科研产出
重庆稻田土壤重金属污染特征分析及风险评价
《西南农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探究重庆稻田土壤重金属元素的含量特征并对其进行风险评价，为土壤重金属污染防控及耕地土壤保护提供参考依据。【方法】采集重庆市7个典型水稻主产区的稻田土壤样品230个，分析测定土壤样品的pH及Cd、Hg、As、Pb、Cr等5种重金属元素含量，利用内梅罗污染指数评价法与地累积指数评价法进行污染程度分析，并与重庆土壤重金属背景值和农用地土壤风险筛选值进行比对，分析评估重庆稻田土壤重金属污染特征，再通过皮尔逊相关性分析和聚类分析探究土壤重金属污染可能来源。【结果】研究区土壤中Pb、Cd、Cr、As、Hg等5种重金属元素的平均含量分别为25.4、0.312、66.8、4.71、0.0827 mg/kg。通过单因子污染指数与内梅罗污染指数评价法分析，研究区稻田土壤有19.57%的点位处于Cd元素轻污染状态，0.43%的点位处于Hg元素中污染状态，其余点位处于无污染状态。地累积指数分析发现，稻田土壤中Cd处于轻污染水平，其余重金属元素属于无污染水平，但存在极少部分土壤的Hg元素地累积指数极高（4.03,属于强-极强污染等级）。与重庆市土壤背景值比对发现，Cd、Hg元素含量均超过了重庆土壤背景值，分别是背景值的2.84倍、1.38倍，有累积效应；Pb、Cr、As元素含量略低于重庆土壤背景值，基本无富集。通过与农用地土壤风险筛选值比对，所调查的稻田土壤重金属含量均值均小于对应的农用地土壤风险筛选值。相关性及聚类分析发现，重金属污染主要源于成土过程及人为因素。【结论】重庆稻田土壤总体处于清洁状态，但存在Cd、Hg元素的污染风险。
关键词： 稻田 重金属污染 土壤环境质量 内梅罗污染指数 地累积指数
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小麦秸秆覆盖量对坡面流水动力学特性影响
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为系统研究小麦秸秆覆盖量对坡面流水动力学特性的影响，采用室内定床模拟试验，探究在不同流量（3.0、4.5、6.0、7.5、9.0 L/min）和坡度（3°、5°、10°、15°）下，坡面流水动力参数随秸秆覆盖量（0、1.5、2.5、3.5、4.5 t/hm~2）的变化特征。结果表明：1)秸秆覆盖显著影响坡面流流型，在不同流量和坡度下，无秸秆覆盖时坡面流型均为急流，而在秸秆覆盖条件下，坡面流型均变为缓流。当流量≤7.5 L/min时，流态均为层流，当流量＞7.5 L/min时，流态均为过渡流。2)随着秸秆覆盖量的增加，坡面流流速分别较裸坡降低了47.85%、53.86%、57.69%、60.11%。3)不同覆盖量下，坡面流流态指数随坡度的变化规律不一致。覆盖量≤2.5t/hm~2时，随坡度的增加，流态指数呈先增后减的变化趋势，覆盖量＞2.5 t/hm~2时，流态指数随坡度的增加而逐渐减小。4)不同覆盖量下，坡面流阻力系数随坡度的变化规律不一致。秸秆覆盖坡面阻力系数是裸坡的9.36～19.68倍。低覆盖量下（≤2.5t/hm~2）阻力系数在10°坡度达最大值，高覆盖量下（≥3.5 t/hm~2），阻力系数整体上随坡度的增加而增加。该研究可为不同秸秆覆盖量下坡面水蚀过程的动力学机制提供科学依据。
关键词： 土壤 侵蚀 水动力参数 坡面流 秸秆覆盖量 定床试验 黄土高原坡耕地
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除草机器人自适应快速积分终端滑模跟踪控制技术
《农业机械学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：智能除草机器人在草坪作业时，易受到外界扰动以及系统不确定性的影响，从而导致轨迹跟踪收敛时间长以及跟踪效果差等问题。因此，设计一种面向轨迹跟踪的自适应快速积分终端滑模控制算法。首先，考虑驱动轮动力学特性以及未建模误差、外界干扰、动静摩擦等不确定性因素，建立除草机器人的动力学模型。然后基于所建立的动力学模型，设计自适应快速积分终端滑模控制器。所提出的控制器结合了快速终端滑模、积分滑模和自适应估计技术的优点，能够实现期望的跟踪性能并抑制控制信号抖动。同时，在不需要明确系统不确定性和外界干扰上界的情况下，可以通过所设计自适应估计项进行实时补偿，提高系统的鲁棒性。最后，通过仿真和试验验证了该方法的有效性。试验结果表明，所设计的控制器能够使跟踪误差在有限时间内快速收敛，并且横向误差绝对值不超过0.097 9 m,纵向误差绝对值不超过0.102 6 m,航向角误差绝对值不超过0.057 8 rad,保证除草机器人准确跟踪作业路径，同时具有较强的鲁棒性。
关键词： 除草机器人 轨迹跟踪 动力学模型 自适应估计 快速积分终端滑模
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稻菜轮作下不同施氮处理对土壤微生物多样性的影响
《西南农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分析稻菜轮作模式下不同施氮处理对土壤微生物多样性的影响，为氮肥减量施用提供理论支撑。【方法】设置氮肥全量施用（T1）、氮肥减施（T2）、氮肥配施有机肥（T3）、不施氮肥（CK）4个处理，利用高通量测序技术和生物信息学手段，研究其对土壤真菌和细菌群落结构和多样性的影响。【结果】土壤细菌和真菌群落Alpha多样性分析表明，T1处理的细菌群落Chao1指数和Observed指数低于CK处理，T2、T3处理高于CK,但处理间差异不显著；T1、T2、T3处理的细菌Shannon指数和Simpson指数均高于CK处理，差异不显著。T1、T2、T3处理的真菌Chao1指数和Observed指数均高于CK处理，而Shannon指数和Simpson指数均低于CK处理，差异不显著。微生物群落Beta多样性分析表明4个处理的土壤细菌群落组成基本相似，处理间差异不显著；T3处理的真菌群落组成与CK、T1、T2处理有一定的差异。土壤细菌群落组成基本相似，4个处理的细菌优势菌群均为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloronexi）和酸杆菌门（Acidobacteria）,T2处理的绿弯菌门相对丰度最高，T3处理的变形菌门相对丰度最高，施氮处理均降低了酸杆菌门、放线菌门和硝化螺旋菌门相对丰度。真菌群落组成有一定的差异性，真菌优势菌群均为子囊菌门（Ascomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）和担子菌门（Basidiomycota）,T1处理增加担子菌门的相对丰度，T2处理增加被孢霉门的相对丰度，T3处理子囊菌门相对丰度最高。T2处理显著降低了大理石雕菌属（Marmoricola）相对丰度，T3处理显著增加腐质霉属（Humicola）和青霉菌属（Penicillium）相对丰度，施氮处理均显著降低链格孢属（Alternaria）相对丰度。【结论】在水稻-茎瘤芥轮作模式下，与氮肥全量施用相比，减氮施肥和氮肥配施有机肥均提高了土壤细菌群落的丰富度，降低了真菌群落的丰富度。处理间土壤微生物的群落结构差异不明显，其微生物群落多样性的差异主要体现在大理石雕菌属、腐质霉属、青霉菌属和链格孢属相对丰度的显著变化。
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三峡库岸带土壤净氮矿化的温度敏感性及驱动因子
《土壤通报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】三峡库岸带土壤氮矿化过程对三峡水库水体富营养化及生态安全影响显著，明确三峡库岸带土壤净氮矿化对温度升高的响应和驱动因子。【方法】在整个三峡库岸带分9个断面，分别采集消落区（高程145～155 m、155～165 m、165～175 m）和非淹水区（高程175～185 m）共108个表层土样，在15、22、29和36℃四个温度下培养28 d，测定培养前后土壤铵态氮、硝态氮含量变化，计算净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率及其对温度升高的响应。【结果】在四个温度下三峡库岸带土壤净硝化速率、净氮矿化速率均与高程显著正相关（P ＜0.05），而净氨化速率在高程之间无显著差异（P＞ 0.05）；总体上，三峡库岸带净氮矿化速率的温度敏感性(Q10)在0.62～3.21之间，且消落区比非淹水区土壤净氮矿化对升温更加敏感。降雨是消落区和非淹水区Q10变化的共同驱动因子；此外，消落区Q10与高程、p H值、年均降水量、微生物生物量碳（P ＜0.05）以及到三峡大坝的距离呈显著负相关（P ＜0.01）。【结论】在未来气候变暖条件下，与非淹水区相比，预期将有更多消落区氮素通过矿化途径进入水体，进而增加三峡水体营养负荷。
关键词： 三峡大坝 库岸带 消落区 非淹水区 氮矿化 温度敏感性
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基于虚拟探照灯的离合制动履带底盘寻径跟踪
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：油动履带底盘由于具有成本低、技术成熟、动力充足、续航能力强、维修便捷等特点而被广泛应用于农业生产，但其操控精度低、振动严重等问题对其应用造成挑战。该研究以农用油动履带底盘为对象，根据共性传动结构提出离合制动式履带底盘，并以STM32F303作为主控器搭建基于实时动态差分全球导航卫星系统（real-time kinematic global navigation satellite system,RTK-GNSS）的自动导航系统，建立其运动学模型，提出一种改进模糊式预瞄控制算法—虚拟探照灯寻径跟踪（virtual searchlight pathfinding tracking,VSPT）算法。针对横向偏差和速度变化引起的跟踪振荡问题，提出基于横向偏差指数的视域角动态调整方法和基于行驶速度的虚拟目标点判断方法，并通过仿真和试验验证算法的有效性。仿真结果表明，在底盘前进速度0.4 m/s时，横向偏差指数λ、视域增益k_1和目标增益k_2取值分别为1/4,0.005 rad·m和6 s~(-1)时可获得较好的导航效果。现场试验结果表明，在水泥路面，不同初始位姿下，直线导航平均上线距离为1.64 m，平均横向偏差和航向偏差为0.44 cm和1.57°；行驶速度提高会导致导航精度降低，适当修正k_1、k_2可维持较好的导航效果，3种行驶速度下获得的平均横向和航向偏差分别为0.75 cm和1.05°，平均纠偏次数为4.7次；田间路况下，由于土路附着系数增加，转向相对平稳，纠偏次数降低至2.7次，相同参数时2种路况下的导航效果接近。研究表明，VSPT算法针对离合制动式履带底盘具有良好的跟踪效果和路况适应性，该研究可为离合制动履带平台提供一种高效、稳定的导航控制方案。
关键词： 精准农业 车辆 导航 RTK-GNSS 履带底盘 控制算法
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抗晚疫病番茄新品种‘渝番421’
《园艺学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：‘渝番421’番茄是以自交系W24为母本，S9为父本配制而成的杂交一代品种。该品种属自封顶生长类型，植株生长势中，早熟；成熟果实红色圆形，无绿果肩，平均单果质量185 g；平均畸裂果率13.2%，商品果率83.4%；果实硬度软到中，平均货架期16 d；传统番茄风味，口感酸甜。产量可达65.0 t·hm~(-2)以上，田间表现抗晚疫病、枯萎病和病毒病，中抗青枯病。可在重庆、四川春季露地栽培。
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滴灌施肥对不同类型蔬菜和果树产量、水氮利用效率和品质的影响
《植物营养与肥料学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】通过Meta分析，定量分析滴灌施肥对我国蔬菜和果树产量、水肥利用效率和品质等的综合影响，探究了不同田间管理措施的效果差异，为优化果蔬系统综合管理措施提供参考。【方法】在知网、万方数据和Web of Science数据库中，以“滴灌”、“果树”、“蔬菜”、“产量”、“水分利用率”、“氮肥偏生产力”和“品质”等为主要关键词检索文献，筛选出符合条件的全国滴灌施肥相关的文献77篇，获得了357组有效样本数据。采用Meta分析方法进行数据处理。【结果】与常规施肥相比，滴灌施肥的蔬菜和果树产量分别增加了7.99%和6.71%，氮肥偏生产力分别提高了48.9%和63.1%，水分利用效率分别提高了50.6%和119.0%。滴灌施肥显著改善果蔬品质，但效果不同。滴灌施肥的蔬菜Vc含量增幅较果树高17.3%，但可溶性固形物增幅低7.05%。滴灌施肥对蔬菜和果树产量、水氮利用率和品质的影响因施氮水平、灌溉水平、作物类型和栽培类型不同而存在差异。在施氮量200～400 kg/hm~2、灌溉量200～400 mm的设施栽培条件下，滴灌施肥对茄果类和瓜果类蔬菜产量、水分利用效率、氮肥偏生产力、品质的提升效果较好。在施氮量150～300 kg/hm~2、灌溉量250～500 mm条件下，滴灌施肥对落叶果树产量、水分利用效率、氮肥偏生产力和果实品质的提高效应更显著。【结论】茄果类和瓜果类蔬菜以及落叶果树适宜采用滴灌施肥技术，其他类型蔬菜和果树应慎用。
关键词： 滴灌 蔬菜 果树 产量 氮肥偏生产力 田间管理措施
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甜高粱苗期镉耐性和富集能力综合评价
《草地学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为筛选和鉴定出镉（Cadmium, Cd）富集能力强的甜高粱（Sorghum bicolor L.）品种，以期为利用甜高粱修复Cd污染土壤提供优异材料。本研究以26个甜高粱品种为材料，采用沙培盆栽试验，设置Cd胁迫(5 mg·kg-1 Cd2+)和对照(0 mg·kg-1)2个处理，测定苗期甜高粱生长特性和生理指标以及根部、茎叶的Cd含量，以各单项指标的耐性指数作为衡量耐Cd性的依据，运用主成分分析、隶属函数法和系统聚类综合评价Cd耐性和富集能力。结果表明：根长、株高、根鲜重、根干重、茎叶鲜重、茎叶干重、叶绿素含量、POD活性、SOD活性、MDA含量在品种和Cd处理间均存在极显著差异（P＜0.01）。主成分分析将10个单项指标转化成3个相互独立的综合指标，利用隶属函数法分析，得到不同品种苗期耐Cd性综合评价值（D值）;通过对D值进行聚类分析，筛选出3份耐Cd性强的品种；进一步采用欧氏距离法对D值、富集系数和转移系数进行聚类分析，将26个甜高粱品种划分成4类，其中‘辽甜6号’和‘F10’属于Cd耐性强且富集转移性强的品种，适用于修复土壤Cd污染。
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辣椒种质尖孢炭疽菌抗性鉴定与评价
《园艺学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：一年生辣椒中极度缺乏抗尖孢炭疽菌(Colletotrichum acutatum)的育种材料,亟需开展抗炭疽病辣椒资源的发掘.采用室内果实离体接种结合田间病圃,对74份引自美国、西班牙等的辣椒种质进行了对尖孢炭疽菌的抗性鉴定.结果表明:40008和30163经室内针刺接种后的发病率分别为4.37%和1.08%,病圃鉴定的病情指数为5.49和9.07,表现为高抗;11242和PI201234室内针刺接种后的发病率为8.63%和9.86%,病圃鉴定的病情指数为18.93和22.34,表现为抗病;10022和10062等17份种质表现为中抗;其余50份种质表现为感病.40008和30163均属晚熟类型,果实小,单株结果数少,可通过回交转育、花药培养及分子生物学技术改良后利用.这2份高抗种质的挖掘,可为抗炭疽病新品种的选育、QTL定位及分子标记的开发等奠定材料基础.
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