科研产出
种植冬绿肥对红壤幼龄橘园土壤微生物量碳、氮和酶活的影响
《生态环境学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：种植绿肥是培肥改良果园土壤、提高水果产量品质的有效措施.为筛选适宜江西红壤幼龄橘园种植的冬绿肥品种,在橘园行间播种毛叶苕子(Viciavillosa Roth)、肥田萝卜(Raphanus sativus)、黑麦草(Lolium perenne)、鼠茅草(Vulpia myuros)等4种冬绿肥,研究种植不同冬绿肥对土壤化学性质、微生物量碳、氮和酶活性的影响.结果表明,与自然生草相比,短期种植冬绿肥对土壤pH、有机质和全氮的影响较小,对土壤速效养分有一定的提升效果,但均未发生显著变化.种植冬绿肥明显改善了土壤生化性质,使土壤 MBC 和 MBN 分别增加 47.9%-114%和 75.9%-292%,使 MBC/MBN 降低 14.2%-53.7%,其中鼠茅草和黑麦草处理效果最佳;种植冬绿肥还提高了土壤过氧化氢酶(1.70%-20.0%)、酸性磷酸酶(15.8%-78.9%)、脲酶(13.8%-46.6%)、转化酶(13.7%-55.5%)、过氧化物酶(120%-218%)、多酚氧化酶(4.70%-55.2%)等6种酶的活性,仍以鼠茅草和黑麦草的效果最佳.运用主成分分析对各处理的土壤生化性质进行综合评价,其得分排序为:鼠茅草(1.07)>黑麦草(0.93)>毛叶苕子(0.20)>肥田萝卜(-0.24)>自然生草(-2.31),进一步运用聚类分析可将其分为 3 类:鼠茅草和黑麦草(第Ⅰ类)、毛叶苕子和肥田萝卜(第Ⅱ类)、自然生草(第Ⅲ类).综上,种植冬绿肥可明显改善红壤幼龄橘园的土壤肥力状况,对土壤微生物量碳、氮含量和酶活性等生化性质的提升尤为明显,在实际生产中优先推荐鼠茅草、黑麦草作为冬绿肥品种.该研究为红壤区幼龄果园的土壤肥力培育、绿色生态种植提供了技术参考,有助于南方特色水果的量质协同提升和相关产业的健康可持续发展.
关键词： 冬绿肥 红壤幼龄橘园 土壤微生物量碳氮 土壤酶活 综合评价
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江西省水稻地方品种资源的收集与鉴定评价
《植物遗传资源学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：通过“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”项目，对江西省各农业县（市）水稻地方品种资源进行了调查和收集，2017-2019年共收集到水稻地方品种资源321份，对其形态特征、主要农艺性状和品质特性进行了鉴定。从地域分布来看，江西水稻地方品种资源在11个地级市均有分布，主要集中分布于九江、上饶、宜春、抚州、吉安和赣州等6个面积较大且山区丘陵地较多的地级市，这些地区经济欠发达、交通不便，又是少数民族聚集地，农户喜欢以水稻地方品种的稻米为原材料加工美食。江西省水稻地方品种资源存在籼稻与粳稻两个亚种，以籼稻为主，分为早稻、中稻和晚稻，以中、晚稻为主，粘稻和糯稻分别占38.0%和62.0%，种皮颜色种类丰富，有35份红米和紫黑米种质资源。江西水稻地方品种资源遗传变异丰富，多数表现为颖尖秆黄、无芒或短芒，穗型适宜、剑叶及茎秆角度适中、抗倒伏且落粒性适宜；鉴定出15份抽穗期与株高适宜的大穗、多颖花、高结实率、高千粒重的优良品种资源，还筛选鉴定出优异糯稻和有色稻米资源各12份。这些水稻优异地方品种资源具有较大的挖掘潜力，可为水稻新品种选育提供重要的资源支撑。
关键词： 江西 水稻 地方品种资源 鉴定评价 筛选 优异种质
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不同施肥处理对甘薯产量及土壤肥力与氮素利用的影响
《西北农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：针对江西甘薯主产区化肥投入量大、养分施用不均衡及肥料利用率低等问题,以'赣薯4号'为试验对象,设置不施肥(T1)、习惯施肥(T2)、配方施肥(T3)、配方施肥下有机肥氮替代化肥氮20%(T4)、配方施肥减氮20%(T5)5个处理,研究不同施肥方式对甘薯叶面积、产量、土壤肥力、养分吸收以及氮素利用率的影响.结果表明:配方施肥各处理(T3、T4、T5)较T2提高了甘薯叶面积指数,并在移栽后60 d达到峰值,T4、T5在甘薯生产后期(90~120 d)保持较高的叶面积指数.配方施肥各处理提高了甘薯产量及其构成因素,其中T5的单株结薯数、块根产量最高,为T2的1.73倍和1.87倍;单个薯块质量、商品薯率以T3最高,其次为T4.与T2相比,配方施肥各处理改善了成熟期的土壤理化性质,有机质含量显著增加了 117.57%~130.91%;速效钾含量增加了 10.19%~20.37%;碱解氮含量增加了 19.04%~27.38%、土壤pH提高了0.05~0.14.配方施肥各处理促进了甘薯对氮、磷、钾养分的吸收,其中块根氮、磷、钾吸收量以T5最高,分别较T2显著提高187.02%、87.62%、80.80%;茎叶氮、磷吸收量以T4最高,分别较T2提高55.98%、49.87%,茎叶钾吸收量以T5最高,较T2显著提高43.05%.T5的氮素总积累量、表观利用率、收获指数和偏生产力显著高于其他处理,分别为106.82 kg·hm-2、62.83%、61.75%和380.02.综上所述,在本试验条件下,配方施肥减氮20%可显著提高甘薯产量、土壤肥力和氮素积累利用率.
关键词： 甘薯 产量 土壤肥力 有机肥 养分吸收 氮素利用率
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基于高光谱成像和Att-BiGRU-RNN的柑橘病叶分类
《农业机械学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为实现对柑橘叶片病虫药害种类的快速精准识别,针对多种类柑橘病叶设计一种融合注意力机制(Attention mechanism)的双向门控循环单元-循环神经网络(Attention-bidirectional gate recurrent unit-recurrent nural network,Att-BiGRU-RNN)分类模型.该模型在编解码模块分别采用BiGRU和RNN结构,能够利用高光谱数据前后波段光谱信息的关联性,有效提取光谱信息的深层特征;根据不同波段光谱信息的差异性引入注意力机制动态分配权重信息,提高重要光谱特征对分类模型的贡献率,提升模型的分类准确率.获取6类柑橘叶片高光谱信息,构建实验样本集,利用Att-BiGRU-RNN、VGG16、SVM和XGBoost分别建立柑橘病叶分类模型,Att-BiGRU-RNN模型总体分类准确率(Overall accuracy,OA)平均可达98.21%,相较于其他3种模型分别提高4.71、10.95、3.89个百分点,对光谱曲线重合度高的除草剂危害和煤烟病叶片的分类准确率有显著提升.实验结果表明,深度学习方法可有效利用高光谱不同波段间的关联信息,识别准确率较机器学习方法有大幅提高,为柑橘病虫药害快速无损检测和防治提供了一种新方法.
关键词： 柑橘病叶 高光谱成像 深度学习 注意力机制 特征提取
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有机无机氮肥比例对稻田土壤肥力和作物产量的短期效应
《植物营养与肥料学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究短期内(<5 年)有机无机氮配施比例对土壤肥力以及水稻产量的影响,以明确提升地力与兼顾产量的养分管理措施.[方法]田间定位试验于 2017-2021 年在长江中下游的红壤双季稻田进行.共设 6 个处理:不施肥(CK),单施化肥(CF),有机氮比例分别为 25%、50%、75%与 100%的有机无机肥配施处理(25%ON,50%ON,75%ON,100%ON).2021 年,早、晚稻成熟后测产;晚稻收获后采集耕层土壤样品,分析土壤物理性状(容重与大团聚体含量)、化学性状(pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷、速效钾、有效锌、有效硅)与生物学性状(脲酶、酸性磷酸酶、β-葡糖苷酶、微生物生物量碳、微生物生物量氮),采用土壤肥力综合指数(IFI)评价不同比例有机肥料的培肥效果,运用偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析有机无机肥配合比例对IFI以及产量的影响.[结果]随着有机肥比例的提高,有机无机肥配施提升土壤物理、化学、生物学性状的效果也随之提升.土壤有机质含量和β-葡糖苷酶活性与其它所有指标的相关关系均达显著水平,有机碳含量与碳循环过程对土壤物理结构、养分以及微生物活性均有较强影响.相对于其他指标,土壤全磷与有效磷的变异系数较大,受有机肥投入的影响较大.施肥显著提高了土壤IFI,有机无机肥配施的肥力指数显著高于单施化肥,且随着有机肥配施比例升高而递增,而双季稻产量则随着有机肥配施比例升高而递减,有机肥配施比例≤50%时,产量与单施化肥持平,>50%时表现为减产.PLS-PM分析结果显示,有机肥和无机肥投入对IFI均有显著影响,有机肥的效应大于无机肥;有机肥对产量无显著影响,而无机肥投入量对产量影响显著.[结论]有机无机肥配施可以全面改善土壤环境,提高土壤肥力,且有机肥配施比例越高效果越好.但如果培肥时间较短(5 年以内),化肥氮对产量的贡献占绝对优势,有机氮的投入比例应控制在 50%以下,才能兼顾地力提升与产量的维持.
关键词： 稻田 有机肥氮占比 大团聚体含量 酶活性 土壤肥力综合指数 水稻产量
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不同水分管理措施配施生石灰对大米硒及其他金属元素积累的影响
《江西农业大学学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]硒、铜、锌等微量元素通过酶参与人体内多种反应,是机体保持健康不可或缺的重要元素,而重金属元素(Cd、Pb、Hg、As)通过食物链作用于人体,是危害人体的有毒物质.大米作为国民主粮是人体摄入这些元素的重要渠道.本试验探究不同农艺措施与石灰改良剂对水稻籽粒中重金属积累及微量元素含量变化影响.[方法]选用莲红香占为对象,使用不同浓度(10,20,30,40 g/桶)的石灰及不同的水分管理措施(淹水、湿润、间歇灌溉)的盆栽试验,研究对大米中微量元素(Se、Mn、Fe、Zn、Cu)及重金属元素(Cd、Pb、Hg、As)变化影响.[结果]湿润灌溉模式可显著提高大米中总硒含量,当湿润灌溉且石灰添加量为10 g/桶与30 g/桶时,大米中的总硒含量显著增加.采用双因素方差分析结果显示,灌溉方式与生石灰用量二因素单独及交互皆对大米总硒含量影响极显著.在间歇灌溉模式下,添加不同含量的石灰对稻谷籽粒中Zn含量增加影响效果显著.生石灰用量因素对大米中Zn含量影响效果极显著,灌溉方式与生石灰用量交互对Zn含量影响效果极显著.湿润灌溉时添加石灰可显著降低稻谷中Cd浓度,灌溉方式与生石灰用量交互对Cd含量影响效果极显著.淹水灌溉模式下添加20 g/桶至40 g/桶石灰,对籽粒中Pb含量降低影响效果显著.[结论]在水稻种植过程中采用正确水分管理措施配合适宜浓度石灰改良剂促进水稻微量元素Se与Zn富集及减少重金属元素Cd与Pb对水稻的危害具有重要作用.
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基于BSA全基因组重测序的甘蓝型油菜有限花序突变体候选基因的鉴定
《中国油料作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：油菜是我国第一大油料作物,机械化生产是我国油菜产业发展的必然趋势.油菜无限花序导致花期长和角果成熟不一致,是影响机械化收获的关键因素.因此,开展甘蓝型油菜有限花序性状的基因挖掘对油菜的遗传改良、培育适合油菜机械化收获的新品种、突破油菜机械化生产的瓶颈具有重大意义.本研究以一个自然变异产生的甘蓝型油菜有限花序突变体Y69为研究对象,通过与中双11杂交构建F2分离群体,在群体中挑选有限花序和无限花序的单株各20 株构建混合池,对混合池和亲本开展 20×和 10×覆盖度的全基因组重测序.根据测序结果,分别筛选出277 679个SNP和302 625个InDel多态性位点,用于有限花序性状的全基因组定位.利用△SNP-in-dex方法关联分析,共筛选到892个多态性标记位点,涉及683个基因,分布于甘蓝型油菜基因组A09、A10和C09 3条染色体上的6个关联区间,其中C09 染色体上的关联区间峰值最高.通过拟南芥基因组同源序列比对,结合基因功能注释以及序列差异分析,候选基因预测位于A09和C09染色体上的关联区间内包含6个候选基因,分别为Bn-aA09g34410D、BnaA09g37880D、BnaA09g38520D、BnaC09g40470D、BnaC09g40480D和BnaC09g49710D,其中,Bn-aA09g34410D、BnaA09g37880D和BnaC09g49710D根据基因注释参与花发育和开花时间的控制参与花发育和开花时间调控,且位于C09染色体上的3个基因存在等位变异,推测为控制该有限花序性状变异的关键基因,本研究结果为油菜有限花序后续的基因克隆和功能验证奠定了基础.
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氮肥后移对优质稻井冈软粘产量及品质的影响
《江西农业大学学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究优质稻井冈软粘施氮后移对其生长、产量及稻米品质的影响,明确其最佳基蘖肥与穗粒肥的施用比例.[方法]于2021年在井冈山国家农业科技园设置大田试验,在总施氮量(TN)180 kg/hm2的基础上,按基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥施用比例设置4种施肥方案(N1=10∶0∶0∶0、N2=5∶5∶0∶0、N3=5∶3∶2∶0、N4=5∶2∶2∶1),以不施用氮肥为对照(CK),共5个处理.采集井冈软粘的生长性状、产量及稻米品质等数据,测定其分蘖期、拔节期、齐穗期和成熟期的茎蘖数、叶片叶绿素含量(SPAD值)、叶面积系数(LAI)和干物质含量,并分析成熟期水稻品质、产量及其构成、植株茎叶穗的含氮素量、总氮素吸收量及其氮素利用效率等.[结果]前两个生长时期茎蘖数最高是N2处理,而后两个生长时期的最高茎蘖数为N3处理;前3个水稻发育时期的SPAD值差异不大,成熟期表现为N3处理最高.总干物质含量变化与产量变化表现一致.总产上N4>N1>CK,最高值N4处理分别高出N1处理和CK9.34%、73.09%;氮肥后移对井冈软粘的外观品质和加工品质的影响较小,但处理间稻米直链淀粉、粗蛋白和出糙率间有显著水平差异,N4处理比CK按顺序分别高出2.75%、1.10%、1.56%,施氮处理的直链淀粉和粗蛋白区间为13.0%~15.0%、10.17%~10.57%,表明不同氮肥运筹对井冈软粘的米质影响较小.此外,水稻各生长时期的氮肥利用率和含氮量表现为从N1处理到N4处理依次增加,最高值N4处理的氮肥利用效率较N1处理提高了11.06%.[结论]上述结果表明在TN180 kg/hm2条件下,优质常规稻井冈软粘的最适宜氮肥施用方式为基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥为5∶2∶2∶1.
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长期施肥条件下红壤有机碳化学结构与团聚体稳定性的关系
《土壤通报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]红壤普遍存在团聚体结构较差和有机碳含量较低的问题,土壤有机碳是影响土壤团聚体结构的重要指标,但以往研究主要关注有机碳含量与团聚体的相关关系,而对有机碳的化学结构如何调控团聚体结构则缺乏深入研究.[方法]依托始于1986年的红壤旱地长期施肥试验,选取不施肥(CK)、施用氮磷肥(NP)、施用氮磷钾肥(NPK)、施用氮磷钾肥和猪粪(NPKOM)和单施猪粪(OM)五个处理.于2019年早玉米收获后采集0~20 cm 土壤样品,分析土壤有机碳含量、有机碳化学结构和团聚体组分等指标,并进一步量化有机碳化学结构与团聚体平均重量直径的相关关系.[结果]结果表明:NPKOM 和OM处理的有机碳分别比CK增加了51.63%和34.34%.与CK相比,NPKOM处理的烷基碳、烷氧碳比例分别提高了 29.85%和21.54%,OM处理的烷基碳、烷氧碳比例则分别比CK提高了 31.98%和28.81%.但是,NPKOM和OM处理的芳香度分别比CK降低了24.90%和25.19%,而NPKOM和OM处理的脂族碳/芳香碳比值则分别比CK增加了 64.87%和73.34%.同时,施肥处理(NP、NPK、NPKOM和OM)的团聚体平均重量直径(MWD)均显著高于CK处理.土壤有机碳和脂族碳/芳香碳比值均与MWD呈显著正相关关系,但芳香度与MWD呈显著负相关关系.[结论]有机肥施用是改善红壤旱地有机碳化学结构的重要措施,其施用提升了红壤旱地烷基碳/烷氧碳和脂族碳/芳香碳比值,降低了土壤有机碳的芳香度,从而促进了土壤有机碳的累积和团聚体平均重量直径的增加,为红壤结构稳定奠定了基础.
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种植模式影响施肥导致的土壤反硝化势变化及其微生物机制
《土壤学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：水田土壤反硝化势(soil denitrification potential,SDP)往往高于旱地土壤,但施肥对水田和旱地SDP的影响差异往往基于不同气候条件下的不同土壤类型获取,其准确性可能受外界条件干扰.以发育自同一母质的相邻水田和旱地长期试验为平台,比较不同施肥模式下水田和旱地SDP的变化及其与功能基因(narG、nirS、nirK和nosZ)丰度及nirS-型反硝化细菌群落组成之间关系的异同.结果表明,在水田中,与常规氮磷钾平衡施肥(NPK处理)相比,缺钾(NP处理)和缺氮(PK处理)的SDP分别提高33.01%和23.57%,而缺磷(NK处理)则降低35.76%,其中NP和NK处理的SDP变化与nirS基因丰度显著相关.这可能与施肥导致的土壤有效磷和氮/磷变化有关,而PK处理的SDP变化与nirS-型反硝化细菌Azospira sp.NC3H-14丰度的显著升高有关.在旱地中,与NPK处理相比,NP、NK和缺氮钾的P处理SDP分别提高13.94%、26.51%和25.41%,NK和P处理的SDP变化既与narG基因丰度显著增加相关,也与不同的nirS-型反硝化细菌丰度增加有关,其中NK处理与Azospira sp.NC3H-14和Ideonella sp.NC3L-43b丰度增加有关,P处理与Azospira sp.NC3H-14、Rhodanobacter sp.D206a和Rubrivivax gelatinosus丰度增加有关;而土壤无定形氧化铁含量的变化可能是影响narG基因丰度的主要因素.直接比较相同环境条件下的水田和旱地结果可以发现,水田中施肥导致的SDP变化主要与反硝化微生物群落组成变化有关,而旱地中则可能同时受制于功能基因和反硝化微生物群落组成的变化.
关键词： 水田;旱地;反硝化势;功能基因;nirS-型反硝化细菌群落
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