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湖南耕地土壤和稻米重金属污染防控实践与思考

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地学前缘 2024年第2期31卷 173-182页

作者：雷鸣周一敏黄大睿黄雅媛王薪琪李冰玉杜辉辉刘孝利铁柏清湖南农业大学环境与生态学院湖南长沙410128

湖南省是我国主要产粮区之一。由于矿产经济活动及其他人类活动,大面积耕地土壤受到重金属污染,从而一些地方的稻米重金属含量超过国家食品卫生标准。本研究对湖南省耕地土壤与稻米重金属污染现状和成因进行剖析。结果表明:湖南耕地土... 详细信息

湖南省是我国主要产粮区之一。由于矿产经济活动及其他人类活动,大面积耕地土壤受到重金属污染,从而一些地方的稻米重金属含量超过国家食品卫生标准。本研究对湖南省耕地土壤与稻米重金属污染现状和成因进行剖析。结果表明:湖南耕地土壤重金属污染特征是复合污染为主,污染程度逐年上升,主要分布在湘江流域和工矿区,并逐渐蔓延至养殖区,稻米重金属污染主要以Cd为主,其次是As和Pb。针对湖南稻米重金属污染的各种防控措施,阐述其工作原理、应用实例和优缺点,然后对湖南省开展的土壤重金属污染修复措施和研究进行总结与思考,提出应当构建一种基于土壤组成的原味钝化材料耦合易操作农艺措施的经济、绿色、高效的综合性技术方案,以期来修复耕地土壤重金属污染和降低稻米重金属含量,保障粮食安全生产。

关键词：耕地土壤稻米重金属修复技术钝化剂湖南

重金属镉胁迫下棉花纤维品质和棉籽油质量的变化及评价

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农业环境科学学报 2024年第9期43卷 1960-1968页

作者：周成轩曾邹果文玉姣周南周仲华周智罗伟湖南农业大学农学院长沙410128 湖南农业大学化学与材料科学学院长沙410128 湖南农业大学机电工程学院长沙410128

为探究Cd污染对棉花纤维品质和棉籽油质量的影响,明晰棉花产物质量变化规律,本试验以棉花品种中棉所65为材料,设置6个土壤有效Cd含量[0.97 mg·kg^(-1)(Cd1)、11.21 mg·kg^(-1)(Cd11)、14.26 mg·kg^(-1)(Cd14)、23.30 mg·kg^(-1)(Cd... 详细信息

为探究Cd污染对棉花纤维品质和棉籽油质量的影响,明晰棉花产物质量变化规律,本试验以棉花品种中棉所65为材料,设置6个土壤有效Cd含量[0.97 mg·kg^(-1)(Cd1)、11.21 mg·kg^(-1)(Cd11)、14.26 mg·kg^(-1)(Cd14)、23.30 mg·kg^(-1)(Cd23)、49.36 mg·kg^(-1)(Cd49)和77.11 mg·kg^(-1)(Cd77)],测定不同含量Cd胁迫下棉花叶片SPAD值、净光合速率、各个器官的Cd含量、部分农艺性状、纤维品质及棉籽油质量,评价棉花纤维和棉籽油中Cd含量。试验结果显示:Cd胁迫对棉花株高影响差异显著。Cd11处理棉花总生物量较Cd1处理显著增加,而Cd23处理棉花总生物量显著下降。棉花富集Cd的主要器官为叶柄、茎和根,且不同含量土壤Cd污染环境下棉花不同器官对Cd的富集能力存在差异。随着Cd含量的增加,棉花纤维上半部平均长度、整齐度指数、纤维伸长率和纺纱均匀性指数显著降低,而断裂比强度和马克隆值变化不显著。在Cd49和Cd77处理条件下,棉花纤维中Cd含量超过GB/T 18885—2020规定的总Cd含量,棉花纤维使用存在风险。棉籽油中未检测到Cd,Cd胁迫对棉籽油的过氧化值影响不显著。随着Cd离子含量增加,棉籽出油率先上升后下降,棉籽油的酸价增加,导致棉籽油质量下降。研究表明,棉花具有优异的Cd耐受性及Cd累积能力,Cd胁迫显著降低了棉花纤维上半部分平均长度、整齐度指数、纤维伸长率和纺纱均匀性指数,降低了棉籽油出油率,增加了棉籽油酸价。

关键词： Cd污染替代种植棉花生长纤维品质棉籽油

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基于PLUS-InVEST模型的江西省生态系统碳储量时空演变与预测

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环境科学 2024年第6期45卷 3284-3296页

作者：胡佶熹勒先文王卫林熊媛谭雪兰湖南农业大学公共管理与法学学院长沙410128 萍乡学院商学院萍乡337000 湖南农业大学资源学院长沙410128 萍乡学院材料与化学工程学院萍乡337000

土地利用变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要因素,研究土地利用变化与碳储量之间关系对优化区域土地利用结构,维持区域碳平衡可提供可靠的数据支撑.以江西省为例,分析1990~2020年土地利用变化,基于PLUS模型,结合自然发展情景、生... 详细信息

土地利用变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要因素,研究土地利用变化与碳储量之间关系对优化区域土地利用结构,维持区域碳平衡可提供可靠的数据支撑.以江西省为例,分析1990~2020年土地利用变化,基于PLUS模型,结合自然发展情景、生态优先情景和经济发展情景设置,对2030年江西省土地利用格局进行模拟分析,运用In VEST模型测算1990~2020年及未来不同情景下江西省碳储量变化,利用空间自相关分析探索江西省不同情景下陆地生态系统碳储量时空变化特征,并提出相应的政策建议.结果表明:①1990~2020年江西省碳储量整体呈下降趋势,共减少4.58×10^(7)t.其中,水域和建设用地的面积增加,耕地、林地、草地及未利用地面积减少是导致碳储量减少的主要原因.②2030年江西省陆地生态系统碳储量在自然发展情景、生态优先情景和经济发展情景下分别为2.20×10^(9)、2.24×10^(9)和2.19×10^(9)t.③3种情景下的碳储量值在空间分布上具有相似性,碳储量高值区域在江西省北部、西北部及西部区域出现集聚,低值区域则在中部区域聚集.研究结果可为江西省未来国土空间规划,提升陆地生态系统碳储量提供数据支撑.

关键词：土地利用变化碳储量 InVEST模型 PLUS模型江西省

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泥鳅扰动对稻田土壤孔隙水中砷的影响

农业环境科学学报 2024年第9期43卷 1993-2001页

作者：把德功周一敏吴家萌付一强李冰玉雷鸣湖南农业大学环境与生态学院长沙410128

为探究不同养殖密度(低密度、中密度、高密度)泥鳅扰动对土壤孔隙水中砷(As)含量的影响,采集湖南浏阳稻田表层土,以泥鳅为扰动生物,对泥鳅扰动土壤孔隙水中As含量变化进行研究,为进一步开展土壤-水环境中As循环研究提供基础数据。结果表... 详细信息

为探究不同养殖密度(低密度、中密度、高密度)泥鳅扰动对土壤孔隙水中砷(As)含量的影响,采集湖南浏阳稻田表层土,以泥鳅为扰动生物,对泥鳅扰动土壤孔隙水中As含量变化进行研究,为进一步开展土壤-水环境中As循环研究提供基础数据。结果表明:泥鳅扰动后,土壤pH随时间先升高后降低,扩散层变宽,并逐渐向深层土壤扩散,泥鳅组土壤pH表现为:中密度组>低密度组>高密度组,低密度组和中密度组土壤溶解氧(DO)显著高于对照组和高密度组(P土壤-水界面>土壤;泥鳅扰动促进了As由土壤向土壤上覆水迁移释放,显著增加了土壤上覆水As含量,其中低密度组促进效果较中密度组和高密度组显著;各处理土壤孔隙水As含量随时间逐渐减小(淹水期除外),从土壤深处向土壤-水界面迁移,总体呈现为土壤表层小于深层,泥鳅扰动能显著减少土壤孔隙水As含量,尤其对低密度组和中密度组土壤孔隙水As含量减少具有一定促进作用,同时也促进了土壤中As向土壤-水界面迁移释放;第7天时,泥鳅组土壤孔隙水As含量变化最显著,贯穿于整个土壤深度,低密度组As含量显著小于中密度组和高密度组,说明低密度组促进效果较中密度组和高密度组显著,这与土壤上覆水结果一致。研究表明,泥鳅扰动显著减少了土壤孔隙水As含量,其中低密度组和中密度组对不同深度土壤孔隙水As含量减少具有一定的促进作用,同时也促进了土壤中As向土壤-水界面迁移释放。

关键词：泥鳅平面光极稻田土壤 pH传感膜 DO传感膜 As

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基于RBL-2H3细胞脱颗粒抑制作用的体外抗过敏活性益生菌的筛选及鉴定

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食品科学 2024年第6期45卷 55-63页

作者：马丁秦双霞郝慧超邓放明赵玲艳湖南农业大学食品科学技术学院湖南长沙410128 湖南农业大学长沙现代食品创新研究院湖南长沙410128

为探究乳酸菌的抗过敏活性,本研究采用传统分离技术从发酵蔬菜中获得乳酸菌,并进行益生菌体外评价,结合RBL-2H3细胞脱颗粒抑制实验筛选具有抗过敏活性的益生菌。结果表明,从发酵蔬菜中分离的4株菌株表现出良好的益生特性和安全性;所选4... 详细信息

为探究乳酸菌的抗过敏活性,本研究采用传统分离技术从发酵蔬菜中获得乳酸菌,并进行益生菌体外评价,结合RBL-2H3细胞脱颗粒抑制实验筛选具有抗过敏活性的益生菌。结果表明,从发酵蔬菜中分离的4株菌株表现出良好的益生特性和安全性;所选4株乳酸菌对RBL-2H3细胞脱颗粒释放β-己糖胺酶均具有较高的抑制作用,并对RBL-2H3细胞脱颗粒释放组胺、肿瘤坏死因子-α和白介素-4均有明显的下调作用,具有作为抗过敏活性益生菌的可能性。4株菌株经16S rDNA测序鉴定为植物乳杆菌2株、发酵乳杆菌和副干酪乳杆菌各1株。

关键词：乳酸菌 RBL-2H3细胞益生特性脱颗粒抗过敏活性

通风喷雾对热应激肉牛生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及血清指标的影响

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动物营养学报 2024年第7期36卷 4388-4399页

作者：吴清洋万发春刘磊程安玮兰欣怡王祚沈维军湖南农业大学动物科学技术学院长沙410128 湖南农业大学动物医学院长沙410128 湖南农业大学食品科学技术学院长沙410128

本试验旨在研究通风喷雾对热应激肉牛生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及血清指标的影响。选取12月龄左右、体重(420.22±46.67)kg的西门塔尔杂交公牛32头,随机分为2组,即对照组和通风喷雾组,每组16个重复,每个重复1头牛。... 详细信息

本试验旨在研究通风喷雾对热应激肉牛生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及血清指标的影响。选取12月龄左右、体重(420.22±46.67)kg的西门塔尔杂交公牛32头,随机分为2组,即对照组和通风喷雾组,每组16个重复,每个重复1头牛。试验期间2组肉牛大部分时间处于轻度或中度热应激环境中,试验组牛舍安装风机和喷雾装置,对照组牛舍不做任何处理。试验期共45 d,其中预试期15 d,正试期30 d。结果显示:1)与对照组相比,通风喷雾组肉牛的呼吸频率(RR)和直肠温度(RT)极显著降低(P0.05),但平均日增重(P=0.089)和干物质采食量(P=0.075)均有显著升高的趋势。3)与对照组相比,通风喷雾组的肉牛瘤胃液pH极显著升高(P<0.01),丁酸浓度和乙酸/丙酸(A/P)比值显著升高(P<0.05)。4)与对照组相比,通风喷雾组肉牛血清中总胆固醇(TCHO)、皮质酮(CORT)含量及谷丙转氨酶(ALT)活性极显著降低(P<0.01),甘油三酯(TG)含量显著降低(P<0.05),高密度脂蛋白(HDL)含量显著提高(P<0.05)。5)与对照组相比,通风喷雾组肉牛血清中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及总抗氧化能力(T-AOC)极显著提高(P<0.01),丙二醛(MDA)含量极显著降低(P<0.01)。6)与对照组相比,通风喷雾组肉牛血清中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-6(IL-6)含量极显著降低(P<0.01),免疫球蛋白A(IgA)含量极显著升高(P<0.01),免疫球蛋白G(IgG)含量显著升高(P<0.05)。综上所述,在热应激条件下对牛舍进行通风喷雾能够降低肉牛直肠温度和呼吸频率,提高肉牛血清中免疫球蛋白含量和抗氧化水平,减少体内自由基累积,从而有效缓解热应激对肉牛生理和免疫功能以及抗氧化能力造成的负面影响。

关键词：热应激肉牛通风喷雾抗氧化免疫

2BHG-160型花生播种机关键部件设计与试验

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中国农业大学学报 2024年第3期29卷 164-174页

作者：全伟马紫涛石方刚高晨吴明亮湖南农业大学东方科技学院长沙410128 湖南农业大学机电工程学院长沙410128

针对现有花生播种机难以适应南方黏壤土作业环境及播种品种单一等问题,设计一种普适性较高的旋耕高垄单粒播种机。基于花生播种农艺要求,对播种机的关键部件进行理论分析与设计;为优选出能适用多个花生品种的排种器,以南方主要种植的花... 详细信息

针对现有花生播种机难以适应南方黏壤土作业环境及播种品种单一等问题,设计一种普适性较高的旋耕高垄单粒播种机。基于花生播种农艺要求,对播种机的关键部件进行理论分析与设计;为优选出能适用多个花生品种的排种器,以南方主要种植的花生品种‘四粒红’和‘湘花’为试验对象,以排种盘型号和排种轴转速为试验因素,粒距合格指数和破损率为评价指标,利用JPS-12型排种性能试验台开展单因素台架试验;试制2BHG-160型花生播种机样机进行田间试验。台架试验结果表明,‘四粒红’和‘湘花’播种的最佳排种盘型号为大粒盘,最佳排种轴转速为10 r/min;田间试验结果表明,‘四粒红’和‘湘花’的粒距合格指数分别为94.04和93.22,破损率分别为0.14%和0.62%,整机播种深度合格率、垄高稳定度及上沟宽稳定度分别为84%、96.69%和95.47%。机具作业性能良好,可用于南方粘壤土环境花生播种作业。

关键词：花生播种机开沟器排种器

长期稻鱼共作对土壤养分循环及碳库稳定性的影响

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华南农业大学学报 2024年

作者：李龙燚魏征李谊慈邹龙何金峰王华徐华勤湖南农业大学环境与生态学院

【目的】研究长期低投入稻鱼共作模式下有机碳库和化学计量比的变化，深入解析稻鱼模式的碳库变化，提升稻鱼模式生态功能。【方法】本研究以湖南传统稻鱼共作代表县——辰溪县的长期低投入稻鱼共作系统为研究对象，分析共作15年（FR15... 详细信息

【目的】研究长期低投入稻鱼共作模式下有机碳库和化学计量比的变化，深入解析稻鱼模式的碳库变化，提升稻鱼模式生态功能。【方法】本研究以湖南传统稻鱼共作代表县——辰溪县的长期低投入稻鱼共作系统为研究对象，分析共作15年（FR15）和50年（FR50）稻鱼模式下的养分储量变化，探讨关键影响因子。【结果】较之水稻单作（MR），FR15的有机碳、全氮、全磷、硝态氮、铵态氮、速效磷含量，有机碳储量、氮储量、磷储量，易氧化有机碳含量及其在有机碳中的占比均显著降低；C∶N、pH、颗粒有机碳含量、颗粒有机碳占比、矿质结合态有机碳占比、碳库活度和碳库活度指数分别显著增加47.98%、13.15%、35.47%、72.24%、31.68%、58.07%和58.07%。FR50的全氮含量、C∶P、N∶P、硝态氮含量分别显著增加13.13%、33.08%、14.31%和51.52%，全磷含量、容重、有机碳储量、磷储量、易氧化有机碳含量、矿质结合态有机碳含量、矿质结合态有机碳占比均显著降低。【结论】低投入的稻鱼模式系统虽然会导致养分流失，但自我维持时间的延长会使系统具备养分储量自我恢复的功能。研究结果为优化稻鱼共作模式提供了理论依据，有助于提升该模式的生态功能和可持续性。

关键词：稻鱼共作养分含量养分储量化学计量比碳库管理指数

水稻-红螯螯虾综合种养对稻田氨挥发及水稻氮素积累的影响

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华南农业大学学报 2024年

作者：肖智玉杜林森李奎王华湖南农业大学环境与生态学院

【目的】探究水稻-红螯螯虾共作模式对稻田氨挥发损失和水稻氮素累积的影响，为稻田投入品优化管理和资源高效利用提供理论依据。【方法】开展田间试验，设置3个处理：空白对照（CK，水稻单作，不施肥，不投虾），常规水稻种植（RM）和... 详细信息

【目的】探究水稻-红螯螯虾共作模式对稻田氨挥发损失和水稻氮素累积的影响，为稻田投入品优化管理和资源高效利用提供理论依据。【方法】开展田间试验，设置3个处理：空白对照（CK，水稻单作，不施肥，不投虾），常规水稻种植（RM）和水稻-红螯螯虾共作（RN）。其中，RN处理监测区域包括水稻种植区域和环沟区域。测定不同稻作生态系统的土壤氨挥发变化趋势和水稻氮素利用效率。【结果】RN模式环沟区域相较水稻种植区域和RM模式，能有效降低稻田氨挥发排放通量。RN模式在更高的氮输入条件下并未显著增加稻田氨挥发损失量，且损失量存在降低趋势；稻田氨挥发排放通量与田面水铵氮(NH4+-N)及总氮（TN）浓度呈显著正相关关系（P< 0.05）；RN模式通过更高的氮输入提高了土壤氮含量，此外小龙虾活动改善了土壤通气促进水稻根系的氮素吸收，进而显著增加水稻植株的氮素累积（10.2%）。【结论】相较RM系统，水稻-红螯螯虾共作RN系统具有更高的氮消纳潜力，一定程度上抑制了土壤氨挥发，增加水稻对氮素的吸收和积累，能够实现的更高的氮素利用效率。

关键词：稻虾综合种养系统水稻红螯螯虾氨挥发氮素积累