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基于非线性主成分分析的寒地水稻齐穗期抗旱性评价

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干旱地区农业研究 2020年第2期38卷 207-213页

作者：李红宇张巩亮牛同旭李逸刘梦红郑桂萍黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319

为鉴定寒地水稻在全生育期干旱条件下的齐穗期抗旱性及筛选抗旱性鉴定的适宜指标,以其齐穗期伤流量、干物质量、高效叶面积等17个性状为指标,采用对数主成分分析法对12份寒地水稻种质资源进行抗旱性综合评价。结果表明,利用对数主成分... 详细信息

为鉴定寒地水稻在全生育期干旱条件下的齐穗期抗旱性及筛选抗旱性鉴定的适宜指标,以其齐穗期伤流量、干物质量、高效叶面积等17个性状为指标,采用对数主成分分析法对12份寒地水稻种质资源进行抗旱性综合评价。结果表明,利用对数主成分分析将17个单项指标的抗旱系数转化为5个相互独立的综合指标,累积贡献率达83.829%。依据抗旱综合评价S_f值将12份材料分成3类,第一类包括齐粳10、DPB120和DPB15,S_f值在0.548~0.609之间,属于干旱敏感型;第二类包括垦稻24、DPB71、绥育117463、绥育118146和绥粳21,S_f值在0.660~0.764之间,属于中抗旱型;第三类包括DPB70、绥稻3号、DPB112和莹稻2,S_f值在0.859~0.872之间,属于强抗旱型。基于灰色关联系数大小和鉴定效率的考虑,确定有效叶面积、高效叶面积、干物质量和主穗颖花数作为寒地水稻在全生育期干旱条件下的齐穗期抗旱性鉴定指标。

关键词：抗旱性评价水稻齐穗期光合生长代谢对数主成分分析寒地

生物炭连续还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响

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水土保持学报 2020年第6期34卷 345-351,360页

作者：李红宇张巩亮范名宇郑桂萍吕艳东黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163000

以苏打盐碱土为供试土壤,设置0,3.0,7.5,12.0,16.5 t/hm^25个梯度生物炭还田量,通过盆栽试验研究不同量生物炭连续多年还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响。结果表明:(1)不同量生物炭还田后,提高了土壤pH、有机质、速效钾、... 详细信息

以苏打盐碱土为供试土壤,设置0,3.0,7.5,12.0,16.5 t/hm^25个梯度生物炭还田量,通过盆栽试验研究不同量生物炭连续多年还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响。结果表明:(1)不同量生物炭还田后,提高了土壤pH、有机质、速效钾、有效磷和全磷含量,土壤全氮和全钾含量呈现先增加后降低的趋势,对盐碱土起到了改良的效果。(2)Illumina MiSeq测序结果表明,还田量为7.5 t/hm^2时,Aphelidiomycota、担子菌门以及链格孢属的相对丰度显著高于对照;还田量为12.0 t/hm^2时,子囊菌门、毛霉亚门以及被孢霉属的相对丰度显著高于对照,相关分析显示土壤理化特性与菌门和菌属的相对丰度关系密切,表明生物炭通过调节土壤的理化特性,从而影响真菌的相对丰度。(3)生物炭还田处理对土壤真菌α多样性影响不显著,对土壤真菌群落结构产生一定的影响,其中高生物炭还田量处理对其影响更为显著。进一步利用冗余分析(RDA)研究影响群落结构变化的环境因子表明,全钾含量对群落结构影响最大。

关键词：生物炭苏打盐碱水稻土土壤养分真菌群落结构

半干旱区玉米秸秆还田方式对土壤富里酸含量及其结构特征的影响

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中国土壤与肥料 2024年

作者：高盼王宇先李欣洁蔡姗姗徐莹莹杨慧莹张巩亮黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院山东省青岛市环境保护科学研究院黑龙江省黑土保护利用研究院

为明确不同秸秆还田方式下土壤有机碳组分的变化特征，本研究基于7年秸秆还田长期定位试验，利用三维荧光光谱技术，对CK（无秸秆还田）、FG（秸秆覆盖还田）、FM（秸秆翻埋还田）和FH（秸秆碎混还田）处理下土壤有机碳含量及富里酸含... 详细信息

为明确不同秸秆还田方式下土壤有机碳组分的变化特征，本研究基于7年秸秆还田长期定位试验，利用三维荧光光谱技术，对CK（无秸秆还田）、FG（秸秆覆盖还田）、FM（秸秆翻埋还田）和FH（秸秆碎混还田）处理下土壤有机碳含量及富里酸含量及结构特征进行了分析。结果表明：（1）不同秸秆还田方式在表层（0～10 cm）更有助于土壤有机碳和富里酸含量的积累，其中以秸秆覆盖还田处理最佳，秸秆翻埋还田次之，比CK处理的有机碳含量和富里酸含量分别提高16.86%、16.80%和67.30%、57.21%。FG和FH处理在30～40 cm土层土壤有机碳含量分别降低了7.67%和3.68%。FG处理在亚表层（20～30和30～40 cm）富里酸含量有所降低，FH处理在30～40 cm土层土壤富里酸减少了25.19%。（2）土壤腐殖质中富里酸来源受自生源和外生源共同作用的影响，FM处理在4个土层分别的FI、BIX、HIX较CK相比均有所提升。说明此处理在不同土层土壤腐殖化程度更高，稳定性更好。（3）三维荧光光谱和荧光区域积分表明，FM、FG和FH处理均使腐殖酸类物质增加，腐殖化程度较高，结构较为复杂。本试验区共识别出三个荧光组分。其中组分C1（Ex/Em=330/410）和C3（Ex/Em=270，370/460）同为腐殖酸类物质，主要来源于高等植物腐解产生的有机物；组分C2（Ex/Em=230，260/415）为富里酸类物质；C3组分含量相对含量越高，土壤腐殖化程度越高。与CK相比，FM处理的C3组分含量相对含量在4个土层升高了3.8%～15.44%。综上所述，秸秆翻埋还田在增加土壤腐殖化程度和加强土壤的供肥能力方面最佳。

关键词：半干旱区秸秆还田方式土壤富里酸荧光结构

秸秆还田与氮肥运筹对寒地水稻光合特性和产量的影响

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作物杂志 2024年

作者：胡聪聪李红宇孙显龙王童赵海成范名宇张巩亮黑龙江八一农垦大学农学院/黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室农业农村部东北平原农业绿色低碳重点实验室黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院

为明确秸秆还田与氮肥运筹对寒地水稻光合特性、干物质积累及产量的影响，采用二因素完全随机盆栽试验设计，对秸秆离田(S1)、还田(S2)和常规施氮(N1)、分蘖肥增氮15%(N2)、调节肥增氮15%(N3)、穗肥增氮15%(N4)处理的水稻分蘖特性、SPA... 详细信息

为明确秸秆还田与氮肥运筹对寒地水稻光合特性、干物质积累及产量的影响，采用二因素完全随机盆栽试验设计，对秸秆离田(S1)、还田(S2)和常规施氮(N1)、分蘖肥增氮15%(N2)、调节肥增氮15%(N3)、穗肥增氮15%(N4)处理的水稻分蘖特性、SPAD值、光合特性、叶面积、干物质积累转运和产量进行了研究。结果表明：1)S2处理对穗数、千粒重和产量产生负作用，使齐穗期和灌浆期叶片SPAD值分别降低了3.27%和2.52%，齐穗期高效叶面积、胞间CO2浓度、净光合速率、干物质积累、茎鞘输出量、输出率和转化率分别显著降低13.51%、4.73%、5.79%、6.05%、26.82%、31.45%和26.05%；2)N2提高分蘖数和有效分蘖的数量，使增长速率加快，消亡速率减慢，水稻前期良好的氮素供应有利于提高水稻分蘖成穗率。N3使千粒重、产量和干物质积累量增加最多，同时增加了SPAD值和高效叶面积，齐穗期胞间CO2浓度、气孔导度、净光合速率和蒸腾速率表现出相同趋势；3)S2条件下N4显著降低了茎鞘输出量和茎鞘输出率，在S1条件下N2处理使茎鞘输出量、茎鞘输出率和茎鞘转化率都增高。秸秆直接还田时注意水稻生长前中期氮素的供应，是实现秸秆还田条件下寒地水稻高效生产的重要保障。

关键词：秸秆还田氮肥运筹光合特性 SPAD值干物质积累

玉米秸秆还田下深松年限对土壤有机碳含量及胡敏酸结构特征的影响

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干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 205-213页

作者：高盼王宇先蔡姗姗徐莹莹杨慧莹王晨张巩亮黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院黑龙江齐齐哈尔161006 黑龙江省黑土保护利用研究院黑龙江哈尔滨150086

为明确不同秸秆还田结合耕作措施下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对CK(不深松+不秸秆还田)、NFG(不深松+每年秸秆还田)、EFG(隔一年深松+每年秸秆还田)、TFG(隔两年深松+每年秸秆还田)和... 详细信息

为明确不同秸秆还田结合耕作措施下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对CK(不深松+不秸秆还田)、NFG(不深松+每年秸秆还田)、EFG(隔一年深松+每年秸秆还田)、TFG(隔两年深松+每年秸秆还田)和SFG(连年深松+每年秸秆还田)处理下土壤有机碳(SOC)含量及胡敏酸(HA)结构特征进行分析。结果表明:与CK相比,EFG处理0~10 cm土层的SOC、HA含量和PQ值分别显著增加25.23%、16.19%和4.27%,FA含量降低4.55%。10~20 cm土层,EFG处理的SOC含量最高,较CK增加13.18%;SFG处理的HA和FA含量较CK提高最多,增幅分别为13.27%和32.74%。通过HA三维荧光图谱发现,与CK(Ex/Em=270/455,270/460)相比,EFG(Ex/Em=280/455,270/465)处理下0~10 cm和10~20 cm土层中的HA荧光峰波长均有红移现象。土壤胡敏酸中包含两个组分,C1(Ex/Em=270/280)和C2(Ex/Em=440/515)同为类腐殖酸物质,胡敏酸整体腐殖化程度较高,结构较为复杂;其中EFG和TFG处理的C2组分所占比例最高,分别为28.59%和31.38%。各处理的C1和C2组分F_(max)值均较CK有所增加,即腐殖化程度增加。综上所述,EFG处理(隔一年深松+每年秸秆还田)通过提升土壤有机碳及腐殖酸类物质含量,增加腐殖化程度,加强了土壤的供肥能力,为黑龙江黑土区较佳的耕作技术措施。

关键词：玉米秸秆还田深松土壤有机碳胡敏酸三维荧光光谱

东北半干旱黑土区玉米秸秆还田方式对土壤水溶性有机碳含量及其组分的影响

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干旱地区农业研究 2024年第3期42卷 127-135页

作者：高盼申慧波王宇先蔡姗姗徐莹莹杨慧莹王晨张巩亮黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院黑龙江齐齐哈尔161006 黑龙江省黑土保护利用研究院黑龙江哈尔滨150086

为明确不同秸秆还田方式下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对无秸秆还田(CK)、秸秆覆盖还田(FG)、秸秆翻埋还田(FM)处理下土壤有机碳(SOC)含量及水溶性有机碳(WSOC)含量及其结构特征进行... 详细信息

为明确不同秸秆还田方式下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对无秸秆还田(CK)、秸秆覆盖还田(FG)、秸秆翻埋还田(FM)处理下土壤有机碳(SOC)含量及水溶性有机碳(WSOC)含量及其结构特征进行分析。结果表明:(1)与CK相比,FM处理0~40 cm土层SOC含量提高7.87%~29.54%,FG处理0~30 cm土层SOC含量增加1.91%~18.61%,30~40 cm土层SOC含量降低7.67%;FM和FG处理0~40 cm土层土壤WSOC含量分别提升13.42%~39.42%和0.28%~26.34%。(2)通过WSOC三维荧光光谱发现,各土层CK(Ex/Em=300/34、Ex/Em=300/340、Ex/Em=240/340、Ex/Em=300/340)处理WSOC荧光特征峰为溶解性微生物代谢产物和类色氨酸蛋白质物质荧光峰;FM(Ex/Em=340/430、Ex/Em=340/430、Ex/Em=340/435、Ex/Em=340/435)和FG(Ex/Em=270/440、Ex/Em=270/435、Ex/Em=340/435、Ex/Em=340/430)处理为类腐殖酸类物质荧光特征峰,腐殖化程度较高,结构较为复杂;荧光区域积分表明,FM和FG处理类腐殖酸类物质(Ⅴ)和富里酸类物质(Ⅲ)的积分百分比分别较CK增加12.18%~27.39%、11.98%~30.72%和3.96%~5.73%、2.99%~5.40%。(3)土壤WSOC包含两个组分,C1(Ex/Em=340/435,270/435)组分为类腐殖酸类物质,C2(Ex/Em=290/345,240/345)组分为溶解性微生物代谢产物和类色氨酸蛋白质物质;F max值结果表明,0~40 cm土层的C1组分相对含量表现为FM>FG>CK,表明秸秆翻埋还田更有助于土壤中营养物质含量增加和形成更高分子量的有机物。综上,不同秸秆还田方式均可提升SOC和土壤WSOC含量,增加腐殖化程度,加强土壤的供肥能力,翻埋还田处理提升作用更为显著。

关键词：秸秆还田方式土壤有机碳水溶性有机碳荧光结构东北黑土区

寒地水稻垄作双深耕作栽培模式技术效果的评价

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水土保持研究 2020年第4期27卷 164-170页

作者：李红宇张巩亮郑桂萍陈立强吕艳东黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江大庆163319 黑龙江八一农垦大学黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319

为评价垄作双深耕作栽培模式对土壤部分理化指标和水稻产量及肥料利用效率的影响,在3个试验地点,对垄作双深耕作栽培(简称垄作)和常规平作耕作栽培(简称平作)的产量、干物质生产、根部性状、肥料利用率及土壤容重、团聚体和温度进行了... 详细信息

为评价垄作双深耕作栽培模式对土壤部分理化指标和水稻产量及肥料利用效率的影响,在3个试验地点,对垄作双深耕作栽培(简称垄作)和常规平作耕作栽培(简称平作)的产量、干物质生产、根部性状、肥料利用率及土壤容重、团聚体和温度进行了比较研究。结果表明:采用该技术模式,土壤容重下降,土壤温度和团聚体升高是普遍现象。垄作0-5 cm和5-10 cm土层的容重分别下降10.40%,10.26%,0-10 cm和10-20 cm土层团聚体分别增加27.85%,14.18%,6月上旬-9月上旬距地表5,10,15 cm位置旬平均温度分别升高2.35,0.58,1.12℃。垄作齐穗期干物重和叶面积指数、灌浆期干物重和叶面积指数、各时期根干重方面表现出显著优势。垄作平均增产7.85%,增产幅度为7.92%~9.86%,穗数或穗粒数增加是其增产的主要原因。垄作氮肥贡献率、土壤氮素依存率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别较平作提高13.85%,15.46%,20.86%,6.97%。因此,垄作双深耕作栽培模式改善了土壤理化性质,促进根系生长发育,从而使水稻地上部分表现出生长优势,提高了肥料利用率和产量。

关键词：寒地水稻垄作双深氮肥利用率产量干物质积累

基于BP人工神经网络的寒地水稻抗旱性综合评价

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江苏农业科学 2023年第10期51卷 91-99页

作者：刘梦红张巩亮李红宇杜俊赵海成吕坦钱永德黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江大庆163319 农业农村部东北平原农业绿色低碳重点实验室黑龙江大庆163319 黑龙江八一农垦大学黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319 黑龙江省富裕牧场黑龙江齐齐哈尔161200

为筛选适宜寒地水稻大田抗旱性的综合评价指标,并鉴定抗旱水稻种质资源,以分蘖期干物质量、拔节期株高、产量等15个性状的抗旱系数为指标,使用主成分分析法对50个参试材料的抗旱性进行综合评价。选取45个样本的抗旱系数作为输入,把对应... 详细信息

为筛选适宜寒地水稻大田抗旱性的综合评价指标,并鉴定抗旱水稻种质资源,以分蘖期干物质量、拔节期株高、产量等15个性状的抗旱系数为指标,使用主成分分析法对50个参试材料的抗旱性进行综合评价。选取45个样本的抗旱系数作为输入,把对应的抗旱综合评价值作为输出,利用误差返向传播和神经网络的方法建立学习模型;剩余5个样本为验证样本,用于判断学习模型的预测准确性。改变3组学习样本来建立3个不同的学习模型并进行对比,比较其预测的准确度,进而验证该模型方法的合理性和稳定性。结果表明,采用主成分分析法可将15个单一抗旱系数转换成6个互相独立的综合性指标,方差累计贡献率达84.013%。采用聚类分析法将50个参试材料分为3种类型:强抗旱型、中间抗旱型、干旱敏感型。强抗旱类型含有24个材料,中间抗旱型含有18个材料,干旱敏感型含有8个材料。根据各性状抗旱系数与抗旱综合评价值(D值)的相关性分析结果,筛选出分蘖期干物质量、分蘖期叶面积、拔节期株高、最高分蘖数、穗粒数、结实率、千粒质量、产量、生物量、经济系数等10个适宜抗旱性评价指标。以特征指标值为输入层,综合评价值(D值)为输出层,构建BP神经网络学习模型,定量预测抗旱指标特征。通过改变学习样本获得3个学习模型的预测值,预测值与实际值之间的误差小于10%。把实际值和模型预测值进行线性拟合,R ^(2)>0.95。本研究构建的BP神经网络学习模型可用于定量预测水稻种质资源的抗旱性,预测的准确度和稳定性均优于单一的回归分析;分蘖期干物质量、分蘖期叶面积、拔节期株高、最高分蘖数、穗粒数、结实率、千粒质量、产量、生物量、经济系数可作为水稻抗旱能力鉴定指标;稻坚强为抗旱性最强的种质资源。

关键词：寒地水稻抗旱性主成分分析聚类分析 BP神经网络

土壤真菌群落特征对长期玉米秸秆还田方式的响应

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福建农业学报 2023年第12期38卷 1466-1477页

作者：张巩亮徐莹莹王宇先杨慧莹高盼王晨赵蕾黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院黑龙江齐齐哈尔161006 国家农业环境齐齐哈尔观测实验站黑龙江齐齐哈尔161006

【目的】探明玉米秸秆不同还田方式对黑龙江西部玉米产区土壤养分以及土壤真菌群落结构的影响。【方法】于2015—2021年,以玉米品种嫩单19为试验材料,采用随机区组试验设计,以秸秆不还田(CK)为对照,设置秸秆覆盖还田(CSR)、秸秆碎混还田... 详细信息

【目的】探明玉米秸秆不同还田方式对黑龙江西部玉米产区土壤养分以及土壤真菌群落结构的影响。【方法】于2015—2021年,以玉米品种嫩单19为试验材料,采用随机区组试验设计,以秸秆不还田(CK)为对照,设置秸秆覆盖还田(CSR)、秸秆碎混还田(MSR)、秸秆深翻还田(PSR)、秸秆轮替还田(RSR)等4种秸秆还田方式处理。通过Illumina Miseq测序技术分析比较了不同秸秆还田方式及不同生育期对土壤环境中真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子的影响。【结果】生长时期和秸秆还田方式及其互作效应对真菌群落多样性、结构组成及土壤化学性状均有显著或极显著影响。拔节期土壤真菌中占比较大的优势菌门主要为担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota),优势菌属为Tausonia、鬼伞属(Coprinellus)和Solicoccozyma;而吐丝期的优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota),优势菌属为Tausonia、被孢霉属(Mortierella)和镰刀菌属(Fusarium)。RDA分析结果表明,硝态氮、速效磷和铵态氮是影响属分类水平下真菌群落结构组成的主要环境驱动因子。秸秆轮替还田、秸秆碎混还田和秸秆深翻还田处理产量分别较秸秆不还田处理提高3.92%、3.76%和1.97%。【结论】秸秆轮替还田较不还田处理有效增产3.92%,同时秸秆轮替还田在拔节期提高了土壤真菌丰富度指数,ASV数量也高于其他处理。同时,该还田方式下的青霉菌属(Penicillium)可以提高秸秆复合菌系对木质纤维素的降解,促进秸秆腐熟,秸秆轮替还田可在东北玉米产区推广应用。

关键词：玉米秸秆还田方式土壤真菌群落环境因子产量