基于PROSAIL模型的山地草原叶面积指数高光谱反演

【目的】 研究基于PROSAIL模型监测天然草地的动态变化,掌握草地的质量与数量。【方法】 研究使用地物光谱仪连续3年在天山北坡中段的2个山地草原样区采集光谱数据和配套数据,基于PROSAIL模型进行冠层LAI的高光谱反演,重点研究应用不同代价函数、植被种类变化对反演精度的影响。【结果】 多数代价函数反演LAI的决定系数(R²)在0.54~0.55,均方根误差(RMSE)在0.23~0.25,归一化均方根误差(NRMSE)在17~19。在9个来自不同统计类型的代价函数中,常用的RMSE代价函数的反演精度相对不高。将获取的427个样方数据依据种类数分成组,然后用PROSAIL进行LAI反演。种类数越多,RMSE在增大,R²在减少,反演精度越差。但精度的下降幅度不是均匀的,种类数≤2的组和种类数≤3的组之间精度差异最大。【结论】 在利用物理模型反演天然草地的叶面积指数时,不同代价函数获得的反演精度差别比较大;随着植被种类数量的增多,反演的精度是下降的。     

宜昌早春大棚厚皮甜瓜品种的筛选

为选择适宜宜昌地区早春大棚种植的厚皮甜瓜（Cucumis melo）品种,选择了7个厚皮甜瓜品种与种植面积较广的长江蜜魁进行品种比较试验,通过对生物学性状、果实品质及产量等指标的调查分析,从中选出综合性状表现良好的品种。结果表明,参试品种众天8号产量较高,生育期适中,口感爽脆,抗病性较强,有较强的推广价值;七彩脆蜜因其果肉独特,口感爽脆,有一定的推广价值。     

基于热电效应的温室大棚自供电土壤温度传感器的设计与制备

【目的】针对温室大棚土壤温度的监测受外部电源供电限制及其灵敏度低等问题,设计并制备具有可持续、高稳定性自供电和高灵敏度的土壤温度传感器。【方法】通过ANSYS模拟仿真优化基于热电效应的温度传感器的基底结构、厚度和热电器件的热端面积,并采用最佳优化工艺参数,以图案化沉积高性能碲化铋基薄膜热电材料并用铜薄膜电极将其串联,获得高灵敏度的基于热电效应的温室大棚自供电土壤温度传感器。【结果】基底中间镂空结构、基底厚度越薄和热电器件热端面积越大均有利于温度传感器性能的提升。在温差为5～80 K范围内,传感器的输出电压与温差呈线性关系,其灵敏度高达5.317 mV·K^-1。【结论】基于热电效应的土壤温度传感器具有灵活性强和精准监测温室大棚土壤温度的能力,在农业温室大棚自供电监测土壤温度方面具有重要的应用价值。     

低蛋白饲料添加蛋氨酸和赖氨酸对大口黑鲈生长性能和抗氧化能力的影响

为研发优质的低蛋白饲料,以大口黑鲈（Micropterus salmoides）幼鱼为研究对象,设置46%（对照）、41%（LP1）和36%（LP2）3个饲料蛋白质梯度,在41%和36%蛋白饲料的基础上补充相应的晶体赖氨酸与蛋氨酸,使赖氨酸与蛋氨酸含量与对照组保持一致,分别记作LP1+AA组和LP2+AA组。进行周期为8周的饲养试验,试验结束后对大口黑鲈的生长性能和抗氧化能力进行测定。结果显示：LP1+AA组大口黑鲈的增重率、特定生长率、饲料系数和蛋白质保留率与对照组相比无显著性差异,其他各组与对照组相比发生显著性变化。随着蛋白水平降低,肌肉和全鱼中粗蛋白含量均显著降低,但LP1+AA组与对照组之间无显著性差异;粗脂肪和粗灰分含量均无显著性变化。低蛋白日粮组试验鱼的肝体比显著下降,但LP1+AA组与对照组无显著性差异。相比于对照组,LP2组和LP2+AA组试验鱼的肝脏活性氧水平和总抗氧化能力均发生显著性变化;LP1组试验鱼肝脏的总抗氧化能力显著性降低,但补充赖氨酸和蛋氨酸有明显的提高。降低大口黑鲈饲料中的蛋白水平（5%或10%）对肝脏中转氨酶的活性未产生显著影响;LP2组试验鱼血清中谷丙转氨酶活性发生显著变化,但在LP2试验组的基础上添加赖氨酸和蛋氨酸能起到改善作用,并且与对照组相比无显著性差异。结果表明,饲料粗蛋白含量从46%降低至41%并补充适量赖氨酸、蛋氨酸,对大口黑鲈幼鱼生长性能没有显著影响;但饲料粗蛋白含量降低至36%并补充赖氨酸和蛋氨酸,不能有效缓解饲料粗蛋白水平过低对生长性能造成的负面影响。     

川西北高寒沙化草地围栏禁牧时段和恢复过程的耦合机理研究

川西北沙化草地在围栏禁牧生态恢复过程中,土壤中有机质、全氮、水解性氮变化特征,研究对象为:未修复沙化草地、围栏禁牧生态恢复时间分别为5年、10年的沙化草地,研究其不同围栏禁牧时间沙化草地0~40 cm土层土壤中有机质、全氮、水解性氮的变化。其结果表明,随着围栏禁牧时间的增长,各土层土壤有机质、全氮含量均增加,植被盖度、高度均极显著提高,其中,增加幅度较大的是0~20 cm土层。围栏禁牧10年,沙化草地土壤有机质、全氮含量比未修复沙化草地分别增长34.05%、27.89%,均显著高于未修复沙化草地;各土层土壤水解性氮含量却呈现先减少后增加的特征,其中,0~20 cm土层,围栏禁牧5年沙化草地较未修复沙化草地水解性氮含量减少了23.80%,围栏禁牧10年沙化草地较围栏禁牧5年沙化草地水解性氮含量增加了24.19%;20~40 cm土层,围栏禁牧5年沙化草地较未修复沙化草地水解性氮含量减少了31.49%,围栏禁牧10年沙化草地较围栏禁牧5年沙化草地水解性氮含量增加了1.13%。     

施锌对盐碱地玉米生理特性及籽粒锌含量的影响

为研究不同施锌水平对盐碱地玉米生理特性及籽粒锌含量的影响,以科河699为供试材料,采用随机区组设计进行田间试验,根据不同施锌肥方式设置6个处理：T0（0 kg·hm^-2）、T1（7.5 kg·hm^-2）、T2（15 kg·hm^-2）、T3（22.5 kg·hm^-2）、T4（30 kg·hm^-2）、T5（37.5 kg·hm^-2）,测定不同处理下玉米生理特性、籽粒锌含量及产量。结果表明,施锌降低了盐碱地玉米叶片相对电导率、脯氨酸含量、丙二醛含量,灌浆期T3处理的叶片相对电导率、脯氨酸含量、丙二醛含量分别较T0处理降低了22.3%、24.7%、15.9%;施锌提高了玉米叶片保护性酶活性,大喇叭口期T3处理的超化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化物酶（peroxidase,POD）和过氧化氢酶（catalase,CAT）活性分别较T0处理提高了68.7%、152.1%和72.6%;同时,玉米籽粒锌含量和产量随施锌量的增加呈先增加后降低的趋势,均在T3处理下达到最大值;T3处理能提高玉米叶片及茎秆中锌素的转移率及贡献率,减少玉米秃尖,增加穗长、穗粒数和百粒重,从而提高玉米籽粒锌含量和产量。以上结果表明,适量施锌肥可以提高玉米叶片生理活性,增强玉米对盐碱环境的抵抗能力,且当施锌量为22.5 kg·hm^-2时玉米产量及籽粒锌含量均最高。     

铁碳复合材料活化过氧化氢吸附-氧化萘的机理

为探讨不同铁源对铁碳复合材料结构及其吸附-氧化萘污染的影响,分别以硫酸亚铁、氯化铁、硝酸铁、纳米零价铁和纳米四氧化三铁为铁源,葡萄糖为碳源,采用水热-碳热法合成了铁碳复合材料。采用比表面积测试、红外光谱仪、X射线衍射仪和电化学工作站分别测定材料的比表面积和孔结构、表面官能团、晶体结构和氧化还原能力,同时通过动力学实验研究不同复合材料吸附和活化过氧化氢氧化萘的效果。结果表明：Fe₂SO₄@C、FeCl₃@C和Fe（NO₃） ₃@C因较小的孔体积或较高的表面含氧官能团含量,而对萘的吸附去除率较低,且无法对萘的氧化起到活化作用。而nFe⁰@C和nFe₃O₄@C的孔体积较大,且生成结构态亚铁[Fe（Ⅱ）]和碳化三铁（Fe₃C）活性物质,可通过吸附和活化过氧化氢氧化去除萘,其中nFe₃O₄@C对萘的去除效果最好,去除率达到63.7%。研究表明,使用固态铁源制备的铁碳复合材料,具有较低的极性、较大的孔体积以及结晶较好的铁活性物质,在萘污染水体修复中具有较大应用潜力。     

稻麦轮作体系长期秸秆还田对土壤真菌群落结构及秸秆降解潜力的影响

还田秸秆腐解不及时极大程度地影响了下茬作物生长,但长期秸秆还田是否能富集秸秆腐解微生物从而促进秸秆进一步降解尚未系统阐明。本研究依托江苏省典型稻麦轮作种植区的长期秸秆还田试验（10 a）,研究了秸秆还田对土壤化学性质的影响,并利用扩增子高通量测序技术分析了秸秆还田土壤的真菌群落组成,最后通过秸秆埋盆试验测定了土壤微生物群落对小麦秸秆的降解潜力。结果表明：与未还田土壤相比,秸秆还田显著降低了土壤pH而提高了电导率,同时土壤可溶性有机碳、总磷和总碳含量分别提高了23%、24%和2%。此外,秸秆还田明显改变了土壤真菌群落组成,秸秆还田土壤中真菌群落多样性降低,优势菌子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度提高了25%,Schizothecium、Sarocladium、Gibberella、Rhizophlyctis、Cryptococcus、Lindtneria和Myrothecium等潜在秸秆降解真菌属的相对丰度显著提高,增幅为2.5~132.3倍。秸秆还田土壤对小麦秸秆的腐解效率高于对照土壤,增幅达37%,冗余分析表明这一结果与秸秆还田对潜在秸秆降解真菌类群的富集作用有关。上述研究结果表明稻麦轮作体系下长期秸秆还田可通过提高潜在秸秆降解真菌类群丰度促进秸秆降解。     

长江流域农药面源多介质归趋评估

为明确长江流域典型农药面源时空分布,本研究基于逸度理论,构建了适合大尺度、多区域、长时期的农药面源多介质环境归趋模型,量化了1991—2020年长江流域克百威农药在水、土、气、沉积物等环境介质中的累积水平、赋存浓度及传输通量。结果表明：长江流域的克百威总残留量呈现先上升后下降的趋势,在2010年达到峰值（1 647 t）;水体和土壤为克百威的主要赋存介质,其范围分别为0.278~135 ng·L^-1和0.052 2~16.7 ng·g^-1;长江流域中下游地区为热点区域,尤其是赣江流域;每年施用的农药约5.40%会残留在环境中,主要去除方式为降解,其次是输移到近海（2017年约109 t·a^-1）。研究表明,农药面源在大时空尺度的累积和传输作用不容忽视,模型改进使得面源模拟结果更加合理,为长江流域农药面源的科学管控提供了重要的数据参考和技术支持。     

世界桉树林土壤微生物研究综述

土壤微生物主要通过参与养分元素循环和能量流动等过程来影响桉树生长发育,在提高土壤肥力和生产力方面扮演着重要角色。桉树作为世界三大速生树种之一,种类多,抗逆性强,适应性广。由于生态系统的复杂性和土壤微生物学研究技术手段的限制,桉树林土壤微生物多样性和功能的研究较少,当前对桉树林土壤微生物群落特征的研究大多处于初级阶段。本研究系统综述了不同经营方式、林分类型和林分年龄条件下桉树林土壤微生物群落特征的变化规律及研究进展。与桉树天然林相比,桉树人工林土壤微生物数量一般较少。与桉树人工纯林相比,桉树混交林能提高土壤微生物数量、多样性和活性。桉树林土壤微生物数量一般随林龄的增长而增加,而外生菌根真菌与内生菌根真菌多样性随林龄的增长而下降。分析了土壤微生物参与桉树林土壤养分元素循环和重金属污染修复的作用机制,并对桉树林土壤微生物研究和分析方法及其应用进行了展望。可为维持桉树林土壤健康、促进林业绿色可持续发展提供科学指导。表1参94