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研究表明,在干旱、半干旱地区,冬小麦拔节期土壤培面无机氮(Nmin)和茎基部NO可以作为氮肥推荐的指标。作者采用多点氮肥单因素多水平试验,研究了河北省不同土壤类型不同地力水平条件下,冬小麦拔节期的土壤剖面无机氮及茎基部NO与产量的相关关系。研究表明,该两项指标与冬小麦产量之间均有较好的相关关系。不论施肥水平高低,Nmin与NON变化一致,NON占Nmin

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解淀粉芽孢杆菌菌剂对雪菜生长和土壤氧化亚氮排放的影响

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中国农学通报 2015年第13期31卷 229-235页

作者：王璠徐圣君马双龙李德生白志辉天津理工大学环境科学与安全工程学院天津300384 中国科学院生态环境研究中心北京100085

由于化肥的过度使用对环境的不利影响,微生物肥料的研究得到了广泛关注。实验利用甘薯淀粉废水培养解淀粉芽孢杆菌并将其作为微生物肥料用于雪菜种植。通过盆栽实验考察了尿素（CN）、解淀粉芽孢杆菌菌液（BF）、解淀粉芽孢杆菌灭活菌液... 详细信息

由于化肥的过度使用对环境的不利影响,微生物肥料的研究得到了广泛关注。实验利用甘薯淀粉废水培养解淀粉芽孢杆菌并将其作为微生物肥料用于雪菜种植。通过盆栽实验考察了尿素（CN）、解淀粉芽孢杆菌菌液（BF）、解淀粉芽孢杆菌灭活菌液（BI）、甘薯淀粉废水（SW）、尿素结合微生物肥料（BC）对蔬菜产量、NO3-、NO2-含量,以及土壤性状,N2O排放的影响。实验表明：BC和CN在蔬菜产量方面比CK提高了5倍。BF和SW对蔬菜产量影响不显著。半量氮肥配合菌肥处理（BCL）表现出与CN相近的增产效果,而蔬菜NO3-含量同CN处理相比下降了16.4%-73.6%,土壤NO3-含量降低了22%-29%,降低了土壤中氮淋溶风险;土壤N2O平均排放通量（FLUX30）较CN处理降低了58.3%-73.1%。综上,利用淀粉废水培养解淀粉芽孢杆菌不仅可以资源化利用废水,并且其产物可作为一种绿色肥料应用于蔬菜种植,为淀粉废水资源化利用和农田温室气体减排提供了一个新思路。

关键词：解淀粉芽孢杆菌甘薯淀粉废水雪菜生物肥料 N2O排放

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生物质炭施加对水-旱轮作农田土壤CO_2排放及碳库的影响

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亚热带资源与环境学报 2016年第3期11卷 72-80页

作者：裴俊敏李金全李兆磊燕东崔军方长明复旦大学生命科学学院生物多样性科学研究所上海200438 盐城师范学院江苏滩涂生物农业协同创新中心江苏盐城224002

选择典型亚热带稻-麦轮作农田,比较不同施加量的玉米芯生物质炭对作物产量、土壤理化性质和CO_2排放的影响,并结合同位素分析研究了生物质炭的分解程度及其在水作影响下的田间存留量。结果显示,施加生物质炭显著增加了土壤阳离子交换量... 详细信息

选择典型亚热带稻-麦轮作农田,比较不同施加量的玉米芯生物质炭对作物产量、土壤理化性质和CO_2排放的影响,并结合同位素分析研究了生物质炭的分解程度及其在水作影响下的田间存留量。结果显示,施加生物质炭显著增加了土壤阳离子交换量和总有机碳含量,降低了土壤CO_2排放速率。δ^(13)C数据表明,生物质炭在施加初期被快速分解,对土壤CO_2排放的短期贡献率可达35.95%,但一个生长季后分解微弱;生物质炭在水田中流失明显,一个轮作周期后的田间存留率为17.33%~36.50%。结果表明,生物质炭可提升亚热带水-旱轮作农田土壤碳库并降低土壤CO_2排放速率。

关键词：生物质炭 δ^13C 土壤碳库土壤CO2排放水旱轮作农田生态系统

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玉米苗期耐盐QTL定位及候选基因功能验证

玉米苗期耐盐QTL定位及候选基因功能验证

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作者：赵烨扬州大学

学位级别：硕士

玉米是我国三大粮食作物之一,其生长影响我国国民经济的发展。随着全球土壤盐渍化形势不断加剧,我国盐渍土地总面积超过20万平方公里,大面积的土壤盐渍化已经成为我国农业发展的主要制约因素之一。玉米属于盐敏感作物,与盐渍土壤改良相... 详细信息

玉米是我国三大粮食作物之一,其生长影响我国国民经济的发展。随着全球土壤盐渍化形势不断加剧,我国盐渍土地总面积超过20万平方公里,大面积的土壤盐渍化已经成为我国农业发展的主要制约因素之一。玉米属于盐敏感作物,与盐渍土壤改良相比,培育耐盐品种是一种更经济更容易实现的方法。开展玉米耐盐基因挖掘,不仅有助于理解玉米对盐胁迫响应的分子机制,更能为培育耐盐玉米品种提供基因资源。本研究以由耐盐性差异明显的两个自交系杂交衍生的160份重组自交系以及由华中农业大学提供的316份自交系组成的自然群体为材料,测定玉米苗期耐盐存活天数,定位玉米苗期耐盐相关基因位点。另外,对本实验室前期以及本项研究均定位到的一个玉米耐盐候选基因开展了水稻转基因功能验证。主要研究结果如下:1.在玉米三叶一心期,对160份玉米重组自交系进行200 mMNaCl处理,以盐处理后玉米植株存活天数作为耐盐指标,结合20K基因型标记构建的Binmap遗传图谱进行QTL连锁分析。在两个环境种植条件下,共检测到2个QTL,其中位于1号染色体上的主效QTL qSD-1可解释表型变异的35.73%,其LOD值为15.7,且在两年环境中均被检测到。9号染色体上的QTL qSD-9仅在一个环境中检测到,LOD值为3.09,解释的表型变异为4.57%。2.以316份玉米自交系组成的自然群体为研究材料,苗期盐处理后存活天数为耐盐指标,结合55万个SNP标记进行全基因组关联分析,在-Log(P)≥5.745条件下检测到2个与耐盐性显著相关的SNP,分别是chr5.S594448和chr5.S594592,这2个SNP均位于5号染色体,解释的表型贡献率分别为10.63%和8.34%。依据该分析结果,通过候选区域LD区块分析,确定玉米耐盐候选基因GRMZM2G110881。3.生物信息学分析结果显示,GRMZM2G110881基因参与一系列调控植物生长发育生物学过程,其表达可能受光、激素、厌氧和渗透胁迫等诱导。将构建好的GRMZM2G110881基因过表达载体转化水稻,共获得16个T2代株系,经PCR检测鉴定出10个阳性株系。通过对表达量最高的3个转基因株系和对照株系的形态学和生理学分析发现,在盐胁迫条件下,GRMZM2G110881基因过表达转基因系的株高和相对含水量优于对照株系,丙二醛含量低于对照株系。上述结果初步表明:过表达GRMZM2G110881基因能够增强植株的耐盐性。

关键词：玉米耐盐连锁分析全基因组关联分析

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基于近地高光谱遥感数据的茶树分类和生化参数反演

基于近地高光谱遥感数据的茶树分类和生化参数反演

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作者：涂晔昕武汉大学

学位级别：硕士

遥感技术可以通过远距离、非接触物体,实现对目标的探测。遥感的发展经历了全色、彩色、多光谱扫描成像等多个阶段,高光谱遥感的出现,使光学遥感进入了一个全新的阶段。高光谱遥感技术是指在特定光谱域(可见光,近红外以及短波红外波段)... 详细信息

遥感技术可以通过远距离、非接触物体,实现对目标的探测。遥感的发展经历了全色、彩色、多光谱扫描成像等多个阶段,高光谱遥感的出现,使光学遥感进入了一个全新的阶段。高光谱遥感技术是指在特定光谱域(可见光,近红外以及短波红外波段)以高分辨率同时获得连续的地物光谱信息,拥有波段数众多、波段间隔窄的特点,利用高光谱遥感手段为区分具有诊断性光谱特征的地表信息提供了可能。目前,高光谱遥感数据已经成为监测植被、土壤、水资源等质量信息的有力的工具。包括已经被广泛研究的植被叶绿素浓度和氮含量的测定以及新兴的对植被叶片其他化学成分如磷,钾,钙,镁和酚类物质的测定;对土壤中有机质含量、离子含量、湿度、土壤侵蚀和退化等方面研究;水环境遥感中对水质的监测等。但是,利用成像高光谱技术,对地物的空间分布,生物化学参数反演的潜力还有待于进一步的挖掘,如将高光谱分析技术应用于植被亚种分类和多种化学参数的探测,对植物亚种精准识别等等。然而高光谱分辨率,往往伴随着各波段的高相关性、高冗余和高噪声,对高光谱数据的降维、降噪等预处理,对高光谱影像选择合适的分类、建模手段,也成为能否有效利用高光谱影像进行目标分类、反演、识别等研究的重点和难点。茶树遍见于我国长江以南各省的山区,其中浙江、安徽、江西三省以出产高产优质的茶叶而闻名。随着人们对茶叶需求量的日益增大,人们对于茶叶品质的关注度也逐渐提高。茶叶质量成为影响茶叶市场价格的一个重要因素。但是,传统的茶叶感官评审,带有很大的主观色彩,不能提供定量化的茶叶品质信息,而且只能在茶叶采摘之后才可以进行。这无法满足对茶树生长时期茶叶品质监测的要求,不利于大面积茶园的现代化和科学化精细管理。茶叶的种类,茶叶中的茶多酚,游离氨基酸含量是影响茶叶品质的重要因素。传统的利用手持光谱仪和基于高分辨率遥感影像的方法,都无法实现对大面积茶园快速监测。本研究利用近地高光谱影像,选取华中农业大学茶园中具有代表性的8种茶树品种为实验对象,包括:台茶12#、福安大白、乌牛早、迎霜、福鼎大白、铁观音、黄旦和梅占,利用无人机载成像光谱仪获取它们的冠层高光谱数据。研究了:(1)通过不同预处理和分类手段,区分不同茶树植株类型,并分别比较不同预处理、分类方法之间的差异,找到最佳的预处理和分类组合;(2)对两种影响茶叶质量的主要参数:茶多酚和氨基酸进行反演,及它们的比值——酚氨比进行了反演,研究基于茶树近地光谱的茶叶质量参数预测;(3)尝试将深度学习应用在高光谱影像中,实现茶树亚种的快速识别。本文的主要研究结论如下:(1)支持向量机和人工神经元网络利用在对于茶树分类结果较好(OA>93%),但由于高光谱影像数据量较大,分类效率较低,经过合适的降噪和降维手段如独立主成分变换,虽然分类精度有所下降但结果仍令人满意,且可以提高分类效率;(2)传统的分类算法,如最小距离法和最大似然法,对全波段高光谱影像分类效果较差,但利用降维降噪处理能大幅提高分类精度,提高部分最高可达45.2%;(3)基于近地尺度茶树冠层光谱信息进行茶多酚、氨基酸和酚氨比反演研究中,对酚氨比的预测精度最高(Rcv=0.66,RMSEcv=13.27),对氨基酸预测进度次之(Rcv=0.62,RMSEcv=1.16),对茶多酚含量预测稍低于前两者(Rcv=0.58,RMSEcv=10.01)。(4)在本实验中,利用偏最小二乘法进行茶叶生化参数含量预测结果比利用人工神经元网络精度更高。(5)前馈卷积神经网络框架Caffe是一个能够学习和总结归纳的系统,有着强大的模式识别能力,能实现茶树亚种的识别,识别精度为0.76。本研究利用多种分类、反演、识别算法,基于茶树冠层光谱,进行茶树亚种分类、生化组分反演、茶树识别的实验。提出了利用高光谱遥感影像的高效、定量监测茶园质量的新方法。

关键词：近地高光谱无人机茶树分类生化参数反演深度学习

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间作减少甘蔗种植坡面土壤及养分流失与输移:基于^(7)Be同位素示踪技术

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江苏农业科学 2023年第3期51卷 219-226页

作者：王旭郭豪阮红燕杨翠红黄智刚广西大学农学院广西南宁530004 南宁师范大学广西南宁530004

为明确间作在甘蔗种植区的水土保持效应,选择广西甘蔗种植小流域典型坡面,设置甘蔗-西瓜间作(T)、甘蔗单作(CK)2个处理,基于^(7)Be示踪技术研究2021年4月26日(RE_( 1))、5月3日至5日(RE_( 2))、7月22日(RE _(3))3场降水事件下间作对坡... 详细信息

为明确间作在甘蔗种植区的水土保持效应,选择广西甘蔗种植小流域典型坡面,设置甘蔗-西瓜间作(T)、甘蔗单作(CK)2个处理,基于^(7)Be示踪技术研究2021年4月26日(RE_( 1))、5月3日至5日(RE_( 2))、7月22日(RE _(3))3场降水事件下间作对坡耕地土壤、全氮和全磷流失的影响。结果表明,在RE 1和RE _(2)降水期间,间作不仅影响坡面土壤、全氮、全磷的沉积位置,还能使土壤、全氮和全磷净流失量分别减少37.9%~44.1%、43.0%~44.4%、30.7%~43.4%,输移比分别降低26.2%~35.2%、31.1%~37.7%、27.7%~28.9%。RE 3降水期间,间作坡面土壤、全氮、全磷的净流失量与对照坡面相比无显著差异,土壤的输移比也无显著差异,但全氮、全磷的输移比分别升高了12.4%和17.8%。总体来讲,3次降水间作坡面总的土壤、全氮、全磷净流失量分别比对照坡面减少了35.7%、38.0%、29.8%,平均输移比分别降低了16.3%、17.3%、10.9%。表明间作可以有效减少坡面土壤养分流失、拦截和控制甘蔗种植区土壤养分的输移,是一种良好的水土保持措施。

关键词：次降水土壤养分净流失量输移比巨型坡面环境同位素示踪技术

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不同类型干旱的时空变化规律及其关系研究

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作者：赵会超西北农林科技大学

学位级别：硕士

干旱是全球都普遍存在的一种气候现象,同时也是会对人类社会造成损失和影响极为严重的一种自然灾害。干旱不仅能造成大范围的粮食减产、水资源短缺和生态环境的恶化,而且会引发饥荒、经济失调、战争、社会动荡乃至政府的更迭。此外,干... 详细信息

干旱是全球都普遍存在的一种气候现象,同时也是会对人类社会造成损失和影响极为严重的一种自然灾害。干旱不仅能造成大范围的粮食减产、水资源短缺和生态环境的恶化,而且会引发饥荒、经济失调、战争、社会动荡乃至政府的更迭。此外,干旱的发生还会引起社会自然资源的恶化,进而引发一系列社会经济环境生态问题。因此干旱问题不仅仅涉及生态环境,还涉及社会经济方面,更是与人类的发展息息相关,干旱已经成为各国关注的重点问题。论文结合全球陆地同化数据和遥感数据,在对我国进行气候分区的基础上,进行了水循环相关要素的时空变化分析、干旱遥感监测分析和不同类型干旱的特征上分析。首先运用Mann-Kendall趋势检验检验和小波分析方法对比分析了降水、土壤含水率和地下水基流等于干旱有直接关联的水循环要素的时空演变特征。其次,分析了各层的土壤水分、温度、地表温度和植被指数的时空特征,通过干、湿边方程的拟合计算了两种温度植被干旱指标TVDI(Temperature Vegetation Drought Index),并分析了两种TVDI在不同区域和不同深度土壤水分监测中的适用性。对降水、土壤湿度和地下水径流进行了多种概率密度函数的分布特征分析,选择了最优的概率密度函数,并进行了参数估计,在此基础上计算了标准化降水指数(SPI)、标准化土壤水分指数(SSI)和标准化径流指标(SRI),借助皮尔逊相关性分析和游程理论分析了SPI、SSI和SRI的时空特征及干旱发展关系。最后采用游程理论基于SPI、SSI和SRI得出了相应的干旱变量即干旱频次、干旱持续时间和干旱等级,并对比了各干旱变量的变化规律。论文得出了以下主要结论:(1)在不同气候区之间,这些气候变量的时间变化特征存在有较大的不同,在干旱半干旱地区,年降水量与蒸散发量十分的接近。此外年内降水量、土壤储水量和地下水径流量之间存在一定的滞后关系。在年值的空间分布特征上,多年平均年降水量、蒸散发、土壤储水量和地下水径流在空间上均呈现出由西北到东南逐渐递增的特点。依据气象干旱指数AWD,初步分析气象条件对土壤和水文等方面的影响。结果显示这种影响是具有区域性的,且气象条件对中国湿润地区的土壤储水量和地下水径流有较大的影响。(2)在土壤各层的水分,温度,地表温度,植被指数的时空变化上,在华中和华南地区,各层之间的土壤水分变化过程明显一致,统一呈现为先增加再减少的变化样式,并且可以明显的看出随着深度的增加,土壤水分也表现为增加状态。土壤地表温度明显高于其他各个分层的土壤温度,各个气候区各个层土壤温度均呈现为峰值曲线样式。在冷季,深层土壤温度高于浅层土壤温度,在暖季,浅层土壤温度高于深层土壤温度。植被指数的日序列变化表明,在西北和内蒙古地区,NDVI(Normalized Differential Vegetation Index)和EVI(Enhanced Vegetation Index)的变化呈明显的均匀性单峰曲线,且峰值出现在一年中的225天左右,大约在一年中的七月中旬。青藏高原和东北地区的变化类型与西北和内蒙古地区相似,但是峰值略微有所提前。月值变化特征表现为:在西北,内蒙古和东北地区,NDVI和EVI的时间序列变化有着高度的一致性,且NDVI的峰值高于EVI的峰值。(3)土壤水分监测指标TVDI的适用性分析结果表明:在土壤水分适宜深度的监测效果上,基于NDVI的TVDI(即TVDI)及基于EVI的TVDI(即TVDI)在0-10 cm土壤水分监测的适用性方面最好。TVDI在0-10cm土壤水分条件下的适用性好于TVDI,且在西北地区有显著效果,而在其他分区TVDI表现相对较好。全国范围内0-10 cm范围内土壤水分与TVDI(或TVDI)的相关系数大多为负相关,但是区域之间存在显著差异。在不同深度的土壤水分监测上,土层越深,相关性越差,监测效果越不好,总之相应土层含水量的监测最好选用相应土层的温度作为计算TVDI参数。(4)不同类型干旱的对比结果表明:气象干旱主要集中在西南地区,农业和水文干旱主要集中在西北地区。农业干旱和水文干旱的主周期大于气象干旱,农业干旱和水文干旱的主周期的空间分布特征相似。中国西北地区SPI与SSI(或SRI)(Standardized Precipitation/Soil Moisture/Runoff index)的相关性较低,表明西北干旱和半干旱地区的短期气象干旱与农业/水文干旱之间的相关性较低。此外,西北地区的SSI和SRI之间的滞后时间比华南地区要长,这表明干旱和半干旱地区的气象干旱和水文干旱传递缓慢。华南地区气象干旱的快速蔓延,意味着干旱防治不仅要重视气象干旱,更要重视农业干旱和水文干旱。(5)通过不同时间尺度的干旱指标对比分析发现:随着时间尺度的增加,SPI、SSI和SRI的干旱频次和持

关键词：土壤干旱监测频率分析游程理论干旱变量陆地表面参数时空变化

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水分对三叶鬼针草形态和生物量分配的影响

水分对三叶鬼针草形态和生物量分配的影响

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第三届全国生物入侵大会

作者：潘玉梅唐赛春刘明超岑艳喜蒲高忠韦春强广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所广西师范大学

通过控制浇水的方法(土壤含水量分别为90%,即对照处理、70%、50%和30%)研究了三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)营养生长期形态特征及生物量分配对不同土壤水分条件的响应。结果表明,土壤水分对三叶鬼针草形态特征和总生物量有显著影响,但... 详细信息

通过控制浇水的方法(土壤含水量分别为90%,即对照处理、70%、50%和30%)研究了三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)营养生长期形态特征及生物量分配对不同土壤水分条件的响应。结果表明,土壤水分对三叶鬼针草形态特征和总生物量有显著影响,但对各部分资源分配的影响不明显。各水分处理下的株高、总叶面积均显著小于对照处理的,低水分条件下的最小;叶片数随着土壤含水量的增加而增加,含水量30%和50%处理的显著小于对照处理的;叶面积比和比叶面积均在中等含水量处理下较大,但各水分处理间差异不明显;总生物量随着土壤含水量的增加而增加,且各水分处理的均显著小于对照处理的;根生物量比、支持结构生物量比、叶生物量比及根冠比在不同水分处理下表现不同,但各水分处理间均无显著差异。可见,三叶鬼针草主要通过调节形态特征适应环境中水分的变化,而分配到各器官的资源比例基本是稳定的,这种策略有利于其在多种水分环境下稳定生长。

关键词：三叶鬼针草形态特征生物量分配

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