面向多类型土壤有机碳定量反演的天基高光谱探测参数研究

星载高光谱仪器的光谱通道以及光谱分辨率和信噪比等核心参数设置直接影响土壤有机碳定量反演精度。本研究开展了卫星载荷光谱分辨率、信噪比、光谱特征波段对不同土壤类型有机碳反演影响的研究,提出了基于大气传输模型、光谱分辨率分析模型、信噪比分析模型、特征波段的提取分析模型以及偏最小二乘回归反演模型的面向不同土壤类型有机碳监测的高光谱卫星“地面–大气–仪器–观测–反演”全链路仿真分析方法,实现了土壤类型、大气效应、仪器特性参数、反演方法的耦合影响分析。结果表明：①3种类型土壤有机碳反演的最佳光谱分辨率均在10~20 nm。②不同土壤类型对观测的信噪比需求不同。对于Phaeozem的有机碳监测,较另外两种土壤有更高的信噪比需求。③在不同特征波段提取分析方法下所需的最佳光谱分辨率和信噪比一致。不同类型土壤光谱数据提取出的特征波段不同,其中反演效果最佳的土壤类型为Chernozem,特征波段数为26个,R²=0.826 5,RMSE=3.438 9 g/kg。④反演模型与仪器特性参数无耦合关系,同一类型土壤不同反演算法的最佳光谱分辨率和信噪比需求一致。⑤Chernozem有机碳最佳反演参数需求为光谱分辨率15 nm,信噪比大于506.66,特征波段提取数为26个;Kastanozem有机碳最佳反演参数需求为光谱分辨率17 nm,信噪比大于331.42,特征波段提取数为22个;Phaeozem有机碳最佳反演参数需求为光谱分辨率15 nm,信噪比大于432.51,特征波段提取数为19个。     

基于NGO-CNN-SVM的高标准农田灌溉工程施工成本预测

为提高高标准农田项目施工成本的预测精度,控制施工成本在合理范围,减少投资风险,该研究从单体灌溉工程施工成本预测角度出发,通过随机森林（random forest,RF）筛选出高标准农田灌溉工程施工成本的关键影响因素,结合卷积神经网络（convolutional neural networks,CNN）和支持向量机（support vector machine,SVM）两种模型的优点,通过北方苍鹰优化算法（northern goshawk optimization,NGO）对模型里的惩罚因子和核参数进行寻优,构建基于NGO-CNN-SVM的施工成本预测模型。通过辽宁省2018—2023年高标准农田工程中灌溉工程的施工成本数据,选取样本决定系数R²、平均绝对误差MAE、平均绝对百分比误差MAPE和均方根误差RMSE作为精度指标进行分析,结果表明：基于NGO-CNN-SVM的施工成本预测模型在渠道工程中MAE低于0.615万元,RMSE低于0.512万元,R²达到0.968以上,相对误差小于4.210%;在进水闸工程中MAE低于0.610万元,RMSE低于0.536万元,R²达到0.966以上,相对误差小于4.410%;在桥涵工程中MAE低于0.494万元,RMSE低于0.477万元,R²达到0.970以上,相对误差小于3.548%,并相比较于反向传播神经网络,CNN和CNN-SVM模型,NGO-CNN-SVM模型的预测结果均最优。通过特征选择、模型融合、算法优化以及不同模型对比表明NGO-CNN-SVM模型具有更高的预测准确率和泛化性,可为高标准农田灌溉工程施工成本预测提供理论依据。     

世界苹果产业及主产国家的生产成本

介绍了中国、美国、意大利、法国、德国、波兰、智利、巴西8个苹果生产和贸易大国的苹果生产现状,包括各国的气候条件、栽培技术及主栽品种等,着重利用统一的计算方法,对各国的生产成本进行了分析和评估。     

青稞镰孢根腐病病原鉴定及致病性分析

为明确青稞镰孢根腐病的病原,于青稞苗期及成株期分别对甘肃省甘南藏族自治州合作市、临潭县和卓尼县等青稞主产区的根腐病发生情况进行调查并采集样品,采用常规的组织分离法分离其病原,结合形态特征和分子生物学进行病原鉴定,并用烧杯水琼脂法和盆栽法测定其致病性。结果表明,青稞镰孢根腐病在甘肃省甘南藏族自治州分布广泛,发病率在5%～20%之间。发病植株长势弱、发黄,茎基部缢缩、腐烂,穗白粒瘪,茎秆发褐或黑红。共分离得到88株青稞镰孢根腐病病原菌,苗期50株,成株期38株,经鉴定分别为燕麦镰孢Fusarium avenaceum、木贼镰孢F.equiseti、三线镰孢F.tricinctum、柔毛镰孢F.flocciferum、锐顶镰孢F.acuminatum及F.langsethiae。盆栽法和烧杯水琼脂法所测得的致病性差异显著,但均表明燕麦镰孢综合致病力较强,结合其分离率,确认燕麦镰孢为优势病原。     

一个八倍体小偃麦染色体组成的分子细胞学分析及品质特性鉴定

八倍体小偃麦是普通小麦遗传改良的重要种质材料,为进一步发掘和利用其优良基因,对从匈牙利科学院农业研究所引进的八倍体小偃麦BE-1的染色体组成和高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）进行了分析鉴定。细胞学观察结果表明,其体细胞染色体数目为2n=56,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ（PMC MI）粢色体构型2n=28Ⅱ的细胞占65．8％;分别用长穗偃麦草（Thinopyrum elongatum,D．R Dewey,2n=14,EE）、百萨薄冰草（Thinopyrum bessarabicum,A．Love,2n=14,JJ）、假鹅观草（Pseudoroegneria strigosa,A．Love,2n=14,StSt）的总基因组DNA作撂针进行原位杂交,结果发现仅在假鹅观草总基因组DNA作探针时。能够检测到BE-1 14蒂染色体明显的杂交信号,进而认为它们来源于St基因组相近的鹅观草属的物种;对八倍体小偃麦BE-1麦咎蛋白进行SDS-PAGE分析,结果表明其HMW—GS组成为1,6＋8,5＋10。红外谷物品质分析仪测试结果表明,它的蛋白质、湿面筋含量度沉淀值均超过当前优质小麦品种,可做为普通小麦品质改良的重要基因源。     

小麦籽粒发芽对品质的影响

选用来自黑龙江、辽宁和北京的11个冬、春性小麦品种,对其发芽籽粒和耒发芽籽粒进行了11个品质性状的分析,以研究籽粒发芽对小走品质性状的影响。结果表明,小麦籽粒发芽对其蛋白质、淀粉和馒头加工品质均造成负面影响,籽粒发芽与不发芽相比,蛋白质舍量、湿面筋含量、沉淀值、吸水率、形成时间、稳定时间、峰值粘度、稀懈值、降落值、馒头体积和馒头评分等品质性状的差异均达到5％或1％显著水平。籽粒发芽造成蛋白质质量的下降程度大于蛋白质含量的下降程度。籽粒发芽对品质影响程度在品种（系）间也存在差异。发芽处理的小走高分子量走谷蛋白亚基组成和醇溶蛋白电泳图谱均未发生变化。     

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。     

不同温度条件下生物质炭陈化对华南集约化菜地土壤反硝化过程的影响

【目的】比较不同温度下新鲜生物质炭与陈化生物质炭对华南集约化菜地土壤N₂O排放的影响,以深化对生物质炭减排机理的认识。【方法】本研究采用乙炔抑制法进行室内培养试验,共设置3个温度梯度(10℃、20℃和30℃)和3个生物质炭处理：无生物质炭(CK)、新鲜生物质炭(FB)以及田间陈化生物质炭(FAB),共9个处理。同时,各处理分别设置不加乙炔和添加10%体积含量乙炔的平行处理,以测定N₂O排放量并作差计算N₂排放量。对不含乙炔处理则测定土壤pH、电导率(EC)、可溶性有机碳(DOC)、 NO₃^-、 NH-4⁺、 NO₂^-含量,以及土壤中反硝化功能基因nirS、nirK、nosZ和nosZⅡ的丰度。【结果】温度升高显著增加了菜地土壤N₂O和N₂的排放量,显著提高了土壤pH和土壤NH₄⁺含量,并明显降低了DOC和NO₃     

江苏省4类主要秸秆和畜禽粪便空间分布及综合利用潜力研究

为明晰江苏省农业废弃物资源分布格局并进行利用潜力评估,推进农业废弃物资源化利用,助力农业全面绿色转型,本研究借助GIS构建数据批处理模型,测算各区县水稻、小麦、玉米和油菜4种作物的秸秆和猪、牛、羊、家禽4种畜禽的粪便产生量,及其在肥料化、能源化方面的利用潜力理论值,并结合热点分析结果为江苏省农业废弃物综合利用提供政策建议。结果表明：2020年江苏省4种主要作物秸秆可收集总量高达3 972.00万t,以水稻和小麦秸秆为主,集中分布在江苏北部和中部。分析其肥料化利用潜力,理论上相当于1 511.89万t有机碳、12.04万t N、1.59万t P、24.49万t K,能源化理论上相当于1 617.52万t标准煤或6.5×10⁹m³沼气;江苏省4种主要畜禽粪便产生总量为4 560.77万t,家禽粪便与猪粪最多,主要分布在东部边界和西北部地区。分析其肥料化利用潜力,理论计算相当于737.00万t有机碳、31.15万t N、29.86万t P和26.89万t K,能源化利用可折算成1 036.95万t标准煤或4.9×10⁹m     

微塑料对双酚A在鲤鱼肠道中累积及生长生理的影响

探明微塑料（MPs）对双酚A （BPA）在鱼类肠道中累积特征及鱼类生长生理的影响,本研究以黄河鲤鱼为模型生物,分析了0.5 μm聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）与BPA联合作用下鲤鱼肠道中微塑料及BPA的累积特征、鲤鱼生长及其抗氧化酶活性,以及它们之间的响应关系。结果表明：联合处理下鲤鱼肠道中的PS-MPs含量随时间呈线性增加,且随投加的微塑料浓度增加而增加,而PS-MPs累积速率随时间呈先增加后减小趋势,其中在BPA+PS（L）处理（1 mg·L^-1 BPA+20 μg·L^-1 PS-MPs）下,0.25 d时鲤鱼肠道中PS-MPs累积速率达到峰值（373.81 μg·g^-1·d^-1）,BPA+PS（H）处理（1 mg·L^-1 BPA+100 μg·L^-1 PS-MPs）下,则是在0.125 d达到最高（644.00 μg·g^-1·d^-1）。与单一BPA暴露相比,联合暴露下鲤鱼肠道中BPA累积量增加,与BPA （1 mg·L^-1 BPA）处理相比,BPA+PS （L）和BPA+PS （H）处理下鲤鱼肠道中BPA含量分别提高了6.13%和9.74%,BPA累积速率分别增加了190.01%、373.80%。相较于对照处理,BPA处理和MPs与BPA联合处理均引起鲤鱼肠组织中超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、还原型谷胱甘肽（GSH）含量、丙二醛（MDA）含量增加,使体质量下降幅度减缓,其中BPA、BPA+PS （L）和BPA+PS （H）处理下鲤鱼体质量（21 d）较对照处理分别下降1.22%、3.90%、4.33%。当微塑料投加量达到100 μg·mL^-1时,联合处理会增加鲤鱼肠道中SOD活性、CAT活性和GSH含量,抑制MDA产生,从而缓解MPs和BPA联合作用对鲤鱼造成的氧化损伤,并且减缓鲤鱼体质量下降。研究表明,微塑料的存在会增加双酚A在鲤鱼肠道中的累积,且两者联合作用对鲤鱼产生了协同毒理效应,导致鲤鱼生长速率减缓,体质量下降。