重金属胁迫下桉树种子发芽与根伸长的响应与生态毒性效应研究

以南方重要造林树种邓恩桉、本沁桉、巨桉、直杆蓝桉为研究对象,采用溶液培养方法,在20d试验期中分别研究了不同质量分数的铜、锌、镉对这4种桉树种子发芽与根伸长的污染效应。结果表明,不同质量分数的铜、锌、镉对邓恩桉、本沁桉、巨桉与直杆蓝桉的种子发芽与根伸长均存在抑制效应,其中对种子的发芽具有明显的抑制性,但对种子发芽过程（发芽高峰期）影响较小。4种桉树在试验所设计的3种重金属Cu、Zn、Cd中均表现出对Cu具有较高敏感性。另外,重金属质量分数与种子发芽抑制率之间普遍存在着显著的回归关系,且对根伸长的抑制效应明显大于对种子发芽的影响,高质量分数重金属对根伸长的抑制率均达80%以上,甚至达到100%。     

土壤重金属污染玉米生长影响盆栽试验研究

通过盆栽试验,研究了重金属铅对玉米生长发育和性状及产量的影响。研究表明,随着土壤铅污染浓度的升高,单株叶面积、株高、总干物质量等形态指标呈降低的趋势,平均单株穗长、穗粗、穗质量、总粒数、百粒质量下降,秃尖长度增加,玉米产量呈下降趋势。当土壤铅浓度为300 mg/kg时,玉米单产下降21%左右。     

喷灌水量分布动态模拟与均匀性研究

为研究压力、喷头组合方式和插值方法对喷灌均匀系数CU和分布均匀系数DU这两个评价指标计算结果的影响规律,利用雨量筒径向间隔为1 m的FY RB-471型喷头无风喷洒试验数据,模拟出了喷头在不同压力下的水量分布情况。在喷头矩形组合方式和正三角形组合方式下,采用线性插值、立方插值、三次样条插值、距离插值和平面插值法计算了不同压力下的喷灌均匀系数和分布均匀系数。结果表明,采用三角形组合方式比矩形组合方式计算的喷灌均匀系数CU高1.56~4.77个百分点,同样,三角形组合方式比矩形组合方式计算的分布均匀系数DU高4.26~9.19个百分点;不同的插值方法对喷灌均匀系数与分布均匀系数的计算结果影响不明显,而压力是影响喷灌均匀系数的一个重要因素。     

矿区复垦土壤种植小麦的重金属安全性

为分析矿区充填复垦土壤种植农作物的生态安全性,以中国徐州市柳新矿区复垦场地为例,对照当地农田土壤,对充填场地种植小麦不同部位As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn 7种重金属元素含量进行检测,分析了Cd、Cr在成熟小麦不同器官中的分布、富集情况,并利用单项污染指数法和综合指数法对小麦籽粒进行了风险评价。结果表明,三场地中Cd 和Hg在未成熟苗中的含量小于成熟茎中的含量,Cr、Cu和Zn则与之相反,Pb和As的含量规律性不太明显;复垦场地小麦未成熟根的重金属含量都小于成熟根中的含量;比照地中除Cr 和Zn之外,其余元素在未成熟根中的含量均大于成熟根的含量;参照粮食污染限量标准,小麦籽粒中Cd和Cr含量均超标。风险评价显示三场地小麦籽粒中Cd、Cr单项污染指数达到轻度至重度水平,综合污染指数处于轻度污染至中度污染水平之间。该研究对矿区粮食安全的监控具有重要的实际应用价值。     

水生观赏植物对城市污水的修复研究

将黄花鸢尾、石菖蒲、菖蒲、千屈菜、泽泻、玉带草6种水生观赏植物种植于模拟人工湿地系统中,对城市污水进行绿色修复研究。分别在第5天、第10天、第15天测定污水中总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD₅）、重金属元素（Cr,Pb,Cd）的含量,研究水生观赏植物对城市污水的处理效果和修复能力。结果表明:各植物系统对TN,TP,COD,BOD₅以及重金属Cr,Pb,Cd去除效率随时间的推移逐渐上升,至第15天去除效率分别达88.1%,95.9%,90.6%,86.7%,78.1%,83.2%,91.4%以上。各植物系统对各种污染物的去除效率呈现一定差异,处理时间的不同对植物的修复效果也存在一定影响。6种水生观赏植物中,综合净化能力以黄花鸢尾和石菖蒲最为突出,是值得推荐的城市污水修复植物。     

利用作物生长模型和时序信号甄别水稻镉胁迫

在自然农田生态系统中,农作物的生长通常受到各类环境胁迫（如重金属胁迫、病虫害、水分、营养）的影响,如何区分重金属胁迫与其他胁迫有待进一步研究。该研究选取了湖南省株洲为试验区,收集2017-2019年的Sentinel-2卫星影像数据,结合野外实测数据,开展水稻重金属镉（Cd）胁迫识别研究。首先,利用作物生长模型World Food Studies（WOFOST）同化时序遥感数据获取每年的叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）时间序列曲线;然后运用集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）方法对LAI时间序列进行多尺度分解,得到不同的时序信号分量（Intrinsic Mode Function,IMF）;最后使用动态时间规整（Dynamic Time Warping,DTW）方法计算受胁迫水稻分解后的时间序列与健康水稻分解后的时间序列之间的DTW距离,即归一化胁迫指数。结果表明：归一化胁迫指数是水稻重金属胁迫敏感的参数,与土壤重金属含量的相关系数为0.851,水稻受到的胁迫程度越高,归一化胁迫指数值越大,反之越低;在试验区中,水稻重度重金属胁迫的分布面积比例相对较低,且主要集中在西部、东北部以及偏东南地区。融合集合经验模态分解和动态时间规整方法能有效地甄别并定量分析水稻重金属胁迫状况,从而为作物重金属污染胁迫监测提供重要参考。     

不同氮肥种类对三七产量和品质影响的初步研究

通过田间试验研究不同氮肥种类对三七产量、硝酸盐含量及品质的影响。结果表明,不同氮肥种类对三七的产量有显著影响,各处理均显著高于对照,其增产顺序为酰氨态氮肥>硝态氮肥>氨态氮肥>硝态氮、氨态氮复合肥。同时,施肥引起重金属元素和硝酸盐在三七体内的积累,从而对三七药材的品质有一定影响。     

一株在微生物燃料电池中可以利用喹啉发电的产电假单胞杆菌Q1的产电特性研究

A rhizobox experiment was conducted to compare iron (Fe) oxidation and changes of pH, redox potential (Eh) and fractions of zinc (Zn) and lead (Pb) in rhizosphere and non-rhizosphere soils of four emergent-rooted wetland plants (Echinodorus macrophyllus, Eleocharis geniculata, Hydrocotyle vulgaris and Veronica serpyllifolia) with different radial oxygen loss (ROL) from roots. The results indicated that all these wetland plants decreased pH and concentration of Fe(Ⅱ) but increased the Eh in the rhizosphere soils. Pb and Zn were transformed from unstable fractions to more stable fractions in the rhizosphere soils, so decreasing their potential metal mobility factors (MF). Among the four plants, E. macrophyllus, with the highest ROL and root biomass, possessed the greatest ability in formation of Fe plaque and in the reduction of heavy metal MFs in the rhizosphere soil. Wetland plants, with higher ROLs and root biomass, may thus be effective in decreasing potential long-term heavy metal bioavailabilities.     

Accumulation of cadmium in growing peanut (Arachis hypogaea L.) seedlings—Its effect on lipid peroxidation and on the antioxidative enzymes catalase and guaiacol peroxidase

In plants exposed to high metal concentrations, mechanisms to counteract the oxidative burst are crucial for its survival. To investigate the temporal sequence of physiological reactions of peanut seedlings (Arachis hypogaea L.) to cadmium exposure, seeds were cultured in increasing concentrations of CdCl₂, ranging from 50 to 300 μM. Germination frequency was scored, and the distributions of Cd in root, stem, and leaves were determined after 2 and 4 weeks of culture. Lipid peroxidation and activities of antioxidative enzymes including catalase (CAT; EC 1.11.1.6) and guaiacol peroxidase (GPX; EC 1.11.1.7) were estimated in these three parts of the plant. Germination of seedlings was not affected, but the growth of seedlings was severely suppressed with increasing concentrations of CdCl₂ and incubation period. Pattern of Cd distribution in the three organs varied with concentration and period of exposure to Cd. Increased lipid peroxidation was detected in all parts of the developing seedlings with increasing metal accumulation. Catalase and guaiacol peroxidase activity varied in the three parts of the seedlings with concentration of Cd and incubation period. Guaiacol peroxidase activity appears to be more active in scavenging the reactive oxygen species in developing peanut seedlings. The results of the present experiment demonstrate the advantages of a tissue‐culture model system in studying the complex network of interactions of various factors in stress tolerance.     

基于IGWPSO-SVM的HMCVT湿式离合器摩擦副温度预测

针对传统机器学习模型预测重型拖拉机液压机械无级变速箱(Hydro mechanical continuously variable transmission, HMCVT)湿式离合器温度的局限性,提出了基于改进灰狼粒子群优化-支持向量机(Improved grey wolf particle swarm optimization-support vector machine, IGWPSO-SVM)的HMCVT湿式离合器摩擦副温度预测模型。首先,对湿式离合器摩擦副滑摩过程进行热分析,确定影响湿式离合器摩擦副温度的因素;然后,基于支持向量机(Support vector machine, SVM)搭建温度预测模型,并利用改进灰狼粒子群优化(Improved grey wolf particle swarm optimization, IGWPSO)算法对SVM的结构参数进行优化;最后,基于HMCVT湿式离合器试验台数据搭建离合器摩擦副温度预测模型的样本数据库,以湿式离合器摩擦副对偶钢片为对象,对IGWPSO-SVM模型进行试验验证。试验结果表明,IGWPSO-SVM模型预测摩擦副对偶钢片...