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生物炭-硅酸钙联合修复铅镉污染土壤的持续性效应

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农业资源与环境学报 2024年第2期41卷 473-481页

作者：苏梦贤张磊周小平寇萌熊娟汪明霞谭文峰华中农业大学资源与环境学院武汉430070

为探究棕榈生物炭与硅酸钙联合施用对Pb-Cd复合重金属污染土壤的钝化效果及其稳定性,本研究采用蔬菜种植盆栽实验,测定土壤溶液pH和Pb、Cd浓度以及蔬菜可食部分Pb、Cd含量。结果表明:与不添加钝化剂的对照组相比,添加钝化剂能够有效提... 详细信息

为探究棕榈生物炭与硅酸钙联合施用对Pb-Cd复合重金属污染土壤的钝化效果及其稳定性,本研究采用蔬菜种植盆栽实验,测定土壤溶液pH和Pb、Cd浓度以及蔬菜可食部分Pb、Cd含量。结果表明:与不添加钝化剂的对照组相比,添加钝化剂能够有效提高土壤溶液pH,使土壤溶液中Pb、Cd浓度显著降低,种植小白菜可食部分Pb含量下降62.20%~96.77%、Cd含量下降92.76%以上,多数处理符合国家食品安全标准。土壤种植适宜性研究结果表明,五种供试蔬菜可食部分重金属含量与富集系数规律一致,小白菜对Pb的富集能力最强,苋菜对Cd的富集能力最强。当土壤Pb0.6 mg·kg^(-1)、Pb>500 mg·kg^(-1)时,不适宜种植上述五种蔬菜。本研究探明了钝化剂的持续修复效果,研究结果可为土壤修复提及中低污染风险地区的适宜蔬菜种植提供技术和数据支撑。

关键词：土壤复合污染铅镉棕榈生物炭硅酸钙

基于灰水足迹的长江经济带耕地利用生态效率时空分异特征

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农业工程学报 2024年第7期40卷 277-287,F0003页

作者：柯新利杜丹妮刘姿媚华中农业大学公共管理学院武汉430070

长江经济带面临水生态环境污染制约下的农业发展困境,水环境约束下耕地利用生态效率的提升成为平衡耕地利用中经济效益与生态效益的关键手段,对于探索生态可持续的耕地利用模式、实现农业绿色发展具有重要意义。该研究以灰水足迹为视角... 详细信息

长江经济带面临水生态环境污染制约下的农业发展困境,水环境约束下耕地利用生态效率的提升成为平衡耕地利用中经济效益与生态效益的关键手段,对于探索生态可持续的耕地利用模式、实现农业绿色发展具有重要意义。该研究以灰水足迹为视角,基于SBM-Undesirable模型、空间自相关分析及马尔可夫链模型探明2000—2020年长江经济带耕地利用生态效率时空格局及演变趋势。研究表明:1)长江经济带2000—2020年平均灰水足迹值呈现先增后减趋势,2015年后下降态势更为明显。在空间上呈现为“东西高,中部低”的空间分布特征,灰水足迹高值区域主要集中在粮食主产区省份。2)2000—2020年长江经济带耕地利用生态效率持续下降,效率均值处于0.5~0.8之间,存在较大提升空间。在空间上呈现高值区域多沿水系分布的特点。3)长江经济带市域耕地利用生态效率存在显著空间正相关性,以研究时段演变趋势来看,耕地利用生态效率的演进存在路径依赖,难以实现“跨越式”提升。因受到邻域背景影响,在空间上易显现出“俱乐部收敛”现象,“高-高集聚”与“低-低集聚”分布更为常见。可在农业生产重点区域采用差异化精准农业模式,需重视区域间动态协同发展,完善联防联治的面源污染防控机制,积极引导耕地利用生态效率高值区域逐步形成集中连片,同时对于耕地利用生态效率低效区提供财政与政策支持。研究结果可为各地区探索耕地利用可持续发展模式与农业生产活动中水生态环境保护提供参考依据。

关键词：土地利用生态效率灰水足迹农业生产演变趋势 SBM-Undesirable模型长江经济带

负载活性锰纤维材料的制备及其室温净化甲醛的性能研究

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环境科学学报 2024年第4期44卷 277-284页

作者：王晗菲谈小克高全龙刘娟倪春兰侯静涛华中农业大学资源与环境学院武汉430070

甲醛是室内环境中关注度最高的污染物之一,由于活性氧化锰对甲醛具有优异的室温净化性能,近年来受到了广泛关注.然而实验室合成的粉末活性锰通常难以直接应用,因此,如何制备低成本、环境友好的活性锰负载纤维材料仍然是阻碍其大面积推... 详细信息

甲醛是室内环境中关注度最高的污染物之一,由于活性氧化锰对甲醛具有优异的室温净化性能,近年来受到了广泛关注.然而实验室合成的粉末活性锰通常难以直接应用,因此,如何制备低成本、环境友好的活性锰负载纤维材料仍然是阻碍其大面积推广需要解决的重要难题.本研究采用涂布固定法,分别用乙烯基吡咯烷酮(PVP)和羧甲基纤维素钠(CMC)胶结剂进行负载,得到不同的活性锰负载纤维材料,同时运用XRD、SEM、Raman和FTIR等方法对负载材料的表面结构进行表征,评价了不同氧化锰负载纤维材料的室温净化甲醛性能及其影响因素.结果表明,胶结剂的类型、锰氧化物的性质及载体厚度等因素是影响其净化性能的关键因子.与CMC胶结剂相比,PVP胶结剂不仅使负载的活性锰粉末更多,同时其团聚现象也不明显,这主要归因于其较为温和的粘结能力.当使用厚度为J=80 g·cm^(-2)的纤维载体时,其负载量不仅高,且透气性良好,因而其甲醛净化性能较J=60 g·cm^(-2)和100 g·cm^(-2)载体好.CO程序升温结果表明,MnO_(2)-1样品的还原温度比MnO_(2)-2样品更低,因而具有更强的低温催化能力.通过优化制备条件,使用PVP胶结剂,将MnO_(2)-1负载到J=80 g·cm^(-2)厚度的纤维载体上,得到的活性锰负载纤维材料能快速将甲醛浓度从0.47 mg·m^(-3)降低至国家标准0.08 mg·m^(-3),获得比商品更为优异的净化性能.

关键词：氧化锰负载纤维材料净化甲醛胶结剂制备方法

植物种类对野芷湖湖岸带土壤反硝化作用的影响

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生态学报 2024年第3期44卷 1116-1129页

作者：雷芊芊张翎胡荣桂王砚赵劲松林杉姜炎彬华中农业大学资源与环境学院武汉430070

反硝化作用是湖岸带有效去除氮素的关键氮循环过程,受到植物、土壤理化性质及微生物等因素的影响。为探究湖岸带不同植物对土壤反硝化作用的影响,通过调查测定野芷湖湖岸带9种常见植物的根际与非根际土壤的反硝化功能基因丰度和反硝化潜... 详细信息

反硝化作用是湖岸带有效去除氮素的关键氮循环过程,受到植物、土壤理化性质及微生物等因素的影响。为探究湖岸带不同植物对土壤反硝化作用的影响,通过调查测定野芷湖湖岸带9种常见植物的根际与非根际土壤的反硝化功能基因丰度和反硝化潜势,分析其与土壤理化性质的关系,阐明植物种类影响反硝化作用的机制。研究结果表明:(1)种植植物会改变湖岸带土壤的理化指标,植物根际土的硝态氮(NN)、铵态氮(AN)、总碳(TC)、总氮(TN)和可溶性有机碳(DOC)含量等显著高于非根际土,其中柳树、黄素馨、喜旱莲子草根际土的TC、DOC、TN、NN显著高于其他物种,桂树的根际和非根际土的pH均显著低于其他物种;(2)植物根际土的微生物反硝化功能基因(narG、napA、nirS、nirK和nosZ)丰度显著高于非根际土,其中柳树、黄素馨、喜旱莲子草根际土的基因丰度显著高于其他物种,pH、TN、NN和DOC等对反硝化功能基因丰度影响较大;(3)根际土的反硝化潜势显著高于非根际土,其中柳树、桂树、黄素馨根际土的反硝化潜势显著高于其他物种,黄素馨非根际土的反硝化潜势也较高,pH、DOC、TN以及napA、nirS、norB基因丰度等对土壤的反硝化潜势具有显著影响。本研究说明植物根际微环境更有利于反硝化微生物的生长与繁殖,湖岸带种植植物时可考虑不同的常绿和落叶乔木、灌木、草本植物的合理配置来提高湖岸带的氮素截留能力,以减少由过量氮素进入水生生态系统导致的面源污染。

关键词：植物反硝化潜势湖岸带反硝化功能基因土壤理化性质

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长期耕作对典型黑土水力性质的影响

土壤学报 2024年第4期61卷 998-1008页

作者：黄怡婷陈俊熹高钰淏李馨月邹自强陈家宙华中农业大学资源与环境学院武汉430070

为揭示长期耕作对黑土耕地水文退化的作用,以典型黑土区不同纬度带的未经机械耕作的林地与长期耕作的耕地土壤进行对比,研究沟垄耕作对土壤垂直和水平方向物理性质和水力性质的影响。结果表明:长期耕作使得总体物理与土壤水力性质严重退... 详细信息

为揭示长期耕作对黑土耕地水文退化的作用,以典型黑土区不同纬度带的未经机械耕作的林地与长期耕作的耕地土壤进行对比,研究沟垄耕作对土壤垂直和水平方向物理性质和水力性质的影响。结果表明:长期耕作使得总体物理与土壤水力性质严重退化,与林地土壤相比,耕地土壤质地未发生变化,有机质含量显著降低,容重从1.03(0.84~1.17)g·cm^(-3)显著提高至1.31(1.20~1.46)g·cm^(-3),穿透阻力显著增加,持水供水与导水性显著降低,有效含水量从0.19(0.14~0.23)cm3·cm^(-3)降至0.15(0.10~0.21)cm3·cm^(-3)。物理质量指数S值从0.061(优)降至0.025(差)。长期沟垄耕作使得犁底层的饱和导水率(6.61 cm·d^(-1))仅为耕作层的1/10。耕作导致耕作层垂直方向导水率(64.67 cm·d^(-1))低于水平方向(82.84 cm·d^(-1))。犁底层的穿透阻力(897.04 kPa)为耕作层的1.89倍,造成了耕作层与犁底层水力性质分层。长期耕作导致的耕地土壤水力性质分层和方向分异是促进耕地坡面径流“沟渠效应”而加速侵蚀退化的重要原因。

关键词：土壤水分典型黑土土壤物理性质土壤侵蚀饱和导水率

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基于特征筛选算法的数字土壤制图研究

土壤学报 2024年第3期61卷 635-647页

作者：张晓婷黄魏傅佩红孟可王苏放华中农业大学资源与环境学院武汉430070

平缓地带数字土壤制图中,环境协变量的选择是提高制图精度的关键。已有研究证明遥感影像可作为推理制图的辅助因子,而如何确定环境因子推理制图时各自的权重已成为现阶段研究的重点。选取湖北省麻城市乘马岗镇为研究区,采用3种特征筛选... 详细信息

平缓地带数字土壤制图中,环境协变量的选择是提高制图精度的关键。已有研究证明遥感影像可作为推理制图的辅助因子,而如何确定环境因子推理制图时各自的权重已成为现阶段研究的重点。选取湖北省麻城市乘马岗镇为研究区,采用3种特征筛选方法进行有效环境变量筛选,探索参与平原-丘陵混合区域制图的因子并确定其重要性,依据选择的相对稳定的指标,进一步探索提高土壤类型制图准确性的途径。根据141个野外独立样点的检验结果表明:在推理制图中,遥感因子在平原区域的重要性程度高于丘陵区域,且遥感因子中归一化植被指数(NDVI)和均值(Mean)较为稳定;基于递归特征算法的按地形推理制图精度最高为75.89%,分别高于ReliefF算法和基于Tree的特征筛选算法13.48%和4.97%;此外3种特征筛选算法制图结果中,按地形因子分区制图的精度均高于整体区域制图。因此,遥感因子作为辅助手段参与推理过程可有效提高制图精度。本研究采用的特征挖掘与机器学习算法对提升土壤制图精度具有一定的理论意义。

关键词：土壤-环境知识获取特征筛选数字土壤制图贝叶斯优化梯度提升树

改进YOLOv5的香菇子实体生育期识别方法

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农业工程学报 2024年第9期40卷 182-189页

作者：杨林曾大鑫边银丙陈红宗望远龚钰华华中农业大学工学院武汉430700 华中农业大学植物科技学院武汉430700 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430700

在香菇栽培中,需要评估其生长发育状态,以便调控栽培环境和采取适当的栽培措施。针对香菇生育期子实体外观特征变化不显著,机器自动采收时部分成熟期香菇子实体易误检和漏检的问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv5的香菇子实体生育期识... 详细信息

在香菇栽培中,需要评估其生长发育状态,以便调控栽培环境和采取适当的栽培措施。针对香菇生育期子实体外观特征变化不显著,机器自动采收时部分成熟期香菇子实体易误检和漏检的问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv5的香菇子实体生育期识别方法。首先替换YOLOv5模型中上采样模块,采用一种包含上采样预测模块和特征重组模块的轻量级上采样模块;其次在YOLOv5l模型中添加小目标检测层,增加模型对香菇子实体生育期特征信息的提取,提高模型区分香菇生育期和识别小香菇的能力。试验结果表明,改进的YOLOv5l模型具有较好的检测能力,平均帧率为45.25帧/s,平均精确度均值为92.70%,与YOLOv5相比平均精确度均值提升2.5个百分点。该研究方法能够满足对香菇子实体不同生育期识别的精度与速度要求,为香菇子实体生育期识别提供了一种方法参考。

关键词：图像处理智慧农业深度学习香菇生育期目标识别 YOLOv5

高质量完善城乡融合发展体制机制:实践进路与路径优化

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中国农业大学学报（社会科学版） 2024年第5期41卷 5-19页

作者：宋洪远唐文苏华中农业大学乡村振兴研究院华中农业大学经济管理学院

党的二十届三中全会提出,要进一步全面深化改革,推进中国式现代化。城乡融合发展是中国式现代化的必然要求,统筹新型工业化、城镇化和乡村全面振兴是实现城乡融合发展的必要途径。党的十八大以来,我国城乡居民收入和消费差距逐步缩小,... 详细信息

党的二十届三中全会提出,要进一步全面深化改革,推进中国式现代化。城乡融合发展是中国式现代化的必然要求,统筹新型工业化、城镇化和乡村全面振兴是实现城乡融合发展的必要途径。党的十八大以来,我国城乡居民收入和消费差距逐步缩小,城乡要素双向流动取得一定进展,城乡基本公共服务均等化取得重要进展,城乡基础设施建设一体化取得明显成效,为推进城乡融合发展奠定了现实基础。与此同时,城乡发展不平衡问题依然突出,城乡要素双向流动和平等交换体制机制不健全,城乡公共服务均等化水平有待提升,城乡基础设施一体化建设有待加强,是制约城乡融合发展的主要问题。高质量完善城乡融合发展体制机制,要完整、准确、全面贯彻新发展理念,统筹新型工业化、新型城镇化和乡村全面振兴,全面提高城乡规划、建设、治理融合水平,健全推进新型城镇化体制机制,健全乡村经济发展和农民持续增收长效机制,健全城乡要素双向合理流动体制机制,健全城乡基本公共服务普惠共享体制机制,健全城乡基础设施一体化发展体制机制。

关键词：城乡融合发展高质量发展体制机制实践进路路径优化

不同钾素供应和光强对油菜叶片光合能力的影响

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中国油料作物学报 2024年第4期46卷 843-854页

作者：何紫瑶陈其睿胡文诗谷贺贺宋毅叶晓磊张洋洋陆志峰任涛鲁剑巍华中农业大学资源与环境学院/华中农业大学微量元素研究中心湖北武汉430070

为明确钾素供应和光强对油菜叶片生长和光合特性的影响,本研究采用钾素供应和光强两因素的试验设计,其中钾素供应设计3个水平,分别为严重缺钾(0.03 mmol·L^(-1)KCl)、轻度缺钾(0.09 mmol·L^(-1)KCl)和充足钾供应(2.00 mmol·L^(-1)KC... 详细信息

为明确钾素供应和光强对油菜叶片生长和光合特性的影响,本研究采用钾素供应和光强两因素的试验设计,其中钾素供应设计3个水平,分别为严重缺钾(0.03 mmol·L^(-1)KCl)、轻度缺钾(0.09 mmol·L^(-1)KCl)和充足钾供应(2.00 mmol·L^(-1)KCl),光强设置2个水平,分别为低光强(LL,~200μmol·m^(-2)·s^(-1))和高光强(HL,~400μmol·m^(-2)·s^(-1)),在水培条件下研究了不同钾素供应和光强处理油菜叶片的生长、气体交换参数、叶绿素荧光特征以及叶肉细胞超微结构特征,以期为多变环境条件下钾肥的合理施用提供理论依据。结果表明,钾素供应和光强显著影响油菜叶片的生长。相同的钾素供应下,高光强处理油菜叶片厚度和比叶重较低光强分别增加了19.6%~24.3%和57.1%~73.6%,而在严重缺钾胁迫时,净光合速率较低光强条件降低了63.8%。严重缺钾胁迫叶片在高光强条件下受到光抑制,实际光化学效率、最大羧化速率和最大电子传递速率等光合关键参数明显降低,叶绿体发育不良,同时缺钾导致叶肉细胞间空隙比例减小,叶肉导度降低,进而使得叶片光合能力显著下降。综上所述,钾素供应和光强共同调节叶片形态结构,影响光合能力,高光强下钾素供应不足会严重影响油菜的生长,合理施用钾肥有利于提高油菜对光强变化的适应性,保持光合能力的稳定。

关键词：油菜钾光照强度光合作用叶绿体超微结构叶绿素荧光