玉米秸秆水热生物炭施用对土壤重金属Cd生物有效性和微生物群落的影响

为了探究玉米秸秆水热生物炭（简称水热炭）施用对镉（Cd）污染土壤的修复效果及作用机制,通过盆栽试验,分析了不同水热炭在不同添加率下（1%和 3%）对土壤 Cd生物有效性和作物吸收的影响,并探究了不同条件下的微生物群落结构。结果表明：与对照相比,水热炭施用显著提高了土壤有机质和溶解性有机碳含量,土壤中二乙烯三胺五乙酸提取的Cd（DTPA-Cd）和油菜叶片 Cd含量分别降低了 5.01%~20.98%和 10.82%~34.16%。提高水热温度和水热炭添加率有助于降低土壤 DTPA-Cd含量。此外,施用水热炭显著增强了根际土壤细菌的多样性和丰度,且明显改变了微生物群落结构。与对照组相比,施用水热炭显著降低了根际土壤中Actinobacteriota的相对丰度,提高了Proteobacteria和Bacteroidota的相对丰度。冗余分析表明土壤溶解性有机碳含量是影响根际土壤细菌群落结构的关键因素。因此,水热炭对重金属污染土壤有很大的修复潜力,但其对土壤重金属的长期效应有待进一步研究。     

减氮对麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性的影响

探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照（CK）,设置 2个施氮量,分别为常规施氮量（纯氮 300 kg·hm^-2,N2）、减氮 20%（纯氮 240 kg·hm^-2,N1）,提取土壤DNA,用nirS（细胞色素cd1-亚硝酸还原酶）、nirK（Cu-亚硝酸还原酶）引物扩增后采用MiSeq PE300测序技术,研究施氮量对麦玉轮作农田土壤性状及nirS、nirK反硝化细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,3个处理nirS、nirK反硝化细菌α-多样性指数无显著差异,nirS反硝化细菌α-多样性高于nirK。减氮显著影响nirS、nirK反硝化细菌物种组成。减氮对nirS、nirK反硝化细菌门水平及nirK纲水平物种组成无显著影响,但显著降低了nirS反硝化细菌Deltaproteobacteria（δ-变形菌纲）相对丰度;减氮显著影响nirS、nirK属水平物种组成。硝态氮、速效磷、pH值是影响土壤nirS反硝化细菌属水平群落结构主要环境因子;pH值是影响土壤nirK反硝化细菌属水平群落结构的主要环境因子。研究表明,适量减氮不影响反硝化细菌α-多样性,但显著影响反硝化细菌属水平群落组成和群落结构,减氮主要是通过影响土壤性状及微生物群落结构进而影响农田土壤N₂O排放。     

通过结构改良提高透水铺装的脱氮性能研究

本研究通过合成雨水模拟试验,设计了4个不同结构的透水铺装,测试了它们在不同污染物浓度及不同降雨强度下的雨水径流脱氮能力.结果表明:在低强度降雨条件下,各试验组的脱氮效果均较好,但在中等和高强度降雨条件下,与代表普通透水铺装的试验1相比,基层中添加了木屑层和饱和层的试验2具有良好的氨氮和硝酸盐去除性能;添加了沸石层的试验...     

磷指数模型在美国的应用和发展

磷是植物生长必需的营养元素之一,在农业生产中起着关键作用。然而,长期过量的磷肥投入导致土壤磷素水平增加,进而加大了土壤磷素流失风险,造成农业非点源磷污染,同时这也成为导致水体富营养化的主要因素之一。因此,识别和管理农业非点源磷的流失风险关键区,成为面源污染亟待解决的关键问题。磷指数模型起源于20世纪90年代,是评估农田磷流失潜力和指导磷管理决策的重要工具之一。根据研究区特点,美国众多学者在各州设立了不同的磷指数指标体系,优化了磷指数的组成因子、计算方法和分级标准。本文对美国各州磷指数模型评价体系进行了综述和评价,指出了磷指数模型的局限性,提出了改进方向,以期为我国磷素管理方法提供借鉴。     

农村水环境政策与污染的时空迁移特征及关系

为了揭示农村水污染与政策治理的时空演化关系,在测算政策力度与污染强度的基础上,绘制两指标的重心迁移轨迹,并结合夏普利值分解法确定各省份所属的“政策-污染”类型,进一步采用格兰杰因果检验法深入剖析各类型下政策与污染的因果关系。结果表明：政策与污染的重心均位于我国东南部,但两者的迁移轨迹联动性较差,前者呈现“偏南-偏西-偏北-偏东”的迁移趋势,而后者整体向南迁移;从政策与污染的关系来看,“增长-降低”型省份的污染降低导致政策力度增长,且东、西部省份增长的动因有所不同;“降低-降低”型省份的污染降低会导致政策力度下降,但在具体污染维度上存在政策关注失衡现象;所有“污染增长”型省份在两指标上不存在格兰杰因果关系。建议在未来政策制定中考虑政策与污染结果的联动性,加强政策的精准性、协同性和前瞻性,这将有助于提升政策规制的效率和效果。     

基于称量反馈的设施番茄灌溉系统的构建与应用

为提高设施番茄灌溉的精准性,该研究设计了一种基于称量反馈的灌溉系统,该系统包括称量反馈模块、多源信息采集传输模块、灌溉决策模块与水肥执行模块。称量反馈灌溉决策首先利用卫星定位模组获取灌溉地经纬度信息自动计算当天的日出时刻、日落时刻、日中时刻,结合椰糠条吸水特性与番茄植株日需水量变化规律,把1 d自动划分为4个不同的动态灌溉阶段;根据温室内温湿度信息及排液电导率（electrical conductivity,EC）值反馈的番茄植株根部信息,制定了一般模式灌溉肥液或洗盐模式灌溉清水（或低浓度营养液）。设计试验以基于辐射累积控制灌溉、定时灌溉作为对照,分别从栽培效果、灌溉效果、应用效益方面验证该灌溉系统的应用效果。结果显示使用该称量反馈灌溉系统比基于辐射累积控制灌溉系统灌溉量增加1.8%,用肥量减少7.3%,排液比降低7.9%,排液EC值降低9.3%;与定时灌溉方式相比灌溉量减少11.3%,用肥量减少20.0%,排液比降低17.9%,排液EC值降低4.9%。栽培效果显示,使用该称量反馈灌溉系统的椰糠条栽培番茄在茎粗、叶片叶绿素相对含量、糖度值、单穗质量和基于辐射累积的控制灌溉相比无显著性差异（P>0.05）,但株高增加4.8%;与定时灌溉相比在株高、茎粗、叶片叶绿素相对含量、糖度值、单穗质量均无显著性差异（P>0.05）。预计使用该称量反馈灌溉系统,园区15栋日光温室（1.22 hm²）相比基于辐射累积控制灌溉,应用效益月节约0.276万元,与定时灌溉方式相比,园区月节约2.247万元。该系统简化了番茄植株需水量的计算过程,实现了番茄栽培水分的精准感知与按需精量灌溉。     

基于YOLOv5s改进模型的小白菜虫害识别方法

小白菜是中国种植面积较广、深受大众喜爱的蔬菜,但真实菜地环境中虫害往往出现在叶片的特定区域,且受环境因素如光照和背景干扰较大,影响对其的智能检测。为提高小白菜虫害的检测效率和准确率,该研究提出一种基于YOLOv5s网络框架改进的YOLOPC小白菜虫害识别模型。首先,引入CBAM（Convolutional Block Attention Module）注意力机制,将其放在CBS（卷积层Convolution+归一化层Batch normalization+激活函数层SILU）的输入端构成CBAM-CBS的结构,动态调整特征图中各个通道和空间位置的权重;使用上采样和1×1卷积操作来调整特征图的尺寸和通道数,实现不同层次特征的融合,增强模型的特征表示能力。同时,改进损失函数,使其更适合边界框回归的准确性需求;利用空洞卷积的优势提高网络的感受野范围,使模型能够更好地理解图像的上下文信息。试验结果表明,与改进前的YOLOv5s模型相比,YOLOPC模型对小白菜小菜蛾和潜叶蝇虫害检测的平均精度（mean Average Precision, mAP）达到91.40%,提高了12.9个百分点;每秒传输帧数（Frame Per Second, FPS）为58.82帧/s,增加了11.2帧/s,增加幅度达23.53个百分点;参数量仅为14.4 MB,降低了25.78个百分点。与经典的目标检测算法SSD、Faster R-CNN、YOLOv3、YOLOv7和YOLOv8相比,YOLOPC模型的平均精度分别高出20.1、24.6、14、13.4和13.3个百分点,此外,其准确率、召回率、帧速率和参数量均展现出显著优势。该模型可为复杂背景下小白菜虫害的快速准确检测提供技术支持。     

基于非靶向代谢组学的特色寒地浆果滋味品质分析

为探究笃斯越橘、蓝靛果、树莓、黑加仑4种特色寒地浆果滋味特点,及其滋味形成的特征性物质组成,该研究基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（ultra-high-performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry, UPLC-QTOF-MS）和气相色谱质谱法（gaschromatography-mass spectrometry, GC-MS）分别对4种浆果的非挥发性和挥发性物质进行鉴定和筛选,并进行公因子分析;同时进行4种浆果的电子舌分析及感官评价,得出4种浆果滋味品质模糊综合得分。结果显示：笃斯越橘糖酸比为4.41,特征性挥发性物质为α-松油醇和苯甲醛,电子舌酸味响应值最强;黑加仑糖酸比为3.80,特征性挥发性物质为苯乙醇和乙酸,各滋味响应值相当;蓝靛果糖酸比为3.37,总酚含量最高,特征性挥发性物质为正己醇和3-己烯-1-醇,咸味和鲜味响应值最高;树莓糖酸比为8.19,特征性挥发性物质为乙酸和α-紫罗酮,甜味和苦味响应值最高;经筛选鉴定及统计分析得出4种浆果的非挥发性物质中有显著差异的化合物有10种,分别为塔格糖、乳酸、阿洛酮糖、草酸、柠檬酸、天冬氨酸、茜草苷、6α-甘露二糖、蔗糖和异槲皮素。滋味感官模糊综合评分由大到小为树莓、蓝靛果、笃斯越橘、黑加仑;因子分析结果表明4种浆果滋味组成得分由大到小排序依次为黑加仑、蓝靛果、笃斯越橘和树莓。该研究结果可为4种寒地浆果的产品开发滋味调控提供理论依据。     

矿区生态监测的地理加权遥感生态指数构建及评价

矿区生态是陆地生态系统的重要组成部分,准确监测矿区生态对保护生态环境、维持生态平衡具有重要意义。遥感技术为矿区生态监测提供了有效手段,针对遥感生态指数（remote sensing ecological index,RSEI）在矿区生态监测中存在监测精度低、针对性弱和指标权重空间上均一化问题,该研究对RSEI进行了改进。首先,考虑矿区特殊的生态成因,在绿度、热度、湿度、干度的基础上加入煤尘污染因子构成矿区遥感生态指数;然后,利用地理加权主成分分析法确定各指标的空间权重,构建了地理加权遥感生态指数（geographically weighted-remote sensing ecological index,GW-RSEI）;最后,以山西省大同煤田为例,基于多期遥感影像对GW-RSEI在矿区生态监测中的有效性、适用性进行了验证。结果表明：GW-RSEI能准确捕捉矿区大气中的煤尘污染,从整体和局部尺度实现了矿区生态的精准监测,有效提高了矿区生态监测的精度;地理加权主成分分析法能够明确表征矿区生态的空间异质性和生态环境变化的空间连续性;2000—2020年大同煤田的GW-RSEI均值分别为0.51、0.48、0.46、0.59、0.56,整体生态环境经历了先恶化后改善的过程,其东南部生态环境变化趋势与整体一致,而西北部生态环境呈现先改善后恶化的变化趋势。研究成果为准确监测矿区生态提供了一种更加科学、有效的方法。     

橘色海菊蛤人工繁育技术研究

本研究以野生橘色海菊蛤(Spondylus aurantius)为材料,观察了橘色海菊蛤的亲体催熟、胚胎及稚贝的发育过程,比较了不同温度条件下胚胎发育速度及不同材质和采苗深度对海菊蛤附着效果的影响。结果显示,野生橘色海菊蛤在养殖池经自然催熟后性腺饱满,发育成熟;采用“晾干+流水+高温”刺激获得了橘色海菊蛤优质精卵,并成功完成了受精;受精卵通过不均等卵裂,依次发育为多细胞卵裂期、囊胚、担轮幼虫、D形幼虫、壳顶幼虫、匍匐幼虫和稚贝,累计耗时25～27 d。受精卵在温度为28℃和32℃时均可发育至稚贝,且在水温为32℃时,胚胎各个阶段发育速度均快于28℃。室内不同水层采苗结果显示,底层采苗器附着密度要显著高于上层(P<0.05);不同附着基材质附着密度结果显示,室内采苗阶段黑蝶贝壳附着效果最好,而后依次为海菊蛤壳>牡蛎壳>混凝土饼>黑色遮阳网>绿色聚乙烯网片。在自然海区养殖30d后,海菊蛤壳和牡蛎壳附着及生长效果最优。本研究首次成功开展了橘色海菊蛤人工繁育,获得了其胚胎和稚贝发育规律,研究结果可为该物种在南海人工规模化养殖提供支撑。