四种鱚属鱼类线粒体Cyt b基因的序列变异及系统发育研究

测定和分析了4种鱚属(Sillago)鱼类:斑鱚(Sillago aeolus)、亚洲鱚(S. asiatica)、多鳞鱚(S. sihama)和少鳞鱚(S. japonica)线粒体细胞色素b基因序列片段,比较了不同鱚属鱼类种间的序列差异,探讨了彼此间系统发育关系和分类地位。结果显示,4种鱼类平均核苷酸组成为T 29.9%、C 29.2%、A 21.5%、G 19.3%,种间平均净遗传距离在0.157到0.280之间。最大似然法构建的系统树显示,少鳞鱚和亚洲鱚首先聚类、再与多鳞鱚和斑鱚相聚,斑鱚是最晚分化出的鱼类。基于Cyt b基因序列核苷酸分歧速率计算得出4种鱼类发生遗传分化时间在距今785—1400年前的第三纪中新世(Miocene)。     

采用改进YoloV4模型检测复杂环境下马铃薯

为解决马铃薯联合收获机在作业过程中分级清选的问题,并在收获作业过程中实时监测评估收获状态,该研究提出一种在光照亮度变化大、土壤与薯块遮挡、机器振动以及尘土干扰等情况下对马玲薯进行识别检测并快速准确获取马铃薯数量以及损伤情况的机器学习模型。在卷积神经残差网络中引入轻量级注意力机制,改进YoloV4检测网络,并将YoloV4结构中的CSP-Darknet53网络替换为MobilenetV3网络,完成特征提取。试验结果表明,基于卷积神经网络的深度学习方法相比于传统Open-CV识别提高了马铃薯识别精度,相比于其他传统机器学习模型,MobilenetV3-YoloV4识别速度更快,马铃薯识别的全类平均准确率达到91.4%,在嵌入式设备上的传输速度为23.01帧/s,模型鲁棒性强,能够在各种环境下完成对正常马铃薯和机械损伤马铃薯的目标检测,可为马铃薯联合收获机智能清选以及智能收获提供技术支撑。     

基于光谱吸收特征的土壤含水量预测模型研究

为了定量分析土壤含水量与反射光谱特征之间关系,并为土壤含水量速测提供理论依据。以黑土作为研究对象,测定实验室光谱反射率,利用去包络线方法提取反射光谱特征指标,建立土壤水分含量高光谱预测模型。结果表明:黑土含水量与1 420 nm、1 920 nm附近吸收谷的主要光谱特征(吸收谷深度、宽度、面积)呈显著正相关;1 920 nm附近吸收谷可作为黑土土壤水分的特征吸收谷,由其光谱特征参数预测黑土含水量;以1 920 nm附近吸收谷面积为自变量建立的一元线性回归模型预测精度高,输入量少,可以作为土壤含水量速测仪器研制的理论依据。     

入渗水矿化度对土壤水盐运移影响的试验研究

合理开发利用咸水和微咸水资源已成为当今世界各国关注的热点问题。为了分析微咸水矿化度、水量及土壤初始条件等因素对土壤水盐运移的影响，采用土柱在室内进行了微咸水入渗试验。该文分析了入渗水矿化度对入渗过程的影响，分析了盐分的分布特征，建立入渗水矿化度和土壤总盐量之间的数学模型，总结了土壤剖面的盐分运移规律。分析结果表明：入渗水矿化度的增加可增大土壤的入渗能力，入渗水的矿化度在1～5 g/L时，土壤积盐量随入渗水矿化度增加而增大；不同矿化度的水入渗后，土壤表层含水率基本相近，接近饱和含水率。     

秸秆或粉煤灰添加对砂姜黑土持水性及小麦抗干旱胁迫的影响

针对黄淮海平原典型中低产土壤砂姜黑土黏粒含量较高,土壤有效水分库容较低,严重限制作物生产的现状,该文采用盆栽试验,研究了不同外源改性物料的添加对土壤持水性能及小麦生理的影响,以期获得农田水分管理过程中的关键参数。盆栽试验设置常规氮磷钾(control,CK),常规氮磷钾配施下的添加秸秆(straw returning,SR)、秸秆碳(straw carbon,SC)和粉煤灰(fly ash,FA)处理,维持土壤相对含水率在80%,培育小麦至抽穗期,开展为期10 d的干旱胁迫试验。结果显示SR和SC处理提高了土壤持水能力,且处理间的差异较小;FA处理因其表面富含大量疏水性结晶矿物,土壤相对含水率下降较快,迟效水含量显著低于其余处理,但土壤速效水含量显著提高。不同改性措施均有提高小麦叶片相对含水率,减轻干旱胁迫的趋势,但在极端干旱胁迫下,FA处理叶片相对含水率不仅明显低于其余处理,且作物体内积累大量丙二醛、过氧化氢等有害物质。田间管理中砂姜黑土相对含水率应维持在38%(SR)、36.5%(SC)和24.5%(FA)以上,当土壤相对含水率低于30.78%(SC)、28.43%(SR)和22.5%(FA)时将会对作物生理产生不可逆的伤害。鉴于秸秆优良的保水性能,粉煤灰“富水,不保水”的特性,秸秆与粉煤灰的配合施用将利于砂姜黑土的改良。相关机制值得进一步研究。     

潮土长期不同施氮水平对秸秆降解及其细菌群落结构的影响

农田过量施氮所引发的问题已经引起广泛关注,但长期施氮后土壤无机氮水平状况及其对秸秆降解的作用尚不清楚。本研究以中国科学院封丘农业生态实验站长期（2005～2018年）施氮肥（5个施氮水平：0(N0)、150(N1)、190(N2)、,230(N3)和270 (N4)kg ha-1 yr-1）的潮土为研究对象,开展短期（50天）的秸秆降解-土壤培育实验。培育期间监测秸秆碳的矿化、土壤无机氮（硝态氮和铵态氮）、可溶性有机碳、微生物生物量碳的动态变化,利用高通量测序测定细菌群落结构。结果表明,长期施氮后,土壤无机氮含量和秸秆碳的矿化率随施氮水平的升高而增加。不同长期施氮水平的土壤细菌群落结构呈现显著差异。网络分析揭示：秸秆降解过程中细菌群落内部物种间的共现模式随长期施氮水平发生改变,具体体现为长期高施氮水平下细菌群落彼此间的负相关得到了加强;同时,变形菌主导地位减弱、酸杆菌主导地位增强。综上,土壤无机氮含量、细菌群落结构及物种之间的关系随着长期施氮水平的不同发生了改变。本研究探究了长期不同施氮水平下土壤中无机氮的水平状况、秸秆降解状况以及秸秆降解过程中土壤细菌的生物特性,以期为秸秆还田和科学施氮提供一定的数据支撑和思路启示。     

长期不同氮肥施用量对潮土团聚体分布和真菌群落组成的影响

不同氮肥施用量显著改变团聚体分布、真菌群落组成及生物胶结物质的产生，但它们之间是否存在相关性尚不清楚。以中国科学院封丘农业生态实验站长期定位试验（2005—2020年）为研究平台，其包含5个施氮水平：0（F0）、150 kg?hm-2（F1）、190 kg?hm-2（F2）、230 kg?hm-2（F3）和270 kg?hm-2（F4），研究了不同施氮量对土壤团聚体组成（>2 000 μm、2 000～250 μm、250～53 μm和<53 μm）的影响，以及团聚体组成与生物胶结物质（球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）及微生物生物量碳（MBC））和土壤真菌之间的相关关系。结果表明，土壤团聚体分布和真菌群落组成分为显著不同的3组，分别为F0、F1和F2以及F3和F4，其中，（1）F1和F2处理团聚体平均重量直径（MWD）最高，同时大于2 000 μm团聚体的质量比例显著增加，并与拟棘壳孢属（Pyrenochaetopsis）富集有关；（2）F1和F2、F3和F4处理均表现为2 000～250 μm团聚体的质量比例增加，而小于53 μm粉黏粒质量比例显著降低，2 000～250 μm团聚体的质量比例增加主要与易提取球囊霉素和总球囊霉素相关土壤蛋白比值（EE-GRSP/T-GRSP）以及易提取球囊霉素相关土壤蛋白（EE-GRSP）显著正相关，而与亚隔孢壳属（Didymella）和被孢霉属（Mortierella）相对丰度显著负相关；小于53 μm粉黏粒质量比例显著降低主要与被孢霉属（Mortierella）、白腐菌属（Phlebia）、黑孢壳属（Melanospora）、Fusicolla、柄孢壳属（Podospora）和亚隔孢壳属（Didymella）相对丰度显著正相关，而与EE-GRSP和/或支顶孢属（Acremonium）、柱霉属（Scytalidium）、外瓶霉属（Exophiala）、EE-GRSP/T-GRSP、MBC显著负相关。因此，土壤团聚体稳定性的变异程度受氮肥施用水平影响。本研究条件下，150 kg?hm-2和190 kg?hm-2施氮水平下的团聚体稳定性超过230 kg?hm-2和270 kg?hm-2施氮水平，与不同施氮量下真菌群落组成及其胶结物质变化显著相关。     

Contributions of biotic and abiotic processes to the presence of an aggregate hierarchy in three different mineral soils in an experimental incubation study

Journal of Soils and Sediments - This study aims to investigate the presence of aggregate hierarchy during the decomposition of rice straw in a subtropical soil (Ultisol) with large quantities of...     

施氮和灌溉管理下作物产量和土壤生化性质

氮和水对作物生长非常重要,研究施氮和灌溉管理下作物产量、土壤性质以及它们的关系对我国农业科学有重要意义。本文以中国科学院封丘农业生态试验站为平台,研究了施氮(每季施氮150 kg·hm?2、190 kg·hm?2、230 kg·hm?2、270 kg·hm?2,以不施氮为对照)和灌溉(灌溉量达到0~20 cm、0~40 cm、0~60 cm土壤的田间持水量,以雨养为对照)管理下小麦-玉米轮作系统作物产量和土壤生化性质,以及它们之间的关系。研究结果表明,150~270 kg·hm?2施氮量对2008年、2009年玉米产量和2009年、2010年小麦产量无显著影响;灌溉对2010年玉米产量无显著影响,而2008年、2009年玉米产量随灌溉量增大而增加。尽管2008—2011年小麦产量随灌溉量变化趋势不一致,但与雨养相比灌溉提升了小麦产量。施氮在不同程度上提升了土壤全氮和速效氮含量、脱氢酶和脲酶活性、微生物生物量碳、基本呼吸和硝化势,稍微降低了土壤pH并大幅降低了速效磷含量(降幅48.7%~51.6%);灌溉提升了土壤全氮含量和脱氢酶活性,降低了全钾含量、脲酶活性、基本呼吸、硝化势。多元回归分析显示,某些土壤生化性质(全氮、溶解性有机碳、速效磷含量及微生物生物量碳氮、呼吸熵、硝化势)与2009年、2010年玉米产量很好地线性拟合。综上,土壤生化性质因施氮和灌溉发生不同程度的分异,因施氮和灌溉而分异的土壤生化性质能部分地鉴定作物产量。本研究方法可为产量主导因子的筛选及产量估算模型的建立提供一定参考依据。     

活性污泥降解水中邻苯二甲酸酯类的研究

用液质联用测定了活性污泥对7种邻苯二甲酸酯（PAEs）的降解能力。结果显示,PAEs的降解过程可用一级动力学方程描述,随着分子量和初始质量浓度的增加,其降解速率常数减小,活性污泥对混合体系PAEs的降解能力优于降解单一种类PAEs,温度和pH能直接影响降解性能,其最优水平组合为温度36,7℃,pH7．6。