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不同盐度滨海盐渍土壤N_(2)O排放特征

南京农业大学学报 2024年第2期47卷 253-263页

作者：王宇歆钱思妍杨蔚桐田欣李舒清邹建文南京农业大学资源与环境科学学院/农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室江苏南京210095

[目的]滨海盐渍土壤作为耕地的后备资源,具有强大的生产潜力,科学改良应用盐渍土壤的同时综合考量温室气体的排放,有利于实现经济-环境的双赢。探究不同盐度滨海盐渍土N_(2)O排放规律特征,可为后续盐渍土壤盐度管控和温室效应的应对提... 详细信息

[目的]滨海盐渍土壤作为耕地的后备资源,具有强大的生产潜力,科学改良应用盐渍土壤的同时综合考量温室气体的排放,有利于实现经济-环境的双赢。探究不同盐度滨海盐渍土N_(2)O排放规律特征,可为后续盐渍土壤盐度管控和温室效应的应对提供科学依据。[方法]采集自然形成的不同盐度梯度的滨海盐渍土壤进行室内培养试验,土壤盐度分别为0.96、2.57、4.04和15.23 mS·cm^(-1),并依次命名为Y1、Y2、Y3、Y4,采用气相色谱动态监测土壤N_(2)O的排放特征。[结果]不同盐分浓度影响下盐渍土壤N_(2)O累积排放量存在显著差异,当土壤盐度为0.96~4.04 mS·cm^(-1)时,随着盐度上升,土壤N_(2)O排放量下降;当盐度达到15.23 mS·cm^(-1)时,N_(2)O再次被刺激产生,排放量(2598.94μg·kg^(-1))仅次于轻度盐渍土(5384.17μg·kg^(-1))。盐度的增加给土壤微生物生存带来压力,氨氧化细菌AOB相较于古菌AOA更易受到盐分的影响,在轻、重度盐渍化土壤(Y1、Y2、Y3)中AOA仍能保持较高丰度;而在高盐分土壤(Y4)中,AOA和AOB的相对丰度受到抑制,阻碍了硝化作用的进行。盐度梯度影响下N_(2)O累积排放量还与反硝化潜势(PDR)呈显著正相关。当盐度持续增加,土壤类型划分为盐土(Y4)时,nosZ基因丰度显著降低,N_(2)O还原作用减弱,使得Y4盐渍土中的氮素最终以N_(2)O的形式排放。[结论]盐度梯度影响滨海盐渍土壤硝化和反硝化进程,二者共同促进了土壤氮素的转化,造成N_(2)O排放的差异。当EC_(2.5∶1)为0.96~4.04 mS·cm^(-1)时,盐度的提高限制硝化、反硝化作用的速率,表现出N_(2)O的减排;当盐分分类达到盐土标准时,由硝化作用产生的N_(2)O减少,由反硝化作用(异养反硝化和硝化细菌反硝化)产生的N_(2)O成为盐土土壤的主要温室气体排放来源。

关键词：滨海盐渍土盐度氧化亚氮(N_(2)O) 功能基因

稻鳝种养模式对土壤氨氧化微生物群落多样性和结构的影响

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农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1350-1359页

作者：褚向乾吕卫光樊海丹白娜玲郑宪清李双喜张娟琴张海韵张月张翰林上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室上海201403 农业农村部稻渔综合种养生态重点实验室上海201403 农业农村部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站上海201403

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式... 详细信息

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式对土壤氨氧化微生物群落的影响机制。试验设置两个处理(常规稻田处理和稻鳝种养处理),分别在处理小区的中心区域和沟渠边缘区域取样,即:常规稻田中心区域(CCS)、常规稻田沟渠边缘区域(CMS)、稻鳝种养处理中心区域(ICS)和稻鳝种养处理沟渠边缘区域(IMS)。结果表明:与常规稻田处理相比,稻鳝种养模式显著降低了土壤pH,减少了稻田中心区域和边缘区域间有机质和总氮的含量差异,增加了土壤硝化势;相较于常规稻田处理,稻鳝种养模式显著提高了AOA、Comammox Clade-A和Comammox Clade-B的丰富度,显著降低了AOB的丰富度;同时,IMS显著提高了AOA的群落多样性,但降低了AOB的群落多样性;土壤pH、有机质和速效氮是影响氨氧化微生物的关键环境因子(P部连接更加紧密。研究表明,稻鳝种养模式通过改变土壤环境因子,特别是土壤pH、有机质和速效氮,显著影响了土壤氨氧化微生物群落的组成、结构和多样性,增强了氨氧化微生物之间的相互作用,对土壤氮循环关键微生物产生了重要影响。

关键词：稻鳝种养氨氧化微生物高通量测序土壤理化性质微生物群落

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不同海拔茶园土壤NO排放的温度敏感性

环境科学 2024年

作者：沈梦雪王金阳李竹焘林海燕郭姝敏邹建文南京农业大学资源与环境科学学院农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室南京农业大学资源与环境科学学院江苏省低碳农业与温室气体减排重点实验室

针对氧化亚氮(N2O)对增温响应在不同生物群落中可能存在差异和茶园土壤高度异质性会加剧其对增温响应的不确定性的问题，以海拔分别为537(E1)、433(E2)、350(E3)、308(E4)和238 m(E5)的茶园土壤为对象，在3个温度(15 、25 和30 ℃)下进... 详细信息

针对氧化亚氮(N2O)对增温响应在不同生物群落中可能存在差异和茶园土壤高度异质性会加剧其对增温响应的不确定性的问题，以海拔分别为537(E1)、433(E2)、350(E3)、308(E4)和238 m(E5)的茶园土壤为对象，在3个温度(15 、25 和30 ℃)下进行了为期35d的培养实验，探究不同海拔茶园土壤N2O温度敏感性及其驱动因素。结果表明，增温会促进不同海拔茶园土壤N2O排放，但对于不同海拔的影响并不一致。具体而言，增温降低了E1处理的N2O累积排放量，但差异不显著；同时增加了E2～E5处理的N2O累积排放量，其中E3～E5处理的排放量显著增加。不同海拔茶园土壤N2O的Q10值之间存在极显著差异，Q10值的范围为0.90～4.98，其中：E4＞E5＞E3＞E2＞E1。多元回归模型分析表明，土壤理化和微生物共同解释了不同海拔茶园土壤N2O温度敏感性变异的97.4%，其中N2O温度敏感性与细菌beta多样性PCoA1显著正相关。研究认为，增温可促进不同海拔茶园土壤N2O排放，但海拔与N2O温度敏感性变化之间没有一致的变化规律，而N2O温度敏感性主要受细菌beta多样性的影响。

关键词：氧化亚氮(N O) 温度敏感性(Q ) 茶园海拔增温

丘陵山区轻筒型油菜种-肥同播同施集排装置设计与试验

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农业机械学报 2024年第9期55卷 89-101页

作者：王磊周国威张青松廖庆喜廖宜涛牛莉夏立波华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部东南丘陵山地农业装备重点实验室(部省共建) 杭州310021 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

针对丘陵山区等小田块油菜种植区域缺乏轻简集成的油菜播种机排种与排肥装置问题,设计了一种油菜种-肥同播同施集排装置。阐明了集排装置工作过程,确定了排种滚筒与排肥滚筒主要结构参数,分析了肥层控制板位置对排种量与排肥量匹配性的... 详细信息

针对丘陵山区等小田块油菜种植区域缺乏轻简集成的油菜播种机排种与排肥装置问题,设计了一种油菜种-肥同播同施集排装置。阐明了集排装置工作过程,确定了排种滚筒与排肥滚筒主要结构参数,分析了肥层控制板位置对排种量与排肥量匹配性的影响。应用EDEM仿真开展了油菜种-肥同播同施集排装置排种与排肥性能试验,建立了肥层控制板位置与排肥量的关系模型,试验结果表明:集成式种肥滚筒转速为20~50 r/min时,集成式种肥滚筒转速与排种速率、排肥速率均为线性关系,肥层控制板与竖直方向间夹角在22°~38°内增大时,排肥速率在1709.63~2484.31 g/min内逐渐增加;应用DEM-CFD耦合仿真分析了辅助输送气流对导种管内种子速度和受力的影响,结果表明:导种管与竖直面间倾斜角为10°~70°时,采用辅助输送气流可实现种子加速经导种管排出,避免种子滞留。台架验证试验结果表明:集成式种肥滚筒转速为20~50 r/min时,总排种量稳定性变异系数不高于0.92%、各行排种量一致性变异系数不高于3.64%、种子破损率不高于0.04%、总排肥量稳定性变异系数不高于1.21%、各行排肥量一致性变异系数不高于4.41%,可实现油菜排量一定时,通过调节肥层控制板与竖直方向间夹角,满足不同排肥量需求。田间试验结果表明:油菜各行株数一致性变异系数为9.25%、总株数稳定性变异系数为7.16%,满足油菜精量播种要求。

关键词：油菜同播同施排种装置排肥装置集成式种肥滚筒丘陵山区

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酞酸酯在农田土壤中的迁移转化行为和毒性效应

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生态与农村环境学报 2024年第7期40卷 854-864页

作者：朱正意薛永宋科孙雅菲孙丽娟杨湜烟秦秦上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室上海201403

酞酸酯又称邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs),是环境激素类有机污染物,作为添加剂被广泛应用于各种塑料、橡胶和树脂制品中。随着生产和使用量的大幅增加,PAEs已成为我国农田土壤中残留最多且关注度最高的有机污染物,对农业生... 详细信息

酞酸酯又称邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs),是环境激素类有机污染物,作为添加剂被广泛应用于各种塑料、橡胶和树脂制品中。随着生产和使用量的大幅增加,PAEs已成为我国农田土壤中残留最多且关注度最高的有机污染物,对农业生态环境和人类健康构成潜在威胁。根据现有研究,在系统梳理我国农田土壤中PAEs的主要来源与分布情况的基础上,综述了PAEs在农田土壤中的吸附、生物降解、迁移和挥发等环境行为的研究进展,并分别评述了PAEs对土壤生物(包括微生物、动物和农作物)和人体的毒性效应。农膜覆盖及其残留物是引起我国农田土壤PAEs污染的最主要原因。其中,约58.5%的PAEs主要分布在农田土壤表层0~20 cm处,并且具有显著的地域性差异。正辛醇-水分配系数对数值(lg K_(ow))大、脂溶性强的PAEs主要吸附在土壤表层,而lg K_(ow)小、水溶性高的PAEs具有极高的迁移潜力;有机质是阻滞PAEs向下迁移的主要原因;微生物降解是去除农田土壤中PAEs的主要途径,受化合物结构和土壤特性的影响。高浓度PAEs的短期暴露会对土壤生物产生不同程度的生理生化毒性乃至遗传毒性影响,最终可通过饮食摄入危害人体(特别是儿童)健康。目前有关农田土壤PAEs的研究仍局限于土壤污染分布和赋存特征的调查性研究,今后可在真实土壤环境中PAEs迁移转化过程、联合毒性效应以及代谢产物的行为和毒性等方面加强研究,以期为农田土壤环境中PAEs控制标准制定和生态风险评估提供理论依据。

关键词：酞酸酯(PAEs) 农田土壤迁移转化毒性效应

微塑料与苯并[a]芘对水稻种子发芽的联合影响

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生态与农村环境学报 2024年第9期40卷 1251-1259页

作者：朱正意孙丽娟孙雅菲杨湜烟宋科薛永秦秦上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室上海201403

随着全球工业化的加速,微塑料和苯并[a]芘(BaP)的环境污染问题日益凸显,给公众健康和生态安全带来挑战。针对微塑料和BaP,深入探讨其对水稻种子发芽及幼苗生长的影响。选择3种主要微塑料类型〔聚乙烯(mPE)、聚苯乙烯(mPS)和聚氯乙烯(mP... 详细信息

随着全球工业化的加速,微塑料和苯并[a]芘(BaP)的环境污染问题日益凸显,给公众健康和生态安全带来挑战。针对微塑料和BaP,深入探讨其对水稻种子发芽及幼苗生长的影响。选择3种主要微塑料类型〔聚乙烯(mPE)、聚苯乙烯(mPS)和聚氯乙烯(mPVC)〕并结合BaP,在不同浓度和时间条件下,研究其对水稻生长的作用机制。结果显示,单独的微塑料暴露会对水稻种子的多个生长指标造成显著影响(P农业生产中的潜在风险,为未来实现更为精准的环境治理提供了重要的科学参考,同时也对农业生产和环境保护具有实际意义。

关键词：水稻微塑料苯并[a]芘复合污染种子发芽幼苗生长

崇明岛农林土壤养分分布特征及其影响因素研究

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环境工程技术学报 2024年第5期14卷 1412-1418页

作者：余婷王佳颖樊海丹吕卫光李双喜张娟琴白娜玲张海韵石瑞娟张翰林上海市农业科学院生态环境保护研究所郑州大学生态与环境学院农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室上海市设施园艺技术重点实验室北京市朝阳区生态环境监测中心

科学评价崇明岛农林土壤养分储存状况,阐述其空间分布特征,对于崇明岛农林生态可持续发展具有重要意义。针对上海崇明岛4种主要农林种植方式(粮田、菜田、果园和生态林)及3种代表性土壤类型(水稻土、潮土和滨海盐土),采集0~20 cm土壤样... 详细信息

科学评价崇明岛农林土壤养分储存状况,阐述其空间分布特征,对于崇明岛农林生态可持续发展具有重要意义。针对上海崇明岛4种主要农林种植方式(粮田、菜田、果园和生态林)及3种代表性土壤类型(水稻土、潮土和滨海盐土),采集0~20 cm土壤样点100个,分析崇明岛农林土壤养分分布特征及其影响因素。结果表明:崇明岛农林土壤pH均值为7.99,电导率(EC)均值为0.56 mS/cm;有机质平均含量为17.29 g/kg,属于中下水平;全氮平均含量为1.91 g/kg,属于丰富水平;全磷平均含量为1.33g/kg,属于中上水平。崇明岛的农林土壤基本呈碱性,中部的EC较低;土壤有机质含量在南部和中部较高,在东部偏低;全氮含量整体处于较高水平,中部偏高,西部偏低;全磷含量呈现出中部偏高,从南部向东北、东南方向逐步降低的分布格局。不同种植方式下各土壤养分指标均有显著性差异,粮田有机质含量最高,为19.20 g/kg;粮田与菜田全氮含量均较高,分别为2.09、2.17g/kg;土壤EC与全磷含量表现为菜田>果园>粮田>生态林。不同类型土壤的全氮、全磷含量表现为水稻土>潮土>滨海盐土;潮土的有机质含量最高,为18.00 g/kg,EC最低。崇明岛农林土壤养分分布受种植方式的影响显著,选择粮田种植方式有助于崇明岛农林土壤养分提升。

关键词：崇明岛土壤养分空间分布种植方式土壤类型

含腐植酸水溶肥对空心菜生长及土壤养分性状的影响

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环境工程技术学报 2024年第5期14卷 1444-1450页

作者：马梦谦樊海丹李红娜张娟琴白娜玲张海韵李双喜吕卫光张翰林上海市农业科学院生态环境保护研究所中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室上海市设施园艺技术重点实验室农业农村部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站

为研究不同含腐植酸水溶肥施用量及施肥方式对空心菜品质、土壤含碳量、养分含量、土壤酶活性的影响,设置8个处理,分别为空白(CK)、常规化肥(CF)、根施腐植酸水溶肥全量替代(RT_(1))、根施腐植酸水溶肥50%替代(RT_(0.5))、根施腐植酸水... 详细信息

为研究不同含腐植酸水溶肥施用量及施肥方式对空心菜品质、土壤含碳量、养分含量、土壤酶活性的影响,设置8个处理,分别为空白(CK)、常规化肥(CF)、根施腐植酸水溶肥全量替代(RT_(1))、根施腐植酸水溶肥50%替代(RT_(0.5))、根施腐植酸水溶肥25%替代(RT_(0.25))、叶施腐植酸水溶肥全量替代(LT_(1))、叶施腐植酸水溶肥50%替代(LT_(0.5))、叶施腐植酸水溶肥25%替代(LT_(0.25)),测定收获后土壤理化性质以及空心菜产量品质指标,采用主成分分析法对施肥效果进行综合评价。结果表明,RT_(1)较CF产量、土壤有机碳(SOC)含量和可溶性固形物含量分别提升了11.5%、8.7%和8.8%;LT_(1)较CF可溶性固形物、粗蛋白和维生素C含量分别提升了17.6%、15.5%和11.0%,但产量和土壤SOC含量分别下降了2.9%和11.3%。空心菜产量与土壤速效氮和SOC含量呈显著正相关(P部施用全量含腐植酸水溶肥替代化肥(RT_(1))效果最佳。研究结果可为提高作物产量品质和土壤质量,实现化肥减施并增加土壤固碳能力提供参考。

关键词：含腐植酸水溶肥土壤质量施肥策略空心菜

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基于视触觉感知的番茄尺寸和姿态解析方法

农业机械学报 2024年第1期55卷 223-232页

作者：马锃宏谭励曾伟贺磊盈杜小强浙江理工大学机械工程学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 农业农村部东南丘陵山地农业装备重点实验室(部省共建) 杭州310018

针对传统农业机器人抓取过程中视觉识别番茄果实尺寸和姿态存在枝叶遮挡的问题,提出了一种基于视触觉感知的番茄尺寸和姿态解析方法。在果实抓取过程中通过视触觉传感器得到果实外轮廓接触局部点云信息,然后通过相机参数标定以及各手指... 详细信息

针对传统农业机器人抓取过程中视觉识别番茄果实尺寸和姿态存在枝叶遮挡的问题,提出了一种基于视触觉感知的番茄尺寸和姿态解析方法。在果实抓取过程中通过视触觉传感器得到果实外轮廓接触局部点云信息,然后通过相机参数标定以及各手指关节变换矩阵,将不同传感器坐标系下的点云信息变换到同一基坐标系下,进而通过点云改进PCA算法和ICP算法解析抓取果实的尺寸和姿态信息。为了评估所提出解析方法的性能,在实验室环境下进行了番茄尺寸和姿态检测试验。通过游标卡尺测量和深度相机扫描分别获得番茄果实尺寸和姿态的真实值,并与本文方法解析结果进行对比。检测试验结果表明,本文方法获得的番茄横向尺寸和纵向尺寸平均相对误差分别为8.66%和11.08%,番茄果轴与视场投影面的水平夹角和垂直偏转角平均相对误差分别为10.03%和14.02%。本文方法解析的番茄果实尺寸与姿态信息,可应用于番茄果实抓取过程中的姿态调控,从而提高番茄果实抓取采摘的可靠性。

关键词：番茄采摘视触觉传感器尺寸与姿态解析 PCL点云库改进PCA算法 ICP算法