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不同基因型大豆与玉米间作对土壤磷组分与作物磷吸收的影响

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应用生态学报 2024年第6期35卷 1583-1589页

作者：祝晓慧谭婧琳周慧颖王天琪张兵兵陆星田纪辉梁翠月田江华南农业大学资源环境学院广州510642 农业农村部华南热带农业环境重点实验室广州510642

合理的大豆-玉米间作模式可有效促进土壤磷周转与作物磷吸收,减少磷肥投入。为优化大豆与玉米间作系统对磷素的利用效率,本研究选用两种不同基因型大豆与玉米间作,探究其影响土壤磷组分及作物磷吸收的关键根际过程及机制。结果表明:间... 详细信息

合理的大豆-玉米间作模式可有效促进土壤磷周转与作物磷吸收,减少磷肥投入。为优化大豆与玉米间作系统对磷素的利用效率,本研究选用两种不同基因型大豆与玉米间作,探究其影响土壤磷组分及作物磷吸收的关键根际过程及机制。结果表明:间作显著消耗了大豆‘粤春03-3’根际可溶性无机磷(CaCl_(2)-P),而对大豆‘Essex’根际磷组分无显著影响。间作显著增加了大豆‘粤春03-3’的生物量和磷吸收量,比单作分别显著增加42.2%和46.9%,而对大豆‘Essex’和玉米磷吸收量和生物量无显著影响。间作显著增加了‘粤春03-3’总根长和根系分泌物总量,比单作分别增加了19.7%和138.1%,且粤春‘03-3’磷吸收量与总根长呈显著正相关,与可溶性无机磷含量呈显著负相关。综上,大豆-玉米间作对土壤磷组分与作物磷吸收的影响存在基因型差异,间作通过增加磷高效大豆根长与根系分泌物等促进磷吸收及根际土壤磷周转,从而提高其磷利用效率。本研究明确了大豆-玉米间作体系磷素利用的基因型差异及潜在机制,为优化大豆-玉米间作体系品种搭配、实现磷素高效利用与化肥减施增效提供了科学依据。

关键词：间作大豆基因型土壤磷组分磷酸酶磷利用效率

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赤红壤和石灰土四种绿肥根际磷转化过程

生态学杂志 2024年

作者：彭松祝晓慧黄焯芹阮文亮陆星林东教邓兰生梁翠月田江田纪辉华南农业大学资源环境学院农业农村部华南热带农业环境重点实验室

明确典型退化土壤中不同绿肥根际磷转化特征，为充分利用绿肥生物学潜力活化土壤磷素提供科学依据。以赤红壤和石灰土为供试土壤，通过盆栽试验研究了种植肥田萝卜（LB）、紫花苕子（ZHS）、山蚂蝗（SMH）和柱花草（ZHC）对根际土壤pH... 详细信息

明确典型退化土壤中不同绿肥根际磷转化特征，为充分利用绿肥生物学潜力活化土壤磷素提供科学依据。以赤红壤和石灰土为供试土壤，通过盆栽试验研究了种植肥田萝卜（LB）、紫花苕子（ZHS）、山蚂蝗（SMH）和柱花草（ZHC）对根际土壤pH、酸性磷酸酶活性和土壤磷组分的影响。在两种供试土壤中，肥田萝卜的生物量、磷浓度和磷肥利用效率均显著高于其他绿肥。除柱花草外，种植绿肥均不同程度提高了两种土壤pH和酸性磷酸酶活性；赤红壤种植4种绿肥均显著消耗了总无机磷、活性无机磷、中等活性无机磷、稳定态无机磷和残留态磷；石灰土种植绿肥（山蚂蝗除外）显著消耗了土壤总有机磷。随机森林分析表明，赤红壤稳定态无机磷、活性无机磷、中等活性无机磷和活性有机磷对绿肥磷吸收有显著影响；石灰土中等活性无机磷、稳定态有机磷、稳定态无机磷和酸性磷酸酶对绿肥磷吸收有显著影响。在赤红壤中，不同绿肥倾向于利用土壤中各种形态的无机磷；在石灰土中，酸性磷酸酶促进了土壤有机磷的周转，从而促进了绿肥对磷的吸收。肥田萝卜和紫花苕子在两种土壤中均具有较高的磷活化潜力，可以作为华南地区典型退化土壤改良的优良绿肥品种。

关键词：绿肥植物土壤磷组分赤红壤石灰土磷利用效率

基于模糊c-均值聚类的亚热带丘陵区土壤肥力空间分异与管理分区

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植物营养与肥料学报 2024年第4期30卷 702-716页

作者：赖佳鑫李康祺周萍戴玉婷郭晓彬吴金水中国科学院亚热带农业生态研究所/亚热带农业生态过程重点实验室/长沙农业环境观测研究站湖南长沙410125 中国科学院大学北京100049

[目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 ... 详细信息

[目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 km~2)密集布置946个样点采集土壤样品,以测定的土壤肥力指标为数据源,包括土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、有效磷(AP)和pH,采用地统计学和模糊c-均值聚类算法,分析流域土壤肥力的空间异质性;采用主成分分析法进行土壤肥力分区,并根据数据的差异显著性和变异系数对分区结果进行验证。[结果]除pH外,流域内土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮和有效磷均存在中等至强的空间变异,变异系数(CV)介于36%~125%。基于主成分分析和模糊c-均值聚类可将研究区划分为3个肥力管理分区:MZ1、MZ2和MZ3,分区后各土壤肥力指标的变异系数(CV)不同程度地降低,以pH变异系数降幅最小(6%),AP变异系数降幅最大(96%)。同一分区内主要土壤肥力指标趋于同质化,分区间则异质化显著(P亚热带丘陵区地形地貌复杂,是土壤肥力空间变异较大的主要影响因素。通过土壤肥力管理分区,可有效降低区域内肥力指标的变异程度,优化复杂丘陵区耕地管理措施。本研究区域中MZ1、MZ2和MZ3区均应着重改良土壤酸化现象,提高肥料氮素利用率,避免过量施用化学氮肥;MZ1区可适当减施磷肥,避免关键生育期过量施用磷肥;MZ2和MZ3区可以考虑适量施用生物酶活化磷肥或增施有机肥,以提高作物对磷素的利用效率。

关键词：土壤肥力分区空间分异模糊聚类主成分分析养分管理措施

生物炭和氮素互作对土壤化学特性、硅形态及水稻生长的影响

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江苏农业科学 2024年第9期52卷 151-159页

作者：汪胜潘韬文陈剑珠田纪辉蔡昆争华南农业大学资源环境学院/农业农村部华南热带农业环境重点实验室/广东省生态循环农业重点实验室广东广州510642

为揭示生物炭和氮素互作在水稻生长和土壤改良方面的协同作用,以华航31、美香占2个水稻品种为材料,研究不同氮水平(0、0.1、0.2 g/kg)条件下施用2%生物炭对土壤的化学特性、硅形态转化和水稻植株生长的影响。结果表明,施用生物炭、氮均... 详细信息

为揭示生物炭和氮素互作在水稻生长和土壤改良方面的协同作用,以华航31、美香占2个水稻品种为材料,研究不同氮水平(0、0.1、0.2 g/kg)条件下施用2%生物炭对土壤的化学特性、硅形态转化和水稻植株生长的影响。结果表明,施用生物炭、氮均显著影响植株的干物质积累及叶片的光合作用。在同一氮水平下施加生物炭可显著提高水稻植株地上部生物量,其中0.2 g/kg氮水平配施生物炭(BN2处理)分别使华航31、美香占的地上部生物量增加54.39%、73.39%,分蘖期游离态硅含量分别达到151.3、152.7 mg/kg;而不同氮素水平配施生物炭对叶片的Fv/Fm无显著影响。不同氮水平施加生物炭,均显著提高土壤有机碳含量和土壤有效硅含量,且不同生育期和不同品种一致。此外,在水稻成熟期,不同氮水平配施生物炭显著增加土壤的pH值和植株茎叶硅的积累量。值得注意的是,在生物炭和氮素互作条件下,土壤全碳和有效硅含量呈显著正相关。综上所述,生物炭和氮素互作能改善土壤肥力,促进硅形态转化,促进水稻植株生长和养分吸收,提高有效硅含量,其中以0.2 g/kg氮水平下施用生物炭效果最为显著。

关键词：水稻氮生物炭土壤肥力养分吸收硅

基于改进ConvNeXt模型的黄羽鸡表皮层黑色素智能分级方法

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农业工程学报 2024年第3期40卷 165-174页

作者：肖德琴陈芳玲刘又夫谢青梅张新珩华南农业大学农业农村部华南热带智慧农业技术重点实验室广州510642 华南农业大学数学与信息学院广州510642 华南农业大学动物科学学院广州510642

为解决活体黄羽鸡表皮层黑色素分级方法成本高、效率低下、分级环境易受环境光干扰等问题,该研究探索一种基于ConvNeXt模型的黄羽鸡表皮层黑色素智能分级方法ConvNeXt-WPCA,用于实现活体黄羽鸡表皮层黑色素智能分级。ConvNeXt-WPCA模型... 详细信息

为解决活体黄羽鸡表皮层黑色素分级方法成本高、效率低下、分级环境易受环境光干扰等问题,该研究探索一种基于ConvNeXt模型的黄羽鸡表皮层黑色素智能分级方法ConvNeXt-WPCA,用于实现活体黄羽鸡表皮层黑色素智能分级。ConvNeXt-WPCA模型通过以下3点改进提高模型对黄羽鸡黑色素的识别效果:1)针对黄羽鸡黑色素图像RGB三通道内黑色素信息分布不均衡问题,改变输入图片通道权重来增强模型对黑色素特征的提取能力;2)使用部分卷积代替深度可分离卷积,减少模型计算量和内存访问次数提高对计算资源的利用率;3)引入坐标注意力机制,引导模型关注黄羽鸡胸腹部及肛门附近皮肤提升模型精度。同时,该研究还设计一种双光源图像获取装置,分别在自然光和偏振光条件下拍摄黄羽鸡样本,以减小分级结果受环境光干扰的影响,并探索偏振光在黑色素分级任务中的应用潜力。结果表明ConvNeXt-WPCA模型相较标准ConvNeXt模型,针对自然光下黄羽鸡黑色素图像数据集分级准确率提升9.68个百分点,最终达到89.03%的识别准确率,针对偏振光下黄羽鸡黑色素图像数据集分级准确率提升15.26个百分点,最终达到98.87%的识别准确率。该研究证实基于偏振光条件获取的黄羽鸡表皮层黑色素图像分级效果优于自然光条件,提出的ConvNeXt-WPCA黄羽鸡表皮层黑色素分级方法识别准确率高,同时模型参数量及浮点计算量均有降低,为黄羽鸡表皮层黑色素智能分级实际应用提供了理论基础及技术支持。

关键词：模型深度学习注意力机制黄羽鸡 ConvNeXt 品质分级偏振光

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畜禽机器人技术研究进展与未来展望

华南农业大学学报 2024年第5期45卷 624-634,I0003页

作者：肖德琴黄一桂熊悦淞刘俊彬谭祖杰吕斯婷农业农村部华南热带智慧农业技术重点实验室/华南农业大学数学与信息学院广东广州510642

随着现代畜禽养殖业面临的挑战日益增加,包括提高生产效率、降低成本、确保动物福利以及应对环境变化等,机器人技术的应用成为推动该行业转型的关键。文章综述了畜禽养殖机器人技术的研究进展,涵盖了饲喂机器人、清洁机器人、巡检机器... 详细信息

随着现代畜禽养殖业面临的挑战日益增加,包括提高生产效率、降低成本、确保动物福利以及应对环境变化等,机器人技术的应用成为推动该行业转型的关键。文章综述了畜禽养殖机器人技术的研究进展,涵盖了饲喂机器人、清洁机器人、巡检机器人、挤奶机器人以及其他相关领域的研究现状和技术特点。机器人技术在提升畜禽养殖业自动化和智能化水平中具有重要作用。其中,饲喂机器人通过精准控制饲料投放,提高了饲喂效率和养殖动物健康水平;清洁机器人能有效地管理畜牧环境,提升养殖场卫生条件;巡检机器人通过实时监测环境和动物健康状况,优化了养殖管理;挤奶机器人则实现了奶牛养殖自动化,提高了生产效率。探讨了畜禽养殖机器人技术面临的挑战与机遇,并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词：机器人畜禽养殖智能化发展前景

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不同覆盖对圣女果秸秆简化静态堆肥与腐殖化进程的影响

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农业工程学报 2024年第4期40卷 273-283页

作者：林嘉聪韩卓雅王定美麦力文李勤奋袁京余小兰李光义中国热带农业科学院环境与植物保护研究所农业农村部热区高效农业绿色低碳重点实验室海南省热带生态循环农业重点实验室海口570010 华中农业大学资源与环境学院武汉430070 中国农业大学资源与环境学院北京100193 海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站国家农业环境儋州观测实验站国家农业绿色发展长期固定观测儋州试验站儋州571737

热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储。在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一。该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆... 详细信息

热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储。在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一。该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆肥工艺为目标,模拟了polytetrafluoroethylene(PTFE)分子膜、polyvinyl-chloride(PVC)塑料膜、无覆盖(即干秸秆原料)3种不同覆盖所形成的静态环境对堆肥理化性质与腐殖化进程的影响,结合冗余-相关性分析与二维相关傅立叶红外光谱阐明腐殖化的影响规律及其关键组分的分子结构演化机制。结果表明:3种覆盖下≥50℃高温期持续时间均超过5 d;促进产热-蓄热-保温能力上,由高到低顺序依次为:分子膜、无覆盖、塑料膜。秸秆堆肥过程中酸碱度、电导率、氮磷钾、容重升高,大颗粒破碎,小颗粒占比提高。覆盖塑料膜堆肥有效积温相对较低,有机碳损失相对较低,堆肥后有机碳降幅分别为20.12%(分子膜)、4.63%(塑料膜)与16.13%(无覆盖)。相比于无覆盖,分子膜覆盖可以显著加快堆肥腐殖化进程;塑料膜覆盖堆肥虽能实现一定程度腐殖化,但腐殖化率最低。3种处理下腐殖化指数分别为15.61%(分子膜)、9.95%(无覆盖)、6.17%(塑料膜)。二维相关光谱表明木质纤维素分解产生的醌、醛、酮、多酚类化合物与氨基聚合,多酚缩合可能是秸秆腐殖酸合成的主要途径。分子膜与塑料膜覆盖下,重点调控物料结构与养分,并提高温度,是提高腐殖化效果的关键。

关键词：堆肥腐殖化圣女果秸秆分子膜覆盖

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水分管理耦合硫素对土壤镉砷活性降低的影响

环境科学 2024年

作者：吴雨含何磊朱捍华王聪朱奇宏黄道友许超张泉广西大学林学院广西森林生态与保育重点实验室亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室

为研究水分管理配施硫素对土壤镉（Cd）和砷（As）活性降低的协同作用，设置了淹水（F）、淹湿交替（FM）和湿润（M）这3种水分条件下配施5种含量梯度硫酸根(SO42-)和单质硫(S0)共30种处理。结果表明，与不施加硫素处理（CK）相比，F处... 详细信息

为研究水分管理配施硫素对土壤镉（Cd）和砷（As）活性降低的协同作用，设置了淹水（F）、淹湿交替（FM）和湿润（M）这3种水分条件下配施5种含量梯度硫酸根(SO42-)和单质硫(S0)共30种处理。结果表明，与不施加硫素处理（CK）相比，F处理下施加硫素显著降低土壤Cd提取态含量25.59%～35.56%；水分的增加促进交换态Cd向还原态Cd和可氧化态Cd转化。在3种水分条件下施加S0使土壤As含量最大降低幅度依次为24.43%、19.65%和25.69%，施加SO42-仅在M条件下使土壤提取态As含量下降13.22%；并且专性吸附态砷含量随土壤含水量降低而降低，无定形铁锰氧化物结合态砷、结晶铁锰氧化物结合态砷含量随土壤含水量减少而增加。本实验中F配施S0时土壤提取态Cd含量最低；M配施两种硫素时土壤提取态As含量均相对较低；当FM配施两种硫素时，土壤提取态Cd和As含量可同步保持在相对较低水平，且施加S0的效果强于施加SO42-。根据相关性分析可知，土壤Cd和As含量与土壤酸碱度（pH）、无定形氧化铁（Fe-p）和结晶氧化铁（Fe-d）含量显著相关，水分管理耦合硫素通过改变土壤氧化还原状态影响土壤pH值和铁的形态转化从而降低土壤Cd和As活性。综上，对于Cd和As复合污染土壤可采取适当水分管理（淹湿交替）结合外源单质硫施加，通过调控土壤氧化还原电位（Eh）、pH和土壤铁赋存形态而降低土壤Cd和As生物有效性。

关键词：水分管理硫素砷(As) 镉(Cd) 镉砷形态

连续11年不同秸秆还田量下稻田甲烷增排效应变化研究

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土壤学报 2024年

作者：杨正宇李宗明李言言沈健林吴金水中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室中国科学院亚热带农业生态研究所长沙农业环境观测研究站中国科学院大学资源与环境学院

探究长期秸秆还田下稻田甲烷(CH4)增排效应变化及影响机制，可为长期秸秆还田模式下CH4排放准确评估提供依据。以亚热带地区典型双季稻田为对象，设置仅施化肥处理（CON）、低量秸秆还田处理(3.0 t·hm-2，LS)和高量秸秆还田处理(6.0 t... 详细信息

探究长期秸秆还田下稻田甲烷(CH4)增排效应变化及影响机制，可为长期秸秆还田模式下CH4排放准确评估提供依据。以亚热带地区典型双季稻田为对象，设置仅施化肥处理（CON）、低量秸秆还田处理(3.0 t·hm-2，LS)和高量秸秆还田处理(6.0 t·hm-2，HS)，进行为期11年（2012—2022）的定位试验，观测了秸秆还田初期和后期CH4排放及相关土壤环境因子变化。结果表明：LS和HS的CH4排放显著大于CON（HS＞LS＞CON）(P＜0.05)，但在第11年增幅相比第1年分别减弱了75.1%和83.5%。在第11年，LS和HS相对CON的土壤有机碳（SOC）、铵态氮(NH4+-N)和溶解性有机碳（DOC）整体分别显著提升7.90%和20.8%（LS和HS，下同）、15.0%和25.7%、19.5%和31.3%（P＜0.05）；氧化还原电位（Eh）和土壤容重（BD）分别显著降低14.1%和21.7%、10.3%和11.2%（P＜0.05）；LS和HS处理的mcrA、pmoA基因丰度和mcrA/pmoA丰度比值相对CON分别显著增加96.0%和152%、12.7%和34.8%、73.9%和85.8%（P＜0.05）。通过分析发现在秸秆还田第11年，稻田CH4排放与土壤中微生物mcrA丰度和mcrA/pmoA显著正相关（P＜0.05），其中SOC含量增加导致的BD降低和Eh的上升促进了pmoA丰度的上升，可能是导致秸秆还田11年后CH4排放增幅降低的主要原因。综上，与CON相比，在亚热带地区长期秸秆还田相较短期所产生的CH4增排幅度，会受SOC、BD和Eh改变的影响而显著减弱80%左右（P＜0.05），因此，针对秸秆还田模式下稻田CH4排放的评估需要根据还田持续时间进行动态调整。

关键词：秸秆还田稻田甲烷长期效应土壤环境因子