不同水分管理模式对水稻生长及重金属迁移特性的影响

通过水泥池小区试验,研究了淹水(CF)和干湿交替(IF)两种水分管理模式对常规稻(C)与杂交稻(H)生长及重金属Pb、Cr、Cd富集的影响。结果表明,干湿交替(IF)处理能显著提高水稻的生物量及产量,增强了Pb、Cr、Cd在土壤-水稻系统中的迁移能力,并显著促进水稻根系对Cd的富集,提高米粒中Cr的含量。研究结果还表明,水分管理对Cr在水稻体内的迁移特性的影响明显不同于Pb和Cd。Pb、Cd在水稻体内含量呈现根茎叶米粒,而Cr则为米粒/茎叶根,且不同水分管理模式对常规稻(C)米粒富集Cr的影响较杂交稻(H)大。可见,干湿交替模式虽能促进水稻生长和增产,同时却显著提高了Cd和Cr的生物有效性。因此,在采取相应水分管理模式降低重金属生物有效性时应充分考虑水稻对不同重金属类型的响应差异,才能更有效地控制当前农田环境的重金属污染。     

芝麻叶挥发物的化感作用及其成分研究

芝麻具有生物化感作用,但其作用方式、途径和物质等目前鲜有研究。在密闭条件下,以滤纸为载体用离体生测方法测定新鲜芝麻叶挥发物对受体种子水稻、稗草和莴苣的化感作用;测定水蒸气蒸馏法和乙醚萃取法获取的新鲜芝麻叶提取液对受体油菜和萝卜生长的影响。结果表明,挥发物试验中受体莴苣和稗草出现萎缩,鲜重分别减少为0.12、0.01 g,20 g/L萝卜根长和苗高RI分别为-0.90和-0.91;提取液对受体油菜和萝卜的种子萌发和幼苗根长有抑制作用,对受体苗高和鲜重作用呈低促高抑的趋势。利用固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术对新鲜芝麻叶挥发物进行化学成分分析,表明新鲜芝麻叶挥发物中的胆甾-5-烯-3-醇-,9-(Z)-十八烯酸甲酯(27.5%)等可能是化感物质。     

开荒作物对后茬作物产量、杂草群落及土壤理化性质的影响

【目的】探讨传统农业中利用芝麻作为开荒作物的作用机理。【方法】采用大田种植方式,在南方红壤新垦荒地以芝麻作为先锋作物,大豆和玉米作为对照,调查不同作物对后茬作物玉豆和萝卜产量、土壤理化性质以及田间杂草的影响。【结果】新垦荒地种植芝麻对后茬玉豆和萝卜单株产量增产率分别为44.25%和148.48%;对土壤p H、有机碳和速效磷含量有增加效应,使土壤碱解氮和速效钾分别减少了89.93%和47.95%;种植芝麻后未发现原生境中的杂草粗耳草,但出现优势杂草凹头苋和三叶鬼针草;杂草种类和生物量受后茬作物种类的影响差异较大,其中芝麻-自然长草处理杂草种类为5.67种,与芝麻-萝卜处理11.67种和芝麻-玉豆处理10种相比差异达显著水平,杂草的地上部净质量为萝卜(1 639.13 g·m~(-2))玉豆(976.89 g·m~(-2))自然长草(944.13 g·m~(-2));芝麻-长草与长草-长草处理相比,杂草种类由4种增加到5.67种,但杂草生物量由2 698.6 g·m~(-2)减少到944.13 g·m~(-2)。【结论】芝麻可以提高后茬作物产量,对杂草的生长有抑制作用,适宜作为开荒作物。芝麻凋落物和残茬易腐解,导致土壤有机质和速效磷增加,这可能是后茬作物增产的主要原因。     

绿肥植物田菁的化感效应及对土壤肥力的影响

实验研究了自然条件下原位提取的田菁(Sesbania cannabina)淋溶液和田菁秸秆模拟还田对不同类型受体植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)、稗草(Echinochloa crusgalli)和萝卜(Raphanus sativus)的生长及土壤性质的影响,旨在从化感作用角度综合评价田菁作为绿肥栽培时的生态效应。结果表明:原位提取的田菁淋溶液和模拟还田的田菁秸秆(根、茎、叶)对发育初期的受体植物三叶鬼针草、稗草和萝卜的生长具有一定的抑制作用,尤其对于稗草的抑制效果表现最强;然而对于受体植物生长的土壤,其土壤微生物数量和土壤酶活性显著增加,此外田间野外调查进一步证实了田菁对提高土壤肥力具有显著的促进效果。因此,合理利用田菁秸秆资源不仅能抑制杂草生长,还增加了土壤酶活性和土壤微生物量,促进了土壤的代谢,显著提高了土壤肥力水平。     

基于半监督学习的梨叶病害检测

植物病害的检测与识别是一个日益发展的研究领域,随着机器学习和深度学习概念的不断介入,为农业的发展提供了重要的技术支持。然而,目标检测技术存在着带标注数据获取成本高,且需要大量的人工来对数据进行标注等问题,给技术的实际应用造成了一定的阻碍。为解决在使用少量已标注数据及大量未标注数据进行训练模型从而提高准确率的问题,提出一种YOLO目标检测结合self-training半监督学习的方法,并且针对现有的YOLO v3-Tiny目标检测网络在半监督学习基础上准确率相比于监督学习较低的问题,对原有的YOLO v3-Tiny模型进行了改进。首先,使用空间金字塔池化结构对主干网络的多尺度特征进行融合;其次,将YOLO v3-Tiny检测头部分的标准卷积层替换成GSConv;最后,运用BiFPN结构对中间部分的特征与检测头部分的多尺度特征进行双向融合。本研究提出的基于半监督学习的改进型YOLO v3-Tiny网络可以快速准确地检测出梨叶上的病斑,在试验中,准确度、召回率、平均精度分别达到97.07%、93.78%、97.51%,对于快速准确地诊断出梨叶病斑的危害程度并且及时进行防治具有十分重要的意义。     

芝麻、花生和田菁秸秆还田的化感效应研究

采用盆栽模拟实验研究了具化感作用的芝麻(Sesamum indicum)、花生(Arachis hypogaea)和田菁(Sesbania cannabina)秸秆全株还田对萝卜(Raphanus sativus)、黑麦草(Lolium multiforum)和黄瓜(Cucumis sativus)生长及土壤养分状况的影响,旨在评价秸秆还田释放养分与化感作用对后茬作物幼苗生长效应的综合影响.结果表明:秸秆还田能改善土壤养分状况,对后茬作物幼苗生长具有较好的促进作用.3种作物秸秆还田促进幼苗生长的大小顺序为花生秸秆＞田菁秸秆＞芝麻秸秆＞对照,其中芝麻秸秆对土壤速效磷、速效钾含量提高最大,而花生和田蓍秸秆对土壤有机质、全氮的贡献值远远高于另两种处理.3种秸秆还田均对后茬作物幼苗生长和土壤养分具有促进作用,其释放的养分因子占主导作用,而化感作用并未明显表现出阻碍后茬作物幼苗生长.可能原因在于秸秆还田后导致较高pH和土壤养分利于植物生长,并影响了秸秆化感物质的活性和化感作用的发挥.     

H2O2介导的Fenton反应对砷镉污染下水稻生物量的影响

采用土壤-石英砂根袋法,研究了淹水和干湿交替两种水分条件下,模拟天然降雨中微摩尔级浓度H2O2介导Fenton反应对砷镉污染土壤上水稻生长的影响。结果表明,添加砷浓度30 mg·kg-1处理组在有Fenton反应的情况下显著提高了水稻在分蘖期的干重和鲜重,在添加砷浓度30 mg·kg-1和镉浓度0.3 mg·kg-1的复合污染处理组Fenton反应也提高了水稻在成熟期的干重和鲜重,同时Fenton反应增加了添加镉浓度为0.3、3 mg·kg-1处理组的稻谷产量。模拟研究证明,H2O2介导的Fenton反应可以缓解砷、镉污染对水稻的胁迫作用,提高水稻的生物量和产量。     

芝麻、花生和田菁秸秆还田的化感效应研究

采用盆栽模拟实验研究了具化感作用的芝麻（Sesamum indicum）、花生（Arachis hypogaea）和田菁（Sesbania cannabina）秸秆全株还田对萝卜（Raphanus sativus）、黑麦草（Lolium multiforum）和黄瓜（Cucumis sativus）生长及土壤养分状况的影响,旨在评价秸秆还田释放养分与化感作用对后茬作物幼苗生长效应的综合影响。结果表明：秸秆还田能改善土壤养分状况,对后茬作物幼苗生长具有较好的促进作用。3种作物秸秆还田促进幼苗生长的大小顺序为花生秸秆〉田菁秸秆〉芝麻秸秆〉对照,其中芝麻秸秆对土壤速效磷、速效钾含量提高最大,而花生和田菁秸秆对土壤有机质、全氮的贡献值远远高于另两种处理。3种秸秆还田均对后茬作物幼苗生长和土壤养分具有促进作用,其释放的养分因子占主导作用,而化感作用并未明显表现出阻碍后茬作物幼苗生长。可能原因在于秸秆还田后导致较高pH和土壤养分利于植物生长,并影响了秸秆化感物质的活性和化感作用的发挥。     

水环境中草甘膦和三价砷对大型溞的联合毒性评价

以大型溞(Daphnia magna)为试验生物,进行草甘膦和As(Ⅲ)对大型溞24、48 h的单一毒性和联合毒性评价.结果表明,草甘膦和As(Ⅲ)对大型溞24、48 h半致死浓度(LC50)分别为54.12、51.12 mg·L^-1和7.47、6.07 mg·L^-1 .基于单一草甘膦和As(Ⅲ)以及两者的等毒性混合的浓度-效应曲线,用Logistic regression模型和反应曲面模型对其单一和联合毒性的浓度-致死效应进行预测和曲面图的绘制,并用洛伊参数反应曲面模型(CARS)和反应添加剂反应面模型(RARS)预测Mix-LC₅₀的联合毒性:在等毒性比浓度条件下,草甘膦和As(Ⅲ)的联合毒性表现为拮抗作用.     

不同木薯品种对重金属Cu Zn Cd累积差异及健康风险分析

木薯在污染土壤上的生物修复和能源植物利用方面具有巨大潜力。为探究不同木薯品种重金属Cu、Zn、Cd的吸收转运差异及人体暴露风险评估,选取华南地区生产上常用的三个木薯品种(华南5号、华南205号、华南8号)进行污染小区试验。结果表明,华南8号在三个木薯品种中产量最高,在宁西样地可达53 125 kg·hm~(-2),三个木薯品种各组织器官中Cu、Zn、Cd的含量均表现为:茎叶块根;进一步比较发现,华南8号对三种重金属的总富集量系数最大,其中Cu为4.30、Zn为2.86、Cd为2.80,适宜在中轻度污染土壤上推广种植。靶标危害系数方法(THQ)计算结果显示,宁西样地三个木薯品种通过块根途径暴露接触重金属对成人和儿童均具潜在健康风险。