黑麦草植株-土壤环境因子对铅污染的响应研究

采用盆栽根袋试验,研究了Pb胁迫(0、100、300、500、1 000mg/kg)对黑麦草植株生长发育状况和土壤环境特性的影响。结果表明,0~300、300~500、500~1 000mg/kg为不同Pb胁迫层次,其中Pb质量分数为300mg/kg和500mg/kg时有利于黑麦草根系生长。另外,根际土壤pH均较非根际土壤低,pH在生长50d时差距较大。黑麦草整个生长发育阶段内,根际土壤含Pb量均小于非根际土壤,生长50d时土壤Pb质量分数最低。黑麦草生长40~50d时,修复效果最明显。     

铅胁迫对金盏银盘生长及生理生化的影响

通过水培模拟试验,研究不同处理时间和不同浓度铅胁迫下金盏银盘生物量及生理生化指标。结果表明,低浓度铅对金盏银盘生长有促进、高浓度有抑制作用;低浓度铅处理(Pb2+≤20 mg/L)对叶绿素合成有促进、高浓度抑制作用,而随处理时间的延长,各处理浓度最终均引起叶绿素含量的下降;在铅胁迫处理2~8 d内,各浓度处理脯氨酸含量都高于对照,在处理10~12 d内,低浓度铅处理(Pb2+≤10 mg/L)脯氨酸含量高于对照,随处理时间的延长变化不规律;在铅胁迫12 d内,丙二醛含量基本均随着铅浓度的升高而增加,且均高于对照,随时间增加表现为先升高后降低再升高的趋势;在铅处理8 d内,POD活性随着铅浓度的增加基本表现为先升高后降低再升高的趋势,而在处理8 d后,基本表现为先降低后升高的趋势;铅胁迫对SOD活性有一定抑制作用,各铅浓度处理在相同处理时间对SOD活性的抑制无明显的规律。POD活性波动较大,而SOD活性最终都会增加。     

外源硒对铅胁迫下小白菜生理特性及铅、硒吸收的影响

【目的】探讨铅胁迫下硒对小白菜生理特性及对铅、硒吸收的影响。【方法】采用水培方式,研究了不同质量浓度的硒对铅胁迫下小白菜生长、抗氧化酶及对铅、硒吸收的影响。【结果】当硒质量浓度≤2.0 mg/L时,对小白菜的生长有一定的促进作用,具体表现为小白菜株高、根长、地上部和地下部干质量以及叶绿素量均增加。低质量浓度硒(Se≤2.0 mg/L)显著降低了小白菜叶片和根中丙二醛(MDA)量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性。铅硒复合处理下,小白菜地上部含铅量随外源硒量的增加先减少后增加,且当外源硒的质量浓度为2.0 mg/L时,小白菜地上部含铅量最低,地下部含铅量随外源硒量的增加先增加后减少。【结论】2.0 mg/L的硒能减缓铅对小白菜的胁迫,且效果最好,外源硒能促使铅富集在小白菜地下部,抑制铅向地上部的转运。     

不同有机酸对重金属镉形态及生物有效性的影响

为了探求根系分泌有机酸对重金属Cd2+存在形态及生物有效性的影响,研究了不同质量摩尔浓度酒石酸、草酸、苹果酸、柠檬酸、乙酸和EDTA对重金属Cd2+各个形态的影响。研究得出,EDTA最有利于重金属Cd2+活性的增强,其次为柠檬酸和乙酸,苹果酸的效果最差。质量摩尔浓度为1、3mmol/kg的乙酸和柠檬酸以及5、6、7mmol/kg的EDTA最有利于重金属Cd2+生物有效性系数的提高。     

外源物质对镉胁迫下不同品种冬小麦苗期镉吸收特征的影响

【目的】分析不同外源物质对不同品种冬小麦苗期Cd吸收和迁移特征的影响及其差异性。【方法】通过向含不同质量浓度Cd(10、30 mg/L)的营养液中添加不同质量浓度的Si(28、56 mg/L)、Ca(50、100 mg/L)、Mg(50、100 mg/L)和腐殖酸(5、15 mg/L),在水培条件下研究了籽粒Cd高积累百农419和低积累百农418小麦苗期植株Cd吸收和转运特征、植株对Ca和Mg的吸收以及根系形态指标的变化。【结果】不同品种冬小麦对Cd的吸收存在差异。随着营养液中Cd质量浓度的升高,不同品种冬小麦根系生长受抑制程度更严重。与百农418相比,百农419是喜Ca品种。在低Cd质量浓度时,与CK相比,低Si添加改善百农419根系生长和降低植株Cd量的效果最好,但其他物质添加抑制了其根系生长且高质量浓度腐殖酸处理增加了根系中Cd的累积,同时所有外源物质添加均降低了其根系Ca量;对于百农418来说,加Si和Ca可以促进根系生长且低Si效果最明显,加Mg和腐殖酸对根系生长影响不明显,加Si显著降低了根系和茎叶Cd量,加Ca和Mg只显著降低了根系Cd量,加腐殖酸对植株Cd量无显著影响。在高Cd质量浓度时,添加Si可以促进2种小麦根系生长并降低根系和茎叶Cd量,其中低Si和高Si分别对百农419和418根系生长促进效果更好;而其他外源物质添加对Cd毒害基本无明显缓解效果。与其他处理相比,低质量浓度Cd条件下高Si显著增加了2种小麦的Cd转运系数,高质量浓度Cd条件下高Si显著增加了百农419的Cd转运系数。【结论】相比其他外源物质,添加Si对冬小麦Cd毒害缓解效果最明显,且品种、Cd质量浓度和Si质量浓度交互作用明显。     

不同铅浓度下水氮调控对小桐子生长的影响

为研究铅胁迫下水氮调控对小桐子生长的影响,采用2种灌水水平(W1:50%FC;W2:75%FC)、3种施N方式(N0:0;N1:300 mg;N2:600 mg)、5种土壤Pb污染水平(Pb1:0;Pb2:500 mg;Pb3:1 000 mg;Pb4:1 500 mg;Pb5:2 000 mg)交互试验对小桐子的生长进行了分析.试验结果表明:在土壤铅质量比达到Pb4后,铅胁迫占据主导地位,无论灌水量和施氮量如何变化,都显著的抑制小桐子幼树的生长和发育;中度水分胁迫抑制小桐子的生长发育,导致生物量降低,水分利用效率下降;高氮处理促进植物生长的同时,降低土壤的有效铅含量,减小铅对小桐子的抑制作用,水分利用效率增加;处理W2N2的小桐子平均水分利用效率分别比W1N0,W1N1,W1N2,W2N0,W2N1显著提高了54.8%,46.2%,38.4%,27.4%,9.8%.由此可见在土壤铅水平≤Pb4时,W2N2水平较其他水平更能提高小桐子生物量、水分利用效率以及植物修复的效率     

民族药用植物走马胎快繁技术

以走马胎茎段为外植体,研究了不同植物生长调节剂、光照、pH值和添加物对不定芽的诱导、增殖和生根的影响。研究表明:培养基WPM+2.0 mg/L BAP+0.2 mg/L NAA+0.2 mg/L 2,4-D最有利于走马胎茎段腋芽的诱导;培养基WPM+2.0 mg/L BAP+0.2 mg/L NAA有利于走马胎腋芽的不定芽诱导和增殖;走马胎腋芽增殖的最佳pH值为6.0,当培养光照达到100 μmol/（m·s）时,最有利于走马胎不定芽生长;培养基中分别加入1 g/L蛋白胨、50 g/L椰汁和50 g/L香蕉,均有壮芽的效果,其中香蕉的效果最佳。最佳的生根培养基是MS+2.0 mg/L IBA+0.5 mg/L NAA,生根率达93.3%,根系生长良好,移栽至椰糠∶河沙=2∶1的混合基质中,走马胎生长良好,成活率达95%。      

铅对14种本土草本植物根系生长及根系活力的影响

采用温室盆栽试验,研究了不同质量浓度铅对山西省14种本土草本植物根系生长及根系活力的影响。结果表明,藜、新麦草、红叶苋和紫花苜蓿为一类,属于铅高耐性植物,其根长、根系生物量、根系活力在各处理下均高于对照;紫苑、反枝苋和高丹草为一类,属于铅敏感植物,1 500mg/kg铅处理下,根长、根系生物量、根系活力均显著低于对照(P<0.05);其余7种植物对铅的耐性介于上述二类植物之间。这一结果将为铅污染土壤的生态恢复提供一定的理论依据。     

沸石-铅交互作用对水稻生长发育及铅富集特性的影响

采用微区试验,在土中施用了不同添加量的沸石(0、2 500、5 000 kg/hm~2),进行水稻种植,在生长期间用不同浓度(0、0.25、0.20、0.15 mg/L)的含铅水进行灌溉,分析沸石与铅复合作用对水稻产量、铅在水稻植株中富集、水稻生长性状等的影响。结果表明,沸石添加量为2 500 kg/hm~2时,清水灌溉产量提高5.9%,铅水灌溉抑制了水稻的产量,各处理产量降低了7.1%~17.6%。5 000 kg/hm~2时,沸石与铅交互作用,水稻产量提高了8.50%~16.84%,0.2 mg/L铅水浓度下水稻增产最多。当沸石施用量为2 500 kg/hm~2时,与同浓度未添加沸石的处理相比,土壤中铅浓度提高14.69%~15.82%,根中提高3.36%~37.82%,茎、叶、米分别降低28.43%~60.59%、2.12%~27.59%、28.81%~43.49%。施用量为5 000 kg/hm~2时,土壤中铅浓度提高6.04%~8.57%,根提高5.81%~44.71%,茎、叶、米分别降低31.91%~66.03%、11.69%~44.83%、40.11%~49.32%。沸石对水稻株高、分蘖、地上物质重、地下物质重的促进作用主要在生长初期,沸石与铅交互作用,沸石对其促进作用大于铅离子的抑制作用,且对地上物质重的作用大于对地下物质重。针对铅污水灌溉或铅污染土壤种植水稻,在土壤中添加沸石,可以减少金属铅离子向米中运移,在水稻生殖生长期避免用铅污水灌溉。     

沼液浓度对水培生菜营养液特性及产量、品质的影响

研究有机无机复合营养液对于增加水培蔬菜的产量、改善品质具有重要意义。该试验研究了不同浓度沼液替换山崎营养液对营养液特性及水培生菜产量和品质的影响。结果表明:深液流栽培条件下,由于养分吸收和水分吸收同步,EC值并不会显著下降;适量的沼液替换比例增加了生菜产量,且在一定范围内,随替换比例增加而增大;在生长后期,旺盛的地上地下生长加快了水分消耗,浓缩了营养液,EC值增加;沼液可以缓冲营养液pH值的变化,但产量较高处理的生菜由于根系分泌酸性物质增加,pH值在生长后期显著下降,营养液呈中等酸性;沼液替换营养液使生菜的可溶性糖、可溶性蛋白含量都有明显提高,生菜的VC和硝酸盐含量都随沼液替换浓度的增大而逐渐减小。研究结果为沼液替换无机营养液水培生菜及营养液科学管理提供了依据。     

腐植酸对水培生菜产量和水分及养分利用的影响

通过营养液水培试验,研究了生育期不同腐植酸浓度对生菜产量和水分及养分利用的影响。结果表明,在0~1.41mg/g腐植酸浓度内,随着腐植酸浓度的增加,生菜地上部和地下部鲜干重随之增加,腐植酸浓度为1.41mg/g时,上述指标同时达到最大。腐植酸浓度在0~1.41mg/g内,随着其浓度的增加,生菜水分利用效率逐渐增大,对矿质元素的利用效率逐渐提高。腐植酸对生菜吸收矿质元素的影响不显著,不同的腐植酸处理,生菜吸收无机养分的能力不同。综合产量、水分和养分利用等因素,添加1.41mg/g的腐植酸可达到高产、节水、省肥的生产效应。     

基于Fuzzy-Smith控制器的营养液pH值调控系统研究

pH值的控制是水肥一体化营养液循环控制系统的重要环节，水肥控制过程中pH值在最优控制范围内有利于根系的发育以及多数矿物质的吸收。营养液调控过程中，由于循环管路以及酸液的缓慢扩散，使得pH值调节过程存在很大的时滞，传统PID难以取得良好效果。本研究根据被控对象特点，建立了描述该过程的数学模型，设计开发了一套具有二次混肥特性的以MSP430单片机为主控的营养液pH值控制系统。由于参数自整定模糊PID不需要精确数学模型以及Smith预估可对纯滞后进行补偿的特点，开发的系统将参数自整定模糊PID控制引入Smith预估当中，既缓解了滞后时间对控制系统的影响，又对模型的不精确性进行了补偿。为了验证该算法以及系统的有效性和优越性，分别对PID、Fuzzy-Smith控制算法进行仿真测试，同时在不同灌溉量下进行性能试验。试验结果表明，在不同灌溉量下Fuzzy-Smith控制算法pH值的平均最大超调量为0.83%，营养液pH值从8.0调节为6.0的平均时间为157s，优于常规PID控制的2.55%和189s。     

基于支持向量机回归的营养液调控模型研究

针对目前设施栽培中营养液动态调配精确度低的问题,提出一种基于支持向量机回归(Support vector machine regression,SVR)的营养液调控模型。首先,通过设计嵌套试验采集了13个温度、50组不同Knop营养液(A:99%Ca(NO3)2·4H2O、B:98%KNO3、C:99%KH2PO4、D:98%MgSO4·7H2O、E:99%EDTANaFe 5种化合物)配比下的营养液pH值、EC、K+质量浓度、Ca2+质量浓度和NO-3质量浓度等检测指标值,并基于SVR构建营养液检测指标预测模型;然后,采用离散斜率法计算营养液检测指标值与5种化合物含量的响应曲线离散斜率,并利用人工鱼群算法获取离散斜率最大突变点;最后,以该突变点对应的5种化合物含量作为最优调控目标值,基于SVR构建营养液调控模型,并进行验证试验。结果表明:基于SVR的营养液调控模型中对应5种化合物含量的决定系数分别为0.99、0.98、0.99、0.96、0.99,均方根误差分别为4.29、7.39、5.02、2.85、3.96 mg,拟合效果良好。对比逐步拟合响应模型获取目标值的结果发现,基于SVR的营养液调控模型5种化合物含量的平均相对误差分别降低了37.65%、49.94%、40.53%、50.58%、42.84%;在验证试验中,对比逐步拟合响应模型发现,基于SVR的营养液调控模型5种化合物使用量的相对误差平均值分别降低了46.42%、52.08%、54.03%、53.59%、54.54%,调控过程中5种化合物使用量的平均降低率分别为1.69%、5.81%、5.85%、3.65%、7.08%。本文基于SVR构建的营养液调控模型具有高效、节能特点,可为设施作物栽培的实际生产应用提供参考。     

再生水灌溉对黑麦草生长及重金属分布特征的影响

为了阐明再生水灌溉对重金属富集植物黑麦草生长及重金属分布特征的影响,以自来水灌溉为对照,研究了再生水灌溉下黑麦草生物量、黑麦草及土壤中重金属分布特征的变化。结果表明：再生水灌溉显著增加了黑麦草生物量,地上部、根系和总生物量分别增加了26.79%、10.55%、24.91%。再生水灌溉下,黑麦草地上部和根系中Pb、Cu、Zn、Cd的含量显著增加,土壤重金属没有积累,土壤中Pb和Zn含量降低明显。再生水灌溉显著降低土壤pH、增加土壤有机质含量会对土壤重金属的活性有一定的影响。     

不同营养液钾浓度对水培生菜生长、品质和营养液利用效率的影响

以“富兰德里”生菜为研究对象,设置0.6（T1）、1.5（T2）、2.4（T3）、3.0（T4）和6.0（T5）mmol/L-1共5个营养液钾浓度处理,探究不同营养液钾浓度对水培生菜的生长、产量、品质、营养液消耗及营养液利用效率的影响。结果表明:T4处理叶面积最大,比其他处理增长了9.33%~65.91%;营养液钾浓度处理对生菜叶片SPAD值影响不显著;T4处理冠部鲜质量最大,比其他处理增加了5.91%~145.82%,T3处理根部鲜质量最大,比其他处理增加了0.30%~71.88%;营养液钾浓度与生菜的可溶性糖呈负相关,对VC含量影响不显著,对生菜硝酸盐含量影响不明显;T1处理的营养液消耗量最少,比其他处理减少了16.01%~35.63%,T5处理的营养液消耗量最多,比其他处理增加了2.39%~55.48%;T1处理的营养液利用效率最低,T4处理的营养液利用效率最高,比其他处理提升了2.21%~61.89%;通过生菜产量、营养液利用效率与营养液钾浓度的关系,进行了营养液钾浓度优化,得到营养液钾浓度为3.9 mmol/L时,生菜产量最高,为142.03 g/株;营养液钾浓度为3.5 mmol/L时,生菜营养液利用效率最高,为186.16 g/L。综合考虑,优化得到3.7 mmol/L为水培生菜适宜的营养液钾浓度。      

不同营养液质量浓度对温室盆栽黄瓜生长与基质环境的影响

采用一种负水头供水控水盆栽装置供给营养液,以山崎黄瓜专用营养液配方标准质量浓度为基准,研究了4种营养液质量浓度对温室基质盆栽黄瓜生长发育及其基质内离子质量浓度变化的影响。试验结果表明,黄瓜的生长速率和产量随着营养液质量浓度的增加而增加,采用负水头灌溉装置供液方式的要优于常规灌溉方式,不同营养液质量浓度与供液方式对黄瓜营...     

根系的空间电场增氧技术

大气电场作为影响植物生长的重要环境因子已经应用到生产实践中,目前广泛使用在农业领域的空间电场防病促生机已经开始在烟草领域应用。正向空间电场环境中,漂浮在营养液面上的烟苗是接受正电荷失去负电荷的“导电体”,空间电场泄漏电流会由根系进入营养液,其根叶界面便会发生水分的微电解,进而根际环境中的营养液氧气浓度增加。溶氧浓度随着空间电场强度变化而变化,在液温15～17 ℃时,溶氧可达到3.8～5.7 mgL,而对照组为3.6～5.3 mgL。空间电场消失后,水体溶氧量迅速降低,45 min浓度衰减接近对照。      

设施栽培中母液加入量与营养液EC/pH值的回归模型

为了实现设施栽培中营养液浓度的动态精确调配,对多路母液(酸液)加入量与营养液EC/pH值的关系进行了研究。采用园试通用配方作为母液,对作物生长影响最大的4种母液和酸液设计了五因素三水平的正交试验,并对试验结果进行了多元线性回归,建立了多路母液加入量与营养液EC/pH值的关系模型。试验结果表明:与实测值相比,关系模型预测得到EC值的平均与最大相对误差分别为0.78%和1.15%,pH值的平均与最大相对误差分别为0.76%和0.97%。     

冬小麦幼苗水力提升及与相关生理指标间的关系

在室内条件下,监测了发芽后30 d冬小麦幼苗在蒸馏水及Hoagland营养液培养条件下夜间水力提升的数量及其与蒸腾速率、气孔导度、根干质量、茎叶干质量以及根/茎等之间的关系。结果表明,冬小麦幼苗夜间蒸腾速率呈单峰曲线变化,在00:00达到最高。蒸馏水处理和Hoagland营养液处理的平均夜间蒸腾速率分别为2.34和1.85 mmolH2O/(m2.s)。从20:00到次日06:00,Hoagland营养液处理的冬小麦幼苗水力提升量为32.84mg/株,显著高于蒸馏水处理的13.68 mg/株。相关分析表明,冬小麦幼苗夜间水力提升量与蒸腾速率呈显著负相关关系,与根/茎呈显著正相关关系,和气孔导度无相关关系。可为冬小麦水分精准管理提供理论依据。     

NaOH改性稻秆对亚甲基蓝染料吸附性能的研究

为解决农村稻秆的资源化利用问题,将稻秆用NaOH改性做吸附剂处理亚甲基蓝染料废水;考察pH值、吸附剂投加量、染料浓度和温度对染料吸附性能的影响;分析改性稻秆对亚甲基蓝染料的吸附动力学过程。研究结果表明,亚甲基蓝浓度为150mg/L,pH值为12、吸附剂投加量为4g/L时,改性稻秆对亚甲基蓝染料有很好的去除效果,染料的吸附率达到98.1%;改性稻秆对亚甲基蓝染料的吸附符合Freundlich等温模型,最大吸附量为52.910mg/g,升高温度能够增加吸附剂对亚甲基蓝染料的吸附效果;改性稻秆吸附亚甲基蓝是一个快速吸附过程,符合伪二级吸附动力学方程。