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2024年 第26卷 第4期    刊出日期:2024-04-15
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农业创新论坛
“十三五”国家重点研发计划“林业资源培育及高效利用技术创新”重点专项布局与实施成效分析
董文, 蔡明, 胡盼, 鲁淼, 王振忠, 孙康泰, 李宇飞, 卢兵友, 张辉, 邓小明
2024, 26(4):  1-8.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0767
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“十三五”国家科技计划改革构建了全新的国家重点研发计划,设置“林业资源培育及高效利用技术创新”重点专项对林业科技创新进行支持。在揭示林业资源培育及高效利用调控机制、提升主要人工林单位生产力和提高资源利用效率等方面进行布局,按照基础研究、关键技术研究和技术集成示范进行“产业链布局创新链、一体化组织实施”。截止到2022年,专项已经执行结束并顺利完成项目综合绩效评价。以“十三五”国家重点研发计划“林业资源培育及高效利用技术创新”重点专项为主题,总结并分析专项实施背景、立项情况并介绍专项实施成效,为今后林业科技资源配置和组织管理提供参考。

我国农业科技园区数智化转型发展问题及对策
陈宁远, 闫琰, 王俊芹, 谢孝河
2024, 26(4):  9-17.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0918
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农业科技园区数智化转型发展是加速实现农业现代化的重要途径,我国农业科技园区建设还处于发展的初级阶段,随着数字化技术和农业技术的不断突破和融合,农业科技园区从传统型单一农业科技示范向集成创新的数智化方向转型发展。当前我国农业科技园区面临着农业信息化基础薄弱、数智化农业装备落后、高素质农业生产管理人才缺乏、数智化服务管理机制不完善等突出问题。因此,有必要优化数字化要素配置,改良智慧设施装备、创新数智服务方式。界定了我国农业科技园区数智化转型发展的内涵,分析了其发展现状及发展过程中存在的主要问题,并探讨了转型发展的对策建议,旨在为我国农业科技园区的转型发展提供理论指导,为破解农业转型升级与产业融合提供建议对策。

生物技术 生命科学
核桃晚霜危害特性及影响机制研究进展
张绥林, 李洋, 李琰, 张赟齐, 齐建勋, 侯智霞
2024, 26(4):  18-26.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0952
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早春晚霜冻害的发生给我国核桃生产带来严峻的考验,严重影响核桃生长发育、产量及收益。为明确我国核桃晚霜危害特性及影响机制,综述了核桃受晚霜危害程度的影响因素及其在响应低温胁迫时生理生化指标变化和分子机制。分析发现,关于生理变化相关的研究集中在细胞膜系统(相对电导率)、抗氧化系统(丙二醛、超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶)和渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白质及脯氨酸)3个方面,JrPAL、JrJAZ、JrGRAS、JrICE1、JrCBF/JrDREB1、JrCOR、JrWRKY、JrDHN、JrGSTJrPUB等基因的表达量受到低温胁迫的诱导。对未来的研究方向进行了展望,为进一步挖掘核桃应对晚霜危害的响应机制及采取有效的生产措施提供了科学依据。

藜麦CqGAI基因密码子偏好性与进化分析
丰扬, 郭凤根, 王仕玉, 刘正杰, 龙雯虹
2024, 26(4):  27-36.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0125
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为了阐明藜麦CqGAI基因密码子使用特性,克隆获得藜麦CqGAI基因序列,运用CodonW、SPSS软件及EMBOSS在线程序分析藜麦CqGAI基因密码子使用偏好性,并与25种植物的GAI基因进行中性绘图、ENC分析和奇偶偏好偏差性分析。结果表明,藜麦CqGAI基因编码序列(coding sequence,CDS)全长1 782 bp,编码593个氨基酸,包含DELLA基因家族特有结构域DELLA、TVHYNP、NLS、VHIID、LHR、RVER;CqGAI基因能够迅速响应赤霉素(gibberellins,GA),在GA信号通路中起关键作用;密码子偏好性分析显示,CqGAI基因的有效密码子数(effective number of codon,ENC)、密码子适应指数(codon adaptation index, CAI)及GC含量分别为54.14、0.21和46.18%,密码子偏好性较弱,偏好以A/T结尾,有27个高频密码子。聚类分析表明,藜麦CqGAI基因与石竹目植物的亲缘关系较近。碱基组成与相关性分析发现,CqGAI基因密码子偏好性受碱基突变和选择效应影响。密码子使用频率表明,大肠杆菌与酵母菌均适用于藜麦CqGAI基因异源表达,拟南芥、烟草、甜菜均可作为藜麦CqGAI基因功能分析的遗传转化受体。以上研究结果为进一步研究藜麦CqGAI基因功能和异源表达提供了重要参考。

甘蔗间作系统生产力分析及适宜品种筛选
安东升, 严程明, 刘洋, 赵宝山, 孔冉, 苏俊波, 徐志军
2024, 26(4):  37-45.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0754
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为提升机械化宽行植蔗区土地利用效率,实现封行前控草减药与增效增收,以甘蔗单作为对照,选择7个花生品种和5个甜玉米品种开展配套农机的甘蔗宽行间作花生和甜玉米试验,对2种间作系统生产力与经济效益进行比较分析。结果表明,总体上甘蔗的株高与行间间作甜玉米的株高呈负相关,与行间间种花生的株高呈正相关。与甘蔗单作相比,间种花生的甘蔗单茎重无显著下降,间种甜玉米的甘蔗单茎重显著下降;2种间作模式下甘蔗的分蘖数、有效茎数和产量均显著下降,下降幅度均表现为间作甜玉米显著高于间作花生;不同间作模式对甘蔗田间糖锤度的影响不显著。间作甜玉米的田间糖锤度和穗产量分别以‘中农甜414’和‘华美甜9’最优,间作‘粤甜28’能够收获较高的产量和农田秸秆输入量;间作‘湛油1155’‘热红1’和‘湛油1155’‘湛油75’‘湛油62’分别获得最优的花生仁产量和出油率。间作系统纯收益增幅在30%以上的处理表现为间作‘中农甜414’>‘华美甜9’>‘ZGP113’>‘湛油1155’,但间作‘华美甜9’和‘ZGP113’的甘蔗减产率分别比间作‘中农甜414’和‘湛油1155’提高13.73和4.37个百分点,因此适宜间作的甜玉米和花生品种分别为‘中农甜414’和‘湛油1155’。综上,间作‘中农甜414’甜玉米能够显著增加经济效益,且农田秸秆碳输入量大,但甘蔗显著减产,若不能扩大种植面积则不利于保守糖料红线;间作‘湛油1155’和‘ZGP113’能够显著增加经济效益,甘蔗产量降幅较小,且豆科固氮与秸秆碳输入有助于耕地质量提升。

褪黑素引发对干旱胁迫下辣椒种子萌发和幼苗生长的影响
魏茜雅, 林欣琪, 梁腊梅, 秦中维, 李映志
2024, 26(4):  46-57.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0893
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为提高干旱胁迫下朝天椒种子的萌发势和幼苗生长势,采用1、5、25、50、75、100、125、150 μmol·L-1的褪黑素溶液对朝天椒种子进行引发处理,用10% PEG溶液模拟水分胁迫,分析朝天椒种子萌发和幼苗生长状况及其生理变化。结果表明,与未引发种子相比,100 μmol·L-1褪黑素溶液引发的朝天椒种子在干旱胁迫下发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数显著增加425.01%、122.73%、178.55%和796.93%;干旱胁迫下朝天椒幼苗的全长、根长、株高、鲜重、根鲜重、地上鲜重和植株干重显著增加146.70%、221.74%、70.00%、48.88%、121.66%、39.38%和285.71%。生理分析表明,100 μmol·L-1褪黑素溶液引发的种子的过氧化氢酶(catalase,CAT)活性、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性和可溶性糖(soluble sugar,SS)含量最高,丙二醛(malondialdehyde,MDA)和过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)含量最小;100 μmol·L-1褪黑素引发的种子在干旱胁迫下萌发后,幼苗的过氧化物酶(peroxidase,POD)活性、CAT活性、APX活性、SS、可溶性蛋白(soluble protein,SP)和脯氨酸(proline,Pro)含量最大;MDA和活性氧类(reactive oxygen species,ROS)含量最低。以上结果表明,使用100 μmol·L-1的褪黑素溶液对朝天椒种子进行引发处理,能够促进种子在干旱胁迫下的萌发和生长。研究结果可为朝天椒耐旱栽培和育种提供参考。

不同山葡萄品种CO2响应模型拟合及评价
潘越, 王宝庆, 王季姣, 马勇, 李亚兰
2024, 26(4):  58-66.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0915
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为探索不同山葡萄品种叶片CO2响应特征差异,以5 a生山葡萄‘北冰红’‘北国红’‘双红’和‘雪兰红’为试材,采用Li-6400便携式光合仪,测定果实膨大期山葡萄叶片光合-二氧化碳响应曲线(photosynthetic CO2 response curve,Pn-Ci)以及胞间CO2浓度(intercellular CO2 concentration,Ci)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、水分利用率(water use efficiency,WUE)和蒸腾速率(transpiration rate,Tr)等气体交换参数,基于直角双曲线模型、Michaelis-Menten模型和直角双曲线修正模型3种模型拟合山葡萄叶片Pn-Ci响应曲线。结果表明,直角双曲线修正模型拟合的山葡萄Pn-Ci响应曲线,其拟合参数与实测值最为接近,可直接计算CO2饱和点(CO2 saturation point,CSP)。随大气CO2浓度(atmospheric CO2 concentration,Ca)的增加,4个山葡萄品种Ci呈线性递增趋势;GsTr总体呈先升后降趋势;WUE先降后升,呈“U”型变化趋势。主成分分析提取出2个主成分,累计贡献率达84.613%。综合评价‘雪兰红’得分最高,光能转化利用率最高,在低Ca环境下的适应性最佳;‘双红’在不同Ca水平下均可保持较高光合效率,排名第2。综上所述,直角双曲线修正模型拟合山葡萄叶片Pn-Ci响应曲线效果最优。

不同海拔藏绵羊肉质脂肪酸特征分析
徐英, 任越, 沙玉柱, 蒲小宁, 郭新羽, 姚亮伟, 邵鹏阳, 王继卿, 李少斌, 刘秀
2024, 26(4):  67-76.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0760
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为明确自然放牧条件下不同海拔藏绵羊肉质脂肪酸含量及组成特征,选择高(4 500 m)、中(3 500 m)、低(2 500 m)海拔藏绵羊各6只(3岁母羊),测定其背最长肌、前腿肌和后腿肌中的脂肪酸组成及含量。结果表明,不同海拔藏绵羊脂肪酸组成及含量存在显著差异,其中,肉豆蔻酸(C14∶0)在低海拔藏绵羊不同肌肉组织中含量最低;油酸(C18∶1n9c)在低海拔藏绵羊不同肌肉组织中含量最高,并显著高于中、高海拔。不同肌肉组织中的多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA)与饱和脂肪酸(saturated fatty acid, SFA)的比值(P/S)在 0.168~0.504之间,其中高海拔藏绵羊背最长肌的P/S值显著高于中、低海拔。由此表明,藏绵羊不同肌肉组织中脂肪酸的组成除高海拔区背最长肌外,低海拔更具优势,即生长在低海拔的藏绵羊具有更好的食用价值及生产高档羊肉的潜力。

智慧农业 农机装备
基于物联网的病虫害绿色防控系统研发与应用
丁亚会, 陈诚, 乔晓军, 沈剑波, 林森, 张云鹤, 冯思思
2024, 26(4):  77-86.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0830
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为减少农药施用量、发展病虫害绿色防控技术,保障农产品质量安全,基于物联网技术,结合臭氧灭菌防病、光源诱导除虫、作物健康识别和病虫害辨识预警等技术,研发了设施蔬菜病虫害绿色防控系统,主要由多功能植保机和信息管理系统组成。结果表明,绿色防控系统下草莓白粉病发病率较常规施药法降低27.7%,草莓产量提高19.8%,具有显著的草莓白粉病防控效果和增产潜力。同时,系统的预警服务、多方式消杀、远程控制和智能托管等功能有效缓解了我国植保技术装备落后、过度依赖农药使用、劳动力结构性短缺和维保运营困难等问题。系统的应用在一定程度上实现了设施蔬菜病虫害防治的绿色化、专业化和智能化。

风沙土混拌刀具的改良设计与试验
李明, 董帅, 庞永强, 燕洁华, 叶汪忠
2024, 26(4):  87-96.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0937
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为解决风沙土改良设备研制中存在的核心问题,探讨混拌刀具与风沙土-改土材料间相互作用机理,以国标旋耕刀IT245为基础,分析其作用原理,在此基础上设计了专用于风沙土改良的混拌刀具,通过离散元仿真模拟及室内沙槽试验,以改土材料体积比为评价指标对国标刀及专用刀具5层深度下的混拌效果进行分析。结果显示,风沙土混拌刀具偏转角度越大,改土材料体积比越大,当深度150—120 mm、偏转角为60°时达到最大值(35.67%);风沙土混拌刀具弯折角越大,改土材料体积比越大,当深度150—120 mm、弯折角为130°时达到最大值(36.02%)。风沙土混拌刀具与国标旋耕刀IT245混拌效果相比,深度越浅,改土材料体积比越大,混合效果越好,在深度90—60、60—30 mm时,偏转角60°的风沙土混拌刀具作业后改土材料体积比分别比IT245增加了3.19%、5.11%。研究结果为风沙土混拌刀具及风沙土治理机械的设计与优化提供依据。

基于YOLOX-L-TN模型的番茄果实识别
李名博, 刘玉乐, 穆志民, 郭俊旺, 卫勇, 任东悦, 贾济深, 卫泽中, 栗宇红
2024, 26(4):  97-105.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0570
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针对植物工厂对番茄采摘作业的智能化需求,为克服在采摘作业过程中因番茄果实大小不一、遮挡重叠造成的识别精度不高和速度不快的问题,提出了YOLOX-L的改进型目标识别模型YOLOX-L-TN。该模型依据特征图的通道和空间注意力机制的内部结构和原理,设计了含有残差结构的TN模块,并融入到YOLOX-L的主干网络中,在保持网络轻量化的同时,实现模型识别速度和精度的同时提升。与YOLOX-L相比,YOLOX-L-TN的AP值提高了4.81个百分点,单张图像的识别时间提升了0.141 7 s,TN模块的最佳位置为输入端与主干网络之间。进一步将TN模块与类似模块SENet、CAM、CBAM和CAM进行对比,AP值分别提高0.53、4.19、6.12、6.34个百分点,单张图像识别时间分别提升0.019 1、0.025 0、0.021 1、0.018 9 s。由此可见,提出的YOLOX-L-TN模型具有精度高、识别速度快、鲁棒性高等优点,可为番茄后期的智能采摘提供技术支持。

基于机器视觉的玫瑰花检测与特征提取
李锐风, 杨云福, 杨永发, 于永顺
2024, 26(4):  106-113.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0951
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种植环境下的玫瑰花分布紧密、互相遮挡,为准确检测并提取玫瑰花的特征,基于机器视觉对玫瑰花的颜色和形状进行识别与处理。首先选取双边滤波对玫瑰花图像去噪,然后采用六角锥体模型颜色空间(hexagonal cone colour model,HSV)提取玫瑰花颜色,创建滚动条函数对六角锥体颜色模型各分量图阈值分割从而确定最佳阈值,最后运用形态学运算、面积阈值、孔洞查询填补等方法提取玫瑰花轮廓,并提出玫瑰花内切圆形状拟合算法,将拟合内切圆的圆心和半径作为玫瑰花图像特征。结果表明,玫瑰花颜色阈值能够有效去除玫瑰花枝叶、泥土等图像,形状拟合算法能有效提取玫瑰花的形状特征,并擦除玫瑰花苞。运用该算法单朵玫瑰花识别率为98.17%,3朵及以下重叠玫瑰花的识别率为92.67%,4朵及以上重叠玫瑰花的识别率为74.07%,被枝叶遮挡的玫瑰花识别率为83.03%,该套机器算法在复杂的种植环境中能有效识别并提取玫瑰花的特征值,结果可为玫瑰花采摘机器人研究提供重要技术支撑。

动植物健康
非洲猪瘟病毒O174L蛋白的真核表达载体构建及分子特征分析
沙嘎那日·吉日木图, 林晓, 沈兆基, 郭肖蓉, 李奎, 贾红, 周荣
2024, 26(4):  114-127.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0162
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为分析非洲猪瘟病毒O174L基因,通过同源重组方式将O174L基因连接至pRK5M-C-2×Strep载体,构建重组质粒,经PCR扩增和测序鉴定正确后,将重组质粒转染至猪小肠上皮细胞系(porcine intestinal columnar epithelial cells,IPEC-J2)中,通过免疫荧光和Western blot检测O174L蛋白的表达情况。PCR及测序结果显示,pRK5M-C-2×Strep-O174L重组质粒构建成功。免疫荧光和Western blot检测结果显示,O174L蛋白能够在IPEC-J2细胞中稳定表达。生物信息学分析结果显示,基于O174L基因和B646L(p72)基因序列构建各分离毒株的2个系统发育树间排列高度相似。来自中国的16株分离株中,O174L基因序列的相似性高达96.76%~100.00%。其中,与中国爆发的其他Ⅱ型分离株相比,China/2018/AnhuiXCGQ在O174L蛋白的第67、75及110位氨基酸存在差异,GZ201801在第110位氨基酸存在差异。Ⅰ型分离株 SD/DY-I/2021和 HeN/ZZ-P1/2021的O174L蛋白的氨基酸序列分别在第13、73、93、95、113和114位上与其他中国Ⅱ型分离株存在差异。O174L蛋白为稳定的亲水蛋白,没有信号肽和跨膜区;其二级结构由α螺旋、β折叠和无规则卷曲组成,三级结构预测结果与二级结构预测相符。以上结果为深入研究ASFV O174L蛋白与宿主间的相互作用和遗传进化提供了基础。

上海地方猪种抗腹泻基因与免疫相关因子分析
周金勇, 孙玲伟, 张克勤, 戴建军, 张德福, 王振国, 主性, 吴彩凤
2024, 26(4):  128-143.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0229
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为鉴定上海地方猪种上海白猪、枫泾猪和沙乌头猪中抗腹泻基因抗原加工相关转运体1(transporter-associated with antigen processing 1, TAP1)、α(1, 2)岩藻糖转移酶1[α (1, 2)-fucosyltransferase 1, FUT1天然抗性相关的巨噬细胞蛋白1(natural resistance-associated macrophage protein 1, NRAMP1黏蛋白4(mucin 4, MUC4)和黏蛋白13(mucin 13, MUC13)基因的有效遗传标记,为上海地方猪种资源特性提供参考,应用聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性(polymerase chain reaction restriction fragment length polymorphism, PCR-RFLR)和序列测序分析上述基因的多态性,结合部分免疫相关因子,探讨对3个上海地方猪种免疫力的影响。结果显示,3个猪种中TAP1MUC4基因均具有抗腹泻基因型GG,而仅在枫泾猪和沙乌头猪中检测到MUC13基因抗腹泻基因型GG,在3个猪种中均未检测到FUT1NRAMP1基因抗腹泻基因型AA。上海白猪、枫泾猪和沙乌头猪TAP1基因处于中度多态,上海白猪的MUC4基因处于低度多态,枫泾猪和沙乌头猪的MUC4基因处于中度多态,上海白猪MUC13基因处于中度多态,其中上海白猪和沙乌头猪的TAP1基因不满足Hardy-Weinberg平衡,枫泾猪的MUC4基因不满足Hardy-Weinberg平衡。上海白猪MUC13基因AA型的白细胞介素12(interleukin-12, IL-12)水平显著高于AG型,枫泾猪TAP1基因AA型的肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor, TNF-α)指标显著高于GG和AG型,沙乌头猪TAP1基因AG型的IL-12指标显著高于GG型。以上研究结果对上海白猪、枫泾猪和沙乌头猪的抗腹泻育种和分子选育具有一定指导意义,为今后上海各地方猪种抗腹泻育种工作奠定了基础。

福建猕猴桃细菌性枯萎病的病原菌鉴定
季梦婷, 陈长江, 罗流河, 林志坚, 詹梦琳, 杨丙烨, 胡方平, 蔡学清
2024, 26(4):  144-152.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.1058
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为明确近年来在福建省宁德市蕉城区石后乡猕猴桃苗圃新发生的一种细菌性病害病的原菌,并进一步探讨其发生流行规律,采用稀释分离法对采集病株进行病原菌的分离和纯化,对获得的细菌菌株进行致病性测定,通过柯赫氏法则验证、常规的细菌生物学特性、生理生化反应、Biolog 鉴定、16S rDNA和内切葡聚糖酶基因(egl)序列分析对病原菌进行分类鉴定。结果表明,从发病猕猴桃病株上获得9株细菌菌株,将其接种在健康的猕猴桃植株后,其发病症状与田间自然发病症状基本一致,且从接种后病株的茎秆和根部又重新分离到与原菌落形态相同的细菌。柯赫氏法则证实这9株细菌菌株为猕猴桃细菌性枯萎病的致病菌。这9株菌株在NA培养基上的菌落形态一致,均呈不规则型、扁平,并逐渐向四周扩散,不产生粘稠状物质,不会使培养基变色;在TTC培养基上,菌落颜色呈暗红色,产生可扩散至培养基中的红褐色色素,其流动性较差;在YDC培养基上,菌落呈乳白色。经综合分析,这9株细菌菌株均被鉴定为假茄科雷尔氏菌(Ralstonia pseudosolanacearum),生化型Ⅲ和演化型Ⅰ(亚洲组),序列变种14。这是首例青枯菌侵染猕猴桃的报道。以上研究结果为制定猕猴桃细菌性枯萎病精准有效的综合防控提供了理论依据。

生物制造 资源生态
亚麻纤维水泥基复合材料研究现状及发展展望
赵晖, 金辰华, 宣卫红, 徐海生
2024, 26(4):  153-163.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0738
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亚麻纤维具有断裂强度高、伸长变形小、弯曲性好、扭转刚度大等特点,因此亚麻纤维水泥基复合材料是一种应用前景广阔的土木工程材料。从亚麻纤维物理化学性质、亚麻纤维对水泥基复合材料性能的影响、亚麻纤维水泥基复合材料性能改善方法3个方面系统阐述了亚麻纤维水泥基复合材料的研究现状与存在问题。提出未来发展趋势:加强用亚麻纤维替代聚丙烯纤维制备水泥基复合材料;揭示潮湿情况下亚麻纤维水泥基复合材料性能演变规律;在三轴应力、潮湿条件耦合作用下构建亚麻纤维水泥基复合材料力学损伤模型;从增加亚麻纤维本体强度、改善亚麻纤维和水泥基材料界面黏结性角度来提高亚麻水泥基复合材料的应用性能。

镉污染红黏土电阻率特性及其评价模型研究
陈小双, 徐兴倩, 赵熹, 屈新, 王海军, 彭光灿
2024, 26(4):  164-173.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0490
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为探究重金属污染物镉对红黏土电阻率特性的影响特征,制备不同含水率、干密度、镉含量的红黏土试样,采用二极法进行电阻率测试,分析不同因素与红黏土电阻率的关系,建立镉污染红黏土电阻率评价模型。结果表明,镉污染红黏土电阻率随着干密度、含水率和温度的增加均呈下降趋势,干密度小于1.30 g·cm-3范围内电阻率急剧下降,随后电阻率逐渐减小并趋于稳定;在不同镉含量条件下随着含水率增加电阻率逐渐减小,在干密度为1.20 g·cm-3时电阻率下降最显著;在干密度、含水率相同条件下,0 ℃以上温度变化对电阻率的影响不明显,镉溶液掺入量增加导致电阻率逐渐减小,当镉含量小于100 mg·kg-1时电阻率变化幅度较大。综合考虑电阻率随干密度、含水率和温度变化特征,引入体积含水量建立镉污染红黏土电阻率评价模型,拟合精度较高(R2=0.939 9),实测值与模型值较吻合,平均绝对百分比误差和均方根误差分别为4.77%、0.07。该模型可为红黏土地区重金属镉污染度的电法快速检测提供理论模型参考,为区域性红黏土耕地质量评价提供便捷分析手段。

半干旱地区露天矿排土场复垦对土壤物理性质的影响
王鹤燕, 李龙, 李强, 张亮, 高鑫宇
2024, 26(4):  174-183.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0548
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为研究露天煤矿排土场复垦对土壤物理性质的影响,以内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗黑岱沟露天矿排土场平台为研究对象。针对矿区自然地貌(ZR)、未复垦的排土场(WF)与复垦5年排土场(FK)0—60 cm土层土壤物理性质的差异,运用方差分析、主成分分析等方法研究复垦对排土场土壤物理性质的影响。结果表明,未复垦排土场的土壤容重和砾石含量均显著高于复垦排土场和自然地貌,而土壤含水率、饱和含水率和田间持水量均低于复垦排土场和自然地貌,其中田间持水量显著低于复垦排土场和自然地貌。相关性分析和回归方程拟合分析发现,土壤砾石含量影响土壤容重和持水保水性能。复垦使排土场土壤容重及砾石含量呈降低趋势,而土壤含水率、饱和含水率、田间持水量呈升高趋势;随着土层深度的增加,排土场土壤容重、含水率、饱和含水率呈升高趋势,而田间持水量和砾石含量呈降低趋势。复垦排土场40—60 cm、自然地貌40—60 cm、复垦排土场20—40 cm土层土壤的综合评分分别排第1、2、3位,说明排土场复垦能够在一定程度上改良土壤、优化土壤质地,并在复垦5年情况下对土壤的改良深度可达60 cm。以上研究结果对矿区复垦工作具有一定指导意义。

果园生草对中国果树-土壤系统生产性能影响的Meta分析
高丽敏, 顾泽辰, 贡雪菲, 崔联明, 郭东森, 周影, 王琳, 魏启舜
2024, 26(4):  184-194.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0029
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果园生草在改善果园环境、土壤生态、果树生理等方面具有重要作用。采用Meta分析方法,搜集2000—2022年669组数据,定量分析了果园生草对果实产量、果实品质、果园发病率、土壤理化性状及微生物多样性等的影响。结果表明,果园生草能显著提高果实产量(11.9%),但对处于低温区域(年均气温低于10 ℃)、土壤偏碱(pH>7)、有效磷含量较低(<5 mg·kg-1)或偏高(>40 mg·kg-1)及土壤速效钾含量较高(≥100 mg·kg-1)的果园无显著影响。草种类、土壤速效钾含量及果园类型是果园增产效应的关键影响因素,贡献率达到17.4%、9.8%、9.7%。果园生草提高了果实品质,显著降低了果园的发病率。果园生草显著提高了果园土壤的有机质、全氮、碱解氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、有效锌、有效铜、有效猛、有效镁含量。在果园0—20 cm土层,生草增加了土壤含水量、孔隙度,提升了土壤关键酶活性、微生物数量、碳氮量及群落多样性。结果表明,果园生草在改善果树-土壤系统生产性能中具有积极作用,是实现果园绿色可持续发展的有效措施。

生物有机肥替代化肥对葡萄生长与土壤肥力的影响
韩秀丽, 李嘉伟, 张杰, 郭艳杰, 张丽娟, 吉艳芝
2024, 26(4):  195-205.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0914
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为了明确生物有机肥替代化肥对‘赤霞珠’葡萄产量、品质与土壤肥力的影响,于2019—2020年设置传统水肥(CK)、优化水肥(Opt)及优化水肥中化肥氮的20%(B1)和40%(B2)分别由生物有机肥替代,比较不同处理下的土壤养分含量及葡萄的产量和品质。结果表明,优化水肥及施用生物有机肥替代部分化肥能较好地改善土壤理化性质,提升土壤肥力,促进葡萄生长。其中,B1处理可显著增加葡萄园经济效益,2年平均收益较CK提高33.59%;B2处理提升土壤肥力效果较好,与CK相比,成熟期0—40 cm土层的pH与硝态氮含量均有降低,有机质显著增加,与Opt处理相比,成熟期0—40 cm土层土壤的有效磷、速效钾含量分别显著提升109.90%、32.20%。由此表明,生物有机肥替代部分化肥是实现果园高效、安全、持续生产的有效途径。

生物炭肥对易感根结线虫病烤烟根际菌群和理化性质的影响
赵娅红, 胡骞予, 夏融, 王志江, 谢永辉, 叶贤文, 余磊, 齐颖, 羊绍武, 薛至勤, 吴治兴, 黄飞燕, 韩天华
2024, 26(4):  206-214.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0848
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为明确生物炭肥对烟草根结线虫病及根际土壤的影响,通过田间试验研究拌塘施用不同量生物炭肥对烟草根结线虫病株根际土壤的影响。结果表明,常规施肥减量10%拌塘施用酵素生物炭肥能够显著降低烟草根结线虫病的病情指数,其中酵素生物炭肥施用量为350 g·株-1时,根结线虫病防治效果较好,防治效果达23.98%,且烟株农艺性状表现较好;根际土壤中过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性较高,酚酸物质含量降低,化感自毒作用减弱。各处理土壤真菌数量均随生育期的推进呈先增高后降低趋势,其中酵素生物炭肥施用量为350 g·株-1时,根际土壤中的细菌量随生育期推进逐步降低。各生育期土壤中均表现为真菌数量较高,细菌数量较低,真菌/细菌值较高,说明在烟草种植中,减量施肥10%同时拌塘施用酵素生物炭肥350 g·株-1能提高土壤中真菌数量,降低土壤中细菌数量,显著提高土壤肥力及土壤酶活性,为生物炭肥对易感根结线虫病根际微生态调控提供了科学依据。

方法与技术创新
大豆根瘤菌定向微生态研究与应用
曹轶, 崔文靖, 马瑞强
2024, 26(4):  215-224.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0758
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我国大豆根瘤菌种质资源丰富,但其应用进展缓慢,接种面积仅占全国大豆总种植面积的1%~3%。造成该问题的原因主要是根瘤菌不能产芽孢,其抗逆能力较差,导致产品货架期短,应用效果不稳定。为实现根瘤菌产品多元化、功能化、差异化,提高产品活性与应用效果,使用定向微生态(directed micro-ecology, DME)体系优化培养策略,实现根瘤菌、芽孢杆菌的定向扩培及应用。通过单因素实验及响应面法获得根瘤菌最优培养基 (25.5 mL·L-1 糖蜜液、15.2 g·L-1酵母膏、pH 6.98),在DME培菌机中使用该配方可以实现根瘤菌 (100 L·min-1,20 h) 及芽孢杆菌 (150 L·min-1,14 h) 菌量50倍以上的扩增,达到(20~50)×108 CFU·mL-1,且杂菌率控制在5%以下。盆栽接种实验表明,DME扩培菌株接种处理的效果显著优于实验室常规培养菌株的同等接种处理,这表明DME培菌机培养的功能微生物应用效果更好。根瘤菌与芽孢杆菌的复配组合可以协助根瘤菌更好地实现其共生功能,具体表现在苗期结瘤数增加、叶绿素含量增加,并且最终的产量与单接种菌株相比也增加了近20%。定向微生态(DME)体系通过定向营养和生长控制,使得目标功能微生物在含有多种微生物的微生态环境中,达到应用级别的产量和纯度,实现与纯培养菌株相同的功能,对于促进根瘤菌的产业化、加快功能菌株的推广应用具有重要意义和应用价值。

响应面法优化酶解辅助-超声提取菥蓂中的黑芥子苷
刘东玲, 司皓, 郑宝江, 张玉红
2024, 26(4):  225-233.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0964
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为从菥蓂种子中高效提取高得率的目的活性成分黑芥子苷,采用酶解辅助-超声提取法,并利用高效液相色谱测定其含量。在单因素试验的基础上,以酶添加量、酶解温度和酶解时间为关键因素,以黑芥子苷得率为响应值,应用Design-Expert V11软件,Box-Behnken Design响应面法优化菥蓂种子中黑芥子苷酶解辅助-超声提取工艺;并与单独超声、索氏提取2种提取法的黑芥子苷得率进行比较。结果表明,采用Agilent HC-C18柱(25 mm×4.6 mm×5 μm),流动相A和B分别为甲醇和0.5%磷酸水溶液,检测波长215 nm,柱温25 ℃,流速1 mL·min-1,进样量10 μL,在等度洗脱10 min下,获得的分离效果和峰型较好。以筛选出的碱性蛋白酶为酶制剂,最佳提取工艺条件为:酶解温度49 ℃,酶用量2.90%,酶解时间18 min;在此条件下,菥蓂种子中黑芥子苷得率为2.679 mg·g-1,经方差分析与理论值(2.687 mg·g-1)差异不显著,但显著高于单独超声提取(2.036 mg·g-1)和索氏提取(1.702 mg·g-1)(P<0.05)。优化得到的菥蓂中黑芥子苷酶解辅助-超声提取工艺,方法简单、节能、环保、高效,目的活性成分得率高,可应用于菥蓂中黑芥子苷的生产实践,为菥蓂的深度开发奠定了理论基础。