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不同年限紫云英配施减量化肥对土壤磷吸附解吸特征的影响

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草业学报 2024年第7期33卷 41-52页

作者：张成兰刘春增吕玉虎李本银张琳丁丽杜光辉张香凝郑春风张济世李敏曹卫东河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002 信阳市农业科学院河南信阳464000 安徽省农业科学院土壤肥料研究所安徽合肥230031 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

为明确不同年限紫云英配施减量化肥对土壤磷吸附解吸特征的动态影响。本研究依托于河南省信阳市长期定位试验,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+80%化肥(G+80%CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+60%化肥(G+60%CF)、2250... 详细信息

为明确不同年限紫云英配施减量化肥对土壤磷吸附解吸特征的动态影响。本研究依托于河南省信阳市长期定位试验,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+80%化肥(G+80%CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+60%化肥(G+60%CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+40%化肥(G+40%CF)共5个处理,分析2011、2016、2020年土壤磷吸附解吸特征变化趋势及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明:Langmuir等温吸附方程能较好地拟合土壤磷的吸附特征(R2为0.9804~0.9949,P研究为豫南稻区合理施肥提供了理论依据。

关键词：土壤磷吸附解吸特征参数冗余分析

氯酯磺草胺与甲咪唑烟酸复配防除香附子效果及对紫花苜蓿安全性

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草业科学 2024年第2期41卷 416-424页

作者：苏旺苍杨慕菡薛飞孙兰兰徐洪乐吴仁海河南省农业科学院植物保护研究所河南郑州450002

为明确氯酯磺草胺与甲咪唑烟酸应用于紫花苜蓿(Medicago sativa)田的可行性,在温室和田间测定了氯酯磺草胺和甲咪唑烟酸复配对香附子(Cyperus rotundus)的防效和紫花苜蓿的安全性。温室试验表明,氯酯磺草胺和甲咪唑烟酸复配对香附子具... 详细信息

为明确氯酯磺草胺与甲咪唑烟酸应用于紫花苜蓿(Medicago sativa)田的可行性,在温室和田间测定了氯酯磺草胺和甲咪唑烟酸复配对香附子(Cyperus rotundus)的防效和紫花苜蓿的安全性。温室试验表明,氯酯磺草胺和甲咪唑烟酸复配对香附子具有很好的防除效果,两者按有效成分用量比1:2~1:4配比对香附子株高和鲜重的共毒系数分别介于131.54~150.46和152.84~180.25,呈明显增效作用,其中1:3的比例配伍的增效最为明显,对紫花苜蓿和香附子之间的株高和鲜重选择性指数分别为1.86和1.56。两地田间试验表明,氯酯磺草胺和甲咪唑烟酸(17.50+52.50)~(25.00+75.00) g·hm^(-2)复配处理对郑州和兰考两地的香附子株防效分别为78.5%~88.5%和82.1%~90.8%、鲜重防效分别为83.4%~92.7%和84.7%~93.6%,增产率分别为28.8%~35.1%和30.5%~38.3%,显著高于氯酯磺草胺和甲咪唑烟酸单用,且避免了单用氯酯磺草胺和甲咪唑烟酸的药害问题,提高了对紫花苜蓿的安全性,表明甲咪唑烟酸和氯酯磺草胺复配可有效防控香附子,对紫花苜蓿的安全性较好,具有良好推广应用前景。

关键词：株高鲜重药害防效增效共毒系数选择性指数

生物炭负载氨氮对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3533-3542页

作者：杨如意董艳红肖鑫徐艳丽况帅宋文静董建新郑学博中国农业科学院烟草研究所农业农村部烟草生物学与加工重点实验室青岛266101 中国农业科学院研究生院北京100081 山东省农业技术推广中心济南250003

土壤氮输入形式显著影响土壤CO_(2)排放.生物炭负载氨氮作为一种新型氮输入形式,既降低了农田化学氮肥投入,又减少了环境治理成本,其对推动国家化肥零增长、农田面源污染防治和实现国家“碳达峰”、“碳中和”目标意义重大.通过室内培... 详细信息

土壤氮输入形式显著影响土壤CO_(2)排放.生物炭负载氨氮作为一种新型氮输入形式,既降低了农田化学氮肥投入,又减少了环境治理成本,其对推动国家化肥零增长、农田面源污染防治和实现国家“碳达峰”、“碳中和”目标意义重大.通过室内培养试验,设置不施肥(CK)、单施化学氮肥(CF)、生物炭配施化学氮肥(BF)和生物炭负载氨氮(BN)这4种处理,研究了不同氮输入形式对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响.结果表明,与CF相比,BF显著提高了累计碳排放量(66.24%),而BN未见显著性差异.值得注意的是,BN累计碳排放量较BF处理显著降低了35.28%.与CF和BF相比,BN处理β-葡萄糖苷酶,过氧化物酶,多酚氧化酶活性显著提高了20.25%和5.20%,36.72%和36.19%,90.36%和61.36%.与CF相比,BF处理提高了微生物群落丰富度和群落多样性,BN处理降低了微生物群落丰富度.与BF相比,BN处理变形菌门相对丰度降低了11.16%,放线菌门和拟杆菌门相对丰度分别提高了8.12%和5.83%.对微生物群落结构影响最大的土壤因子是木糖苷酶活性,绿弯菌门相对丰度与纤维二糖水解酶活性极显著相关;芽单胞菌门相对丰度与β-葡萄糖苷酶活性极显著相关;变形菌门相对丰度与累计碳排放量呈极显著相关.综上所述,生物炭负载氨氮较生物炭配施化学氮肥显著减少了累计碳排放量,其减排效果更优.研究结果将有利于国家“双碳战略”落地、生物天然气产业健康发展、国家绿色种养循环农业体系构建和国家化肥零增长战略实现.

关键词：生物炭负载氨氮生物炭累计碳排放量酶活性微生物群落

蜡样芽孢杆菌挥发物对苹果轮纹病菌的拮抗活性

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园艺学报 2024年第6期51卷 1403-1412页

作者：覃艮红袁洪波王卓妮史冰柯范洋洋王丽张猛涂洪涛徐超侯珲中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009 河南农业大学植物保护学院郑州450009 中国农业科学院中原研究中心河南新乡453004

为了探索苹果轮纹病生物防治方法,分析了蜡样芽孢杆菌菌株G3-17挥发性有机化合物对苹果轮纹病菌的拮抗活性。平皿对扣试验显示,在前期研究基础上菌株G3-17不同浓度的挥发物均能显著抑制苹果轮纹病菌的生长。顶空固相微萃取—气相色谱—... 详细信息

为了探索苹果轮纹病生物防治方法,分析了蜡样芽孢杆菌菌株G3-17挥发性有机化合物对苹果轮纹病菌的拮抗活性。平皿对扣试验显示,在前期研究基础上菌株G3-17不同浓度的挥发物均能显著抑制苹果轮纹病菌的生长。顶空固相微萃取—气相色谱—质谱联用分析显示,菌株G3-17主要分泌6种挥发性有机化合物,其中苯甲醛对苹果轮纹病菌的抑制效果最好,在浓度为125~625μL·L^(-1)范围内抑制率为57.24%~100.00%。苯甲醛处理还能破坏苹果轮纹病菌细胞膜的完整性,并能诱导苹果果实病程相关蛋白基因(Md PR1和Md PR5)的表达。防效试验结果显示,苯甲醛处理能有效防治苹果轮纹病,在浓度为125、250和500μL·L^(-1)时的防效分别为39.80%、84.77%和90.67%。研究表明,蜡样芽孢杆菌菌株G3-17挥发物及主要成分苯甲醛对苹果轮纹病具有较好的防治潜力。

关键词：芽孢杆菌苹果轮纹病挥发性有机化合物苯甲醛生物防治

玉米苯丙氨酸解氨酶（PAL）家族基因分析及ZmPAL5的功能研究

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中国农业科学 2024年第12期57卷 2265-2281页

作者：曹丽茹叶飞宇库丽霞马晨晨庞芸芸梁小菡张新鲁晓民河南省农业科学院粮食作物研究所/神农种业实验室河南农业大学农学院

【目的】挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network,WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，... 详细信息

【目的】挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network,WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，鉴定与抗旱和复水相关的ZmPAL基因。利用生物信息学方法对编码PAL的基因进行全基因组分析。运用实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测ZmPAL基因在干旱处理条件下的表达情况，以及ZmPAL5在不同自交系间的表达特性和在不同组织中的表达模式。最后，利用遗传转化分析ZmPAL5在玉米中的抗旱功能，并借助CRISPR/Cas9技术对PAL5同源基因进行缺失型拟南芥突变体的抗旱性分析。【结果】鉴定了19个玉米ZmPAL基因，其中6个基因聚集在第5染色体上，其编码蛋白多为亲水性酸性蛋白，且PAL家族基因的进化相对保守。ZmPAL基因启动子区域含有大量与激素和非生物应激响应相关的顺式作用元件。确定了6个核心基因，其中4个基因在干旱处理后显著上调表达。尤其是ZmPAL5在干旱胁迫后表达量增加了8.57倍。在干旱胁迫和复水处理条件下，发现抗旱自交系郑8713中ZmPAL5的表达水平显著高于旱敏感自交系B73。同时，ZmPAL5是一个组成型表达基因，在幼茎中表现出高水平的表达。过表达ZmPAL5玉米在干旱胁迫下生长良好，其相对含水量、木质素、叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量，以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性分别是野生型的1.52、1.49、1.47、1.43、1.44、1.41、1.53、1.41和1.35倍，但丙二醛含量是野生型的0.65倍。PAL5缺失型拟南芥突变体对干旱敏感。在干旱胁迫下，其生理生化指标与过表达ZmPAL5玉米的指标变化趋势相反。【结论】筛选出6个响应干旱胁迫的核心基因（ZmPAL3、ZmPAL5、ZmPAL6、ZmPAL8、ZmPAL11和ZmPAL13），其中，ZmPAL5的表达量与抗旱性呈正相关。ZmPAL5通过影响渗透调节物质含量和抗氧化酶活性正向调节植物的抗旱性和恢复能力。

关键词：玉米苯丙氨酸解氨酶 ZmPAL5 抗旱性生理生化

基于气象因素的玉米单产堆栈集成学习建模与预测

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中国农业科学 2024年第4期57卷 679-697页

作者：李乾川许世卫张永恩庄家煜李灯华刘保花朱之洵刘浩中国农业科学院农业信息研究所

【目的】在世界气候变化加剧和气象灾害频发的背景下，探究气象因素对玉米单产的重要性并准确预测玉米单产对于促进农业生产和田间管理具有重要意义。本文旨在量化分析玉米各生育阶段气象因素对单产的重要性并建立高精度、高可靠性的玉... 详细信息

【目的】在世界气候变化加剧和气象灾害频发的背景下，探究气象因素对玉米单产的重要性并准确预测玉米单产对于促进农业生产和田间管理具有重要意义。本文旨在量化分析玉米各生育阶段气象因素对单产的重要性并建立高精度、高可靠性的玉米气象单产堆栈集成学习估测模型来预测单产。【方法】利用HP滤波法和移动平均法确定各县域趋势单产模型并分离出各县气象单产。采用轻量级梯度提升机（LightGBM）、Bagging和Stacking 3种集成学习方法，通过对中国12个省份596个县级行政区域和气象观测站跨度34年的日度气象数据和玉米产量数据进行分析，建立3种基于不同集成学习框架（LightGBM、Bagging和Stacking）的玉米气象单产预测模型。【结果】适用HP滤波法作为趋势单产模型的县域主要集中在陕西、河南、江苏和安徽地区。相较于HP滤波法，更多县域适用于移动平均法，且多数县域R 2分布于0.8以上。基于5年滑动预测和模型精度评价指标，3种模型对玉米单产的平均绝对百分比误差（MAPE）指标均低于6%。Stacking模型MAPE值达到4.60%，预测精度高，泛化性强。结果表明玉米气象单产堆栈集成学习预测模型（Stacking）具有更高精度和更强鲁棒性，并能有效利用各基学习器特点与优势，提升预测精度，是根据气象因素预测玉米单产的最优模型。此外，基于12省玉米生育阶段27个气象因素的随机森林特征重要性评分对玉米单产的定量分析，对作物监测和田间管理有借鉴和参考意义。【结论】3种集成学习方法，尤其是堆栈集成学习模型（Stacking）预测效果能够详细反映出玉米单产的时空分布变化情况。基于气象因素的玉米单产堆栈集成学习模型可为田间管理和精准预测玉米单产提供新方法。

关键词：玉米气象单产集成学习单产估测县级数据特征重要性

河南省山药病毒病病原鉴定及主要病毒的序列分析

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植物病理学报 2024年

作者：秦艳红鲁书豪王凤丽刘玉霞文艺高素霞李绍建吴绪金王飞鲁传涛河南省农业科学院植物保护研究所河南省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所

为开展河南省山药病毒种类及遗传变异的系统性研究，通过高通量测序（high-throughput sequencing）和RT-PCR检测疑似病毒病的山药样品188份，结果表明从山药样品中检测出5种病毒：日本山药花叶病毒(Japanese yam mosaic virus, JYMV)... 详细信息

为开展河南省山药病毒种类及遗传变异的系统性研究，通过高通量测序（high-throughput sequencing）和RT-PCR检测疑似病毒病的山药样品188份，结果表明从山药样品中检测出5种病毒：日本山药花叶病毒(Japanese yam mosaic virus, JYMV)、油菜花叶病毒（youcai mosaic virus,YoMV）、山药潜隐病毒（yam latent virus, YLV）、蚕豆萎蔫病毒-2(broad bean wilt virus 2, BBWV-2)和淮山药黄斑花叶病毒（yam yellow spot mosaicvirus,YYSMV）。JYMV、YoMV、YYSMV、BBWV-2和YLV的检出率分别为94.15%、87.23%、68.09%、42.02%和29.79%，其中98.94%的山药样品都存在复合侵染现象。本研究统计188份样品中共有20种复合侵染类型，其中JYMV+YYSMV+YoMV是主要复合侵染类型，检出率是26.60%。序列分析结果表明，YoMV和JYMV较保守，其次是YYSMV,YLV和BBWV2变异较大，遗传进化树分析结果表明本研究获得的分离物与同一地区的分离物亲缘关系较近。同时HTS分析结果表明在山药上检测到其他未明确分类地位的病毒种类，因此后续还需全面系统地对河南省山药病毒的种类开展研究。

关键词：山药病毒病高通量测序病原鉴定复合侵染序列分析

机器学习在微塑料识别与环境风险评估中的应用研究进展

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环境科学 2024年第2期45卷 1185-1195页

作者：白润昊范瑞琪刘琪刘勤严昌荣崔吉晓何文清中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 中国农业科学院西部农业研究中心昌吉831100

微塑料是一种新型污染物,可以在环境中长期存在并造成生态风险.目前,微塑料污染已成为全球性的重大环境问题.借助新的技术途径,提高微塑料识别的简便性和可靠性,并系统分析各类环境介质中微塑料的污染特征,明确微塑料的环境效应,对科学... 详细信息

微塑料是一种新型污染物,可以在环境中长期存在并造成生态风险.目前,微塑料污染已成为全球性的重大环境问题.借助新的技术途径,提高微塑料识别的简便性和可靠性,并系统分析各类环境介质中微塑料的污染特征,明确微塑料的环境效应,对科学准确评价微塑料污染的环境风险具有重要意义.机器学习技术通过学习和解析大量数据建立结果评估或预测模型,目前已广泛应用于微塑料领域的相关研究.机器学习的应用可以提高视觉和光谱识别微塑料的自动化程度和识别效率,为微塑料污染溯源提供方法支撑并有助于揭示微塑料的复杂环境效应机制.通过综述机器学习技术在微塑料识别与环境风险评估中的应用研究进展,概括了机器学习在上述方向的应用特点和局限性,为机器学习在相关方向的发展和应用提出建议与展望.

关键词：微塑料机器学习识别污染特征环境效应

基于改进YOLO v7-tiny的玉米种质资源雄穗检测方法

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农业机械学报 2024年第7期55卷 290-297页

作者：马中杰罗晨骆巍王利锋冯晓李会勇河南省农业科学院农业信息技术研究所郑州450002 农业农村部黄淮海智慧农业技术重点实验室郑州450002 河南省农业科学院农作物种质资源研究所郑州450002

针对玉米种质资源遗传多样性丰富导致雄穗大小、形态结构及颜色呈现较大差异,无人机搭载可见光传感器相比地面采集图像分辨率低,以及图像中部分雄穗过小、与背景相似度高、被遮挡、相互交错等情况带来的雄穗检测精度低的问题,提出了一... 详细信息

针对玉米种质资源遗传多样性丰富导致雄穗大小、形态结构及颜色呈现较大差异,无人机搭载可见光传感器相比地面采集图像分辨率低,以及图像中部分雄穗过小、与背景相似度高、被遮挡、相互交错等情况带来的雄穗检测精度低的问题,提出了一种改进YOLO v7-tiny模型的玉米种质资源雄穗检测方法。该方法通过在YOLO v7-tiny中引入SPD-Conv模块和VanillaBlock模块,以及添加ECA-Net模块的方式,增强模型对雄穗特征的提取能力。利用自建的玉米种质资源雄穗数据集,训练并测试改进模型。结果表明,改进YOLO v7-tiny的平均精度均值为94.6%,相比YOLO v7-tiny提升1.5个百分点,相比同等规模的轻量级模型YOLO v5s、YOLO v8s分别提升1.0、3.1个百分点,显著降低了图像中雄穗漏检及背景误检为雄穗的发生,有效减少了单穗误检为多穗和交错状态下雄穗个数误判的情况。改进YOLO v7-tiny模型内存占用量为17.8 MB,推理速度为231 f/s。本文方法在保证模型轻量化的前提下提升了雄穗检测精度,为玉米种质资源雄穗实时、精准检测提供了技术支撑。

关键词：种质资源玉米雄穗目标检测无人机可见光影像 YOLO v7-tiny

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