基于地理加权回归模型的葡萄园土壤砷含量高光谱反演

以吐鲁番盆地葡萄园土壤中砷（As）为研究对象,分析15种光谱变换下的土壤光谱反射率数据与土壤As含量的相关性,构建土壤As含量预测的偏最小二乘回归（PLSR）模型和地理加权回归（GWR）模型。结果表明：葡萄园土壤原始光谱率（R）经一阶微分（FD）、平方根一阶微分（SRFD）、平方根二阶微分（SRSD）、倒数二阶微分（RTSD）、对数一阶微分（LTFD）、倒对数一阶微分（ATFD）变换对As光谱特征的增强作用最突出。模型预测结果表明,采用基于LTFD变换的GWR模型可有效提高葡萄园土壤As含量的预测精度。     

石灰配施有机物料修复酸性Cd污染稻田

以重庆市某县Cd污染稻田为研究对象,通过原位小区试验,探讨石灰和有机物料配施对土壤Cd形态及水稻植株Cd吸收和分配的影响,研究对土壤Cd形态转化的影响机制.结果发现,修复剂的施用能显著提升土壤pH、OM含量和CEC,CEC与OM含量呈极显著正相关,与pH显著正相关;pH和CEC是导致土壤Cd由酸可提取态向可还原态、可氧化态和残渣态转化的主要因素;随着修复剂的施用,B1~B6处理酸提取态Cd占比下降22.92%~31.25%,导致水稻植株Cd积累量也不同程度下降,表现为CK（对照）≫B6（石灰+秸秆）≈B4（石灰+生物炭）≈B3（石灰+活化腐殖酸） > B2（石灰+腐质有机肥）≈B1（石灰） > B5（石灰+油枯）.B1~B6处理糙米Cd含量下降9.90%~20.79%,但均高于国家限量标准（GB 2762-2017）;精加工后B1~B6处理精米Cd含量均符合国家限量标准.综合结果表明,复配型修复技术对当地实现农业污染土壤安全利用和粮食安全输出具有一定参考意义,B5处理（石灰+油枯）是修复酸性Cd污染稻田的最佳配施措施,酸提取态Cd占比下降31.25%,水稻植株Cd总积累量下降33.32%,而精米Cd含量减少42.17%.     

水分管理与施硅对水稻根表铁膜及砷镉吸收的影响

为探明水分管理与施硅对土壤砷（As）/镉（Cd）生物有效性、水稻根表铁膜与As/Cd吸收的影响,以贵州省开阳县某砷镉复合污染水稻土为供试土壤,进行了水稻盆栽种植.设5种水分管理模式：全生育期淹水（T1）;移栽到抽穗后三周（0~105 d）淹水,其余时期湿润灌溉（含水率50%~60%）（T2）;移栽到抽穗前三周（0~65 d）淹水,抽穗到抽穗后三周（84~105 d）淹水,其余时期湿润灌溉（T3）;抽穗到抽穗后三周（84~105 d）淹水,其余时期湿润灌溉（T4）和全生育期湿润灌溉（T5）.硅设不施硅和施硅这2个水平.结果表明,淹水/湿润灌溉较单一淹水或单一湿润灌溉更利于根表铁膜（DCB-Fe）的形成,DCB-As/Cd含量随DCB-Fe含量升高而升高;施硅使土壤pH升高,有效As/Cd含量降低,DCB-As含量增加,除淹水处理外的DCB-Fe/Cd含量降低.淹水时间越短,水稻各部位对Cd积累量越高,对As积累量越低.施硅使水稻各部位生物量升高,As/Cd含量降低.其中根、茎、叶和籽粒的Cd含量分别降低4.23%~31.06%、11.41%~52.90%、1.74%~35.73%和19.25%~39.76%,As含量分别降低1.47%~52.60%、6.12%~63.02%、2.97%~28.41%和16.33%~61.23%.5种水分管理中,施硅结合T3水分管理可以实现水稻生物量最高及水稻对砷镉吸收量最小.因此,根据As/Cd实际污染情况合理进行水分管理与施硅可以有效降低土壤As/Cd生物有效性进而减少水稻对As/Cd的累积,实现农田安全生产.     

影响不同农作物镉富集系数的土壤因素

农作物的Cd富集系数（BCF）受多种因素影响.为明确田间条件下不同农作物的Cd富集系数特征差异及土壤性质对其影响,分别在我国水稻、小麦和玉米主产区不同污染程度的地块上作物收获期采集土壤和作物籽粒点对点样品,研究水稻、小麦、夏玉米和春玉米的Cd富集系数特征及土壤性质对不同农作物的Cd富集系数的影响,并通过多元回归方程建立以上农作物Cd富集系数与土壤性质的定量关系.结果表明,在田间土壤中Cd含量范围为0.15~2.66 mg·kg^-1条件下,水稻、小麦、夏玉米和春玉米Cd富集系数的均值分别为0.915、0.155、0.113和0.102,水稻明显高于小麦和玉米,春玉米的Cd富集系数最低.土壤中的Cd含量与小麦、夏玉米和春玉米的BCF呈极显著负相关;土壤有机质（SOM）与小麦、夏玉米BCF之间的关系呈极显著负相关;土壤pH和阳离子交换量（CEC）对作物BCF也有影响.引入土壤Cd含量、pH、SOM、CEC等因素,建立水稻、小麦、夏玉米和春玉米的Cd富集系数预测方程.水稻、小麦、夏玉米和春玉米的BCF预测方程相关系数分别为0.423^*、0.796^**、0.826^**和0.551^**,均达到显著或极显著水平,可以较好地预测不同土壤条件下不同农作物的BCF值.     

输电线路杆塔作业人员防坠模块的应用与分析

针对目前架空输电线路杆塔攀爬过程中防护措施存在的不足与缺陷,提出了一种新的利用防坠模块上下杆塔的防坠落方法,应用结果表明该方法能够降低人员劳动强度,提高工作效率,同时验证了该方法在实践作业中的安全性和可行性。     

基于GGE双标图和BLUP分析筛选镉砷同步低累积水稻品种

种植重金属低累积水稻品种是中国耕地重金属污染稻田安全生产的有效措施,为筛选镉砷同步低累积水稻品种,该研究通过测定盆栽、早稻季、晚稻季3个试验环境中18个水稻品种稻米镉砷含量,利用基因型主效加基因型——环境互作效应(GGE)双标图分析品种稻米镉砷低累积能力、稳定性、环境适应性,进一步通过最佳线性无偏预测(BLUP)法验证和筛选出镉砷同步低累积水稻品种。研究结果表明,3个试验中稻米镉砷含量差异显著,稻米镉含量为0.20—4.21 mg·kg^?1,稻米砷含量为0.03—4.24 mg·kg^?1,稻米镉差异来源主要受品种与环境互作的影响,占总影响的45.4%,稻米砷差异主要受环境和品种与环境互作的影响,分别占总影响的39.8%和33.6%。GGE分析稻米镉、砷低积累能力及稳定性好的品种分别为品种14、15与9和品种9、14与17。根据稻米镉砷含量综合BLUP值筛选出镉砷同步低累积最优品种为品种14(Y两优19),其次是品种9(晶两优华占),和GGE模型评价的结果基本一致。该研究结果表明利用GGE双标图和BLUP分析筛选镉砷同步累积水稻品种是一种可行的新方法。     

油菜秸秆还田对水稻根系分布及稻谷产量的影响

根系健康是水稻正常生长及高产的前提,为明确油菜秸秆还田方式和还田量对水稻生长及产量的影响,以秸秆不还田作为对照,设置秸秆半量还田(1.5 t/hm²)、全量还田(3.0 t/hm²)、超量还田(4.5 t/hm²)3个还田量以及秸秆覆盖还田(FG)、秸秆翻埋还田(FM)两种还田方式,通过盆栽和大田试验相结合,研究秸秆处理对水稻根系分布及产量构成的影响.结果显示,秸秆快速腐解期(移栽后第23天)根系总长度、总鲜重及白根长度、白根鲜重均随还田量的增加而减少,但缓慢腐解期(移栽后第53天)覆盖处理总根系变化趋势与前期一致,翻埋处理根系长度和鲜重在FM2、FM3处理较大.覆盖还田促进移栽后期20-50 cm土壤中根系的生长,翻埋还田促进移栽后期各土壤深层根系的生长.覆盖和翻埋还田在返青期分蘖数分别比秸秆不还田减少1个/株和1.67个/株,翻埋还田更不利于返青期分蘖保持,但翻埋处理在移栽后期更有利于分蘖数的增加.单株有效穗在超量还田处理下达到最大值12.11和12.65,但千粒重、结实率、穗着粒数和产量均在全量还田处理下达到最高水平.本研究表明油菜秸秆还田抑制水稻移栽前期根系生长,同时覆盖处理对移栽后期根系生长不利,翻埋处理明显促进移栽后期根系的生长;油菜秸秆还田处理能提高水稻产量,其中以秸秆全量还田效果最佳.(图6表4参38)     

藜麦Hsf家族的进化与多胁迫条件下的转录应答

Hsf转录因子参与调控植物在生物和非生物胁迫下的防御应答机制.基于系统的生物信息学分析方法,对藜麦Hsf家族成员进行序列特征、进化和多种生物和非生物逆境胁迫下的基因表达水平分析.在藜麦基因组中共鉴定得到31个Hsf转录因子,主要分布在7号染色体.系统进化树将藜麦31个Hsf成员划分到A1-A9、B1-B5和C组中;但藜麦Hsf成员在A6、A8、B5亚组中出现了缺失.藜麦Hsf成员的HR-A/B区域蛋白序列比对结果进一步支持了进化树中藜麦Hsf成员的聚类结果.藜麦Hsf成员蛋白序列中保守区域的分布呈现出组别特异性.A组Hsf成员的蛋白序列包括HSF domain、HR-A/B、NLS、NES和CTAD在内的保守区域;B组和C组的Hsf成员则缺失了CTAD.在干旱、高温、盐、低磷胁迫和GCFSV病毒侵染下,31个藜麦Hsf基因的表达模式被阐明;其中大量Hsf基因的表达水平被显著地诱导表达,推测其参与了藜麦在生物和非生物胁迫下的防御应答反应.本研究结果可为藜麦抗逆品种的遗传育种提供大量优良候选Hsf基因.(图6表1参28)     

钝化剂对农田土壤Cd有效性及不同水稻品种吸收Cd的研究

为从源头保障农产品质量安全,做好农田土壤镉污染修复,在镉污染农田上研究施加TX土壤调理剂、NL土壤调理剂、生物炭、石灰、硅肥5种钝化剂对土壤pH、有机质、Cd有效态含量、Cd不同形态的影响,并探讨钝化剂对4个不同水稻品种的产量以及水稻各器官吸收Cd的影响,筛选降解Cd效果较优的钝化剂和籽粒吸收Cd较少的水稻品种。结果表明:与对照处理相比,施加TX、NL土壤调理剂、生物炭、石灰、硅肥处理土壤中Cd有效态含量分别降低了59.4%、29.9%、22.8%、22.4%、54.4%。施加钝化剂降低了土壤中弱酸提取态和可还原态含量,增加了可氧化态和残渣态含量。其中,TX土壤调理剂处理的弱酸提取态占比降幅最大为11.9%,残渣态占比增幅最大为15.4%。施加钝化剂可提高水稻产量和抑制水稻各器官（根、茎、籽粒）对Cd的积累,其中施加TX土壤调理剂的效果最优,淮稻5号、扬粳805、扬粳103、南粳9108的产量分别提高了14.2%、18.6%、9.2%、29.2%,籽粒中Cd含量分别显著降低了80.5%、82.8%、65.4%、55.6%。对照处理中,淮稻5号、扬粳805、扬粳103、南粳9108籽粒Cd含量分别为0.836,0.853,1.047,1.22 mg/kg。只有种植淮稻5号和扬粳805同时配施TX土壤调理剂处理,籽粒Cd含量分别为0.163,0.147 mg/kg,符合GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》。推荐淮稻5号和扬粳805品种为适应于苏中地区的重金属低积累水稻品种,再结合施用合适钝化剂可在重金属Cd中轻度污染土壤上推广应用以保障农产品安全。