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中国农业净碳汇的时空动态及其驱动因素

水土保持学报 2024年

作者：董晓龙郑兰钦连海峰田碧莲陈志勇福建农林大学计算机与信息学院生态与资源统计福建省高校重点实验室

[目的]在“双碳”战略背景下,明确我国农业净碳汇的时空动态及其驱动因素,为促进我国农业低碳发展提供理论依据。[方法]基于水稻种植、农地利用、农用物资及畜禽养殖4大方面19类主要碳源和7类主要碳汇,测算2002—2022年我国及31个省市区... 详细信息

[目的]在“双碳”战略背景下,明确我国农业净碳汇的时空动态及其驱动因素,为促进我国农业低碳发展提供理论依据。[方法]基于水稻种植、农地利用、农用物资及畜禽养殖4大方面19类主要碳源和7类主要碳汇,测算2002—2022年我国及31个省市区(除港澳台)农业净碳汇,运用ArcGIS统计软件分析其时空动态,并采用LMDI模型分析影响我国农业净碳汇的因素。[结果]我国农业碳排放的主要碳源已由畜牧业的肠道发酵和粪便管理转向种植业的农用物资;碳汇以水稻和玉米的贡献为主;农业净碳汇和碳汇水平整体呈现波动上升的态势,不同地区的农业净碳汇和碳汇水平表现为东北部高西部低的空间分布格局;农业净碳汇存在显著的全局空间正相关,各地区呈现出高高聚集或低低聚集的特征,且空间聚集呈增长趋势;农业净碳汇强度、农业产业结构和农村人口规模在抑制农业净碳汇方面发挥了重要作用,农业经济发展水平在一定程度上增强了碳汇能力。[结论]我国农业净碳汇呈现明显向好趋势,提高农业生产水平、优化农业产业结构对推动我国农业低碳发展、实现低碳循环具有重要作用。

关键词：中国农业净碳汇时空动态 LMDI模型

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福建灵源山森林群落林下灌草生态位特征

森林与环境学报 2023年第2期43卷 152-159页

作者：陈绪辉林碧华罗敏贤刘宝刘金福郑世群福建农林大学林学院福建福州350002 生态与资源统计福建省高校重点实验室福建福州350002

采用定量分析法,通过生态位宽度、生态位重叠度、生态位相似性等指标,对福建晋江灵源山森林群落林下灌草植物的生态位进行研究,为恢复植被生态提供依据。结果表明:(1)灌木和草本优势种重要值之和分别为70.50和78.34,其中鹅掌柴和毛秆野... 详细信息

采用定量分析法,通过生态位宽度、生态位重叠度、生态位相似性等指标,对福建晋江灵源山森林群落林下灌草植物的生态位进行研究,为恢复植被生态提供依据。结果表明:(1)灌木和草本优势种重要值之和分别为70.50和78.34,其中鹅掌柴和毛秆野古草的重要值最大,分别为7.99和11.92,潺槁木姜子和五节芒的重要值变异系数最大,分别为230.17%和296.20%。(2)生态位宽度与重要值呈不显著正相关,与重要值变异系数呈显著负相关;灌木层石斑木和草本层假臭草的生态位宽度最大,其Shannon-Wiener和Levins生态位宽度分别为3.32和22.74、3.24和22.43,在群落中占据最大资源位,但重要值比部分生态位宽度小的物种小。(3)灌木和草本优势种生态位重叠度平均值分别为0.309和0.211,重叠度较小,表明共存物种种间竞争不激烈,对环境资源共享能力弱。(4)灌木和草本优势种生态位相似性分别为0.311和0.194,利用资源的相似程度较低;生态位相似性与生态位重叠趋势基本一致,但与生态位宽度无明显关联。综上所述,灵源山森林群落林下灌草物种竞争不激烈,生存环境脆弱,为修复破碎生境,应对灵源山森林群落全面进行抚育改造,注重不同层次树种间的配置,恢复植被生态。

关键词：灵源山生态位宽度生态位重叠生态位相似性植被恢复

不同土壤强化处理对连作太子参生长发育的影响及其效果评价

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作物学报 2023年第8期49卷 2225-2239页

作者：陈婷焦艳阳周鑫烨吴林坤张重义林煜林生林文雄福建农林大学生命科学学院/福建省农业生态过程与安全监控重点实验室福建福州350002 福建农林大学农学院/福建省高校作物生理与分子生态重点实验室福建福州350002

药用植物连作障碍问题威胁着集约化中药农业的源头产品供给与质量安全,因此,探索强化修复连作易病土壤的生态修复具有重要的生态经济意义。以块根入药的太子参在集约化种植过程中表现出严重的连作障碍。本研究在两茬太子参之间设置留种... 详细信息

药用植物连作障碍问题威胁着集约化中药农业的源头产品供给与质量安全,因此,探索强化修复连作易病土壤的生态修复具有重要的生态经济意义。以块根入药的太子参在集约化种植过程中表现出严重的连作障碍。本研究在两茬太子参之间设置留种、休耕、淹水和稻参轮作4种处理方式,动态检测不同处理后太子参的光合和抗逆生理以及物质转运差异,并从土壤生态环境的角度评价不同处理对缓解太子参连作障碍的作用以及探索其机制。研究结果显示,相较于休耕处理,稻参轮作处理后的土壤pH降低趋势减缓,有机质含量显著增加,太子参根际有益微生物和根际土壤中氮循环基因的丰度均显著增加,而病原微生物却显著减少;太子参叶片光合速率显著提升,干物质运转过程改善;太子参产量、多糖和总皂苷含量分别显著提升19.5%、22.9%和5.8%。改进的灰色T型关联分析表明,土壤pH、有机质含量、特异微生物、氮循环基因丰度以及太子参叶片光合速率和抗氧化酶系统均与产量高度关联(关联度绝对值大于0.6),且太子参块根膨大中期及之前的生育状态和土壤环境的改善对产量形成起到更重要的作用。因此,苗期、膨大前期及中期是消减太子参连作障碍的关键时期。本研究结果还表明,稻参轮作处理下,前作水稻分泌物和残体降解物进入土壤生态系统,加速特异微生物区系重构,缓解土壤酸化以及改善营养封存,降低太子参逆境胁迫强度,从而在生长发育前期就改善了连作太子参的能量和营养代谢,并优化了物质转运,最终改善其产量和品质。该结果为药用植物连作障碍的生态修复,构建生态可持续栽培关键技术体系提供理论依据。

关键词：生态集约化连作障碍太子参轮作灰色关联分析

根际微生物响应再生稻衰老的演变特征及其延效机制

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作物学报 2024年

作者：郭春林林满红陈婷陈鸿飞林文芳林文雄福建省农业生态过程与安全监控重点实验室/作物生态与分子生理学福建省高校重点实验室福建农林大学菌草与生态学院福建农林大学生命科学学院

探索根际微生物响应再生稻生育后期植株衰老进程的菌群演变规律及其生态对策是防止作物早衰发生，促进耕地土壤肥力和作物生产力协同提升的关键。本研究选用2个具有亲缘关系的常规再生稻品种黄华占(Huanghuazhan， HHZ)和丰华占(Fenghua... 详细信息

探索根际微生物响应再生稻生育后期植株衰老进程的菌群演变规律及其生态对策是防止作物早衰发生，促进耕地土壤肥力和作物生产力协同提升的关键。本研究选用2个具有亲缘关系的常规再生稻品种黄华占(Huanghuazhan， HHZ)和丰华占(Fenghuazhan， FHZ)为供试材料，采用高通量测序等方法研究再生稻生育后期根际菌群随植株衰老进程而发生的多样变化、菌群演变生态策略和物种间生态位关系。结果表明，2个具有紧密亲缘关系的供试品种其生育后期的自然衰老变化趋于一致。但在同等施肥条件下，丰华占生育后期的所有相关生理指标衰败速度均明显高于黄华占，即呈现早衰现象，并显著影响其头季和再生季稻的干物质积累与籽粒灌浆结实，进而减产。进一步分析结果证实，根际微生物多样性与再生稻植株的衰老进程紧密关联，具体表现在随着再生稻生育后期的推进，FHZ根际微生物多样性Chao 1指数和Shannon指数下降幅度更大，根际微生物生态位宽度变小。进一步分析发现，HHZ头季稻成熟期较FHZ头季稻成熟期根际土壤显著提高了地杆菌属(Geobacter)、卤囊菌属(Haliangium)、亚硝酸盐氧化菌属(Candidatus＿Nitrotoga)以及硝化螺菌属(Nitrospira)的相对丰度(0.61%、0.17%、0.42%和0.045%)；而在慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)以及芽单胞菌属(Gemmatimonas)上HHZ较FHZ显著下降了0.29%、0.76%和0.15%；HHZ根际上调的微生物在土壤的营养循环和有效性转化上起到重要功能作用，其根际土壤微生物生态位宽度比FHZ高36.81%，反映了根际微生物对资源利用的差异，是微生物适应土壤胁迫环境的生物印迹。本研究认为植物早衰发生是根际微生物生态对策的结果，再生稻头季植株根际土壤微生物群落结构差异对其再生季具有显著的延效作用。因此，加强再生稻头季后期的根际调控，强化根际土壤微生物菌群的合理构建，促进根际正效应形成，是活化土壤营养环境，防止再生稻早衰发生，进一步提升再生季稻产量的关键。

关键词：再生稻早衰根际微生物根际效应栽培调控

假单胞菌TCd-1对不同镉耐性水稻品种镉吸收及根际土壤酶活性与镉形态的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2022年第8期30卷 1362-1371页

作者：柳玲林汪敦飞黄明田肖清铁游武钱鑫郑新宇林瑞余福建农林大学生命科学学院/福建省农业生态过程与安全监控重点实验室福州350002 福建农林大学作物生态与分子生理学福建省高校重点实验室福州350002

为探究假单胞菌TCd-1降低水稻镉吸收的根际生态机制,以高镉耐性水稻品种‘特优671’和低镉耐性水稻品种‘百香139’为材料,通过盆栽土培试验,研究了接种TCd-1菌株对10 mg∙kg^(−1)镉处理水稻镉吸收、根际土壤镉形态及酶活性的影响。结果... 详细信息

为探究假单胞菌TCd-1降低水稻镉吸收的根际生态机制,以高镉耐性水稻品种‘特优671’和低镉耐性水稻品种‘百香139’为材料,通过盆栽土培试验,研究了接种TCd-1菌株对10 mg∙kg^(−1)镉处理水稻镉吸收、根际土壤镉形态及酶活性的影响。结果表明:接种菌株后高、低镉耐性水稻品种各部位的镉含量显著降低(P<0.05),镉富集系数分别降低35.14%和47.79%,转移系数无显著变化;根际土壤可交换态镉含量分别显著降低15.89%和23.81%(P<0.05),铁锰氧化结合态镉含量显著提高39.58%和28.81%(P<0.05),有机态镉含量显著提高36.11%和25.00%(P<0.05);低镉耐性水稻品种根际土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和过氧化氢酶活性依次提高26.74%、12.07%、62.50%、81.17%和5.13%,多酚氧化酶活性降低12.40%,高镉耐性水稻的酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶活性依次降低7.19%、9.39%、25.53%、16.20%和11.44%,过氧化氢酶活性提高5.13%。可见,假单胞菌TCd-1主要通过降低根际土壤镉的生物有效性、恢复土壤酶活性,进而提高水稻耐镉能力并抑制水稻对镉的吸收与积累,对高、低不同镉耐性水稻品种,接种TCd-1菌株后其镉富集特性、根际土壤酶活性及不同镉形态含量占比均表现出显著差异。

关键词：水稻镉污染假单胞菌TCd-1 土壤镉形态生物有效性土壤酶活性微生物修复

镉污染条件下水稻对假单胞菌TCd-1微生物修复的生理响应

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生态学报 2022年第5期42卷 1924-1933页

作者：文欢欢郑新宇肖清铁汪敦飞律其鑫韩博伦王玉洁樊荣荣游武郭尤睿钱鑫林瑞余福建省农业生态过程与安全监控重点实验室福建农林大学生命科学学院福州350002 作物生态与分子生理学福建省高校重点实验室福建农林大学福州350002

微生物在修复重金属污染土壤中发挥重要作用。为阐明假单胞菌TCd-1降低水稻镉吸收的机理,通过加镉土培盆栽试验,在10 mg/kg镉处理下,对比研究了接种菌株对2种镉耐性不同水稻品种(特优671、百香139)镉含量、根系活力、光合作用、抗氧化... 详细信息

微生物在修复重金属污染土壤中发挥重要作用。为阐明假单胞菌TCd-1降低水稻镉吸收的机理,通过加镉土培盆栽试验,在10 mg/kg镉处理下,对比研究了接种菌株对2种镉耐性不同水稻品种(特优671、百香139)镉含量、根系活力、光合作用、抗氧化酶活性及抗氧化物质含量的影响。结果表明:与10 mg/kg镉处理相比,接种假单胞菌TCd-1后水稻“特优671”和“百香139”的根、茎、叶、糙米的镉含量分别依次降低了30.4%、39.1%、40.7%、29.2%和52.2%、51.7%、18.4%、38.8%;提高了2种水稻的根系活力、光合作用,促进了水稻的生长;“特优671”、“百香139”叶片的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性分别提高了7.3%、138.5%,过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性提高了82.0%、106.2%,过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性提高了58.8%、172.7%;叶片的类黄酮含量提高了139.4%、73.6%,总酚含量提高了27.2%、23.1%;超氧阴离子含量降低了44.2%、29.0%,丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量降低了38.5%、28.9%。因此,接种假单胞菌TCd-1提高了水稻抗氧化能力,减轻了氧化胁迫,促进了水稻的生长。

关键词：假单胞菌TCd-1 镉污染水稻生理特性

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外来植物猫爪藤入侵性与防治研究进展

林业资源管理 2023年第2期 126-131页

作者：罗敏贤林碧华蔡明辉东鹏敏李国强刘宝郑世群福建农林大学林学院福建农林大学海峡自然保护区研究中心福建农林大学生态与资源统计福建省高校重点实验室

猫爪藤(Dolichandra unguis-cati)是一种原产于热带美洲的外来入侵藤本植物，最初作为观赏植物引入栽培，但随着生长区域的扩大，其对城市生态景观和物种多样性危害严重。近年来，随着经济全球化和气候变化，猫爪藤在南方，特别是一些... 详细信息

猫爪藤(Dolichandra unguis-cati)是一种原产于热带美洲的外来入侵藤本植物，最初作为观赏植物引入栽培，但随着生长区域的扩大，其对城市生态景观和物种多样性危害严重。近年来，随着经济全球化和气候变化，猫爪藤在南方，特别是一些主要沿海城市呈现较严重的入侵态势，如不加以防范，可能发展成为危害严重的入侵物种。目前，国内关于猫爪藤的相关研究甚少，对其特性了解不多。在搜集国内外相关研究文献的基础上，从繁殖策略、生长策略和竞争策略等3个方面归纳分析猫爪藤的主要研究现状。结果表明：块茎繁殖策略、运动习性、多胚现象、低叶片建成成本和凋落物遗留效应，这些特征或特性是猫爪藤入侵性的主要原由。通过研究分析，旨在揭示猫爪藤入侵性的源由和一般特点，阐明防除技术和利用价值，同时探寻研究空白点，以期为进一步深入研究猫爪藤入侵特性提供参考，为做好预警、防除和价值利用等工作提供科学依据。

关键词：猫爪藤入侵藤本入侵策略防治技术应用价值

基于偏最小二乘法分形计盒维数的冲击定位方法

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振动与冲击 2021年第2期40卷 97-102页

作者：陈思博潘晓文刘金福福建农林大学计算机与信息学院福州350002 生态与资源统计福建省高校重点实验室福州350002

针对航空板结构健康监测需求,提出一种基于分形计盒维数的板结构分布式光纤冲击载荷定位方法。使用分形维数能够定量描述与刻画非线性系统行为的复杂性以及度量信号的不规则度。研究发现,光纤布拉格光栅(FBG)传感器冲击响应信号频谱的... 详细信息

针对航空板结构健康监测需求,提出一种基于分形计盒维数的板结构分布式光纤冲击载荷定位方法。使用分形维数能够定量描述与刻画非线性系统行为的复杂性以及度量信号的不规则度。研究发现,光纤布拉格光栅(FBG)传感器冲击响应信号频谱的分形计盒维数与冲击距离以及冲击位置与光纤轴向角度存在关联,以此为特征参数可以实现对冲击位置定位。由于冲击响应信号频谱的分形计盒维数与冲击位置之间存在重复性、非线性等问题,采用偏最小二乘回归法,对多个传感器数据进行数据融合,提高了冲击点位置预测提高定位精度。该方法与时差冲击定位方法相比,无需高速FBG解调设备。

关键词：冲击定位分形计盒维数光纤布拉格光栅(FBG)传感器板结构偏最小二乘回归

基于改进差分进化算法的鳞翅目昆虫图像识别方法

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林业科学 2020年第3期56卷 73-81页

作者：林达坤黄世国张飞萍梁光红吴松青胡霞王荣福建农林大学智慧农林褔建省高校重点实验室福州350002 福建农林大学生态公益林重大有害生物防控福建省高校重点实验室福州350002

【目的】应用计算机图像处理技术提取昆虫图像特征,提出一种新的特征选择技术筛选昆虫识别相关的特征,以准确、快速地识别出鳞翅目昆虫种类。【方法】基于开源的利兹蝴蝶数据集和拍摄的以森林鳞翅目昆虫为主的数据集,采用改进的纹理特... 详细信息

【目的】应用计算机图像处理技术提取昆虫图像特征,提出一种新的特征选择技术筛选昆虫识别相关的特征,以准确、快速地识别出鳞翅目昆虫种类。【方法】基于开源的利兹蝴蝶数据集和拍摄的以森林鳞翅目昆虫为主的数据集,采用改进的纹理特征提取算法(DRLBP)提取鳞翅目昆虫图像纹理特征,应用汉明距离计算的粒子间距离度量种群多样性,提出进化过程中自动调整多样性的方法,给出二进制自适应差分进化算法(BADE)。利用BADE算法筛选合适的较小维数的纹理特征子集,并用基于概率协同表示的分类器(PROCRC)进行图像分类。【结果】PROCRC分类器在所有数据集上均展现出良好分类效果,平均识别率分别为81.73%和88.18%。经特征选择后的昆虫的分类精度显著提升,最高提升率达13.49%。BADE的性能高于其他特征选择算法,且经BADE算法特征选择后纹理数据集的维数和分类所需时间均显著下降,其降维率接近50%,时间减少率最高达50%。【结论】BADE算法可有效进行特征选择,提高识别精度,节约模型的识别时间,利用群体智能优化算法对鳞翅目昆虫图像进行特征选择的方法具有可行性,DRLBP和BADE算法相结合的鳞翅目昆虫识别方法在农林昆虫的快速、准确识别中具有广阔应用前景。

关键词：纹理特征二进制自适应差分进化特征选择分类器