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华中区域直播冬油菜临界氮浓度稀释曲线的建立与应用

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中国农业科学 2019年第16期52卷 2835-2844页

作者：刘秋霞任涛张亚伟廖世鹏李小坤丛日环鲁剑巍华中农业大学微量元素中心/农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室

【目的】明确华中区域直播冬油菜的氮素稀释曲线模型及其适用性,探讨以氮素营养指数评价油菜氮素营养状况的可行性。【方法】通过2015—2016和2016—2017两个年度设置的不同氮肥用量(2015—2016年度氮肥用量为0、60、120、180和240 kg N... 详细信息

【目的】明确华中区域直播冬油菜的氮素稀释曲线模型及其适用性,探讨以氮素营养指数评价油菜氮素营养状况的可行性。【方法】通过2015—2016和2016—2017两个年度设置的不同氮肥用量(2015—2016年度氮肥用量为0、60、120、180和240 kg N·hm,2016—2017年度氮肥用量为0、60、120、180、240、300和360 kg N·hm)的田间试验,研究不同氮肥用量下从苗期到花期油菜各生育时期地上部生物量和植株氮素含量变化,建立直播冬油菜地上部临界氮素浓度稀释曲线模型。并利用该模型和植株氮素含量计算氮素营养指数,明确氮肥用量对油菜植株各个时期氮素营养指数的影响,探究油菜产量和氮素营养指数的关系,确定各时期适宜的氮素营养指数。【结果】氮肥施用显著增加油菜地上部生物量和氮素含量,不同氮肥处理间差异显著。直播冬油菜地上部临界氮素浓度和地上部生物量符合幂指数的关系(N=3.49DM)。该模型可以将独立的两个试验的氮限制和非氮限制组数据区分开,模型拟合的氮素浓度和植株实际氮素浓度线性相关,RMSE和n-RMSE分别为0.37和13%,模型具有较好的稳定性。在试验氮肥用量范围内,各点不同时期氮素营养指数随氮肥用量的增加而增加,且氮素营养指数对氮肥用量的响应与产量相似。氮肥施用显著增加油菜产量,尽管不同试验点直播冬油菜产量对氮肥用量的响应存在差异,但各点相对产量和不同时期的氮素营养指数均呈一元二次曲线关系,各生育时期氮素营养指数可以准确地反映油菜氮素营养状况。直播冬油菜相对产量为1时,越冬期、薹期和花期的氮素营养指数分别为1.35、1.26和1.03。【结论】油菜氮素稀释曲线模型N=3.49DM和氮营养指数能够评价华中区域直播冬油菜氮素营养状况,用于植株氮素诊断。

关键词：直播冬油菜临界氮素稀释曲线氮营养指数植株氮素诊断

秸秆还田条件下不同供钾能力土壤水稻、油菜、小麦钾肥减量研究

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中国农业科学 2017年第19期50卷 3745-3756页

作者：张磊张维乐鲁剑巍戴志刚易妍睿丛日环华中农业大学资源与环境学院/农业部长江中下游耕地保育重点实验室湖北省耕地质量与肥料工作总站

【目的】研究不同供钾能力土壤在秸秆还田条件下钾肥减量施用对水稻、油菜、小麦的产量、钾素吸收量及钾肥利用率的影响,计算秸秆还田条件下3种作物的钾肥适宜用量,为秸秆还田条件下钾肥资源的合理利用及农田钾素养分管理和调控提供理... 详细信息

【目的】研究不同供钾能力土壤在秸秆还田条件下钾肥减量施用对水稻、油菜、小麦的产量、钾素吸收量及钾肥利用率的影响,计算秸秆还田条件下3种作物的钾肥适宜用量,为秸秆还田条件下钾肥资源的合理利用及农田钾素养分管理和调控提供理论依据。【方法】2013—2015年在湖北省38个县(市)的水稻、油菜及小麦3种作物上开展秸秆还田钾肥减量施用田间试验。试验设置6个处理,分别为(1)对照,不施钾(CK);(2)施用全量化学钾肥(+K);(3)秸秆还田处理(+S);(4)秸秆还田配施50%钾肥(S+1/2K);(5)秸秆还田配施75%钾肥(S+3/4K);(6)秸秆还田配施全量钾肥(S+K)。参考不施钾肥处理的作物相对产量(即CK处理产量/+K处理产量)将土壤供钾能力分为高、中、低3个水平。【结果】不同供钾水平土壤施钾和秸秆还田均能不同程度增加水稻、油菜和小麦的产量和地上部钾素吸收量。其中,高供钾能力的土壤水稻、油菜和小麦仅通过上季作物秸秆全量还田即可满足作物高产的钾素需求;中等供钾能力的土壤3种作物可在秸秆还田条件下减少50%钾肥用量;而低供钾能力的土壤,秸秆还田条件下水稻季可减少25%钾肥用量,油菜和小麦季可减少50%钾肥用量。从土壤钾素表观平衡来看,秸秆还田可缓解土壤钾素亏缺,其中油菜季平均盈余量为14.1—152.6kg K2O·hm-2,小麦季平均盈余量为25.5—95.9 kg K2O·hm-2,水稻季则仍表现为钾素亏缺。在考虑秸秆钾素投入量的情况下,通过一元二次方程和线性加平台方程拟合秸秆还田条件下钾肥用量与作物产量之间的关系,以+K处理产量为标准得到秸秆还田条件下的适宜钾肥用量。结果表明,在前茬作物秸秆全量还田的条件下,供钾能力为中、高等水平的土壤3种作物钾肥适宜施用量为20—33 kg K2O·hm-2,油菜钾肥施用量低于水稻和小麦;而供钾能力低的土壤上,秸秆还田土壤钾肥适宜施用量为45—49 kg K2O·hm-2,油菜钾肥推荐用量高于水稻和小麦。与目前钾肥经济施用量60 kg K2O·hm-2相比,3种作物在供钾能力为中、高等水平的土壤通过秸秆还田可节省钾肥45.0%—66.7%,供钾能力低的土壤也可节省钾肥18.3%—25.0%。【结论】秸秆还田条件下水稻、油菜及小麦可以在减少18.3%—66.7%钾肥用量的同时保证作物产量,钾肥施用量减少的比例应根据土壤供钾水平进行调整。

关键词：秸秆还田水稻油菜小麦供钾水平钾肥替代钾肥利用率

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石英砂表面锰胶膜的合成及其影响因素研究

岩石矿物学杂志 2020年第4期39卷 495-503页

作者：谢坤马格黄丽华中农业大学农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室湖北武汉430070

以石英砂为载体在其颗粒表面合成锰胶膜运用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对胶膜中矿物的结构进行表征,探讨体系中不同锰摩尔比R(Mn2+、Mn7+摩尔比分别为1:1、1:2、1:3、1:4)、合成温度(30、50、70、90、110℃)、搅拌时间(48、72... 详细信息

以石英砂为载体在其颗粒表面合成锰胶膜运用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对胶膜中矿物的结构进行表征,探讨体系中不同锰摩尔比R(Mn2+、Mn7+摩尔比分别为1:1、1:2、1:3、1:4)、合成温度(30、50、70、90、110℃)、搅拌时间(48、72、96 h)和石英砂添加量(5、10、20、30、40 g)等因素对锰胶膜合成的影响。研究结果表明,随着R的减小,锰胶膜中的锰钾矿向水钠锰矿转化且矿物的结晶度增大,锰含量减小,晶体颗粒逐渐增大;随着温度的升高,胶膜中矿物的结晶度增大,锰含量下降,但矿物类型没有变化;搅拌不会影响胶膜的矿物类型,但搅拌时间越长胶膜中锰矿物含量越高;随石英砂添加量的增大胶膜中锰矿物类型不变,但其结晶度减弱,锰含量先降低但在石英砂添加量为10 g时开始升高。

关键词：锰胶膜锰摩尔比合成温度搅拌时间石英砂添加量

皂角苷和柠檬酸联合对污泥中Cu、Pb和Zn的去除及其稳定性特征

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环境科学 2017年第11期38卷 4850-4859页

作者：叶涛黄丽张克强张斌常红刘智杰杜连柱华中农业大学资源与环境学院农业部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070 农业部产地环境质量重点实验室天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

以武汉某污水处理厂的污泥为研究对象(S1和S2),通过皂角苷和柠檬酸联合振荡淋洗试验,研究不同体积比(20∶1~1∶20)、固液比(1∶20~1∶80)、淋洗时间(0~2 880 min)、淋洗次数(1~4)对污泥中重金属Cu、Pb和Zn去除的影响.分析淋洗前后各形... 详细信息

以武汉某污水处理厂的污泥为研究对象(S1和S2),通过皂角苷和柠檬酸联合振荡淋洗试验,研究不同体积比(20∶1~1∶20)、固液比(1∶20~1∶80)、淋洗时间(0~2 880 min)、淋洗次数(1~4)对污泥中重金属Cu、Pb和Zn去除的影响.分析淋洗前后各形态重金属的去除特点,并通过计算稳定性指数(I_R值)和移动性指数(MF值)探究重金属稳定性和移动性的变化.结果表明,在体积比(皂角苷∶柠檬酸)为5∶1,固液比为1∶60,淋洗时间1 440 min时,污泥中Cu、Pb和Zn的最高去除率分别可达43.16%(S1)、32.45%(S2)和38.69%(S1).增加淋洗次数对Cu和Pb的去除率有较大幅度提高,而对Zn的影响较小,尤其在2~3次淋洗后差异显著.4次淋洗后Cu、Pb和Zn的最高去除率分别为78.89%(S1)、77.08%(S2)和49.39%(S1).单次淋洗后,除酸溶态和可还原态外,污泥中其余形态的去除率均较低.增加淋洗次数,重金属的各形态去除率逐渐升高,尤其是Pb中的残渣态去除率增长明显.淋洗改变了重金属的稳定性和移动性,4次淋洗后Cu、Pb和Zn的IR值最大增长率分别为43.63%(S1)、39.44%(S2)和32.00%(S1),MF值减少30.19%~79.45%.

关键词：重金属皂角苷柠檬酸联合淋洗稳定指数移动指数

基于三星齿轮换向原理的自动升降挖坑装置研制

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农业工程学报 2018年第24期34卷 46-51页

作者：马丽娜梁扬黄小毛宗望远詹广超华中农业大学工学院武汉430070 农业部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

手提式挖坑装置钻头旋转动力源于汽油机,而钻头升降则需要人工手动完成。该文基于三星齿轮换向原理设计了齿轮换向机构,通过调整换向手柄的位置,即可将汽油机单一动力方向转换为正反2个方向,实现了丝杠螺母机构中螺母轴的正反转。挖坑... 详细信息

手提式挖坑装置钻头旋转动力源于汽油机,而钻头升降则需要人工手动完成。该文基于三星齿轮换向原理设计了齿轮换向机构,通过调整换向手柄的位置,即可将汽油机单一动力方向转换为正反2个方向,实现了丝杠螺母机构中螺母轴的正反转。挖坑装置工作时汽油机一部分动力带动螺旋钻头旋转,一部分动力经带传动机构、齿轮换向机构带动丝杠螺母升降机构进行往复运动,从而实现了钻头主动、匀速进行挖坑作业,提高了挖坑作业质量,挖坑作业完成后,回程能够自动复位。自动升降挖坑装置在挖坑作业过程中,仅在换向时需要人工操作,手动换向操作时间仅为2 s,占单坑作业总时间的3.5%,在挖坑作业进给行程和复位行程中,均无需人工操作,大大降低了劳动强度。基于三星齿轮换向原理的自动升降挖坑装置田间单次作业平均挖坑时间为57 s,平均坑深237 mm,平均坑口直径300 mm,挖坑质量满足后续施肥作业要求。此外,增设换向手柄中间限位孔,防止在挖坑作业进给过程中,钻头遇到较大石块或树根,丝杠螺母升降机构突然卡死,暂时切断汽油机向丝杠螺母升降机构的动力传递路径,起到对系统的保护作用。

关键词：机械化设计挖坑装置自动升降三星齿轮换向原理挖坑升土理论土壤坚实度

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氮钾配施对油菜产量及氮素利用的影响

作物学报 2019年第6期45卷 941-948页

作者：李静闫金垚胡文诗李小坤丛日环任涛鲁剑巍华中农业大学资源与环境学院/农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室

实际生产中氮钾肥投入不平衡严重限制了氮肥肥效及作物的产量潜力。为了探明不同施氮量下钾肥施用对油菜产量及氮素利用的影响,于2016—2017年及2017—2018年在湖北省武穴市开展连续2年的田间试验,采用氮钾两因素完全试验设计,设氮0、90... 详细信息

实际生产中氮钾肥投入不平衡严重限制了氮肥肥效及作物的产量潜力。为了探明不同施氮量下钾肥施用对油菜产量及氮素利用的影响,于2016—2017年及2017—2018年在湖北省武穴市开展连续2年的田间试验,采用氮钾两因素完全试验设计,设氮0、90、180、270kgNhm^-2和钾0、60、120、180kgK2Ohm^-2各4个水平。在油菜成熟期取样测定产量、地上部氮钾积累量以及氮肥利用率。结果表明,在钾供应不足时(K0和K60),冬油菜施用氮肥的平均增产率为113.7%,而在钾供应充足的条件下(K120和K180),施用氮肥的平均增产率高达172.9%;与K0处理相比,K120处理冬油菜氮肥回收利用率平均提高了16.6%,继续增施钾肥对不同施氮量下冬油菜氮肥回收利用率的进一步提高无显著影响;达到区域平均产量时,钾供应充足较低钾(K60)投入平均降低33.9%的氮肥用量。综上所述,氮钾配施显著提高了冬油菜产量和氮肥利用率,在冬油菜实际生产中除了重视氮肥施用外,应增加钾肥投入,通过优化氮钾肥配施比例可进一步提高油菜产量,实现冬油菜高产和养分高效。

关键词：冬油菜氮钾配施产量氮肥利用率

不同淋溶方式下石英砂柱中铁锰的运移淀积特征

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中国科技论文 2013年第12期8卷 1282-1290页

作者：阳运秀张斌夏彪黄丽华中农业大学农业部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

以石英砂为装柱材料,用不同浓度的铁锰单一或混合溶液淋溶石英砂柱40次,研究淋溶液的pH(pH 5,pH 3.5),铁锰物质的量比(1∶1,2∶1,4∶1)和淋溶方式(铁锰同时淋溶或交替淋溶)等因素对石英砂柱中铁锰淀积和运移的影响。结果表明:1)不同淋... 详细信息

以石英砂为装柱材料,用不同浓度的铁锰单一或混合溶液淋溶石英砂柱40次,研究淋溶液的pH(pH 5,pH 3.5),铁锰物质的量比(1∶1,2∶1,4∶1)和淋溶方式(铁锰同时淋溶或交替淋溶)等因素对石英砂柱中铁锰淀积和运移的影响。结果表明:1)不同淋溶方式的处理间铁锰形态分布存在显著差异。随淋溶次数的增加,铁锰同时淋溶的砂柱内,各形态的铁锰淀积量逐渐增加,而铁锰交替淋溶砂柱内的铁锰含量随淋溶阶段而变化;2)相同淋溶方式,不同铁锰物质的量比处理的砂柱间铁锰淀积量差异显著,淋溶液锰浓度高的处理其游离锰、非晶锰的淀积量较大;3)相同铁锰物质的量比,铁锰同时淋溶处理的游离铁锰和非晶质铁的淀积量高于相应交替淋溶的,而非晶质锰的反之;4)pH 3.5淋溶处理的砂柱中,铁锰淀积量总体高于pH 5的,以下层(25cm)的含量最高,铁锰具有向下运移的规律,但在pH 5淋溶处理的砂柱中该现象不明显;5)石英砂表面淀积的游离和非晶质铁锰随着淋溶的进行总体呈现增加的趋势,前期淀积的游离铁锰对后阶段游离铁锰的形成有促进作用,游离铁与非晶质铁的淀积量呈正相关。

关键词：石英砂柱铁锰氧化物淋溶游离态非晶质态淀积

有机磷与土壤矿物相互作用及其环境效应研究进展

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土壤学报 2019年第6期56卷 1290-1299页

作者：严玉鹏王小明刘凡冯雄汉华中农业大学资源与环境学院农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室

土壤有机磷是土壤环境中重要的磷组分,其在环境中的界面反应影响着磷素的迁移、转化、生物有效性以及环境行为。本文主要总结了土壤中典型有机磷在矿物表面的吸附-解吸、溶解-沉淀等反应特性和微观机制,以及有机磷-矿物相互作用对有机... 详细信息

土壤有机磷是土壤环境中重要的磷组分,其在环境中的界面反应影响着磷素的迁移、转化、生物有效性以及环境行为。本文主要总结了土壤中典型有机磷在矿物表面的吸附-解吸、溶解-沉淀等反应特性和微观机制,以及有机磷-矿物相互作用对有机磷形态、金属离子界面反应行为,以及矿物胶体化学稳定性与溶解转化的影响等环境效应。土壤有机磷可含多个磷酸基团,相对分子质量大,电荷密度高,通过界面反应与环境矿物发生强烈的相互作用,并影响矿物的电荷性质、共存金属离子的吸附特性、以及胶体化学稳定性。有机磷界面反应特性和机制受矿物类型和结晶度、有机磷相对分子质量、pH、温度和共存离子等因素的影响。有机磷在矿物表面的吸附密度一般随着体系pH、矿物结晶度和有机磷相对分子质量的升高而降低。有机磷一般可在矿物表面形成内圈络合物,某些情况下还存在氢键作用,甚至转化形成表面沉淀。有机磷和金属离子在矿物表面的吸附一般存在协同效应(尤其是在低pH条件下),即金属离子促进了有机磷的吸附,有机磷也促进金属离子的固定;吸附机制因反应体系而异,主要包括形成三元表面络合物和表面沉淀等,多数时候存在多种机制的共同作用。最后讨论了环境中有机磷与矿物相互作用的主要研究热点和方向。

关键词：有机磷吸附-解吸铁铝氧化物黏土矿物金属离子内圈络合物

鱼粉品质检测电子鼻传感器阵列的多特征数据融合优化

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农业工程学报 2019年第12期35卷 313-320页

作者：李培牛智有谭鹤群张伟健皇甫季璇华中农业大学工学院武汉430070 农业部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

为了提高基于仿生嗅觉的鱼粉品质检测装置的鉴别能力,该文利用自主设计的仿生嗅觉鱼粉品质检测装置,提取鱼粉样本的响应特征信息,对其传感器阵列进行多特征数据融合优化。依据各传感器对样本的响应曲线,提取传感器特征值(10×6个)构成... 详细信息

为了提高基于仿生嗅觉的鱼粉品质检测装置的鉴别能力,该文利用自主设计的仿生嗅觉鱼粉品质检测装置,提取鱼粉样本的响应特征信息,对其传感器阵列进行多特征数据融合优化。依据各传感器对样本的响应曲线,提取传感器特征值(10×6个)构成原始特征矩阵,后对传感器阵列特征值进行归一化处理,以紧凑性作为评价特征选择方法合理性的标准,采用了3种单特征排序方法(MIC、χ^2、F-test),3种多特征排序方法(RF、LR、SVM),4种特征递减消除方法(RFRFE、SVMRFE、DTRFE、LRRFE)对不同品质的鱼粉进行分类准确率检验,得到基于随机森林的特征递减消除算法(RFRFE)的紧凑性最好,此时最佳的分类准确率为98.3%,特征数目为33个。优化后的传感器阵列特征发生了明显的变化,传感器阵列由原来的10个变为了8个,去掉了传感器TGS2620和传感器TGS2600,特征值也减少了45%。为了避免选择偏差,采用了10折交叉验证方法,再次得到了RFRFE算法具有更佳的紧凑性。该特征选择方法为利用仿生嗅觉技术鉴别其他动物源性原料样本的特征优化提供了新的方法和参考。

关键词：品质控制无损检测饲料鱼粉归一化随机森林特征递减消除