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基于PLSR的土壤颜色预测方法及其与色系转换法的对比研究

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土壤学报 2018年第6期55卷 1411-1421页

作者：李怡春潘恺王昌昆刘娅吴士文刘杰徐爱爱潘贤章土壤与农业可持续发展国家重点实验室(南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049

传统的土壤颜色测定主要采用蒙塞尔比色卡比对,精度高,但费时费力。近年来尝试采用色系转换法预测土壤颜色,方法较为简便。基于土壤高光谱反射率和偏最小二乘回归(PLSR)方法进行土壤颜色预测,并与色系转换法进行对比研究。采集皖赣鄂交... 详细信息

传统的土壤颜色测定主要采用蒙塞尔比色卡比对,精度高,但费时费力。近年来尝试采用色系转换法预测土壤颜色,方法较为简便。基于土壤高光谱反射率和偏最小二乘回归(PLSR)方法进行土壤颜色预测,并与色系转换法进行对比研究。采集皖赣鄂交界地区76个不同颜色的土壤样品,分别采用PLSR及色系转换法进行土壤颜色预测,并与实测结果进行了对比。结果表明,PLSR交叉验证的R2cv分别达到0.62、0.61和0.75,测定值标准偏差与标准预测误差的比值(RPD)分别达到1.94、1.67和2.15,说明PLSR模型用于土壤颜色预测是可行的;其均方根误差(RMSE)仅为1.32、0.55和0.97个单位,较色系转换法的RMSE分别低0.94、1.24和0.95个单位,其HV/C整体预测误差?E的平均值为1.91,较色系转换法的平均值低5.16,说明PLSR方法预测土壤蒙塞尔颜色较色系转换法更优。该方法为土壤颜色的获取提供了一种新的途径。

关键词：土壤颜色色系转换光谱偏最小二乘回归

2015年诺贝尔生理学或医学奖的启示——土壤微生物分离培养推动了寄生虫病防治

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土壤学报 2016年第1期53卷 12-15页

作者：贾仲君土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008

1974年日本科学家大村智从土壤中分离到一株链霉菌,并与美国默克(Merck)公司合作,发现了阿维菌素,在治疗盘尾丝虫症(河盲症)和淋巴丝虫病(象皮病)方面取得了重大突破,成为2015年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一,表明纯菌株的分离和培养... 详细信息

1974年日本科学家大村智从土壤中分离到一株链霉菌,并与美国默克(Merck)公司合作,发现了阿维菌素,在治疗盘尾丝虫症(河盲症)和淋巴丝虫病(象皮病)方面取得了重大突破,成为2015年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一,表明纯菌株的分离和培养具有极为重要的意义,应在未来土壤微生物研究中得到更多的重视。

关键词：土壤微生物诺贝尔奖抗生素分离培养

保水剂对干湿循环的响应及对稀土尾砂土壤水分状况的影响

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江西农业大学学报 2023年第1期45卷 210-219页

作者：贺燕子田芷源马瑞朱绪超中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049

【目的】南方地区离子型稀土尾矿区的生态环境脆弱,强烈的干湿交替条件加剧了土壤水分亏缺。保水剂由于吸水持水能力强,研究其在稀土尾矿区的应用对于提升土壤水分条件、促进尾矿区生态恢复具有重要的实践意义。【方法】通过模拟土壤吸... 详细信息

【目的】南方地区离子型稀土尾矿区的生态环境脆弱,强烈的干湿交替条件加剧了土壤水分亏缺。保水剂由于吸水持水能力强,研究其在稀土尾矿区的应用对于提升土壤水分条件、促进尾矿区生态恢复具有重要的实践意义。【方法】通过模拟土壤吸水和蒸发过程,分析了6次干湿循环条件下保水剂粒径(1.0~2.0 mm、0.45~1.0 mm、土壤水分条件差,其土壤饱和含水量(SWC)显著低于未采矿区自然土(36.21%土壤水分蒸发快、完全干旱时间较短;添加保水剂能显著改善尾砂土壤水分状况,尾砂土SWC提升了0.12~0.91倍,通过抵御土壤水分蒸发,土壤完全干旱时间延长了0.67倍,土壤保水持水能力得到提升。(2)保水剂应用效果主要受到土壤干湿循环因素的影响,经历6次干湿循环后添加保水剂的尾砂土SWC从54.87%降至39.33%,土壤完全干旱时间缩短,土壤中的保水剂吸水倍数(SC)从47.19 g/g降至18.01 g/g;削弱效应主要发生在初次循环后,相比循环1次,循环2次后尾砂土SWC和保水剂SC分别降低19.43%和9.39 g/g,尽管如此经历多次循环后应用保水剂的尾砂土水分条件仍优于未采矿区自然土壤(39.33%>34.25%)。(3)保水剂施用方式中,浓度是影响保水剂应用效果的主要因素,粒径则主要影响保水剂吸水性能,两者交互作用显著,浓度和粒径越大,土壤保水持水能力提升效果越好,相比浓度0.2%、粒径土壤完全干旱时间延长0.67倍;土壤干湿循环通过破坏保水剂网状结构削弱了其在土壤中的浓度和粒径效应,高浓度和大粒径保水剂更耐久,6次循环后添加0.6%、1.0~2.0 mm的保水剂的尾砂土SWC和保水剂SC分别为46.27%和23.91 g/g。【结论】保水剂在稀土尾砂区具有良好的应用效果,基于保水剂对土壤干湿循环响应机制,添加0.6%、1.0~2.0 mm的保水剂对提升尾砂土保水持水能力及延缓土壤干旱更加有效。

关键词：保水剂干湿循环离子型稀土尾矿土壤水分条件土壤蒸发

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提高铝毒胁迫下植物氮磷利用的策略分析

植物生理学报 2015年第10期51卷 1583-1589页

作者：赵学强沈仁芳中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008

氮肥和磷肥利用率低是全球农业生产面临的突出问题。当前作物高产主要依赖于大量化肥的施用,这带来包括土壤酸化在内的一系列环境问题。铝毒是酸性土壤限制植物生长的主要因子。虽然在植物氮磷高效利用机制方面已开展了大量研究工作,但... 详细信息

氮肥和磷肥利用率低是全球农业生产面临的突出问题。当前作物高产主要依赖于大量化肥的施用,这带来包括土壤酸化在内的一系列环境问题。铝毒是酸性土壤限制植物生长的主要因子。虽然在植物氮磷高效利用机制方面已开展了大量研究工作,但是如何提高铝毒胁迫下植物氮磷利用并未得到关注。铝毒最明显的表型是抑制根系生长,根系是植物吸收养分的主要部位,所以铝毒与植物养分吸收效率密切相关。本文首先简要介绍了土壤铝毒的产生以及植物铝毒和耐铝机制,然后深入分析了铝与氮、磷在土壤和植物中的相互作用,最后提出了提高铝毒胁迫下植物氮磷利用的策略。

关键词：铝毒铵态氮硝态氮磷效率酸性土壤

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酸性土壤中解磷菌的分离及其促生效果研究

中国土壤与肥料 2023年第1期 224-230页

作者：李小莉赵学强董晓英沈仁芳中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049

酸性土壤中磷易被固定,磷的生物有效性极低。解磷菌对土壤中难溶性磷具有重要的增溶作用。虽然已有不少解磷菌方面的研究,但是主要集中于中性和石灰性土壤中钙磷的解磷菌报道,而关于酸性土壤中高效溶解铝磷的微生物报道较少。采用培养... 详细信息

酸性土壤中磷易被固定,磷的生物有效性极低。解磷菌对土壤中难溶性磷具有重要的增溶作用。虽然已有不少解磷菌方面的研究,但是主要集中于中性和石灰性土壤中钙磷的解磷菌报道,而关于酸性土壤中高效溶解铝磷的微生物报道较少。采用培养基和土培试验,首先对酸性土壤上不同植物(胡枝子、大豆、水稻)根际土壤中的解磷菌进行了分离,然后比较了它们对不同磷源(磷酸钙和磷酸铝)的溶解能力,最后研究了它们对大豆生长和磷吸收的影响。通过使用难溶性磷源(磷酸钙和磷酸铝)的固体培养基,分离得到5株优势菌株L1、S1、S2、R1和R2,经16S rRNA序列鉴定,L1属于阮杆菌属(Nguyenibacter),S1和S2分别属于假单胞菌属(Pseudomonas)和沙雷氏菌属(Serratia),R1和R2分别属于伯克氏菌属(Burkholderia)和雷尔氏菌属(Ralstonia)。菌株S1、S2、R1和R2对难溶性磷酸钙有较强的溶解能力,对磷酸铝的溶解能力较弱;菌株L1对磷酸铝表现出较高的溶解能力,对难溶性磷酸钙的溶解能力弱。联合接种菌株L1+S1对大豆生长和磷吸收表现出良好的促进效果,而单独接种L1和S1效果不显著。因此,从酸性土壤中分离到的5株解磷菌对钙磷和铁磷具有不同的溶解效果,联合接种L1和S1显著改善了酸性土壤作物的生长和磷的吸收,为研发酸性土壤高效解磷生物肥提供了菌种资源。

关键词：红壤解磷菌筛选解磷能力 pH 大豆

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宁夏引黄灌区土壤有机碳密度时空变化特征

生态学杂志 2015年第8期34卷 2245-2254页

作者：董林林于东升张海东史学正中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008

利用1980年全国第二次土壤普查的102个土壤剖面（0～100cm）和147个表层样（0～20cm），以及2009年采集的39个土壤剖面和241个表层土样属性数据，分别计算灌区表层和剖面土壤有机碳密度，通过对比分析，研究了宁夏引黄灌区近30年来土壤... 详细信息

利用1980年全国第二次土壤普查的102个土壤剖面（0～100cm）和147个表层样（0～20cm），以及2009年采集的39个土壤剖面和241个表层土样属性数据，分别计算灌区表层和剖面土壤有机碳密度，通过对比分析，研究了宁夏引黄灌区近30年来土壤有机碳储量的变化特征。结果表明：1980--2009年，宁夏引黄灌区表层（0～20cm）土壤有机碳密度由16．57MgC．hm-2增至21．44Mgc·hm-2，平均年增幅为0．98％（P〈0．01）；剖面（0～100om）土壤有机碳密度平均由55．70MgC·hm-2增至58．49MgC·hm-2，平均年增幅为0．17％（P〉0．05）；土壤类型是影响灌区土壤有机碳储量的主导性因素；灌区土壤有机碳密度与灌溉时间之间有较强的相关性（P〈0．01），灌溉耕作时间越长，土壤有机碳密度越高；单位面积化肥施用量、单位面积作物产量及作物种植类型对灌区土壤有机碳变化产生了重要影响；气温和降水对土壤有机碳变化影响不明显。引黄灌溉耕作对提高灌区土壤有机碳储量和降低温室气体排放具有积极的作用。

关键词：引黄灌区有机碳时空变化驱动因素

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腐殖酸对低浓度百菌清的缓释增效作用

中国农业科学 2019年第1期52卷 65-72页

作者：魏世平吴萌李桂龙江春玉刘明陈瑞蕊李忠佩中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室中国科学院大学

【目的】明确腐殖酸对低浓度(5 mg·L-1)百菌清(chlorothalonil)的缓释增效作用,为减少农药使用量、延长农药药效提供新的科学思路,为选择新的农药增效剂提供理论依据。【方法】将腐殖酸(50 mg·L-1)添加至低浓度百菌清中,进行尖镰孢(Fu... 详细信息

【目的】明确腐殖酸对低浓度(5 mg·L-1)百菌清(chlorothalonil)的缓释增效作用,为减少农药使用量、延长农药药效提供新的科学思路,为选择新的农药增效剂提供理论依据。【方法】将腐殖酸(50 mg·L-1)添加至低浓度百菌清中,进行尖镰孢(Fusarium oxysporum)的体外平板及液体培养,通过菌丝体生长试验及血球计数板、等温微量热技术,测定相应的抑菌率(inhibition rate,IR)、孢子体数量以及生长代谢过程中的热量排放。【结果】将对照抑菌率设定为0,腐殖酸-百菌清复配处理较百菌清处理的IR显著提高了10.29%(P<0.05),相对增效达到25.33%。液体摇菌培养过程中,摇菌培养的第3天,百菌清处理与腐殖酸-百菌清复配处理的孢子数无显著差异;摇菌培养第7天,百菌清处理的孢子数极显著低于其他处理(P<0.01);摇菌培养的第14天,腐殖酸-百菌清复配处理的孢子数显著低于其他处理(P<0.05),而百菌清处理与对照之间无显著差异,表明腐殖酸延长了低浓度百菌清对尖镰孢孢子数增加的抑制效应。各处理的热功率-时间曲线图显示,腐殖酸-百菌清复配处理热量排放曲线在监测的72 h内未检测到热排放峰;而单独添加百菌清的处理在试验的后期重新出现热排放峰;单独添加腐殖酸处理的热排放曲线与对照曲线接近。对热功率-时间曲线相关参数进一步分析,结果显示百菌清处理的Pmax(最大热功率)显著低于对照和腐殖酸处理(P<0.05),而Tmax(最大热功率时间)显著高于对照和腐殖酸处理(P<0.05);腐殖酸-百菌清复配处理的Pmax、Q(整体发热量)、k(生长速率常数)均显著低于其他处理(P<0.05),表明该处理病原菌的生长代谢活性显著低于其他处理,即病原菌生长代谢受到抑制的程度最大;腐殖酸处理与对照曲线各参数之间无显著差异,表明病原菌的生长代谢活性没有受到抑制,同时说明腐殖酸-百菌清复配处理中生长代谢受到的抑制作用与腐殖酸本身无关。【结论】添加腐殖酸可以显著提高低浓度百菌清对尖镰孢菌丝体生长、孢子体数量增加以及生长代谢过程中能量排放的抑制能力。将腐殖酸作为低浓度百菌清的农药增效剂,是降低百菌清用量及延长百菌清药效的有效措施。

关键词：腐殖酸百菌清等温微量热缓释增效作用

基于便携式X射线荧光光谱速测的设施菜地土壤重金属污染诊断与评价

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土壤学报 2024年第1期61卷 174-186页

作者：邓源樊亚男吴秋梅胡文友俞越明王华朱春梧李汛田康黄标中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所) 南京210008 河海大学环境学院南京210098 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008

土壤重金属污染快速诊断与评价是污染防控与风险管理的前提。以广东省典型设施蔬菜产地土壤为研究对象,采用便携式X射线荧光光谱法(portable X-ray fluorescence spectroscopy,PXRF)原位快速获取土壤重金属(镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、铅(... 详细信息

土壤重金属污染快速诊断与评价是污染防控与风险管理的前提。以广东省典型设施蔬菜产地土壤为研究对象,采用便携式X射线荧光光谱法(portable X-ray fluorescence spectroscopy,PXRF)原位快速获取土壤重金属(镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)、砷(As)、镍(Ni)及汞(Hg))含量,在传统实验室方法验证PXRF的准确性和稳定性的基础上,对广东省设施菜地表层土壤重金属的污染状况进行快速诊断,并对土壤重金属污染风险进行评价。结果表明:(1)异位PXRF法对土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As及Ni的测定值与传统实验室方法测定值极显著相关(P土壤Pb和As含量的PXRF原位测定值与传统实验室方法测定值极显著相关(P土壤含水量为150 g·kg^(-1)~200 g·kg^(-1)时,Cr、Pb、Zn和As的PXRF原位测定值与实验室测定值的相关性达到了极显著水平(P土壤Cd和Cu的超标现象较为突出,其点位超标率分别为20.9%和10.0%。设施菜地土壤Cd的平均含量为0.21 mg·kg^(-1),约为露天农田土壤的1.2倍。珠江三角洲地区设施土壤中各重金属的含量整体较其他地区高;(4)土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As、Ni及Hg的单项污染指数均小于1,由高到低依次为Cd>Cu>Pb>Zn>Cr>As>Ni>Hg,内梅罗综合污染指数的均值为0.69。就整体平均值而言,土壤重金属污染程度处于清洁水平。PXRF实现了广东省设施菜地土壤重金属污染的快速诊断,并快速识别出Cd和Cu为设施菜地污染风险较高的潜在污染元素,研究结果可为设施农业土壤重金属污染快速诊断与评价提供方法和数据支撑。

关键词：便携式X射线荧光光谱法设施农业快速检测空间分布风险评价

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流速对沟渠磷消纳的影响

农业环境科学学报 2024年

作者：佟德利李梦琦王海翔陈浩夏永秋王慎强汪玉中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室沈阳师范大学生命科学学院

为探究农业排放中沟渠磷消纳的过程，采用沟渠模拟系统，在不同流速(0、1、3、6、10 cm·s-1)下探究水体中磷的消纳过程和影响因素，实验设置了4个不同处理，分别为S-0.2处理、S-0.5处理、S+I.-0.2处理以及S+I.-0.5处理。结果表明：4种... 详细信息

为探究农业排放中沟渠磷消纳的过程，采用沟渠模拟系统，在不同流速(0、1、3、6、10 cm·s-1)下探究水体中磷的消纳过程和影响因素，实验设置了4个不同处理，分别为S-0.2处理、S-0.5处理、S+I.-0.2处理以及S+I.-0.5处理。结果表明：4种处理的总磷(TP)消纳速率均随流速的增加而减小，水体TP消纳速率分别从流速为0 cm·s-1时的24.1、63.5、37.5 μmol·m-2·h-1和72.9 μmol·m-2·h-1，降至流速为10 cm·s-1时的5.01、3.92、5.06 μmol·m-2·h-1和12.1 μmol·m-2·h-1。流速扰动作用影响水-沉积物界面，增加了水体颗粒态磷(PP)的浓度。零流速下水体PP分别为0.005、0.006、0.005 mg·L-1和0.009 mg·L-1，而流速为10 cm·s-1时水体中PP增加至0.04、0.08、0.03 mg·L-1和0.06 mg·L-1。此外，初始磷浓度相同时，种植水生鸢尾可提高水体平均TP消纳速率17%～34%，也会吸收更多的可溶性无机磷(DRP)。研究表明，低流速有利于磷的沉降和吸附，流速的增加会促进底泥扰动，导致颗粒态磷释放；此外，种植植物有助于沟渠中磷的消纳。

关键词：面源污染磷沿程消纳模拟沟渠流速