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绿肥配施钝化剂对农田土壤镉污染修复及蔬菜积累镉的研究

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绿肥配施钝化剂对农田土壤镉污染修复及蔬菜积累镉的研究

作者：吕本春云南农业大学

学位级别：硕士

绿肥是指通过对新鲜植物体就地翻压、异地施用或沤堆发酵用作肥料的绿色植物体,绿肥的合理利用可有效降低土壤重金属有效性及主作物重金属含量。本研究采用云南当地11个豆科绿肥作物,通过大田试验研究不同豆科绿肥作物中Cd积累的差异,... 详细信息

绿肥是指通过对新鲜植物体就地翻压、异地施用或沤堆发酵用作肥料的绿色植物体,绿肥的合理利用可有效降低土壤重金属有效性及主作物重金属含量。本研究采用云南当地11个豆科绿肥作物,通过大田试验研究不同豆科绿肥作物中Cd积累的差异,从而筛选出产量高、Cd含量低的豆科绿肥作物。随后将筛选出来豆科绿肥以绿肥糠的形式应用于蔬菜盆栽试验中,设置5个用量梯度,以蔬菜为主作物进行盆栽试验,通过测定土壤中DTPA-Cd含量、蔬菜地上和地下部分Cd含量和产量,筛选最佳绿肥用量;最后将绿肥和钝化剂配施,并设置冬闲和秸秆还田为对照处理,开展盆栽试验来研究绿肥配施钝化剂对土壤Cd污染修复效果,同时测定土壤主要酶活性和蔬菜的产量、根系形态、光合作用的等指标。结果表明:(1)在11个豆科绿肥作物中,西牧333较冬闲对照对土壤养分增幅最高,且对土壤有效Cd影响不显著,其鲜草产量最高,为31016 kg/hm,地上部分N、P、K含量较高且Cd含量较低,因此,西牧333翻压后可有效培肥土壤,实现肥料的安全利用,可作为最佳豆科绿肥作物。(2)在绿肥的不同用量中,绿肥45000 kg/hm处理下产量最高,而绿肥22500kg/hm处理下蔬菜产量与绿肥45000 kg/hm无显著差异,土壤有效Cd含量有不同程度降低,降幅为18.12%～23.20%,其中绿肥22500 kg/hm处理对Cd钝化效率最高,为23.20%。随着绿肥用量增加,蔬菜地上和地下部分Cd含量显著降低,降幅为1.47%～22.34%和4.22%～15.83%,其中绿肥22500 kg/hm处理对蔬菜地上和地下Cd降低效果最大,因此绿肥22500 kg/hm为最佳绿肥用量。(3)在绿肥和秸秆与钝化剂配施处理中,与对照相比,单施绿肥可降低土壤p H值3.76%和蔬菜根冠比31.30%,增加土壤有机质74.83%和蔬菜产量80.38%,单施秸秆可降低土壤有机质19.19%和p H值2.48%,增加根冠比12.83%和产量15.62%。与单施绿肥处理相比,绿肥配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥处理可显著增加土壤p H值(1.75%、1.24%、2.85%)和根冠比(131.29%、76.22%、95.67%),降低土壤有机质(10.02%、11.21%、35.50%),而绿肥配施硅肥可显著降低产量20.01%。与单施秸秆处理相比,秸秆配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥处理可显著增加土壤有机质(96.68%、16.96%、37.04%)、p H值(1.95%、2.31%、2.63%)和产量(21.32%、24.54%、42.68%),而显著减小根冠比(37.76%、25.39%、15.73%)。(4)在绿肥和秸秆与钝化剂配施处理中,与对照相比,单施绿肥处理显著增加了土壤脲酶、蔬菜根表面积、根体积、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素,单施秸秆处理增加根体积、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素,降低土壤脲酶。与单施绿肥处理相比,绿肥配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥处理降低土壤脲酶、蔬菜根表面积、根尖数、蒸腾速率、胞间CO和叶绿素,与单施秸秆处理相比,秸秆配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥处理增加了土壤脲酶、蔬菜根表面积和根体积,降低根尖数和胞间CO和叶绿素。(5)在绿肥和秸秆配施钝化剂处理中,与对照相比,单施绿肥显著降低土壤有效Cd和蔬菜地上和地下Cd含量,降低幅度23.20%、22.34%和15.83%,而单施秸秆处理对土壤有效Cd和蔬菜地上和地下Cd含量无显著影响,与单施绿肥处理相比,绿肥配施生物炭处理钝化效率为26.88%,绿肥配施生物炭和硅肥对蔬菜地上Cd无显著影响,而绿肥配施钙镁磷肥可显著增加蔬菜地上Cd含量31.21%。与单施秸秆处理相比,秸秆配施钙镁磷肥处理钝化效率最高,为25.17%,秸秆配施生物炭、硅肥、钙镁磷肥处理降低蔬菜地上和地下部分Cd含量,分别降低24.94%、22.32%、5.77%和14.11%、18.77%、5.58%。(6)在土壤环境因子与Cd生物有效性的相关性分析中,土壤有机质与有效Cd、蔬菜地上和地下Cd呈显著负相关。在植物生理因子与Cd生物有效性的相关性分析中,土壤有效Cd与蔬菜产量呈显著负相关,蔬菜地上Cd与根体积呈显著负相关。蔬菜地下Cd与产量呈显著负相关。蔬菜体内Cd转运系数根冠比呈显著正相关,与根表面积、根体积和分枝数呈显著负相关。冗余分析表明,在土壤性质中,有机质(SOM)对土壤Cd生物有效性影响较大。

关键词：绿肥秸秆钝化剂重金属镉蔬菜

豆科绿肥作物对云南碱性土壤镉砷有效性和富集能力的影响

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农业环境科学学报 2022年

作者：吕本春王应学杨伟王伟陈检锋尹梅陈华王志远付利波杨志新云南农业大学资源与环境学院云南省农业科学院农业环境资源研究所昆明市农产品质量安全中心

研究在镉（Cd）、砷（As）复合污染的碱性土壤中，种植豆科绿肥作物对土壤Cd、As的有效性及对Cd、As富集能力的影响，从而为当地基于豆科绿肥的农作物安全生产措施提供理论支撑。采用大田试验，设置12个处理：种植箭筈豌豆（箭筈豌豆、...

研究在镉（Cd）、砷（As）复合污染的碱性土壤中，种植豆科绿肥作物对土壤Cd、As的有效性及对Cd、As富集能力的影响，从而为当地基于豆科绿肥的农作物安全生产措施提供理论支撑。采用大田试验，设置12个处理：种植箭筈豌豆（箭筈豌豆、西牧333、陇箭1号）、光叶苕子（东川光苕、宣威光苕、云苕8号、东川苕子）、毛叶苕子（蒙苕1号、鲁苕1号）、其他绿肥（褐皮山黧豆、绛三叶）等11种冬季豆科绿肥作物和冬闲对照，于豆科绿肥盛花期及同期测试土壤理化性状、Cd、As有效性、绿肥作物地上部Cd、As含量和富集系数。结果表明：与冬闲相比，种植西牧333土壤全氮、有效磷含量分别增加91.67%、36.60%，鲜草产量最高，为31 016 kg·hm;，土壤有效Cd、有效As无显著变化，对Cd、As富集能力较低，为0.096和0.038。种植褐皮山黧豆，土壤全氮增加98.61%，土壤有效磷降低31.07%，鲜草产量较低，为10 339 kg·hm;。土壤有效Cd无显著变化，土壤有效As降低32.82%，对Cd、As富集能力较高，为0.136和0.071。相关性分析表明，土壤全氮与土壤有效Cd呈极显著的正相关、与有效As呈极显著负相关，土壤有效磷与土壤有效As呈极显著的正相关，碳氮比（C/N）与鲜草产量呈极显著负相关，与地上部分Cd、As含量呈极显著正相关。在所有豆科绿肥作物中，种植C/N较低的西牧333对Cd、As有效性无显著影响，对Cd、As富集能力较低，种植C/N较高的褐皮山黧豆对Cd有效性无显著影响，但可显著降低土壤As有效性，对Cd、As富集能力较高。

关键词：

豆科绿肥作物对云南碱性土壤镉砷有效性的影响及其对镉砷富集能力

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农业环境科学学报 2022年第10期41卷 2212-2222页

作者：吕本春王应学杨伟王伟陈检锋尹梅陈华王志远付利波杨志新云南省农业科学院农业环境资源研究所昆明650205 云南农业大学资源与环境学院昆明650201 昆明市农产品质量安全中心昆明650118

为研究在镉(Cd)、砷(As)复合污染的碱性土壤中,种植不同豆科绿肥作物对土壤Cd、As有效性的影响及其对Cd、As的富集能力,采用大田试验,种植箭筈豌豆(箭筈豌豆、西牧333、陇箭1号)、光叶苕子(东川光苕、宣威光苕、云苕8号、东川苕子)、毛... 详细信息

为研究在镉(Cd)、砷(As)复合污染的碱性土壤中,种植不同豆科绿肥作物对土壤Cd、As有效性的影响及其对Cd、As的富集能力,采用大田试验,种植箭筈豌豆(箭筈豌豆、西牧333、陇箭1号)、光叶苕子(东川光苕、宣威光苕、云苕8号、东川苕子)、毛叶苕子(蒙苕1号、鲁苕1号)、其他绿肥(褐皮山黧豆、绛三叶)等11种冬季豆科绿肥作物,并以冬闲为对照,于豆科绿肥盛花期及同期测定土壤理化性状,Cd、As有效性,绿肥作物地上部Cd、As含量和富集系数。结果表明:与冬闲相比,种植西牧333的土壤全氮、有效磷含量分别增加91.67%、36.60%,鲜草产量最高,为31 016 kg·hm^(-2),土壤有效态Cd、有效态As无显著变化,对Cd、As富集能力较低,富集系数为0.096和0.038。种植褐皮山黧豆的土壤全氮增加98.61%,土壤有效磷降低31.07%,鲜草产量较低,为10 339 kg·hm^(-2),土壤有效态Cd无显著变化,土壤有效态As降低32.82%,对Cd、As富集能力较高,富集系数为0.136和0.071。相关性分析表明,土壤全氮与土壤有效态Cd呈极显著正相关、与有效态As呈极显著负相关,土壤有效磷与土壤有效态As呈极显著正相关,碳氮比与鲜草产量呈极显著负相关,与地上部分Cd、As含量呈极显著正相关。在所有豆科绿肥作物中,种植碳氮比较低的西牧333对Cd、As有效性无显著影响,对Cd、As富集能力较低,种植碳氮比较高的褐皮山黧豆对Cd有效性无显著影响,但可显著降低土壤As有效性,对Cd、As富集能力较高。

关键词：豆科绿肥作物镉砷有效性富集系数

光叶苕子配施不同钝化剂对娃娃菜生长及Cd富集的影响

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农业环境科学学报 2023年第7期42卷 1465-1476页

作者：阮彦楠吕本春杨伟王应学陈检锋尹梅陈华王伟梁志妹王志远付利波云南省农业科学院农业环境资源研究所昆明650205 昆明市农产品质量安全中心昆明650118 云南农业大学资源与环境学院昆明650201 昆明学院昆明650214 昆明市农业科学研究院昆明650118

为通过豆科绿肥光叶苕子的合理利用来有效降低土壤重金属有效性及主作物重金属含量,本研究采用盆栽试验研究豆科绿肥光叶苕子配施不同钝化剂(生物炭、硅肥、钙镁磷肥)对娃娃菜产量、根系形态、光合作用及其Cd转运效应等的影响。结果表明... 详细信息

为通过豆科绿肥光叶苕子的合理利用来有效降低土壤重金属有效性及主作物重金属含量,本研究采用盆栽试验研究豆科绿肥光叶苕子配施不同钝化剂(生物炭、硅肥、钙镁磷肥)对娃娃菜产量、根系形态、光合作用及其Cd转运效应等的影响。结果表明,单施光叶苕子可增加娃娃菜产量和根冠比,显著增加了根表面积、根体积、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素,显著降低土壤有效Cd含量(23.20%,P<0.05),显著降低娃娃菜地上和地下Cd含量,分别降低了22.34%和15.83%。光叶苕子配施不同钝化剂显著增加地上部分生物量,且生物炭处理主要提高地上部生物量,增产效果好,而硅肥主要增加地下部分生物量;其次,光叶苕子配施钝化剂降低根表面积、根尖数、蒸腾速率、胞间CO_(2)和叶绿素含量;与单施光叶苕子相比,光叶苕子配施硅肥可增加土壤有效Cd含量(18.34%,P<0.05)和娃娃菜地下部分Cd含量(26.71%,P<0.05),但对地上部分Cd无显著影响;光叶苕子配施钙镁磷肥对土壤有效Cd和娃娃菜地下部分Cd含量无显著影响,但可增加地上部分Cd含量(31.22%,P<0.05)。在所有处理中,光叶苕子配施生物炭对土壤Cd钝化效果、娃娃菜地上和地下Cd含量降低效果最佳,分别为43.93%、14.57%和25.37%,因此推荐豆科绿肥光叶苕子与生物炭合理配施来降低Cd污染地区Cd活性和缓解Cd对娃娃菜的毒性。

关键词：光叶苕子钝化剂镉污染土壤娃娃菜生长转运

绿肥作物矿化分解对土壤镉有效性的影响研究进展

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农业资源与环境学报 2021年第3期38卷 431-441页

作者：吕本春付利波湛方栋杨志新云南农业大学资源与环境学院昆明650201 云南省农业科学院农业环境资源研究所昆明650205

绿肥是一种生物有机肥,其矿化分解是绿肥作物翻压进入土壤中被微生物分解产生植物可直接利用的物质的过程。绿肥矿化分解可影响土壤镉(Cd)有效性,但绿肥与Cd有效性两者并非简单的线性相关。本文综述分析了绿肥作物矿化分解对土壤Cd有效... 详细信息

绿肥是一种生物有机肥,其矿化分解是绿肥作物翻压进入土壤中被微生物分解产生植物可直接利用的物质的过程。绿肥矿化分解可影响土壤镉(Cd)有效性,但绿肥与Cd有效性两者并非简单的线性相关。本文综述分析了绿肥作物矿化分解对土壤Cd有效性的影响及其作用机理。结果表明:在绿肥翻压进入土壤被微生物分解的过程中,土壤中的可溶性有机质、pH值与Eh值、铁还原和微生物群落均影响重金属Cd在土壤中的迁移,可以使重金属Cd固定在土壤中或在植物根系表面沉淀;作物细胞拦截可降低Cd向地上部分的转运,最终只有极少量Cd到达作物的可食用部分。但由于受到绿肥用量、作物品种、土壤理化性状等其他因素的干扰,绿肥对土壤中Cd的修复效果具有不确定性。最后,通过总结分析绿肥对土壤性质的影响和其他因素对绿肥的干扰,阐明了绿肥对土壤中Cd有效性的影响机制。

关键词：绿肥矿化分解镉有效性作物

一种新的求解含有l_(1)范数优化问题的共轭梯度法

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应用数学学报 2024年第4期47卷 643-655页

作者：杨艳雪杜守强吕施春青岛大学数学与统计学院青岛266071

本文考虑了含有l_(1)范数优化问题的求解方法,此类问题在压缩感知等研究领域有广泛应用.基于光滑函数,文中给出了一种新的求解此类含有l_(1)范数优化问题的共轭梯度法.在一般条件下分析了算法的全局收敛性,相关的数值结果也表明了算法... 详细信息

本文考虑了含有l_(1)范数优化问题的求解方法,此类问题在压缩感知等研究领域有广泛应用.基于光滑函数,文中给出了一种新的求解此类含有l_(1)范数优化问题的共轭梯度法.在一般条件下分析了算法的全局收敛性,相关的数值结果也表明了算法的有效性.

关键词： l_(1)范数共轭梯度法全局收敛

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青少年拳击运动员心理素质训练研究

青少年体育 2020年第4期 89-90,61页

作者：吕本春青岛市北体育学校山东青岛266021

拳击运动集竞技性、健身性、观赏性等于一体。随着我国竞技体育的蓬勃发展,我国拳击运动也迎来了良好的发展机遇。青少年拳击运动员是我国拳击运动发展的后备力量,心理素质对青少年拳击运动员运动水平和竞技水平的发挥有着非常大的影响... 详细信息

拳击运动集竞技性、健身性、观赏性等于一体。随着我国竞技体育的蓬勃发展,我国拳击运动也迎来了良好的发展机遇。青少年拳击运动员是我国拳击运动发展的后备力量,心理素质对青少年拳击运动员运动水平和竞技水平的发挥有着非常大的影响。本文主要从心理学角度探讨心理素质对青少年拳击运动员的重要影响,并提出青少年拳击运动员心理素质训练的实效方法。

关键词：青少年拳击运动员心理素质心理训练

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青少年拳击运动员实效训练方法研究

青少年体育 2020年第3期 82-83页

作者：吕本春青岛市北体育学校山东青岛266021

拳击运动对运动员的技术水平、战术应用及体能素质都有着相当高的要求。但对青少年拳击运动员来说,往往很少接触到像实战一样的训练,因此就容易导致他们在日常训练中无论是技战术水平还是体能素质都能很好地发挥,但一到实战就不能发挥... 详细信息

拳击运动对运动员的技术水平、战术应用及体能素质都有着相当高的要求。但对青少年拳击运动员来说,往往很少接触到像实战一样的训练,因此就容易导致他们在日常训练中无论是技战术水平还是体能素质都能很好地发挥,但一到实战就不能发挥出真正的实力。因此,对青少年拳击运动员来说,将实效训练融入日常训练过程,可以让青少年拳击运动员更快、更好地适应实战,更好地发挥自身水平。本文主要对青少年拳击运动员实效训练的内容和方法进行探讨。

关键词：青少年拳击运动员实效训练内容方法

基于改进Mask R-CNN的笼养死鸭识别方法

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农业机械学报 2024年第7期55卷 305-314页

作者：柏宗春吕胤春朱一星马肄恒段恩泽江苏省农业科学院农业设施与装备研究所农业农村部长江中下游设施农业工程重点实验室江苏大学农业工程学院

针对规模化笼养肉鸭舍内死鸭识别采用人工作业方式时，存在作业效率低、劳动强度大、养殖成本高等问题，以层叠式笼养肉鸭为研究对象，提出了一种基于深度学习的笼养死鸭识别方法。为了采集数据，首先面向立体层叠式养殖环境设计了一款... 详细信息

针对规模化笼养肉鸭舍内死鸭识别采用人工作业方式时，存在作业效率低、劳动强度大、养殖成本高等问题，以层叠式笼养肉鸭为研究对象，提出了一种基于深度学习的笼养死鸭识别方法。为了采集数据，首先面向立体层叠式养殖环境设计了一款适用于肉鸭舍的自主巡检装备。针对笼养肉鸭舍铁丝网遮挡严重的问题，基于机器视觉对笼网进行修复，基于OpenCV对图像进行增强处理。构建了一种基于Mask R-CNN的死鸭识别模型，采用Swin Transformer对模型进行优化，解决了Mask R-CNN网络缺乏整合全局信息能力的问题。对比分析了SOLO v2、Mask R-CNN和Mask R-CNN+Swin Transformer模型识别笼内死鸭准确率。实验结果表明，在平均精度均值为90%的条件下，Mask R-CNN+Swin Transformer模型对笼内死鸭总体识别准确率可达95.8%,在自主巡检装备上的检测效果优于其他主流的目标检测算法。

关键词：机器视觉笼养肉鸭死鸭识别 Mask R-CNN