猕猴桃叶片叶绿素含量高光谱估算模型研究

【目的】研究猕猴桃叶片叶绿素含量的高光谱估算方法,为猕猴桃长势的遥感监测提供理论依据。【方法】以陕西杨凌蒋家寨村2018年不同生育期(初花期、幼果期、膨果期、壮果期、果实成熟期)的猕猴桃叶片为研究对象,分别测定其高光谱反射率和叶绿素含量(SPAD值),分析原始光谱和5个常见的植被指数(归一化植被指数、归一化叶绿素指数、改进的叶绿素吸收反射率指数、MERIS地面叶绿素指数、土壤调整指数)与叶绿素含量之间的相关关系,提取各生育期的特征波段,分别建立基于特征波段和植被指数的单波段叶绿素含量一元线性估算模型。利用主成分分析对原始光谱数据进行降维,将得到的主成分得分作为随机森林模型的输入变量,建立基于多波段信息的叶绿素含量多元估算模型,并对模型进行精度验证和分析。【结果】不同生育期猕猴桃叶片光谱反射率变化趋势基本一致,整体趋势为可见光波段反射率低,近红外波段反射率高;在可见光波段,光谱反射率随着叶绿素含量的升高而降低;在近红外波段,光谱反射率则随着叶绿素含量的增加而升高。通过相关性分析可知,初花期、幼果期、膨果期、壮果期、果实成熟期原始光谱的特征波段分别为729,548,707,707和712 nm,估算模型决定系数(R~2)分别为0.18,0.85,0.54,0.85和0.82,其中初花期估算模型未通过显著性检验,其余生育期均通过极显著性检验。在5个常用植被指数中,初花期与叶绿素含量相关性最高的是归一化叶绿素指数(NPCI),但是估算模型决定系数R~2只有0.1,未通过显著性检验;其他生育期与叶绿素含量相关性最高的是MERIS地面叶绿素指数(MTCI),所建立的估算模型拟合效果好,预测精度高。基于主成分分析和随机森林回归建立的不同生育期猕猴桃叶片叶绿素含量估算模型的R~2在0.91～0.98,均通过极显著性检验,其拟合效果和预测精度远高于单波段一元线性回归和基于植被指数的一元线性回归模型,是估算猕猴桃叶片叶绿素含量的最优模型。【结论】基于主成分分析的随机森林模型包含了更完整的波段信息,对不同生育期猕猴桃叶片叶绿素含量具有较好的预测能力。     

有机肥对滇中红壤烤烟坡耕地氮磷流失的影响

【目的】研究自然降雨条件下施用有机肥对滇中坡耕地产流产沙与氮磷流失特征的影响,旨在为该地区肥料合理施用及坡耕地土壤侵蚀状况改善提供科学依据。【方法】以滇中二龙潭小流域红壤烤烟坡耕地为研究对象,在施用相同化肥的基础上,设置6种有机肥用量处理,分别为0 kg/m~2(CK)、0.25 kg/m~2(T1)、0.50 kg/m~2(T2)、0.75 kg/m~2(T3)、1.00 kg/m~2(T4)和1.25 kg/m~2(T5),选取4场自然降雨,研究不同有机肥用量条件下坡耕地径流及其泥沙中的氮磷流失特征。【结果】(1)4场降雨条件下,不同处理的径流量和产沙量无显著差异,而降雨量和降雨强度对径流量和产沙量影响较大。(2)随着有机肥用量的增加,径流中总氮(TN)、NO_3~--N、NH_4~+-N质量浓度总体降低,表现为CKT1T2T3T4T5;溶解态氮是径流中氮素的主要存在形式,而NO_3~--N又是溶解态氮的主要组成部分。(3)随着有机肥用量的增加,径流中总磷(TP)及PO_4~(3-)-P质量浓度明显降低,均表现为CKT1T2T3T4T5;径流中TP、PO_4~(3-)-P质量浓度随着施肥时间的延长呈明显降低趋势。(4)在4场降雨过程中,泥沙中的TN和TP含量均随着有机肥用量的增加而降低。(5)有机肥用量的增加降低了坡耕地TN、TP流失总量,TN流失以径流输出为主,TP流失以泥沙输出为主。【结论】探明了自然降雨条件下施用有机肥后红壤坡耕地氮磷流失规律,为减少研究区氮磷流失量,雨季应尽量减少或避免农事活动,暴雨情况下应控制氮磷的输出,并可以通过增加有机肥用量和减少化肥用量的方式降低氮磷的输出。     

南京市5种常见树种的燃烧性研究

【目的】研究南京市5个常见树种的燃烧性,为可燃物管理及防火树种的筛选提供依据。【方法】选择南京市老山林场常见的3个针叶树种(杉木、马尾松、侧柏)和2个阔叶树种(女贞、麻栎)为研究对象,利用锥形量热仪对其树叶和树枝的热释放速率、热释放速率峰值、有效燃烧性、总热释放量、点燃时间、质量损失速率6项燃烧性指标进行测定,并利用因子分析法综合比较各树种的燃烧性。【结果】与其他4个树种相比,马尾松叶的总热释放量、质量损失速率和枝的热释放速率峰值、总热释放量最高,分别为7.29 MJ/m~2、0.051 g/s、228.45 kW/(m~2·s)和15.01 MJ/m~2,可知马尾松是极易燃树种;杉木叶的热释放速率峰值为208.89 kW/(m~2·s),而且点燃时间最短,表现出较强的燃烧性;侧柏的各项燃烧指标居中;麻栎叶的质量损失速率最低,为0.032 g/s;女贞叶、枝的热释放速率峰值和总热释放量均最低,分别为95.79,87.47 kW/(m~2·s)和2.14,9.69 MJ/m~2,是当地较好的防火树种。【结论】5个树种的燃烧性由强到弱依次是马尾松、杉木、侧柏、麻栎、女贞。     

稻草与牛粪混合腐解的最佳配比筛选

【目的】以腐殖质组成特征为评价依据,筛选稻草与牛粪混合腐解的最佳配比,为两类农业固体废弃物的资源化应用提供参考。【方法】以稻草和牛粪为材料,采用室内培养法,研究稻草与牛粪质量比为10∶0(Rs),9∶1(Rd1),7∶3(Rd2),5∶5(Rd3),3∶7(Rd4),1∶9(Rd5)和0∶10(Dm)混合腐解90 d,各处理水溶性物质(WSS)、可提取腐殖酸(HE)、胡敏酸(HA)、胡敏素(Hu)组分的有机碳含量(依次表述为C_(WSS)、C_(HE)、C_(HA)、C_(Hu)),以及胡敏酸碱溶液E_4/E_6、腐殖化系数(C_(HA)/C_(FA))的动态变化,筛选稻草与牛粪腐解的最佳配比。【结果】与0 d相比,在腐解完成(90 d)后,各处理C_(WSS)含量均有不同程度降低,相比于稻草,牛粪腐解后更易促进微生物对C_(WSS)的利用,使其下降86.2%;Rd2和Rd5处理使物料C_(HE)含量分别增加10.2%和28.6%,其余处理C_(HE)均有不同程度消耗;与0 d相比,腐解完成后,Rd1、Rd3和Dm处理均有助于C_(HA)的积累,其中牛粪腐解更易促进C_(HA)的形成,使其增加30.5%。在各处理下,物料HA分子均先发生降解、脂族化,而后逐渐缩合、芳香化,但HA分子结构仍趋于简单;在促进HA分子脂族化方面,Rd4处理的优势最大,而Dm处理更有利于HA结构的稳定。Rd3处理在促进腐殖质品质方面的贡献最大,其次为Rd1处理,Dm和Rs处理次之,但Rd2和Rd5处理不利于腐殖质品质的改善;Rs、Rd1、Rd2、Rd3和Rd4处理在腐解过程中更有利于C_(Hu)的分解,且Rd3处理的优势最大,使C_(Hu)含量下降91.0%,而牛粪比例≥90%更有助于C_(Hu)的累积。【结论】稻草与牛粪按照质量比5∶5混合腐解,易促进C_(Hu)的分解和C_(HA)的积累,利于腐殖质品质提升。     

NaCl胁迫对沙葱苗期根系特征及无机离子含量的影响

【目的】研究NaCl胁迫对沙葱苗期根系形态特征及无机离子含量的影响,分析沙葱的耐盐强度,以提高沙葱在盐碱地上的生产能力,为盐碱地的开发利用提供参考。【方法】以沙葱幼苗为材料,采用盆栽法,经不同浓度(0(对照,CK),25,50,75,100,150 mmol/L) NaCl胁迫15 d后,研究沙葱根系干质量、鲜质量、长度、表面积、体积、活力和无机离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+))含量的变化。【结果】随着NaCl浓度的增加,沙葱根系干、鲜质量和根系活力均呈降低趋势;而根系长度、表面积、体积均呈先增加后下降的趋势,当NaCl浓度为50 mmol/L时均达最大值。在不同浓度NaCl胁迫处理下,沙葱幼苗根系中Na~+、K~+含量均较对照增加,且当NaCl浓度为150 mmol/L时Na~+、K~+含量较高;但幼苗根系中Ca~(2+)、Mg~(2+)含量均较对照下降。【结论】适宜沙葱幼苗根系生长的NaCl浓度为25～50 mmol/L,此时根系生长良好,Ca~(2+)、Mg~(2+)含量无明显降低。     

赤松梢斑螟在藏东南高山松上的生物学特性

【目的】研究赤松梢斑螟(Dioryctria sylvestrella(Ratzeburg))在藏东南高山松上的生物学特性,为监测和防治该害虫提供理论依据。【方法】在藏东南选择4块有代表性的高山松林进行野外观察,每7 d从观察林地采集5个有虫球果于室内解剖,测量其中的赤松梢斑螟幼虫形态指标;然后将赤松梢斑螟幼虫饲养在室外水培枝高山松球果中,观察其取食、结茧、羽化、交配、产卵、孵化、越冬等生物学特性。【结果】赤松梢斑螟成虫雌雄同型,体长13～17 mm,翅展23～28 mm;老熟幼虫体长约12 mm,头宽约2.5 mm,头部黑褐色、有光泽;初龄幼虫乳白色,后渐变为淡红色,腹足趾钩单序环式,臀足趾钩双序缺环式;卵呈卵圆形,黄白色;蛹体长约13 mm,宽约3.5 mm,尾部有6根臀棘。赤松梢斑螟在藏东南高山松上1年发生1代,以幼虫危害高山松当年生球果并以幼虫越冬,幼虫期约300 d、5龄,蛹期约40 d,成虫期约8 d,卵期约10 d。赤松梢斑螟成虫多数白天上午羽化,次日傍晚交尾,交尾时间长达6～9 h,幼虫一果一虫,无转移危害现象;被害球果畸形,结实不良。【结论】赤松梢斑螟危害高山松球果,成虫和卵阶段在球果外,幼虫和蛹阶段在球果内,有较强隐蔽性。每年6-7月是防治赤松梢斑螟的关键期。     

不同叶位黄精叶片的光合日变化及其影响因子

【目的】研究不同叶位黄精叶片的光合生理指标日变化规律及环境因子的影响,揭示叶片光合能力的影响因素及其与叶位之间的关系,为黄精光合生产潜力的挖掘提供理论参考。【方法】以黄精为研究对象,采用LI-6400光合仪测定不同叶位叶片的光合日变化,采用相关分析、偏相关分析、逐步回归分析及通径分析,研究影响不同叶位叶片光合作用的主要环境因子。【结果】①黄精不同叶位间的净光合速率差异显著,表现为中位叶上位叶下位叶,即随叶位升高表现出"低-高-低"的规律。②黄精不同叶位叶片净光合速率日变化均呈"双峰型"曲线,且有较明显的光合"午休"现象。③气孔因素为影响不同时段光合作用的主要限制因素,非气孔因素为影响不同叶位叶片光合作用的主要限制因子。④由相关分析与偏相关分析可知,黄精Pn、Tr、Gs与不同环境因子(RH、VPD、Tl、PAR、Ca)之间均存在相关性。⑤由逐步多元回归分析和通径分析可知,影响黄精Pn、Gs、Tr的主要环境因子为RH和PAR,其中RH为Pn、Gs、Tr变化的主要决策因子,且环境因子对不同叶位叶片的影响有异。【结论】测定黄精植株光合指标时应选第10节位左右的中位叶。黄精栽培过程中应及时去顶,在炎热的正午,可适当提高大气相对湿度以提高净光合效率。     

DMDC前处理对巨峰冰葡萄酒发酵及其品质的影响

【目的】研究二甲基二碳酸盐(DMDC)杀菌技术对巨峰冰葡萄酒发酵过程及品质的影响,为DMDC应用于巨峰冰葡萄酒发酵加工提供理论依据。【方法】在糖质量浓度分别为350和400 g/L的浓缩葡萄浆醪中,分别添加250 mg/L DMDC和200 mg/L亚硫酸盐进行杀菌处理,比较2种杀菌处理方法对巨峰冰葡萄酒发酵期间可溶性固形物、总糖、还原糖、酒精度、pH、总酸、挥发酸、花色苷等理化指标及酒体感官评分的影响。【结果】处理前,当糖质量浓度分别为350和400 g/L时,其对葡萄醪的微生物菌落总数无显著影响。与处理前相比,DMDC处理能降低葡萄醪的菌落总数、霉菌和乳酸菌菌落数,优于亚硫酸盐处理;DMDC处理使葡萄醪的酵母菌菌落数降低至检测限之下,而亚硫酸盐对酵母菌只有微弱的杀菌作用。当糖质量浓度为400 g/L时,DMDC处理的可溶性固形物、总糖、还原糖质量浓度均高于亚硫酸盐处理,且二者之间差异显著;当糖质量浓度为350 g/L时,DMDC与亚硫酸盐处理之间的可溶性固形物、总糖、还原糖质量浓度无差异显著。在整个发酵过程中,当糖质量浓度分别为350和400 g/L时,DMDC处理的酒精度、pH均高于亚硫酸盐处理,DMDC处理的花色苷质量浓度低于亚硫酸盐处理,但二者总酸质量浓度差异不大。在发酵前期,各处理组的挥发酸质量浓度无显著差异(P0.05);在发酵后期,当糖质量浓度为400 g/L时,DMDC和亚硫酸盐处理的挥发酸质量浓度均较高。由感官评价结果可知,DMDC处理能改善巨峰冰葡萄酒的口感,酒体颜色呈桃红色;亚硫酸盐处理巨峰冰葡萄酒的口感较差,酒体颜色呈紫红的宝石色。【结论】用250 mg/L DMDC对葡萄浆醪进行处理可能成为一种有效控制发酵冰葡萄酒品质的杀菌前处理方式。     

野生桑黄的分离鉴定及培养特性研究

【目的】对浙江地区采集的野生桑黄菌株进行鉴定和系统发育分析,并探讨其培养特性,为进一步开发利用桑黄菌提供科学依据。【方法】利用核糖体基因rDNA内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)序列并结合形态学特征,对野生桑黄菌株(编号SA-1)进行鉴定;基于ITS1-5.8S-ITS2序列,对菌株SA-1和桑黄孔菌属的桑树桑黄、高山桑黄、锦带花桑黄、杨树桑黄、环区桑黄、小孔忍冬桑黄、暴马桑黄共8个菌株进行亲缘关系和系统发育分析;设置不同碳源、氮源、无机盐、温度和pH开展单因素试验,分析各培养因子对桑黄菌株菌丝生长的影响,并运用L_9(3~4)正交试验对培养条件进行优化。【结果】根据菌株形态学特征和rDNA ITS序列分析,将野生菌株SA-1鉴定为桑树桑黄(Sanghuangporue sanghuang),但其与桑黄孔菌属中其他6个菌株的遗传距离较远。系统发育进化树结果显示,桑树桑黄和菌株SA-1聚为一类(bootstrap=100%),其他6个菌株聚为另一类。单因素试验确定SA-1菌丝生长的适宜培养温度为27.5℃,最适pH为7.0,最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为蛋白胨,最佳无机盐为KH_2PO_4;经正交试验得到最适培养条件为可溶性淀粉20 g/L,蛋白胨4 g/L,KH_2PO_4 1 g/L,培养温度30℃。【结论】确定浙江地区采集的野生桑黄菌株为桑树桑黄(S.sanghuang),并初步筛选出了该菌株的适宜培养条件。     

陕西市售液态牛奶中黄曲霉毒素M1污染水平分析及风险评估

【目的】全面评价陕西液态牛奶中黄曲霉毒素M_1(aflatoxin M_1,AFM_1)污染状况及其产生的健康风险。【方法】于2018年上半年在陕西全省范围内城市、县城及乡镇采集液态奶样本111份进行检测,结合中国居民营养与健康状况监测数据库中液态奶消费数据,对不同人群通过液态奶对AFM_1的摄入水平进行分析。采用联合国粮农组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会(JECFA)确立的AFM_1暴露引发肝癌风险公式和安全限值两种方法,分析描述相关健康风险。【结果】111份液态奶样本中95份检出AFM_1,但均未超过国家限量标准,平均含量为23.95 ng/kg。不同性别年龄组中,一般人群对AFM_1的平均摄入量为0.004～0.082 ng/(kg·d),肝癌风险为0.010～0.225例/(亿人·年),消费人群对AFM_1平均摄入量为0.041～0.272 ng/(kg·d),肝癌风险为0.113～0.745例/(亿人·年)。【结论】陕西液态牛奶中AFM_1污染引发的健康风险总体较低,但需对部分低年龄段(2～11岁)液态奶消费人群AFM_1膳食暴露引发的健康风险予以关注。