基于支持向量机的土壤主要盐分离子高光谱反演模型

快速、无损、定量地获取土壤盐分离子组成及含量是盐渍化土壤治理、改良和利用的重要依据。以新疆盐渍化土壤为研究对象,应用高光谱分析技术获取不同区域土壤盐分离子的特征光谱,在对光谱数据去噪、数据变换基础上分析了鲜样(T1)、风干(T2)和干燥(T3)3类土壤,过2、1、0.15 mm筛处理对离子含量光谱拟合模型精度的影响,建立了基于支持向量机的土壤主要盐分离子光谱反演模型,并对模型的精度和普适性进行了检验。结果表明:土壤原始特征光谱与盐分离子含量均不存在显著相关性,最大相关系数为Na+的0.41;通过光谱数据变换能够明显增强特征波段与离子含量的相关性,K+、Na+、Mg2+、Ca2+、SO_4~(2-)、Cl-和HCO-3的最优变换形式分别为(lgR)'、(lgR)'、R'、(lgR)'、CR、R'和CR,T1处理构建的拟合模型均不能很好地反演离子含量,T3处理的模型估测精度优于T2,土壤粒径越细对土壤离子含量的光谱反演效果越好。分析各处理模型的决定系数和标准误差表明,经T3处理、过0.15 mm筛所构建的离子拟合模型预测精度最高,其中K~+、Na~+、Ca2+和SO_4~(2-)的RPD分别为2.153、2.674 5、2.051和2.786 4,以未参与建模和检验的石河子垦区土样对4种离子模型的普适性检验,其R2分别为0.621 4、0.689 7、0.614 4和0.650 7,说明构建的模型适于估算该区域土壤K+、Na+、Ca2+和SO_4~(2-)的含量。     

不同根瘤菌菌株对盐胁迫下甘农9号苜蓿生长及生理特性的影响

以已筛选的与甘农9号苜蓿匹配效果较好的5株根瘤菌株为研究对象,研究不同浓度NaCl(0、0.4%、0.8%、1.2%)胁迫下,不同根瘤菌株对甘农9号苜蓿生长及生理特性的影响。研究结果表明,在非接菌情况下,随NaCl浓度提高,对苜蓿的生长抑制作用增大,而接菌以后,不同菌株均通过其固氮作用、根瘤菌与苜蓿共生对其生长及生理应答特性的改变来提高苜蓿抗盐胁迫的能力。但是不同菌株与苜蓿匹配对盐的耐受程度不一。经隶属函数综合分析表明,非盐胁迫下,接菌后,对苜蓿生长及生理特性影响较明显的菌株是Da99、DL58及QL31B,而菌株Ga66、Wa32与对照比较差异不显著;在不同盐胁迫处理下,所有菌株相比对照都明显促进苜蓿的生长及提高其抗盐性。在0.4%盐浓度下与甘农9号苜蓿匹配效应最好的菌种是Ga66、QL31B,其隶属函数值较对照分别提高了53.8%和58.6%;在0.8%盐浓度下所有参试菌株均与甘农9号苜蓿匹配效应较好;在1.2%盐浓度下与甘农9号苜蓿匹配效应最好的菌种是Ga66、QL31B;在任何盐浓度下与甘农9号苜蓿匹配效应均好的菌种是QL31B。     

NaCl溶液处理亚热带土壤水分特征曲线差异与模型优选

携带大量盐分的低质水长期灌溉导致土壤存在极大的物理化学特性退化风险,为了探究盐分对土壤水分特征曲线影响的差异性,采用压力膜法对亚热带地区粘性潮土、沙性潮土、红壤、紫色土、水稻土等5种土壤进行室内测定,对比分析了各土壤在0、5、10、15 g/L等4个钠盐浓度水平下土壤水分特征曲线的差异,并利用RETC软件结合数理统计方法确定了各土壤不同钠盐浓度水平下相应的最优拟合模型。结果表明:钠盐处理均可提高各土壤的持水能力,且粘粒含量较高的土壤影响显著;钠盐处理减少了粘性潮土、沙性潮土和红壤的有效含水率,分别最大减少了40.8%、30.5%、31.5%,却提高了紫色土、水稻土有效含水率,分别最大提高了45.7%、28.9%。粘粒含量少或低浓度盐溶液处理的土壤水分特征曲线以BC模型拟合最优,而粘粒含量多且高浓度盐溶液处理的以DP-M模型拟合最优。     

盐基离子对土壤持水及收缩特性的影响

不同盐离子对土壤持水能力具有不同程度影响,且在土壤水分特征曲线测定过程中,土体随失水发生收缩和开裂。在已获取研究成果基础上进行扩展,进一步探索8种低浓度盐离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、HCO_3~-、CO_3~(2-)、SO_4~(2-))对土壤持水能力和收缩特征的影响。选取陕西粉黏壤土并分别采用含有此8种离子的盐溶液(浓度均约为1 g·L~(-1))对土样进行饱和处理,以无盐离子处理作为对照(CK);采用离心机法获取土壤水分特征曲线,使用游标卡尺测定离心过程中的土体轴向沉降高度,编写MATLAB程序对裂缝图像提取裂隙度量指标,据此对各处理土壤持水能力和收缩特征进行对比分析及评价。结果发现,在此浓度条件下:(1)K~+、Na~+及4种阴性盐离子在一定程度上均可提高土壤持水能力,且阴阳盐离子中CO_3~(2-)和K~+效果最显著,分别较CK提高35.81%和3.68%;(2)Mg~(2+)、SO_4~(2-)和CO_3~(2-)有利于减小土体轴向收缩度,且阴阳盐离子的作用效果分别表现为HCO_3~-Cl~-SO_4~(2-)CO_3~(2-)和Na~+K~+Ca~(2+)Mg~(2+);(3)Na~+、Mg~(2+)及4种阴性盐离子在一定程度上均有利于减轻土壤开裂程度,可同时减小土壤裂隙总长度、总面积以及长度密度和面积密度,且阴阳盐离子中CO_3~(2-)和Na~+效果最显著。研究可为不同类型盐碱土壤持水能力评价及其干缩开裂机理认知提供理论指导。     

外源水杨酸对盐胁迫下白榆生理特性的影响

目的]以白榆幼苗为材料,研究不同浓度水杨酸(SA)的喷施对盐胁迫下白榆生理代谢的影响。[方法]以1年生白榆品种‘白洼一号’幼苗为材料,在0、50、100和150 mmol·L~(-1)Na Cl浓度下,喷施不同浓度SA(0、0.5、1.0、2.0 mmol·L~(-1)),处理30 d后对白榆水分生理、膜脂过氧化、光合色素含量和光合气体交换参数进行测定。[结果]表明:(1)盐胁迫下,外源SA可以显著提高白榆叶片相对含水量、可溶性糖含量,并降低丙二醛含量,但对电解质渗透率影响不显著。(2)0.5和2.0 mmol·L~(-1)SA会显著提高50和100 mmol·L~(-1)Na Cl胁迫下白榆叶片的光合色素含量,1.0 mmol·L~(-1)SA对各盐浓度下光合色素含量改善作用均不明显。(3)2.0 mmol·L~(-1)SA的添加提高了盐胁迫下白榆光合气体交换参数,1.0 mmol·L~(-1)SA明显降低了50 mmol·L~(-1)盐浓度下白榆叶片的净光合速率和气孔导度。[结论]适宜浓度的SA能改善白榆的生理参数,隶属函数法综合评价表明:0.5和2.0 mmol·L~(-1)SA对盐胁迫下白榆生理参数的改善作用较明显。     

盐胁迫下3种海滨植物形态和生理响应特征及耐盐性差异

[目的] 研究盐胁迫条件下3种海滨植物的生理生态动态响应特征及其耐盐性差异，为盐碱地绿化树种筛选提供科学依据。[方法] 以2年生中山杉、小叶榕和海滨木槿幼苗为材料进行为期56 d的盆栽试验，设置3个盐分梯度对其生长和形态、抗氧化酶系统以及渗透调节系统等指标的动态变化特征进行比较，并通过主成分分析来明确3种植物在耐盐性上的差异。[结果] 短期盐胁迫（14 d）对3种植物存活率、叶形和叶色影响较小，但长期盐胁迫（56 d）对小叶榕产生较大影响，盐胁迫下3种植物固定枝条相对生长率动态特征差异明显。3种植物叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性随着盐处理时间增加而呈现降低趋势，过氧化物酶（POD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性先增加后降低，丙二醛（MDA）含量呈现总体降低趋势。盐胁迫下3种植物叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈现先减少后增加的趋势，叶片相对电导率则随着盐浓度增加而显著提高。盐处理时间和物种的交互作用对SOD和POD活性以及MDA含量有显著影响，3种植物耐盐性主成分有明显差异，表明它们不同的耐盐响应特征。[结论] 3种植物的生态生理响应特征表明盐处理对小叶榕影响最大，中山杉次之，对海滨木槿影响最小，因此海滨木槿和中山杉有优先作为我国东部沿海地区盐碱地绿化树种的潜力。     

木霉耐盐突变菌株的紫外诱变选育

为了获得高效耐盐木霉突变菌株，以盐碱土中分离的一株深绿木霉T-YM作为原始菌株进行紫外诱变处理，并筛选了突变菌株的最佳诱变条件，利用NaCl溶液模拟盐胁迫条件测定了突变菌株耐盐指标生长速率、产孢量和菌丝生长量。结果表明，与对照(野生型菌株)相比，当诱变时间为3 min时能够显著提高深绿木霉T-YM突变菌株菌落生长速度和产孢量，分别增加17.69%和28.82%；诱变时间为0.5 min和5 min时能够显著提高突变菌株菌丝生长量，分别增加42.22%和46.67%。利用10 mg·mL^-1 NaCl溶液模拟盐胁迫条件时，与对照相比突变菌株菌落生长速度、产孢量和菌丝干重整体高于野生型菌株，尤其当诱变时间为3 min时，不同浓度盐胁迫下其产孢量平均增加51.18%，诱变时间为0.5 min时其菌丝干重平均增加23.65%；NaCl胁迫(10 mg·mL^-1)下，诱变处理0.5 min获得的正突变菌株经传代接种培养后其耐盐性较为稳定。因此，紫外诱变可作为一种选育高效耐盐木霉突变菌株的有效方法。     

季节性冻融土壤盐分离子组成与冻结层盐分运移规律研究

该文对冻融过程中土壤盐分离子组成及冻结层盐分运移规律进行研究,在内蒙古河套灌区永联试验站开展了冻融期土壤水盐及其离子成分监测试验,分析了冻融期地温、冻结层深度、地下水埋深与水质、土壤含水率、土壤盐分及离子组成的变化规律,通过离子相关性分析确定了土壤盐分运移的主控离子成分和盐分类型,进一步利用二元水盐体系相图探讨了冻融期主控盐分的运移规律。结果表明:冻融期地温梯度变化主要发生在0～1.0 m范围土层中,地下水埋深在冻融期变化趋势为快速增大-缓慢增大-减少,地下水矿化度均值在融化期显著降低;研究区地下水中变异性最大的离子为Na~+、Cl~–和SO_4~(2–),土壤盐分运移和扩散是地下水矿化度变化的主要原因;土壤中Na~+、Cl~–与SO_4~(2–)与含盐量相关系数高于0.9,冻融期土壤盐分浓度变化的主控盐分类型为氯化钠和硫酸钠;冻结层积盐或者脱盐取决于土壤盐分梯度和不同盐分的共饱和点,研究区最大氯化钠浓度(质量分数1.55%)和最大硫酸钠浓度(2.01%)均低于各自的共饱和点,当冻结前土壤溶液浓度梯度为正(从上到下浓度增大)时,冻结层易积盐,反之冻结层主要表现为脱盐。研究对阐明冻融期冻结层盐分累积规律的成因具有重要意义。     

盐胁迫下外源功能微生物调控水稻生长特征研究

以高产水稻品种中浙优1号为材料,设置2个盐胁迫处理(S0,正常生长条件;S1,盐逆境,3g NaCl/kg干土)和2个微生物处理(M0,对照;MM,荧光假单胞菌与巴西固氮螺菌共同接种水稻根际环境),研究了盐胁迫下外源功能微生物对水稻生长特征的影响。结果表明,与S0处理相比,S1处理下水稻植株生育期严重滞后,干物质积累量以及产量构成因子显著降低;与S1M0处理相比,S1MM处理可显著提高水稻剑叶光合速率、地上部干物质量以及产量构成因子。可见,荧光假单胞菌与巴西固氮螺菌进入稻田土壤可缓解盐逆境对水稻生长的抑制作用,提升水稻叶片光合能力、耐盐性能,并显著提高水稻分蘖能力和结实率,增加千粒重,进而增加水稻产量。