁迫特征。这些分析结果符合植物生长规律且说明了植物活体的荧光现象的复杂性,本文提出的方法可以实现指导植物水肥投入的目的。
  通过荧光数据分析可以看出,水肥耦合效应是存在的,利用HMM建立的数学模型能在一定程度上识别植物因水肥耦合引起的相互影响,表明本文提出的分析方法在分析植物生长方面能够更精细地表征生长环境的变化情况。
[硕士论文] 郭栋
农业资源利用 东北农业大学 2017(学位年度)
摘要:农作物遥感分类是作物产量预估和种植面积估算的基础,是遥感技术在农业应用领域的重要组成部分,具有非常重要的意义。准确识别农作物的种类可以实现对农作物的种植面积、空间分布及布局的准确估计,并为农作物的估产提供了主要输入参数。当前,利用光学数据来进行农作物分类的技术已相对来说比较成熟,但是光学数据对相同生长期内作物的分类监测仍然存在着“同谱异物”的问题,并且易被天气影响,导致在作物生长关键时期内经常无法获取可利用的监测数据。基于这种情况,SAR(Synthetic ApertureRadar)数据成为可用的数据源,SAR数据可全天候、全天时的工作;对植被、云层都有较强的穿透能力,从而能得到植被的表层信息,且可反映其内部构造等相关信息,但是,作为一种相干的测量系统,SAR接收的信号经常会受到斑点噪声的干扰,从而对地物的分类精度造成影响。鉴于SAR数据与光学数据在作物分类这方面所体现出的差异性,本文利用作物生长期内的3景光学数据与3景Sentinel-1A雷达数据,以黑龙江省典型黑土区为研究区,结合农业保险公司提供的投保地块,对数据进行了最佳时相的选择,提取了研究区内耕地范围作为掩膜进行分类;利用最大似然法对SAR数据与光学数据波段组合、融合,进行作物分类相关研究,通过真实地表投保地块数据对结果进行检验、对比分析;并对不同时期不同作物进行后向散射特征分析,从而验证不同时期不同作物分类精度。
  本研究主要内容包括:⑴Sentinel-1A地距影像(GRD)处理。GRD数据是Sentinel-1A数据独有的数据格式,运用ENVI、Toolbox等软件,完成对数据的辐射定标、噪声滤波、地形矫正等处理步骤。选取合适的滤波方式,从而提高作物分类精度,为识别与使用遥感图像中作物信息的后续工作提供了一定思路。⑵结合SAR数据与光学数据可以提高作物分类精度。通过最大似然分类法利用多时相SAR数据与单时相光学数据波段组合后的分类总精度比使用单时相光学数据分类精度提高了约3~13%,比单独使用雷达数据分类精度提高了约8~18%。结合不同作物后向散射特征分析结果,可得出不同时期最大似然分类结果与后向散射分析结果基本吻合;利用PCA变换、Gram-Schmidt变换、NNDiffuse变换的融合后分类总精度相比于光学数据集会有稍许提高,且利用NNDiffuse变换的光学数据集与9月13日Sentinel-1A数据融合后的分类精度比光学数据集的分类精度提高了4%。⑶SAR数据会明显增强作物特征。SAR数据可用于改善农作物遥感分类的精度的原因是其所含的丰富的结构信息可以改善光学数据的波谱信息,显著提高了不同作物之间的差异,使田块边界明显,增强了作物之间的可分性,增强了对作物的识别分析能力。
[硕士论文] 舒晓晓
植物营养学 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:针对农业生产中存在的氮肥施用过量、氮素损失严重、土壤失衡、粮田温室气体排放增加等问题。本文采用田间试验与室内土柱淋溶相结合的研究方法,以冬小麦/夏玉米轮作系统为研究对象,设置不施氮肥(CK)、农民习惯施无机氮肥用量(FN)、推荐无机氮肥用量(RN)、锌腐酸尿素代替推荐无机氮肥用量(RN+HA)、减施推荐无机氮肥用量基础上配施有机肥复合调理剂(OM+N)等处理,研究有机物质调控下的粮田系统温室气体排放特征、作物生物效应、氮素利用以及在土壤剖面中的垂直运移规律等,以期为粮田合理施用氮肥、提高氮素利用率,减少氮素损失和减排温室气体等提供科学依据。取得的主要研究结论如下:
  1.本试验田是土壤CO2和N2O的排放源,土壤CH4的弱吸收汇。轮作季土壤的CO2和N2O排放峰值均是在施肥和水分变动时产生,玉米季排放量高于小麦季,且轮作系统CO2和N2O的排放通量与土壤温度、湿度呈极显著相关。RN+HA和OM+N处理可降低轮作系统CO2排放峰值,两种处理的N2O排放总量较RN处理减少0.98~1.58kg hm-2;OM+N较RN+HA处理排放量降低20.9%,N2O-N排放系数最小。
  2.轮作系统的总GWP主要由CO2决定,对温室效应贡献达97%,N2O和CH4的贡献较小。FN处理的净GWP最大,减施氮肥后净GWP减少26.3%~53.6%。RN+HA和OM+N处理减低CO2和N2O的GWP,增加作物固定C量,进而降低净GWP。OM+N较RN+HA净GWP减少4.0%~22.1%,减排潜力最大。
  3.减施氮肥RN与FN处理的小麦和玉米产量接近,籽粒吸氮量上升28.4%,氮肥生产效率、农学效率和表观利用率分别增加31.7%、35.4%、12.7%,两季后土壤残留氮素减少47.5%,氮素表观损失降低18.5%。等氮量下RN+HA处理相比RN处理增收2596.1yuan hm-2,玉米季土壤表观损失氮下降14.8%,后茬玉米C/N比增加,固碳效果明显增强。OM+N处理在轮作系统氮素利用率最高,氮肥生产效率、农学效率、利用效率比RN显著增加14.6kg kg-1、9.7kg kg-1和19.5%,籽粒吸氮量增加14.4kg hm-2,土壤残留氮减少22.0%,氮素表观损失降低30.1%,C/N比上升0.6%~2.7%,由于增加了84.0%的肥料成本,纯收益与FN处理持平。
  4.施用无机氮肥显著增加土壤下层铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的淋失量。有机物质调控下的RN+HA和OM+N处理可延长上层土壤NH4+-N峰值出现时间,降低下层NH4+-N浓度。OM+N处理增加0~40cm土层NH4+-N淋失,降低60~100cm土层NH4+-N的淋失,提升0~40cm土层的NO3--N残留,OM+N处理减少氮素淋失效果优于RN+HA。
  综上,有机物质调控下的RN+HA、OM+N均利于温室气体减排和氮素利用。考虑氮素利用、作物生物效应和环境损失,OM+N虽生产成本较高,纯收益与农民相近,但其施肥量最小,产量最高且氮素转化利用效率高,利于土壤理化性状改善,较好地抑制氮素下移,降低淋失风险,是值得推荐的一种新型氮素调控措施。
[硕士论文] 张强
测绘科学与技术 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:黑河流域是我国第二大内陆河,也是我国重要的商品粮生产基地。中游地区的气候、水利条件适合农作物生长,流域内主要种植玉米、小麦等多种商品粮作物。了解主要农作物的产量及其分布对于国家相关部门制定农业和经济等相关战略计划具有一定的意义。利用遥感技术进行估产的方法较多,其中CASA模型结合了生态学原理和遥感技术,相对于其它模型,它拥有输入参数少、机理性较强、估算结果比较准确等优点。选择CASA模型对黑河流域中游地区的产量进行估算,由于研究区的气候干旱少雨,灌溉是农作物最主要的水源,在以往的研究中没有考虑灌溉因素对估算结果的影响,本文将在这方面进行改进,基于CASA模型,以ENVI、ArcMap等软件为平台,以MODIS遥感数据、气象数据等为输入数据,首先估算了黑河流域中游地区的NPP,验证该模型在研究区内的适应性,然后进行了农作物产量估算。
  本研究主要内容包括:⑴分析了黑河流域中游地区遥感估产技术研究进展,基于改进的CASA模型对黑河流域中游地区主要农作物,包括玉米、小麦、油菜籽和大麦进行了估产,结果表明流域内的作物产量分布呈现“西北低东南高”的现象。⑵对CASA模型的输入数据的处理方法进行研究。采用薄盘光滑样条插值法对气温、降雨数进行插值。使用ArcMap的太阳辐射计算工具计算太阳辐射。⑶为清晰直观表达估产结果,利用遥感数字地图制图技术,进行了专题要素表示方法、色彩等的选择设计,制作了2007、2012和2014年的4种主要农作物的产量分布图。⑷为获得灌溉因子,对黑河流域中游地区的灌溉量进行了估算,并将灌溉因子用于对CASA模型的改进。将估算NPP与其它研究成果进行对比,证明了本研究的估算结果在一定的合理区间,然后与MOD17-NPP数据进行了相关性分析。研究表明,加入灌溉因子后的模型模拟效果更好,估算的结果精度更高。⑸为分析产量积累过程与作物NDVI之间的关系,基于CASA模型估算出每种农作物的月产量,并将月产量与月NDVI进行比较。结果表明,农作物的月产量与NDVI线性关系明显,进而表明NDVI与作物单产具有显著的线性关系。
[博士论文] 何文天
植物营养学 中国农业科学院 2017(学位年度)
摘要:不合理的农业管理措施(种植模式、施肥和耕作等)不仅影响作物产量,而且对农田氮素平衡有显著影响,进而增加水体与大气的环境风险。气候变化作用于农田生态系统,直接影响作物产量与农田氮素循环。因此,优化农业管理措施以及探索未来气候变化下的适应性措施是保持作物高产,降低环境风险,实现农业可持续发展的迫切需要。本文应用农业技术转移决策系统模型(DSSAT)、反硝化与分解模型(DNDC)以及基于加拿大氮素预算模型(CANB)和世界经济合作和发展组织农田氮素平衡模型(OECD),研究不同作物种植体系、田间管理措施、气候变化情景对作物产量与农田氮素平衡的影响,评价其潜在环境风险。取得的主要进展如下:
  1.DSSAT模型模拟的敏感性分析。依据加拿大Swift Current和Woodslee两地的春小麦和玉米长期试验,研究输入参数(1)土壤排水上限(DUL),(2)土壤排水下限(LL),(3)作物播种日期(PD),(4)种植密度(PP),(5)施氮量(FNR)和(6)逐日降水量(PREC)对模型输出的作物产量、土壤水含量和氮淋溶的影响。输入参数对小麦籽粒产量和地上部生物量的影响顺序是PREC>FNR>DUL>PD>LL>PP,而对玉米产量和地上部生物量的影响顺序是FNR>PREC>DUL>PD>LL>PP。土壤含水量对DUL和PREC有显著敏感性,土壤氮淋溶对DUL,FNR和PREC表现出显著敏感性。模型对于Swift Current试验默认参数下39年平均氮淋溶小于7 kgN hm-2,但是当施氮量为90 Kg N hm-2,氮淋溶能够达到20 kg N hm-2;正常降雨年Woodslee的氮淋溶小于5 kg N hm-2,然而在湿润的2011年发现有较高的氮淋溶(20-85 kg N hm-2)。敏感性分析结果表明,Swift Current春小麦和Woodslee玉米施氮量分别在90-110 kg N hm-2和150-210kg N hm-2时能够达到最大产量。
  2.DSSAT模型研究气候变化对春小麦和玉米产量及氮淋溶影响。应用DSSAT模型评价未来气候变化对加拿大Swift Current春小麦及Woodslee玉米产量和氮淋失的影响以及适应性措施。将CanRCM4模型产生的RCP4.5和RCP8.5气候场景的天气数据,用于基准线(1971-2000)和未来时段2050s(2041-2070)和2080s(2071-2100)的模拟。在RCP4.52050s、RCP4.52080s、RCP8.52050s和RCP8.52080s气候条件下,与基准线(1971-2000)相比,小麦产量分别增加了8%、8%、11%和15%;然而,玉米产量分别降低15%、25%、22%和41%。在Swift Current更多的氮淋溶发生在生长季,而在Woodslee更多的氮淋溶则发生在非生长季。在RCP4.52050s、RCP4.52080s、RCP8.52050s和RCPS.52080s气候场景下,年平均氮淋溶在Swift Current分别增加了19%、57%、73%和129%,在Woodslee分别增加了84、117、208和317%。氮肥施用量从50增加到100 kgN hm-2能够显著增加小麦产量,但是同时也增加了氮淋溶。在Woodslee施肥量为150 kgN hm-2时可以获得较高的玉米产量和较低的氮淋溶。在基准线和未来RCP8.5场景下,提前播种对小麦产量有正效应,而推迟播种降低了RCP气候条件对玉米产量的负面影响。
  3.区域化的DNDC模型校验与评价。采用加拿大Woodslee传统耕作(CT)和免耕(NT)处理的冬小麦-玉米-大豆轮作田间试验(1999-2006)实测数据,包括作物产量、土壤温度、含水量和N2O排放等对区域化的DNDC模型进行校验和评价。对于CT处理,统计量拟合指数(d)(0.92-0.98),标准均方根误差(nRMSE)(0.69-0.93)和模拟效率(NSE)(3.4%-6.4%)均显示出模型模拟的作物产量与实测值有非常好的一致性。模型对NT处理也有较好模拟效果,统计量拟合指数(d)、标准均方根误差(nRMSE)和模拟效率(NSE)的变化范围分别为0.86-0.94、0.54-0.69和5.5-11.8%。DNDC模型对土壤水分含量(0-0.1 m)预测值较为合理,但高估了干旱条件下的土壤水分含量。统计结果表明,模型模拟的N2O排放总量与实测值有很好的一致性,但其高估了干旱年(2005年)N2O的排放,特别是NT处理高估了17.4%。
  4.应用DNDC模型研究气候变化对作物产量和N2O排放的影响。以加拿大Woodslee冬小麦-玉米-大豆轮作体系为研究对象,分析比较传统耕作(CT)和免耕(NT)处理在基准线(1971-2000)和未来气候(2071-2100)场景下,作物产量和N2O的排放。当CO2浓度处于基准线条件时,在RCP4.5场景下,CT和NT处理的冬小麦产量分别降低了15.8%和15.9%;在RCP8.5场景下,冬CT和NT处理的小麦产量分别降低了32%和32.1%。当考虑CO2浓度的变化时,在RCP4.5和RCP8.5场景下,大豆平均产量分别增加了17.4%和33.5%。与基准线相比,在RCP4.5气候场景下,CT处理的冬小麦、玉米和大豆年平均N2O排放,分别增加了56.1%、10.7%和44.6%;在RCP8.5气候场景下分别增加了87.6%、9.5%和31.2%;在RCP4.5和RCP8.5气候场景下,NT处理的小麦年平均N2O排放分别显著增加了19.2%和31.7%,而玉米和大豆的年平均N2O排放无显著差异。与当前品种相比,CT和NT处理的新小麦品种,在RCP4.5场景下,N2O排放分别下降了32.5%和25.1%;在RCP8.5场景下,N2O排放分别降低了35.9%和33.9%。新玉米和大豆品种下的N2O排放也呈现了降低的趋势。
  5.基于CANB和OECD模型研究中国农田土壤氮素平衡。采用CANB和OECD模型方法研究1984-2014年我国农田氮素平衡时空演变特征。从1984年到2014年全国农田氮素输入量从26.2 TgN(197.8 kgN hm-2)增加到54.5 TgN(315.7 kgN hm-2),输出量从20.3 TgN(153.2 kg Nhm-2)增加到41.7 TgN(241.5 kg N hm-2)和盈余量从5.9Tg N(44.6 kg N hm-2)增加到12.8 TgN(74.2 kgN hm-2)。1980s(1984-1989)、1990s(1990-1999)、2000s(2000-2009)和2010s(2010-2014)时期间农田氮素输入量、输出量和盈余量的增幅逐渐降低,且2010s时期的氮素盈余量略低于2000s时期。与2000s时期相比,2010s时期的农田氮素盈余率降低,而氮素利用率和氮素吸收率增加。除1980s时期单位面积氮素输入量以东南地区最高和输出量以长江中下游地区氮素最高,输入量以东北地区最低和输出量以西南地区最低外,从1990s到2010s时期单位
[硕士论文] 杜真辉
生药学 河南中医药大学 2017(学位年度)
摘要:目的:对箭叶淫羊藿栽培过程中的几项关键技术进行研究。
  方法:⑴不同温度、不同激素的42种层积方法,筛选出箭叶淫羊藿种子的最佳破眠方法;⑵有机肥、遮阴网密度、栽培密度及复合肥4因素,每个因素3个水平进行正交实验,以成活率、产量及含量为指标,筛选出移栽苗的最佳生长条件;⑶通过对箭叶淫羊藿施加不同 NPK配比的复合肥,测定其产量及含量,运用灰色模式识别法筛选出复合肥的最佳配比及施加量;并连续观察箭叶淫羊藿一年内的形态变化(株高、株幅、叶长、叶宽、叶片数、分枝数、SPAD( soil and plant analyzer development,叶绿素测定仪),找出其各项指标动态生长规律,在开花后通过观测每天的开花数,进行花期的划分,并进行传粉实验;⑷茉莉酸甲酯、水杨酸、水溶性腐殖酸及喷施次数4因素,每个因素3水平进行正交实验,以产量及含量为指标,筛选出叶面肥的最佳组合;(5)通过测定箭叶淫羊藿各月份地上部分生物量及朝藿定 A、朝藿定 B、朝藿定C、淫羊藿苷、总黄酮、水分、总灰分及浸出物的含量,确定最佳采收期。
  结果:①箭叶淫羊藿种子不存在种皮吸水障碍,种子内存在抑制物,具有形态生理休眠,温度层积中较佳处理为15℃避光层积90d转入4℃避光层积10d能够打破种子休眠,发芽率为66.22%,相比4℃恒温层积,层积时间缩短28.57%,发芽率提高41.89%;激素与温度的层积中,较佳处理为先用蒸馏水浸泡种子8h,放置在4℃下避光层积,待种子达到鱼雷期后,喷施200 mg/L的 GA3代替浇水80d能够打破休眠,发芽率可达到82.67%,相比对照组时间缩短33.33%,发芽率提高28.05%;激素与温度层积适合大田生产,大田重复100d打破休眠,发芽率达到39.77%。②经综合评价,筛选出较佳的处理为80%的遮阴网密度,25cm×25cm的种植密度,有机肥为1.5 kg/m2, N:P:K=12:20:13的复合肥用量为40 g/m2,相比对照组成活率提高13.99%,产量提高28.57%,朝藿定 A、朝藿定 B及淫羊藿苷无显著性差异,朝藿定 C及总黄酮显著低于对照组;经正交分析4因素的影响为遮阴网的密度>种植密度>有机肥施用量>复合肥用量,筛选出最佳组合为:80%的遮阴网密度,20cm×20cm的种植密度,有机肥为1.5 kg/m2, N:P:K=12:20:13的复合肥用量为40g/m2。③施用N:P:K=12:20:13,施肥量选择40 g/m2,相比对照组其朝藿定A高出118.36%,朝藿定 B高出113.03%,朝藿定 C高出89.07%,淫羊藿苷高出182.30%,总黄酮高出37.04%,产量高出33.10%。箭叶淫羊藿3月初开始萌动,3月底到4月底为花期,5月份为果期,6月中旬种子成熟;叶长、分枝数、叶片数在3月到6月间增加显著;株高、叶宽在3月到7月间增长显著;株幅和 S PA D在3月到8月间变化显著,其中4月的 SPAD相比3月增加了56.78%。二年根茎繁殖苗花期为3月22日到4月21日,单株花期为27.60±1.95 d,单花花期1.67±0.74 d;二年种子繁殖苗的花期为3月23日到4月17日,单株花期20.57±3.41 d,单花花期2.40±0.70 d;三年种子繁殖苗的花期为3月23日到4月14日,单株花期25.00±3.74 d,单花花期2.50±0.71 d;传粉实验中异株授粉结实率达到70.18%,相比对照组高出36.35%。④经综合评价筛选出的较佳组合为茉莉酸甲酯0.5 mmol/L,水杨酸5 mmol/L、腐殖酸10 g/m2,喷施3次,相比对照组朝藿定 A高出57.14%,淫羊藿苷含量高出33.33%,朝藿定 B,朝藿定 C及产量无显著性差异;经正交分析4个因素的影响为茉莉酸甲酯>水杨酸>腐殖酸>喷施次数,筛选出最佳组合为:茉莉酸甲酯0.5 mmol/L,水杨酸5 mmol/L、腐殖酸10 g/m2,喷施1次。⑤经评价各月份顺序为8月31日>8月15日>9月15日>7月30日>9月30日>10月30日>6月30日>5月31日>4月30日>3月30日。
  结论:箭叶淫羊藿种子需要在蒸馏水中浸泡8h,放置在4℃下避光层积,每20d解剖观测其种胚,待种胚达到鱼雷期后,用200mg/L的赤霉素代替浇水,80d左右可打破休眠,种子繁殖苗进行移栽前,移栽地需要给予1.5 kg/m2的牛粪秸秆混合有机肥作为底肥进行整地,并搭建遮阳棚,遮阴网的密度为80%,栽培密度为20cm×20cm,移栽后一个月追加N:P:K=12:20:13的复合肥40g/m2,栽培第二年需要在合适的时间施加N:P:K=12:20:13的复合肥40g/m2,采收期为8月31日前后,采收前可喷施茉莉酸甲酯0.5mmol/L,水杨酸5 mmol/L及腐殖酸10g/m2的混合液1次。
[硕士论文] 张成良
车辆工程 山东农业大学 2016(学位年度)
摘要:我国是一个农业大国,而大田种植业是整个农业中不可或缺的一部分,传统的大田种植业已经不能够满足人们的生产生活需求,随着农业物联网的发展,我国农业开始由传统农业向现代农业的转变,农业物联网发展对实现农业的自动化生产、最优化控制、智能化管理有着重要价值,对实现农业集约化、高产、优质、高效、生态和安全的目标具有重要意义。针对传统农田环境监测系统存在数据传输范围小、硬件价格高、布线复杂纷乱以及数据分析处理不完善等问题,研究了农业物联网的农业信息感知技术、农业信息传输技术、农业信息处理技术的技术需求和技术特点,提出了能够远程监控田间环境的设计思路,设计了基于ZigBee的远程田间监控系统。
  本研究主要内容包括:⑴针对农业田间管理的需求,研究了ZigBee技术和传感器技术,提出了ZigBee节点田间数据采集、传输和继电器控制的设计思路,设计了基于 ZigBee的田间数据采集系统。通过对ZigBee2007规范的Z-Stack协议的研究,设计开发了ZigBee无线传感器网络中协调器和各采集节点的应用程序,该程序通过对基于 ZigBee的田间环境信息采集系统的硬件控制,实现空气温湿度、土壤水分、光照等信息的无线采集、显示与短距离传输,并能够根据控制指令完成节点端继电器的开闭。同时,以系统的低功耗和可靠性出发,ZigBee无线传感器网络模块采用美国德州仪器TI公司的CC2530模块,每半小时对田间环境信息进行一次数据采集,其他时间传感器节点处于低功耗睡眠状态,经过试验测试,系统拥有稳定的可靠性。⑵针对传统田间数据传输范围小的问题,研究了单片机技术和GPRS移动通信技术,提出了STC12C5A60S2单片机控制SIM900A模块的远程数据传输系统,设计了单片机控制SIM900A模块的远程数据传输程序,该程序一方面能够实现接收协调器发送来的各采集节点的环境数据,通过GPRS通信技术将数据远程传输到上位机,另一方面将上位机的控制指令发送到协调器,完成田间的智能化管理。⑶针对用户获取田间信息并进行有效管理的需求,研究了MySQL数据库、PHP、Apache和TCP/IP协议等技术,提出了基于MySQL数据库的上位机农田信息管理系统,设计开发了基于VC++6.0的上位机程序,该程序能够接收远程数据,将收到的数据存储到MySQL数据库中,并且对数据进行分析,向下位机发出控制浇水指令。同时,数据库可以接受用户的访问,方便用户获得自家田地的环境信息。⑷试验测试结果表明,本文提出设计的基于ZigBee的远程田间监控系统达到了远程监控空气温湿度、土壤湿度、光照强度等环境信息的效果,并且整个系统具有较高的稳定性和较高的数据传输效率;当土壤湿度超过设定的阈值时,系统能够自动发出浇水的控制指令,实现智能浇水的功能;用户能够通过账号和密码访问数据库获得自家田地的环境信息。该系统满足农田信息监测过程中对多测点、移动性、便捷性、远程监控等方面的要求,解决了农业信息监测中受复杂环境因素的影响而布线不便、传输范围小、数据存储与解析等难题,能够满足农业环境监测自动化、信息化、智能化的需求,对现代农业的发展具有重要的意义。
[硕士论文] 夏博
土壤学 河北农业大学 2016(学位年度)
摘要:液膜覆盖种植具有减少土壤水分蒸发、保墒、提高作物水分利用效率的作用,与水肥协调可使作物达到优产优质的效果。本试验以冬小麦“石麦15”与夏玉米“郑单958”为供试材料,通过旱棚盆栽试验,进行冬小麦-夏玉米全生育期丰水、平水、贫水、欠水四种模拟水分条件,与氮磷钾肥和液膜用量配合的三因素四水平正交设计,研究水肥与液膜配合下冬小麦与夏玉米不同生育阶段的生物学性状与养分吸收利用特征,明确不同水肥液膜配比对小麦玉米产量、水分利用效率的影响,提出适合冬小麦与夏玉米高产高效的最优水肥调控措施,为冬小麦-夏玉米轮作体系节水节肥高效生产提供理论依据和技术支撑。
  主要研究结果如下:
  1.在夏玉米苗期和拔节期,土层土壤水分含量在0~40cm随液膜用量增加而提高,并在QM3水平下达到最高值,但仍显著低于黑膜处理的土壤水分含量。吐丝期后,各液膜处理间的土壤水分含量没有明显差异,并且20~40cm土层的土壤水分含量在施肥处理下低于无肥处理。
  2.冬小麦的产量以C15处理(W500 mm+N180kg/hm2+P2O5135kg/hm2+K2O135kg/hm2+L30kg/hm2)最高,丰水年(C13~C16)水肥处理小麦产量均显著高于其它处理,提高冬小麦产量的较佳水肥组合为(W500mm+N180kg/hm2+P2O5135kg/hm2+K2O135kg/hm2+L30kg/hm2),各因子对产量的影响顺序为W>F>L,冬小麦产量与水因子相关性达极显著水平,F因子为显著相关,L因子在平水及丰水年对产量的影响不显著。冬小麦产量与千粒重呈极显著正相关,与穗数、穗粒数呈显著正相关。
  3.夏玉米的产量以C11(W400mm+N180kg/hm2+P2O5120kg/hm2+K2O135kg/hm2+L0kg/hm2)处理最高,平水年处理(C9~C12)的水肥处理下的产量均显著高于其它处理,欠水处理(C1~C4)的产量均显著低于其它处理。提高夏玉米产量较佳的水肥组合为(W400mm+N180kg/hm2+P2O5120kg/hm2+K2O135kg/hm2+L30kg/hm2),各因子对产量的影响顺序为W>F>L,且W因子为极显著,F因子为显著,L因子在平水年及丰水年对产量的影响不显著,在欠水年对产量的影响极显著,在贫水年影响显著。夏玉米产量与百粒重、行粒数、轴重均呈极显著正相关,与穗行数相关性不显著。
  4.冬小麦水分利用效率以C7(W2F3L4)处理最高,并且在中高水分条件下,喷施液膜小于施肥对玉米水分利用效率的影响。夏玉米水分利用效率在200mm灌水条件、液膜用量L2水平下最高,随水分增加,液膜用量增加,玉米水分利用效率保持高水平;当灌水达到平水条件,不喷液膜处理(C11)也达到水分利用效率高水平。
  5.冬小麦的株高、叶面积在高水水中肥(W4F3)处理下达到最大值,水分相同条件下,以F3(N180kg/hm2+P2O5135kg/hm2+K2O135kg/hm2)为最佳施肥量,表现为中肥(F3)>高肥(F4)>低肥处理(F1、F2);在施肥量相同下,叶面积在高水中肥处理(W4F3)下能达到最大值。夏玉米的株高、叶面积、茎粗在拔节期以丰水年中肥处理(W4F3)条件下达到最大值。综合分析可知,夏玉米以平水中肥(W3F3)处理(W300mm+N180kg/hm2+P2O5120kg/hm2+K2O135kg/hm2))的生长发育状况最佳。
  6.小麦、玉米植株和籽粒中的养分吸收量与水肥密切相关,且在一定范围内与施肥量成正比。小麦、玉米植株最大养分吸收出现在F3(N180kg/hm2+P2O5135(120)kg/hm2+K2O135kg/hm2)处理。小麦籽粒中吸收的氮、磷、钾分别占植株总吸收量的77.09%~91.23%、70.2%~90.31%、30.34%~33.5%。玉米籽粒中吸收的氮素占植株总吸收量的57.94%~62.55%,磷素、钾素分别占56.51%~66.18%、18.03%~27.06%。
[硕士论文] 钟林忆
地图学与地理信息系统 华南农业大学 2016(学位年度)
摘要:随着国家农村土地流转、农业供给侧改革等农业政策的不断深入,小型家庭农场、农业合作社、农业企业、专业大户等新型农业生产主体在得以迅速增长和发展的同时,未能转变过去零散随意的经营方式,生产种植不规范、技术落后、生产效率低下、农产品生产过程不透明、信息不对称等问题凸显,制约着农场现代化的经营和发展。智能移动设备的涌现以及GIS技术、微信技术、HTML5等现代信息技术和理论的快速发展,为新型农业生产主体的经营决策、专家互动、生产技术、种植管理、安全溯源、农业综合效益提升等带来了新的思路和技术手段。
  本文根据农场生产实际情况,采用 HTML5+CSS+JavaScript客户端技术、Tomcat服务器技术和数据库技术,并结合ArcGIS Server和高德地图API,基于微信平台开发了一套田间综合信息服务系统,并进行了实际应用,研究结论如下:
  (1)从数据和功能方面,对系统所涉及到的空间数据和非空间数据进行了分类和梳理,选择SQL Server作为系统的主数据库,建立了用户信息模块数据表、生产基地模块数据表、农事记录模块数据表、问题咨询模块数据表等,完成了广东省大部分县市耕地土壤信息数据库的建模,实现了系统空间数据和非空间数据的一体化管理。
  (2)给出了系统的总体用例,包括用户管理用例、农事信息管理用例、专家答疑用例、农产品溯源管理用例等。同时根据用户需求分析和数据分析,设计了系统的功能框架,并对系统的主要功能进行了详细设计,包括标准化种植管理模块功能、专家咨询指导服务模块功能和系统管理服务模块功能等。
  (3)结合HTML5+CSS+JavaScript客户端技术、Tomcat服务器技术和数据库技术,并利用ArcGIS Server和高德地图API,在微信平台上实现了田间综合信息服务系统。实现了测土配方施肥推荐、农事记录管理、专家问诊、产品质量安全溯源、农业知识库及信息推广等功能。
  (4)系统在广大农村进行了初步推广应用,应用表明,田间综合信息服务系统操作简单,性能稳定,不仅为农场提供了丰富的农业生产技术和农业生产决策信息、促进了与专家“零距离”交流,还为农场规范了农业生态种植经营管理的整个流程、促进了农产品质量安全溯源体系建设。截止目前,已有510个农场加入到了田间综合信息服务系统。
[硕士论文] 严锦程
计算机技术 浙江理工大学 2016(学位年度)
摘要:农业在生产的过程中,通过对作物的生长势态作监控测量,能够及时并准确地获悉生长信息,为作物田间的管理策略提供相关依据,易于田间管理者采用合适的方法保证作物的健康生长,对最终的高稳产赋予非常重要的意义。本文通过远程自动监测系统采集图像,采用数字图像处理技术,实现了作物冠层覆盖率及株高的准确提取,并做到对作物远程实时监测。
  本文主要研究内容分为三个部分:绿色作物冠层提取方法的研究及冠层覆盖率的自动提取;基于多段标杆识别的自动标定与株高测量技术;远程自动监测系统的实现。
  第一,从绿色作物目标与背景在颜色上的差异性,本文针对当前常用的一些颜色特征因子进行实验,并对比分析实验结果,采用改进的超绿色算法和最大类间方差法进行目标提取,此算法对于作物目标提取的相对误差在5.51%。针对于冠层覆盖率的计算,本文提出先将采集的图像去除光照影响,再进行目标提取,采用面积过滤法进行孔洞识别填充,最后计算出冠层覆盖率,其实验结果误差为3.11%。
  第二,针对株高测量大都未能做到自动化,本文提出可以用标尺的多功能性来对株高做自动测量。采取两点识别的自动标定算法做到自动测量,实验结果分析误差为2.33%,但如果拍摄偏角过大,会导致误差变大。采用基于四点识别的自动标定的株高测量,该方法的相对误差为1.75%,实验结果证明,此方法取得了较准确的株高。因考虑其实验器材较为复杂,本文最后实现了基于多段标杆识别的自动标定的株高测量,误差为1.98%。
  第三,针对户外图像传输的困难性,本文做出一个远程自动监测系统。通过太阳能充电器对智能开关进行供电,再利用智能开关控制无线摄像机的开关,服务器端的远程自动监测系统对无线摄像机获取的图像进行图像处理,做到自动监测的及时性和准确性。
[硕士论文] 李洁
作物 浙江大学 2016(学位年度)
摘要:低温是油菜和玉米生产过程中常遇到的非生物胁迫之一,是影响产量的一个重要因素。种子引发可以提高种子在逆境下的活力,提高抗胁迫能力。本文以两个油菜品种浙大619和浙油50为材料,研究了水引发、CaCl2引发、水杨酸引发、稀土引发、5-氨基乙酰丙酸引发、表高油菜素内酯引发和植物提取液引发等7种引发方法对种子低温逆境下发芽和幼苗生长的影响;选用‘农大108’(普通玉米)、‘美玉3号’(糯玉米)和‘香甜1号’(甜玉米)种子为材料,研究了水引发、砂引发、KNO3和KH2PO4混和溶液引发对低温逆境下种子发芽和幼苗生理特性的影响。主要结果如下:
  7种引发均提高了浙大619和浙油50的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、根长、根冠比,并显著缩短了平均发芽时间。除5-氨基乙酰丙酸引发处理后的浙油50与对照无差异外,其他各引发处理的两个品种油菜地上部苗高均显著低于对照;植物提取液引发处理的浙大619和水引发处理的浙油50根干重与对照无显著差异,其他引发处理均显著提高了两品种油菜的根干重;各引发处理均明显降低了两种油菜的地上部苗干重。除CaCl2引发外,其余6种引发均显著降低了两种油菜的相对电导率。表明水、CaCl2、水杨酸、稀土、5-氨基乙酰丙酸、表高油菜素内酯和植物提取液均可作为引发液处理油菜种子,提高种子活力。
  8℃低温逆境下,测定了种子发芽和幼苗生长的变化,7种引发均显著提高了浙大619和浙油50的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数,显著缩短了平均发芽时间,促进了种子的萌发。同时,提高了两种油菜的根冠比和根干重,降低了地上苗干重,提高了幼苗素质。5℃低温逆境前、后及20℃恢复生长3天后,测定了幼苗的生理特性,5℃低温逆境前,7种引发处理提高了两种油菜的脯氨酸含量和APX活性,以及浙油50的叶绿素含量和POD、CAT活性;低温逆境后,各引发处理提高了浙大619叶绿素和脯氨酸含量及CAT活性,同时,提高了浙油50叶绿素含量和POD、APX活性;恢复生长后,经7种引发处理,两种油菜POD、CAT活性,以及浙油50的APX活性和脯氨酸含量均高于对照。表明7种引发方法均能促进低温下两种油菜的发芽和幼苗生长,提高抗寒能力。
  研究了浙油50种子引发与发芽期间异柠檬酸裂解酶活性的变化。引发期间,水引发、水杨酸引发、稀土引发、5-氨基乙酰丙酸引发、表高油菜素内酯引发和植物提取液引发均提高了浙油50的异柠檬酸裂解酶活性,但水引发、表高油菜素内酯引发和植物提取液引发处理在种子回干后异柠檬酸裂解酶活性有所下降。种子发芽期间,种子异柠檬酸裂解酶活性逐渐升高,第五天后有所下降,整个发芽过程中,7种引发处理均明显高于对照,表明引发促进异柠檬酸裂解酶活性。
  研究了5℃低温逆境前、后及25℃恢复生长3天后,水引发、砂引发、KNO3和KH2PO4混和溶液引发对玉米种子的发芽及幼苗生长的影响。3种引发对5℃低温逆境下普通玉米、糯玉米和甜玉米种子的发芽率没有显著影响,但均显著提高了3种类型玉米种子的发芽势、发芽指数、地上部苗高及苗干鲜重,缩短了平均发芽时间。水引发和砂引发处理均显著降低了3种类型玉米种子的相对电导率,而混合溶液引发仅显著降低了甜玉米的相对电导率。3种引发处理增加了普通玉米各处理阶段、甜玉米低温处理前和恢复生长后幼苗叶绿素含量以及糯玉米恢复生长后的幼苗叶绿素含量。低温处理前和处理后,水引发增强了3种类型玉米的POD活性;低温处理后,砂引发显著提高了3种玉米的CAT活性;恢复生长后,砂引发提高了3种类型玉米的POD、CAT和APX活性,溶液引发均增加了3种玉米的APX活性。3种引发均显著降低了低温处理后糯玉米和甜玉米的MDA含量。3种引发均提高了普通玉米、糯玉米和甜玉米种子的活力和抗寒性。砂引发更能提高糯玉米种子的活力,水引发更能提高甜玉米种子的活力,对于普通玉米种子3种引发方法差异不明显。
[硕士论文] 朱晨亮
电子与通信工程 浙江理工大学 2016(学位年度)
摘要:农作物种植过程中的监测与管理是确保其产量以及质量的关键。农作物冠层是光合作用和蒸腾作用的主要器官,其叶色是氮素营养诊断、叶绿素含量、叶片水分含量估计的重要依据,自动监测叶色变化能够及时掌握和分析农作物的生长情况。传统的氮素监测是通过叶绿素仪,但是需要有人去到作物田间,如果长时间大面积的诊断,需要花费大量人力成本,叶绿素仪本生也比较贵。本文主要使用计算机视觉技术对作物冠层叶色进行远程自动监测,论文的主要工作如下:
  首先,介绍了作物冠层叶色变化远程自动监测技术的研究意义以及国内外研究的具体现状。阐述了各种研究中所用到的方法以及他们所取得的成果,接着总结了这些研究中所存在的一些问题和不足。
  紧接着研究了绿色作物目标自动提取的方法。首先进行中值滤波减少原始图像噪音,然后通过改进的超绿算法得到目标强化的灰度图,再使用大津算法将灰度图像二值化得到目标,之后再结合连通域标记算法和面积过滤法填充目标中的孔洞。将二值图还原彩色,计算图像Lab颜色空间中亮度L的平均值,将得到平均值替代原始图像的L值,再进行一遍目标提取,能在光照不佳的情况下提取到目标中的高反光和阴影区域。
  得到作物目标图像之后,需要对图像颜色进行分析和表示。首先阐述了颜色空间和色度学,然后经过对比选取了Lab颜色空间来对颜色进行分析和描述,再选取RHS英国皇家园林协会比色卡用以表示最终的颜色结果,利用目标图像的颜色特征值计算出RHS比色卡中与目标最为接近的颜色。为了量化绿色作物叶色变化,引入了色差的概念和色差值计算公式,利用色差值表示叶色变化情况。之后提出了不同天气下光照对颜色的影响,将接近标准光源阴天天气条件下所得到的L分量值设定为标准值,在其他天气条件下,通过恒定此标准值的方法来减小光照影响。然后进行了实验,在一个月的时间里对同一作物进行监测,每天同一时间拍摄照片,记录每天天气情况、色温、Lab值、RHS色卡中所属颜色、色差值和修正色差值,然后对实验所记录的数据进行了分析。
  最后搭建了作物冠层叶色远程自动监测系统硬件设备,设计和实现了服务器端软件系统。经过需求分析,得出需要有太阳能充电器、WIFI远程控制的智能开关、WIFI摄像机、用于图像处理的计算机这些硬件,然后将这些硬件进行整合。在服务器端,使用C#语言编写了自动提取目标,计算颜色,输出和储存结果的系统。
[硕士论文] 崔怀洋
农村与区域发展 扬州大学 2015(学位年度)
摘要:江苏省小麦生产水平近10年来处于快速发展期,单位面积产量由2004年的4500kg/hm2左右已增加至2015年的5400kg/hm2左右,已成为我国小麦的高产省之一。然而小麦高产与倒伏的矛盾已成为小麦单产继续增加的制约因素,小麦生产迫切需要小麦育种和栽培专家明确提出并示范推广合理的抗倒品种和预防小麦倒伏的措施,并适时、快速、有效地估测出倒伏减产损失,为农业生产安全服务。为合理评价不同因子对小麦倒伏的影响效应,本研究通过分析江苏省作物栽培技术指导站提供的2004~2014年小麦生产统计数据,并结合对常州、苏州、南京、南通、徐州等9个市31个县(市)500位种麦农户的问卷调查数据,通过数据整理分析以期得出影响小麦倒伏的原因及其作用大小,进而提出能够减少倒伏发生的相关对策及建议;同时,利用高光谱遥感技术,以光明麦1号、扬辐麦5号和扬麦20为材料,研究小麦不同时期倒伏群体的光谱参量与倒伏级别、产量及其构成因素间的相关性,建立能够快速、有效估测倒伏小麦产量及严重度的数学模型,为今后农业灾害保险特别是小麦倒伏保险服务提供有力的判断依据。主要研究结果如下:
  1、江苏省近11年来有10个小麦生产年度发生倒伏,发生频率为90.9%,2012~2014年每年小麦倒伏的面积均超过10万hm2,但倒伏严重度因年度间气象条件不同而存在差异。
  2、问卷调查数据统计表明,品种的抗倒性能、播种量(基本苗)过大、肥料施用不当以及小麦生育后期的灾害性天气,都是造成小麦倒伏的重要因素。为综合评价各因子影响作用高低,引入“因子影响指数”的概念,并结合不同因子在第一、二位次出现的概率,对倒伏影响因子效应进行评价。其中,品种与播种量,两因素的因子影响指数均在0.5以上,且在前两位次出现的概率之和相对较高,均超过50%,远高于其它因素,属于关键影响因子;返青肥和开花后天气,这两个因子的影响指数在0.2~0.5范围内,且在前两位次出现的概率之和在10%以上,属于主要影响因子;拔节肥、春季天气、纹枯病、播期及播种方式,对倒伏有一定的影响,因子影响指数在0.1~0.2范围内,且在前两位次出现的概率之和在5%以上,属于次要影响因子;其余因素如渍害、草害、基肥、冬前冬季天气及冻害对倒伏也有一定的影响,因子影响指数在0.1以下,且在前两位次出现的概率在5%以下,属于一般影响因子。
  3、采用光谱仪测定倒伏前后的冠层光谱反射率,结果可以看出,小麦倒伏后冠层光谱反射率增加,可见光波段550nm附近出现1个波峰,670nm附近出现1个波谷;近红外波段1000nm处出现1个较明显的波动,呈现2个波谷,1个波峰。同一倒伏级别下,倒伏时期不同,光谱反射率曲线存在差异,可见光波段乳熟末期冠层反射率高于开花期光谱反射率,而近红外波段恰好相反;在同一倒伏时期,倒伏级别越高,光谱反射率越大。倒伏级别与冠层光谱反射率的相关系数于760nm处达最大(r=0.968**),并且以此构建的预测模型,能够有效评估春性小麦倒伏严重度。
  4、不同级别倒伏对小麦千粒重和产量的影响均达显著水平(P<0.05),随倒伏级别的增加,千粒重和产量均呈降低趋势,二者最高降幅分别为10.72%和17.69%。对倒伏小麦产量与冠层光谱反射率进行相关分析,在350-690nm波段,相关系数随波长的增加总体呈下降趋势;在690-760nm波段,相关系数呈上升趋势,在764nm处,相关系数绝对值达最大,为0.734。千粒重与DVI570,670的相关系数值最好,产量与DV1764,407的相关性最好,且都通过了0.01水平检验。利用植被指数-千粒重-产量构建的反演模型,可提高模型预测精度,与单因子植被指数-产量模型、多因子植被指数-产量模型相比,能更好地反演不同倒伏程度的小麦产量。
  5、依据问卷调查结果,采用因子影响指数评价指标,并结合不同因子在第一、二位次出现的概率,对防治倒伏的各项措施进行调控等级划分,明确选用抗病品种、合理基本苗这两项措施属于关键调控因子;其次是施拔节肥、防纹枯病这两项措施,属于重要调控因子;开沟排渍、机条播、适宜播期以及控制基肥、孕穗肥的施用量,这些措施对倒伏有一定的调控作用,属于一般调控因子;而其余措施如除草、施用返青肥、治虫等方式,对倒伏也有一定的调控作用,属于弱调控因子。同时,合理的化控措施属于潜在调控因子。
  6、基于以上研究结果,提出了生产上减轻倒伏发生的有效对策:策略上,变“被动应对”为“主动应对”;途径上,变“单一技术应用”为“综合协同防控”;技术上,变“常规措施集成”为“常规措施和物化方法结合”;政策上,变“农民自主应对”为“农业保险保障”。具体而言:首先是应向农民推介优质高产抗逆性好的品种;其次是控制群体大小(基本苗的高低),引导农民因品种、播期、地力和肥水条件合理确定播种量(基本苗);三是向农民宣传测土配方施肥,根据地力、苗情、天气,合理施肥,提高农民对施肥的科学性认识;四是宣传农民对排水降渍、防治病虫害、化调化控等综合技术的采纳与应用;五是对发生倒伏的植株做好病虫害防治,以减少损失。
[硕士论文] 王春歌
作物 扬州大学 2015(学位年度)
摘要:现代水稻生产重视产量和稻米品质的同步提高,稻米品质随着人们生活水平的提高愈加重要。食用稻米最受到重视的品质性状是蒸煮和食味品质,直链淀粉含量、胶稠度和糊化温度在很大程度上决定了稻米蒸煮和食味品质的表现。Wx基因编码颗粒型淀粉合成酶GBSSⅠ,其表达特征直接决定了稻米胚乳中直链淀粉含量的表型。然而目前对Wx基因的环境效应研究很不充分,稻米品质容易受环境影响的本质还未能得到很好的解释。本研究以不同的水稻Wx近等基因系为供试材料,实施了不同的肥料和水分处理,以此改变水稻结实期生长条件,研究不同栽培环境条件下各Wx近等基因系水稻的产量、群体生理特性、稻米品质、晶体特性、链长分布的差异以及栽培环境的影响。期望从结实生长、淀粉组成、分子构造以及淀粉颗粒的热力学特征等方面探讨Wx基因的作用效应,进一步探讨环境对淀粉理化特征的作用效应以及不同Wx等位基因的反应差异,为解明稻米品质的决定机制提供一定的实验依据和理论积累,并为稻米的调优栽培提供必要的理论基础。主要结果如下:
  1.不同的Wx基因对水稻的产量影响显著,且不同的Wx基因系水稻对水肥条件的响应也存在差异。Wxa和Wxin基因型水稻在同一遗传背景下显示的产量水平较高,而Wxb和wx基因型水稻的产量潜力相对较低。Wx对产量构成因素的影响首先表现在粒重的差异,千粒重大小依次表现为Y5(Wxa-2)>Y3(Wxa-1)>Y7(Wxin)>Y1(Wxb)>Y9(wx);另外,Wxa基因型有效穗数较高,Wxb和wx等位基因水稻的有效穗数较低;Wxin、wx基因型水稻每穗粒数较其它近等基因系水稻高。Wxa和Wxin基因型水稻结实期叶片光合能力和根系活力较强,Wxb、wx两个基因型水稻叶片光合能力及根系活力较弱。不同的Wx基因水稻对粒肥施用的反应也有所不同,Wxin、wx基因型水稻对粒肥的施用反应较不敏感,而Wxb、Wxa相对敏感,在水分胁迫条件下(-30kpa),Wxb基因型水稻随着粒肥增施,产量增加尤为明显。可见Wx等位基因不仅仅直接影响稻米胚乳直链淀粉含量,对水稻植株生长以及产量形成均有不可忽视的作用。
  2.不同的Wx等位基因对稻米加工品质影响较小,对外观品质有限制作用。各Wx基因系粒型差异明显,Wxa基因型水稻米粒长宽比最大,wx基因型水稻米粒长宽比最小;Wxb基因型水稻整精米的垩白粒率和垩白度较低,Wxin基因型水稻垩白性状较差。不同的Wx基因型蒸煮食味品质差异非常显著,Wxa基因型水稻直链淀粉含量最高,其次为Wxin,Wxb基因型水稻直链淀粉含量较低,wx几乎不编码直链淀粉;wx胶稠度最长,其次为Wxb,Wxin、Wxa基因型稻米胶稠度较短,胶稠度与直链淀粉含量呈极显著负相关;wx等位基因水稻的精米蛋白质含量较其它等位基因材料略低;Wx近等基因系水稻RVA图谱特征差异明显,Wxb基因型材料最高粘度较大,wx基因型材料最高粘度较小,崩解值以Wxb基因型最大,其次是wx,Wxin,Wxa等位基因稻米崩解值最小;不同Wx等位基因近等基因系的DSC图谱差异显著,Wxb、wx两个基因型材料起始温度、峰值温度、终止温度均较Wxin、Wxa基因型材料高4℃左右。
  3.不同的Wx基因型淀粉粒发育有明显差异,在淀粉粒度体积分布上,wx等位基因材料与其它材料差异最为明显,在0-2um不能形成完整的碎片峰,Wxb、wx的淀粉平均粒度相对较小,淀粉粒度体积分布在<5um的区间所占的比重较大,Wxa、Wxin基因型淀粉的平均粒径相对较大;粒肥增施导致大颗粒淀粉粒所占比例增高,有增大淀粉平均粒径的趋势。淀粉平均粒径与直连淀粉含量和千粒重均呈极显著正相关。
  4.不同Wx近等基因系胚乳淀粉结构表现一定的差异。不同水肥环境下各等位基因材料的X射线衍射图均表现为典型的A型谱,晶型没有差异。但不同Wx基因水稻淀粉相对结晶度之间差异明显,wx基因型淀粉结晶度最大,其次为Wxb,Wxa、Wxin基因型相对结晶度较小,淀粉相对结晶度与直链淀粉含量呈极显著负相关。不同Wx基因水稻胚乳淀粉分子量分布差异较大,短支链与长支链部分均是wx最大,其次为Wxb,Wxin、Wxa等位基因淀粉支链链部分较小。增施粒肥,增加支链淀粉短链含量,降低绝对直链淀粉含量和长B链淀粉部分含量;水分胁迫处理下(-30kpa),短支链部分降低,增大了直链和长支链淀粉的含量。进一步对支链淀粉链长分布分析可见,各Wx等位基因稻米支链淀粉淀粉链长图谱特征基本一致;Wxa、Wxin基因系在长支链(DP≥37)所占比重较大,故平均链长较长。
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