土壤微塑料影响植物生长的因素与机制研究进展

土壤中的微塑料可通过多种方式影响植物生长,并且其在植物体内积累会最终通过食物链进入人体,厘清微塑料对植物生长的影响及机制,有助于系统掌握其在土壤-植物体系中的环境行为。微塑料的赋存状态和理化特征均可影响其对植物的作用效果,本文从粒径、形状、浓度、种类、塑料添加剂和老化程度等方面,梳理了土壤微塑料影响植物生长的主要因素及作用机制,并对未来研究的重点内容提出展望,以期为进一步明晰微塑料对土壤生态系统的影响提供参考。     

不同青贮处理对苦荞麦品质及营养成分的影响

目的：研究不同青贮处理对荞麦秸秆的感官性状及营养品质的影响。方法：将不同比例的玉米面、米糠、糖蜜和玉米秸秆加入荞麦秸秆中混合青贮,从感官、pH值、氨态氮和营养成分等方面进行分析评价。结果：与对照组相比,各处理组均不同程度地改善了青贮品质。从pH值和氨态氮含量来看,30%混合玉米青贮组效果最好;4%米糠组的粗蛋白（5.74%）含量显著高于其他处理组(P<0.05);5%糖蜜组和30%混合玉米青贮组的粗脂肪含量显著低于其他三个处理组(P<0.05)。结论：综合比较感官性状和营养品质,5%糖蜜和4%米糠处理条件下,青贮品质总体效果较好,是荞麦秸秆饲用前处理的可行途径之一。     

添加剂对堆肥过程中挥发性有机物（VOCs）的减排效果

为明确添加剂对堆肥挥发性有机物（Volatile organic compounds,VOCs）排放的减排效果和影响因素,通过文献筛选出吸附类添加剂（活性炭和沸石）与有机酸类添加剂（柠檬酸和草酸）开展实验研究。在鸡粪-玉米秸秆堆肥实验中,设置5个处理,分别为对照（CK）、添加活性炭、添加沸石、添加柠檬酸和添加草酸处理。研究对象包括115种VOCs、三甲胺和6种含硫有机挥发气体（二甲硫醚、二甲基二硫醚、二甲基三硫醚、甲硫醇、乙硫醇、乙硫醚）。结果表明：在28 d的好氧发酵中,所有处理均达到50 ℃并维持7 d,满足无害化标准。检出110种VOCs、三甲胺和3种含硫有机挥发气体（二甲硫醚、二甲基二硫醚,二甲基三硫醚）。VOCs的排放集中在前9 d,在第3天时VOCs达到峰值。5个处理在堆肥第3天检测到的VOCs浓度范围为169.22~548.26 mg·m^-3。4种添加剂对各类VOCs均有减排效果。在第3天,活性炭、沸石、柠檬酸和草酸对烷烃类的减排效率分别为79%、26%、77%和46%,对卤烃类的减排效率分别为96%、38%、93%和97%,对芳香烃类的减排效率分别为28%、11%、24%和53%。从堆肥第6天开始只有沸石对各类VOCs有减排效果,最高减排效率为30%。针对含硫有机挥发气体减排,减排效果依次是草酸>柠檬酸>沸石>活性炭。4种添加剂对含硫有机挥发气体均有减排效果,但是对三甲胺没有减排效果。综合堆肥前9 d VOCs的减排情况,4种添加剂中沸石对各类VOCs减排效果最好。堆肥过程中添加沸石有利于VOCs和其他气体的协同减排,并且对土壤和农作物不存在风险,所以沸石在堆肥工程中有广阔的应用前景。     

干旱胁迫对北苍术种子萌发及幼苗生理特性的影响

用聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫,探究其对北苍术种子萌发及幼苗生理特性的影响。分别以 5%、10%、15%、20%、25% 浓度的 PEG-6000 溶液对内蒙古赤峰和河北承德的北苍术种子进行处理,分析种子的萌发时间、发芽势、发芽率、根长、茎长和呼吸速率指标变化;发芽后模拟自然干旱,探究其对幼苗光合速率的影响。结果表明,河北种子的萌发时间比内蒙古种子短;内蒙古种子和河北种子的发芽率随着干旱胁迫的加剧先升高后降低,在 10% 干旱胁迫下,种子的发芽率最高,内蒙古种子为 49.97%,河北种子为 80.00%;在 25% 干旱胁迫下,种子的发芽率最低,内蒙古种子的发芽率为 6.67%,河北种子的发芽率为 31.07%。2 种种子的发芽势、根长、茎长和呼吸速率均随着干旱胁迫的加剧逐渐降低,但整体上河北种子的降低程度小于内蒙古种子。自然干旱胁迫 6d 后,北苍术幼苗的光合速率降低。     

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。     

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。     

基于复杂种植结构多情景分析的灌区多目标多水源优化配置

为改善多水源灌区农业用水供需矛盾,通过合理调整种植结构,优化灌区水资源配置,该研究以河北省邯郸市漳滏河灌区为研究对象,将农业灌溉缺水量最小和农作物经济效益最大作为目标函数,兼顾灌区生态安全约束,构建了基于种植结构优化的多目标多水源优化配置模型,针对作物熟制、作物种类、种植制度以及灌溉方式设置了8种不同的种植结构优化情景,通过自主改进的基于精英策略并协遗传算法（NSGAⅡ-S）对模型求解,获得不同情景下的水资源优化配置方案。结果表明：应用模型进行水资源配置后,各情景配水总量均有所减少,其中水库配水量高于其他水源的配水量,水库水、引黄水和引江水均达到用水总量控制目标,民有分区的各计算单元间的配水量变化明显,总配水量高于滏阳河分区;适当压减主要依靠抽取地下水灌溉的冬小麦的播种面积,变灌溉农业为旱作雨养农业,可以极大地减少地下水用量,增加灌区经济效益;最佳的种植结构优化方案为CS₄（削减冬小麦的种植面积,种植苜蓿,灌溉方式采取管灌或喷灌）,该方案冬小麦播种面积压减17.10%,地下水开采量减少了16.42%,灌区的经济效益增加了26.41%,在保证配水总量最小的同时,具有更高的经济效益。该研究所构建的多目标多水源优化配置模型和作物配水结果可为类似地区的水资源配置提供参考。     

升温与聚苯乙烯微塑料复合暴露对长牡蛎血细胞功能、免疫基因表达和能量代谢的影响

为阐明全球气候变暖和微塑料复合胁迫对长牡蛎(Crassostrea gigas)免疫应答、氧化应激和能量代谢的影响,本研究采用3个微塑料(microplastics, MPs)水平[无微塑料、小粒径聚苯乙烯微塑料(SPS-MPs,6μm)和大粒径聚苯乙烯微塑料(LPS-MPs,50～60μm)]和2个温度水平(20℃和25℃)对长牡蛎进行了为期21 d的单一和复合暴露,检测分析了各组长牡蛎血细胞功能[吞噬活性、活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量]、糖原含量以及免疫相关基因表达的变化。研究结果表明,SPS-MPs暴露能增加长牡蛎血淋巴细胞中ROS含量,降低血细胞吞噬活性,揭示SPS-MPs毒性作用更强。升温与微塑料的协同作用增加了长牡蛎消化腺组织中的糖原含量。实时荧光定量PCR结果显示,升温与SPS-MPs复合暴露组长牡蛎消化腺组织通过上调热休克蛋白90 (heat shock protein90, HSP90)、核因子κB抑制蛋白(inhibitor of NF-κB, IκB)和p53基因表达量进行免疫应答;升温与微塑料的拮抗作用增加了鳃组织p53基...