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刺梨果渣生物炭对白菜产量及品质和土壤性质的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3543-3552页

作者：樊洪谢珊龙天雨杨丽段淳刘元生宋理洪陈祖拥贵州大学农学院贵阳550025

为探明刺梨果渣生物炭对白菜产量及品质和土壤性质的影响,实现刺梨果渣的资源化利用,通过盆栽试验设置5个生物炭施用量:0%(CK)、1%(T1)、3%(T2)、5%(T3)和7%(T4),研究刺梨果渣生物炭施用对白菜产量及品质和土壤性质的影响.结果表明,①... 详细信息

为探明刺梨果渣生物炭对白菜产量及品质和土壤性质的影响,实现刺梨果渣的资源化利用,通过盆栽试验设置5个生物炭施用量:0%(CK)、1%(T1)、3%(T2)、5%(T3)和7%(T4),研究刺梨果渣生物炭施用对白菜产量及品质和土壤性质的影响.结果表明,①施用刺梨果渣生物炭能够显著提高白菜产量及品质,在5%生物炭施用量时效果最佳,白菜产量、可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、全氮、全磷和全钾含量较CK分别提升了71.51%、40.14%、33.65%、38.08%、9.03%、28.85%和35.38%;②施用刺梨果渣生物炭能够显著改善土壤性质提高土壤养分含量及有效性,在5%生物炭施用量时效果较好,土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量较CK分别增加了41.06%、134.84%、157.48%、140.79%、341.75%和627.13%,有效Fe、Mn、Cu、Zn含量和交换性Ca、Mg含量较CK分别提高37.68%、61.69%、400.00%、4 648.84%、617.17%和351.42%;③施用刺梨果渣生物炭能够显著增强土壤酶活性,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶分别较CK处理提高的范围为51.43%~362.86%、90.63%~134.14%、21.40%~85.12%和82.92%~218.43%;④冗余分析表明施用刺梨果渣生物炭后,土壤有效钾、交换性钙、有机质、有效磷和有效锌等是白菜产量及品质变化的主要影响因子,与其呈显著正相关关系.综上所述,施用刺梨果渣生物炭可以显著提高白菜产量及品质,改善土壤性质,将刺梨果渣制备成生物炭可以为刺梨果渣资源化合理利用提供理论参考.

关键词：刺梨果渣生物炭白菜产量品质土壤性质冗余分析

基于MobileNetV3Small-ECA的水稻病害轻量级识别研究

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农业机械学报 2024年第1期55卷 253-262页

作者：袁培森欧阳柳江翟肇裕田永超南京农业大学人工智能学院南京210095 南京农业大学农学院南京210095

为实现水稻病害的轻量化识别与检测,使用ECA注意力机制改进MobileNetV3Small模型,并使用共享参数迁移学习对水稻病害进行智能化轻量级识别和检测。在PlantVillage数据集上进行预训练,将预训练得到的共享参数迁移到对水稻病害识别模型上... 详细信息

为实现水稻病害的轻量化识别与检测,使用ECA注意力机制改进MobileNetV3Small模型,并使用共享参数迁移学习对水稻病害进行智能化轻量级识别和检测。在PlantVillage数据集上进行预训练,将预训练得到的共享参数迁移到对水稻病害识别模型上微调优化。在开源水稻病害数据集上进行试验测试,试验结果表明,在非迁移学习下,识别准确率达到97.47%,在迁移学习下识别准确率达到99.92%,同时参数量减少26.69%。其次,通过Grad-CAM进行可视化,本文方法与其他注意力机制CBAM和SENET相比,ECA模块生成的结果与图像中病斑的位置和颜色更加一致,表明网络可以更好地聚焦水稻病害的特征,并且通过可视化和各水稻病害分析了误分类原因。本文方法实现了水稻病害识别模型的轻量化,使其能够在移动设备等资源受限的场景中部署,达到快速、高效、便携的目的。同时开发了基于Android的水稻病害识别系统,方便于在边缘端进行水稻病害识别分析。

关键词：水稻病害识别迁移学习高效通道注意力机制 MobileNetV3Small 移动端部署

我国高中生静坐时长与健康素养现状及其影响因素调查

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北京大学学报（医学版） 2024年第2期56卷 239-246页

作者：沈鹤军侍崇艳郑清黄玉景涛南京体育学院体育教育与人文学院南京210014 江苏省邗江中学体育教研组江苏扬州225009 江苏省溧阳中学体育教研组江苏溧阳213300 南京体育学院运动健康学院康复治疗学系南京210014

目的:调查我国高中生静坐时长与健康素养现状及其影响因素,为提升高中生的身心健康水平提供依据。方法:采用分层随机整群抽样法,调查我国31个省、市和自治区(不包括香港地区、澳门特别行政区和中国台湾省数据)的高一和高二年级学生的静... 详细信息

目的:调查我国高中生静坐时长与健康素养现状及其影响因素,为提升高中生的身心健康水平提供依据。方法:采用分层随机整群抽样法,调查我国31个省、市和自治区(不包括香港地区、澳门特别行政区和中国台湾省数据)的高一和高二年级学生的静坐时长和健康素养。采用Kruskal-Wallis H法、独立样本Mann-Whitney U检验,并运用多元线性回归模型分析静坐时长与健康素养总分的影响因素。结果:健康素养总评分在不同地区、城乡分布、家庭年收入、父母亲学历、年龄、性别的多组间比较,差异均有统计学意义(P组间比较,差异均有统计学意义(P组间比较,差异均无统计学意义(P>0.05);多元线性回归模型分析提示,健康素养总评分与家庭年收入、母亲学历呈正相关,与父亲学历、静坐时长呈负相关,标准化回归系数β比较显示,父亲学历(-0.32)>家庭年收入(0.15)>母亲学历(0.09)>平均每天静坐时长(-0.02),即父亲学历的影响最大,家庭年收入次之;静坐时长与家庭年收入、母亲学历呈正相关,与健康素养总评分呈负相关,标准化回归系数β比较显示,家庭年收入(0.14)>母亲学历(0.13)>健康素养总评分(-0.02),即家庭年收入的影响最大,母亲学历次之。结论:我国高一和高二年级学生每天静坐时间总体较长,健康素养水平总体较低,健康素养水平和静坐时长互为负相关,且受高中生父母学历和家庭经济水平的影响较大。

关键词：青少年静坐时长健康素养影响因素分析

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Maillard反应前体物质参与木质素微生物转化产物的FTIR光谱特性

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1183-1190页

作者：曾玉萍王楠曹志伟宋岩郭洪鹏邱小成王帅吉林农业科技学院农学院吉林吉林132101

腐殖质(HS)是由各类前体物质缩聚而成,前体物质是调控HS形成的关键。Maillard反应前体物质能否对木质素转化、HS形成有促进作用有待验证。鉴于此,采用液体摇瓶培养法,以木质素培养液为研究对象,通过添加邻苯二酚、葡萄糖和甘氨酸的单一... 详细信息

腐殖质(HS)是由各类前体物质缩聚而成,前体物质是调控HS形成的关键。Maillard反应前体物质能否对木质素转化、HS形成有促进作用有待验证。鉴于此,采用液体摇瓶培养法,以木质素培养液为研究对象,通过添加邻苯二酚、葡萄糖和甘氨酸的单一及组合溶液,启动120 d的液体摇瓶培养,采用离心法收集上清液(细胞代谢产物)和沉淀(菌体残留物),分析两者性质并深入研究菌体残留物FTIR的光谱特性,系统评价各前体物质对木质素向HS转化的贡献。结果表明:(1)在木质素培养液中添加甘氨酸,历经液体摇瓶培养更有利于细胞代谢产物有机分子的缩合,使其结构趋于复杂,而邻苯二酚参与的4个处理及单独添加葡萄糖更易促进细胞代谢产物的降解,使其分子结构更加简单。与作为空白对照(CK)的无菌去离子水相比,外源添加Maillard反应前体物质能够促进细胞代谢产物矿化,使总有机碳(total organic carbon,TOC)含量下降,单一添加邻苯二酚能够使细胞代谢产物TOC含量始终高于其他处理;(2)添加Maillard反应前体物质可显著提升木质素微生物转化形成菌体残留物的回收率,单一添加邻苯二酚的菌体残留物回收率提升幅度最大,而邻苯二酚、葡萄糖和甘氨酸三者组合溶液对菌体残留物回收率的提升幅度最小,葡萄糖和甘氨酸的组合溶液使菌体残留物回收率在整个培养期间始终处于最高水平。添加Maillard反应前体物质使菌体残留物TOC含量的增加幅度小于CK,尽管如此,培养结束时,邻苯二酚参与的4个处理、葡萄糖和甘氨酸组合溶液的添加使菌体残留物TOC含量显著高于CK;(3)木质素经微生物转化形成的菌体残留物拥有羟基O—H、不对称脂族—CH_(3)、对称脂族—CH_(2)—、芳香碳C C及多糖类物质,与土壤胡敏酸有着相似的FTIR特征,但其分子缩合度尚无法达到土壤胡敏酸的复杂程度。各处理在完成培养后,菌体残留物中的羟基含量有着不同程度增加,而多糖含量有所下降,单一甘氨酸以及葡萄糖和甘氨酸组合溶液的添加使菌体残留物的脂族化程度提高,而邻苯二酚参与的4个处理及单独添加葡萄糖可使菌体残留物中的芳香碳比例进一步提高。综上,添加Maillard反应前体物质可促进细胞代谢产物矿化,使TOC含量下降、提高菌体残留物回收率,同时使其羟基含量增加、多糖含量降低,不同前体物质对菌体残留物脂族化和芳香化的影响规律不同,邻苯二酚参与的4个处理及单一添加葡萄糖可使菌体残留物中的芳香碳比例提高。

关键词： Maillard反应前体物质木质素菌体残留物 FTIR光谱

不同灌溉水盐度下土壤真菌群落对生物炭施用的响应

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环境科学 2024年第1期45卷 520-529页

作者：郑志玉郭晓雯闵伟石河子大学农学院石河子832003

咸水灌溉可缓解干旱区淡水资源短缺的问题,但是长期咸水灌溉会破坏土壤真菌群落结构.为缓解盐分带来的危害,采用生物炭作为土壤改良剂,以改善土壤真菌群落结构.为探究施用生物炭对盐渍化土壤真菌群落结构多样性的影响,设置两个灌溉水盐... 详细信息

咸水灌溉可缓解干旱区淡水资源短缺的问题,但是长期咸水灌溉会破坏土壤真菌群落结构.为缓解盐分带来的危害,采用生物炭作为土壤改良剂,以改善土壤真菌群落结构.为探究施用生物炭对盐渍化土壤真菌群落结构多样性的影响,设置两个灌溉水盐度:0.35 dS·m^(-1)(淡水)和8.04 dS·m^(-1)(咸水),在每个灌溉水盐度下,设置2个生物炭施用水平:0 t·hm^(-2)(不施)和3.7 t·hm^(-2)(施用).高通量测序结果表明,与淡水灌溉相比,咸水灌溉增加了真菌群落物种多样性,降低了真菌群落物种丰富度;在咸水灌溉条件下施加生物炭降低了土壤真菌群落物种多样性和物种丰富度.各处理土壤的优势菌门为:子囊菌门、被孢菌门、担子菌门、壶菌门、球囊菌门和罗兹菌门,优势菌属为:赤霉菌属、Sarocladium、毛壳菌属、镰刀菌属和葡萄穗霉属.与淡水灌溉相比,咸水灌溉显著增加担子菌门和壶菌门的相对丰度,显著降低子囊菌门和罗兹菌门的相对丰度.咸水灌溉的条件下施用生物炭显著增加子囊菌门和Sarocladium的相对丰度,显著降低担子菌门、毛壳菌属和镰刀菌属的相对丰度.LEfSe差异分析表明,在不施生物炭的条件下,咸水灌溉降低真菌群落潜在生物标志物数量,而咸水灌溉的条件下施用生物炭增加真菌群落潜在生物标志物数量.以上结果表明,施用生物炭能够改善盐渍化土壤环境和真菌群落结构,为干旱区合理咸水灌溉和培肥土壤提供理论依据.

关键词：灌溉水盐度生物炭真菌 LEfSe分析高通量测序

生物炭和秸秆还田对咸水滴灌棉田土壤微生物群落特征及功能差异的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3571-3583页

作者：郭晓雯向贵琴张发朝江山闵伟石河子大学农学院石河子832003

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水(0.35 d S·m^(-1),FW)和咸水(8.04 d S·m^(-1),SW)灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添... 详细信息

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水(0.35 d S·m^(-1),FW)和咸水(8.04 d S·m^(-1),SW)灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添加生物炭(3.7 t·hm^(-2),BC)和秸秆(6 t·hm^(-2),ST),旨在明晰生物炭和秸秆还田对盐渍化土壤理化性质及微生物群落结构的影响.结果表明,咸水灌溉显著增加土壤含水量、电导率、速效磷和全碳的含量,但显著降低了p H值和速效钾的含量.生物炭和秸秆还田均显著增加土壤含水量、速效磷、速效钾和全碳的含量,但显著降低了咸水灌溉条件下的电导率值.各处理土壤优势菌门为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.咸水灌溉显著增加芽单胞菌门和变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门和放线菌门的相对丰度.在淡水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.在咸水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.LEf Se分析表明,咸水灌溉降低了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;咸水灌溉条件下,生物炭还田增加了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在标志物和功能数量.RDA结果显示,土壤微生物群落和功能结构与EC_(1∶5)、SWC和p H值显著相关.咸水灌溉会恶化土壤环境,不利于农业生产,其中EC_(1∶5)、SWC和p H值是驱动土壤微生物群落和功能结构变化的重要因子,采用生物炭和秸秆还田可减缓盐分对土壤和作物的危害,为提高农业生产力奠定基础.

关键词：宏基因组生物炭秸秆咸水土壤微生物

基于土壤氮素水平的玉米冠层SPAD值估算方法

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生态学杂志 2024年第5期43卷 1488-1497页

作者：运彬媛张昊翟勇全马健祯姬丽李稼润金学兰贾彪宁夏大学农学院银川750021

通过机器学习方法结合近地面遥感图像参数建立高精度的玉米冠层叶片SPAD估算模型,及时了解玉米冠层叶片叶绿素含量状况,以期达到玉米田块氮肥精细管理、减量少施以及氮素营养快速诊断的目的。本研究采用大疆四旋翼航测无人机挂载数码相... 详细信息

通过机器学习方法结合近地面遥感图像参数建立高精度的玉米冠层叶片SPAD估算模型,及时了解玉米冠层叶片叶绿素含量状况,以期达到玉米田块氮肥精细管理、减量少施以及氮素营养快速诊断的目的。本研究采用大疆四旋翼航测无人机挂载数码相机,获取2年6个氮素水平下玉米拔节期至吐丝期的冠层植被指数,分析冠层植被指数与SPAD值的相关性,运用单变量回归(UR)、多元回归(MR)和基于主成分分析的BP神经网络算法(PCA-BP)分别构建玉米SPAD估算模型,筛选最优模型并检验。结果表明:在玉米吐丝期,与SPAD显著相关的植被指数有10个,相关性较高的依次有红光标准化值(NRI)、蓝红比值指数(BRRI)、差值植被指数(DVI)和归一化叶绿素比值植被指数(NPCI),均在0.80以上;分别构建这4个指标的线性、对数、指数和幂函数模型,效果最好的是以NPCI为自变量的幂函数模型,其R2为0.748;基于PCA-BP神经网络构建的SPAD值估算模型精度最高,R2为0.818,其次是多元逐步回归模型,单变量回归模型最低。经检验可知,基于PCA-BP神经网络模型对SPAD的估测值与实测值最为接近,R2为0.830,RMSE为0.542,nRMSE为0.89%,预测效果最佳。研究表明,基于PCA-BP神经网络的玉米冠层SPAD值估测模型准确度高,可为无人机图像参数估算玉米冠层SPAD值提供新方法。

关键词：玉米 SPAD 冠层植被指数土壤氮素 PCA-BP神经网络

可重构仿生四足机器人倾覆后恢复机理与特性研究

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农业机械学报 2024年第2期55卷 433-441,458页

作者：张春燕刘玉航丁兵杨杰上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 南京农业大学农学院南京210095

农业环境起伏多变,边界模糊,大多呈非结构化分布。四足机器人在复杂农业环境中作业时,易出现因倾覆失去运动能力的情况,因此机器人需具备倾覆后自我恢复能力。传统四足机器人倾覆后恢复多数依靠腿部运动来实现,而可重构四足机器人,可通... 详细信息

农业环境起伏多变,边界模糊,大多呈非结构化分布。四足机器人在复杂农业环境中作业时,易出现因倾覆失去运动能力的情况,因此机器人需具备倾覆后自我恢复能力。传统四足机器人倾覆后恢复多数依靠腿部运动来实现,而可重构四足机器人,可通过躯干与腿部协调运动来实现倾覆后自我恢复。本文基于可重构躯干构型多变,得到了多种仿生形态的可重构四足机器人,规划了基于可重构理论的倾覆后恢复机理。对比倾覆后可重构机器人利用躯干拱起折叠和单侧翻转折叠两种恢复方式,分析R1型、R2型可重构四足机器人恢复的运动特性。利用软件ADAMS进行仿真,对仿真数据进行分析,证明了可重构躯干比刚性躯干更有效地减少了恢复过程中的冲击。最后设计样机并进行实验,验证机理实施的可行性与稳定性,研究结果表明其可降低实现静态自我恢复的难度。

关键词：四足机器人可重构仿生倾覆恢复

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低磷信号调控独脚金内酯合成与水稻株型的核心机制

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科学通报 2024年第2期69卷 143-145页

作者：刘斌倪中福中国农业大学农学院北京100193

不开作物株型改良和化肥的大量施用[1,2].近年来,主要营养元素调控植物株型的分子机制逐渐成为研究热点.磷是植物生长发育必需的大量元素之一,土壤中易被植物直接吸收的无机磷盐含量较低,而生产磷肥所需的磷矿资源不可再生,磷矿的大量... 详细信息

不开作物株型改良和化肥的大量施用[1,2].近年来,主要营养元素调控植物株型的分子机制逐渐成为研究热点.磷是植物生长发育必需的大量元素之一,土壤中易被植物直接吸收的无机磷盐含量较低,而生产磷肥所需的磷矿资源不可再生,磷矿的大量开采在浪费资源的同时也造成了严重的环境污染.已有研究报道表明,在低磷胁迫下植物能够通过改变根系结构来促进磷的吸收.

关键词：大量元素水稻株型低磷胁迫根系结构无机磷磷矿资源独脚金内酯信号调控