机器学习用于耕地土壤有机碳空间预测对比研究——以亚热带复杂地貌区为例

耕地土壤有机碳(SOC)是土壤质量的重要指标,也是生态系统健康的重要表征。当前机器学习(Machine Learning, ML)用于SOC数字制图日益热门,但不同算法在高空间分辨率SOC数字制图中的对比研究尚有欠缺。本研究以福建省东北部复杂地形地貌区为例,采用10m空间分辨率Sentinel-2影像数据,选取地形、气候、遥感植被变量为驱动因子,重点分析当前常用的机器学习算法——支持向量机(SupportVector Machine,SVM)、随机森林(RandomForest,RF)在SOC预测中的差异,并与传统普通克里格模型(Ordinary Kriging, OK)进行比较。结果表明:基于地形、遥感植被因子和气候因子构建的RF模型表现最佳(RMSE=2.004,r=0.897),其精度优于OK模型(RMSE=4.571, r=0.623),而SVM模型预测精度相对最低(RMSE=5.190, r=0.431);3种模型预测SOC空间分布趋势总体相似,表现为西高东低、北高南低,其中RF模型呈现的空间分异信息更加精细;最优模型反演得到耕地土壤有机碳平均含量为15.33 g·kg-1; RF模型和SVM模型变量重要性程度表明:高程和降水是影响复杂地貌区SOC空间分布的重要变量,而遥感植被因子重要性程度低于高程。     

生物有机肥对连作马铃薯及土壤生化性状的影响

生物有机肥是一种集有益微生物和有机肥优点为一体的新型肥料,能更好地让有益微生物在土壤中定植和生长。本研究针对马铃薯连作障碍问题,探索几种生物有机肥对马铃薯连作土壤生物性状、产量及品质的影响。试验以威芋5号原种为材料,在同等化肥用量的基础上,增施等量不同品种的生物有机肥,测定其出苗率、农艺性状、产量及品质、土壤生物性状等。结果表明:施用生物有机肥对马铃薯的农艺性状、出苗率、土壤养分及微生物群落结构、产量以及薯块品质均有改善作用。其中GZ-I处理增产效果最明显,增产率为52.26%,并且GZ-I处理可以明显地提高细菌与真菌的比值(B/F),其B/F较对照提高5.67倍。GZ-III处理提质效果最明显,马铃薯薯块中淀粉、还原性糖以及Vc含量最高,分别较对照提高0.68倍、1.64倍、0.41倍。施用不同生物有机肥均可提高马铃薯土壤的养分含量,改善土壤肥力水平,其中GZ-III处理的改土效果最明显,可以明显增加土壤中的有效养分含量。因此,生物有机肥可以提高连作区马铃薯的产量和品质,并对土壤有明显的改良作用,其中GZ-I处理的增产效果最好,GZ-III处理的提质和改土效果最好。     

碳氮源对复合木质素降解菌木质素降解能力及相关酶活的影响

白腐真菌所具有的降解木质素能力源于其所产生的酶系统,碳源和氮源是其降解木质素和产酶的一个极为重要的影响因素。通过室内小麦秸秆固态发酵试验,研究了不同的碳、氮源对两株侧耳属真菌Tf1（P.pulmonarius）和JG1（P.cornucopiae）产酶活力、木质素降解和粗蛋白含量的影响。结果表明,Lip和MnP是参与复合木质素降解菌Tf1＋JG1降解小麦秸秆重要的木质素降解酶。以葡萄糖为碳源,酒石酸铵为氮源能显著提高复合木质素降解菌对木质素的降解能力,发酵9 d后小麦秸秆的失重率为14.87%,木质素含量为8.68%,木质素降解率为22.95%;粗蛋白含量为7.28%,比未发酵麦秸提高了36.84%（P〈0.05）;Lip和MnP活力分别为629.11 U.g-1和622.22 U.g-1。     

生物质炭及过氧化钙对旱地红壤酶活性和微生物群落结构的影响

明确生物质炭等改良剂对土壤酶活性及土壤微生物群落结构的影响,对南方红壤旱地改良剂的合理施用及评价不同改良剂对旱地红壤肥力的影响具有重要意义。针对江西旱地红壤进行室内培养试验,试验设置4个处理,即CK、Ca(过氧化钙,1.72 g/kg)、C(生物质炭,21.46 g/kg)、C+Ca(过氧化钙,1.72 g/kg;生物质炭,21.46 g/kg),利用磷脂脂肪酸方法(PLFA),研究改良剂对土壤微生物量和组成以及土壤酶活性、土壤活性有机碳的影响。结果表明:旱地红壤中添加生物质炭和过氧化钙土壤提高可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量;增加蔗糖酶(INV)、淀粉酶(AMY)及脲酶(URE)活性,特别是配施(C+Ca)显著提高土壤活性碳含量及酶活性。PLFA分析表明,土壤微生物总PLFAs量的大小顺序为:C+CaCCaCK;各处理土壤细菌的相对丰度最大,大约占微生物总含量的80%,放线菌次之,大约占微生物总含量的13%～15%,而真菌和丛枝菌根真菌的相对丰度较低。生物质炭和过氧化钙增加了革兰氏阴性菌(GN)/革兰氏阳性菌(GP)值,尤以C+Ca处理增加幅度最大。主成分分析(PCA)表明,添加生物质炭和过氧化钙能够改善土壤微生物群落结构;计算主成分的综合得分,配施(C+Ca)处理的综合得分最高,对土壤微生物群落结构的影响最大。冗余分析(RDA)表明,土壤MBC、DOC和土壤INV酶活性是影响土壤微生物数量和结构的主要因子。因此,施用生物质炭和过氧化钙能够明显提高旱地红壤微生物生物量,改变红壤微生物群落结构以及激发红壤酶活性,且配施效果最显著。     

钾肥施用对棉花产量、品质和养分吸收的影响

为揭示不同钾肥对棉花产量、品质和养分吸收的影响,在施用N、P的基础上,选用等钾量的硫酸钾、硫酸钾镁、氯化钾,在荆门市沙洋县进行了田间小区试验。结果表明,增施钾肥能改善棉花的经济性状,显著提高棉花产量。硫酸钾、硫酸钾镁、氯化钾处理的棉花产量分别比不施钾增产10.2%、12.7%、8.4%,在纤维品质上,硫酸钾镁、硫酸钾处理优于氯化钾处理。钾肥促进棉花对N、P、K的吸收,硫酸钾、硫酸钾镁、氯化钾对养分的吸收增加幅度分别是N23.6%～26.9%,P12.0%～13.3%,K27.1%～29.7%,即对K的吸收影响最大,N素次之,P最低。由于硫酸钾镁的价格比硫酸钾高,故从整体肥效和经济方面考虑,硫酸钾更利于棉花的增产优质。     

固定化酶载体的研究现状及其应用

研制开发性能优异的固定化载体,已成为固定化酶技术最为活跃的研究方向之一。固定化酶在生物及生物工程、环境化工、食品、医药等领域得以迅速发展,其中,结合现代分析仪器,固定化酶反应器(IMER)将成为固定化酶应用的一个新领域。本文对近几年来固定化酶载体的制备及固定化酶的应用进行了综述。     

中亚热带丝栗栲群落物种-个体关系的研究

对中亚热带丝栗栲群落物种 个体关系研究结果表明 ,剩余标准差 (RSE)、偏差绝对值平均值 (AAD)和相对偏差绝对值平均值 (AARD) 3个评价指标之间存在极强正秩相关 ,表明它们对物种 个体关系模型评价结果具很强一致性 ,乔木层 5种曲线拟合效果最佳为y =1.85 18x2 - 7.84 86x 14 .5 ,灌木层 5种曲线拟合效果最佳为y =12 4 84e0 .1572x;群落中乔木层和灌木层物种多度分布均遵从对数正态分布 ,表明该丝栗栲群落发展较成熟 ,稳定性和生物多样性较高     

不同条件巴山冷杉枝叶精油含量比较

运用传统的水蒸气蒸馏法,分析了巴山冷杉(Abies fargesiiFranch)不同种源、同一种源不同器官和不同年龄的针叶和枝条中精油的含量。结果表明,岷山地区巴山冷杉精油含量较高,3 a生的针叶和枝条精油含量最高,而且相互之间差异显著,同一年龄的针叶精油含量远远高于枝条。     

兴安落叶松林土壤真菌的群落结构及物种多样性

利用选择性培养基,研究了杜香-兴安落叶松林(LLV)、草类-兴安落叶松林(HLV)、柴桦-兴安落叶松林(BLV)、皆伐-兴安落叶松林(CL)、渐伐-兴安落叶松林(SL)、火烧地(LFB)6个样地土壤真菌的数量、群落组成及多样性。结果表明,不同样地土壤真菌为CL(30.51×104cfu.g-1)>HLV(29.08×104cfu.g-1)>BLV(28.60×104cfu.g-1)>LLV(26.04×104cfu.g-1)>LFB(17.87×104cfu.g-1)>SL(13.39×104cfu.g-1),随着土层深度的增加,真菌数量呈递减趋势;从兴安落叶松林土壤中共分离到真菌19属,优势菌属为青霉属(Penicillium)、曲霉属(Aspergil-lus)、头孢属(Cephalosporium)、毛霉属(Mucor);兴安落叶松林土壤真菌的多样性指数(H)与优势度指数(D)随样地不同而发生变化,以皆伐-兴安落叶松林最大,渐伐-兴安落叶松林最小。     

重金属存在下微塑料对环丙沙星的吸附特征及机制研究

为了揭示微塑料在重金属与抗生素共存体系中的吸附特征,以聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)为典型微塑料,以环丙沙星(CIP)作为目标抗生素,以Cu、Cd为重金属代表,通过批量吸附试验研究了重金属存在下微塑料对CIP的吸附行为及机理。结果表明:PA和PVC两种微塑料对CIP的吸附同时符合Langmuir方程和Freundlich方程,由Langmuir方程拟合得到的CIP对PA和PVC的最大吸附量分别为1.846 mg·g~(-1)和1.862 mg·g~(-1)。不同pH下两种微塑料对CIP的吸附呈现先增加再降低的趋势,pH为6时吸附量达到最大。重金属Cu、Cd存在下的吸附等温线更符合Langmuir方程,Cu的存在显著促进了微塑料对CIP的吸附,而Cd的存在抑制了微塑料对CIP的吸附,Cu、Cd没有改变吸附量随pH变化的趋势。PVC对CIP的吸附以物理吸附为主,PA吸附CIP的机制包括酰胺基与羰基间氢键的产生,此外静电相互作用、极性作用也是两种微塑料吸附CIP的重要机制。研究表明,重金属Cu、Cd存在下,可以改变微塑料对CIP的吸附量,但不会对PA、PVC吸附CIP的机制产生影响。