支持向量机和最大类间方差法结合的水稻冠层图像分割方法 被引量：14

1

作者 黄巧义 张木 +3 位作者 李苹 付弘婷 黄旭 唐拴虎 《中国农业科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期52-60,共9页

针对田间多变光照强度给水稻冠层图像分割带来的难题,探讨了一种基于支持向量机(SVM)和最大类间方差法(OTSU法)相结合的水稻冠层图像分割算法。首先,从不同光强条件下的水稻冠层图像中采集代表性水稻和背景像元构建训练图像S1和S2,通过... 针对田间多变光照强度给水稻冠层图像分割带来的难题,探讨了一种基于支持向量机(SVM)和最大类间方差法(OTSU法)相结合的水稻冠层图像分割算法。首先,从不同光强条件下的水稻冠层图像中采集代表性水稻和背景像元构建训练图像S1和S2,通过分析水稻S1和背景S2两类图像在RGB色彩空间中R、G、B色彩特征值的分布频率,rgb(标准化RGB)色彩空间中r、g、b色彩特征值的分布频率,CIE L*a*b*色彩空间中L*、a*、b*色彩特征值的分布频率,以及HSV色彩空间中H、S、V色彩特征值的分布频率,筛选出具有明显双峰特征的g、a*、b*和S作为关键色彩特征;然后,在由g、a*、b*和S色彩特征构成的多维色彩空间中采用支持向量机学习算法获得分隔水稻和背景像元的优化超平面Z(Z=0.421g+0.753 a*+0.152 b*+0.051S+0.085);最后,计算水稻冠层图像中每一像元的Z值,并用最大类间方差法计算分割阈值Z_t,从而实现水稻冠层图像分割。为了评价该分割方法,以90幅不同光强(阴天、多云和晴天)条件下采集到的田间水稻冠层图像作为测试图像,并以常用的ExG&OTSU分割方法作为对比,分析该分割方法的分割精度和光强稳健性。结果表明,Ex G&OTSU方法的精确度显著受光强条件影响,随着光强强度的提高而显著降低,光强稳健性差;该研究所提分割方法对阴天、多云和晴天条件下水稻冠层图像的分割误差为7.30%、8.72%和8.98%,分割精确度较高,且具有良好的光强稳健性。因此,该基于支持向量机和最大类间方差法相结合的水稻冠层图像分割方法具有较高的分割精度和光强稳健性,可为田间多变光照条件下水稻冠层图像精准分割提供技术参考。 展开更多

关键词 支持向量机 最大类间方差法 色彩空间 水稻 光照强度 图像分割

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不同养分管理措施下常年菜地磷、钾养分径流流失特征 被引量：13

2

作者 李盟军 艾绍英 +3 位作者 宁建凤 王荣辉 姚建武 余丹妮 《农业资源与环境学报》 CAS 北大核心 2019年第1期33-42,共10页

为研究不同养分管理措施下菜地磷、钾养分径流流失特征,采用田间小区试验方法,设置对照(CK)和有机肥配施不同用量化肥处理(N0,化肥氮空白;CON,习惯施肥;OPT,优化施肥;OPT+N,优化增氮;OPT+P,优化增磷;OPT+NPK,优化增氮磷钾)。结果表明,... 为研究不同养分管理措施下菜地磷、钾养分径流流失特征,采用田间小区试验方法,设置对照(CK)和有机肥配施不同用量化肥处理(N0,化肥氮空白;CON,习惯施肥;OPT,优化施肥;OPT+N,优化增氮;OPT+P,优化增磷;OPT+NPK,优化增氮磷钾)。结果表明,不同处理下可溶性总磷、颗粒态磷和总磷径流浓度分别为0.015～0.500、0.004～0.623 mg·L^(-1)和0.093～0.876 mg·L^(-1),施磷明显增加径流水可溶性磷浓度,对总磷和颗粒态磷浓度影响较小。不同处理径流水总磷浓度均不同程度超地表水Ⅴ类标准(GB3838—2002),且施磷量最高的OPT+NPK处理总磷超标率高达56%。总磷年流失负荷为4.37～4.93 kg·hm^(-2),施肥处理磷流失负荷均低于对照,不同处理间总磷流失负荷无明显差异。不同处理的钾径流浓度为4.7～83.0 mg·L^(-1),年流失负荷为176.9～331.7 kg·hm^(-2),流失系数为4.5%～15.7%。施钾显著增加菜地钾的流失负荷,施钾量最高的OPT+NPK处理钾流失负荷最高,肥料N/K2O比例最高的OPT+N处理钾流失负荷最低。研究表明,不同养分管理措施下菜地磷径流损失无明显变化,而OPT+N处理钾流失负荷及流失系数均最低,蔬菜实际生产中氮、钾合理配施有利于降低钾的流失。 展开更多

关键词 常年菜地 珠三角 磷流失 钾流失 养分管理

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不同硒累积型水稻耐高硒毒害差异特征研究 被引量：2

3

作者 卜少腾 李衍亮 +2 位作者 李玉义 谭卓贤 张木 《核农学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1681-1689,共9页

为探究不同硒累积水稻品种耐高硒毒害能力差异特征,本研究设置盆栽试验,以硒高、低累积水稻(Oryza sativa L.)品种为试验材料,研究了不同硒累积水稻品种在不同硒水平处理(0、0.5、25 mg·kg-1)下生长、生理特性及硒结合蛋白基因表... 为探究不同硒累积水稻品种耐高硒毒害能力差异特征,本研究设置盆栽试验,以硒高、低累积水稻(Oryza sativa L.)品种为试验材料,研究了不同硒累积水稻品种在不同硒水平处理(0、0.5、25 mg·kg-1)下生长、生理特性及硒结合蛋白基因表达量的差异变化特征。结果表明,施用低浓度硒(0.5 mg·kg-1)能显著提升硒高累积水稻产量和地上部干物质量,但对硒低累积水稻提升不明显。高硒水平(25 mg·kg-1)下两个水稻品种产量和地上部干物质量均显著降低,但硒低累积水稻降幅更大。施硒显著提高了硒高累积水稻的抗氧化能力,其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和抗坏血酸(ASA)、谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素(CAR)含量较不施硒处理分别增加了45.10%、10.30%、35.30%、68.10%、28.90%和26.00%。各施硒处理下,硒高累积水稻丙二醛(MDA)含量均显著低于硒低累积水稻。低浓度硒对两个水稻品种碳氮代谢产物含量均有提升作用,与不施硒处理相比,硒高累积水稻的可溶性糖含量显著增加了0.02个百分点,可溶性蛋白含量显著增加了15.10%,并且高硒水平下硒高累积水稻碳氮代谢产物含量均显著高于硒低累积水稻。两种施硒处理对硒高累积水稻硒结合蛋白基因的相对表达量均有显著提升作用且均高于硒低累积水稻。综上,硒高累积水稻在硒胁迫下拥有更强的抗氧化及碳氮代谢能力,同时能将更多的硒与硒结合蛋白结合而减轻其毒害作用,具有更强的耐高硒毒害能力。本研究结果为生产富硒水稻提供了技术和理论参考。 展开更多

关键词 硒 水稻 抗氧化酶 抗氧化物质 碳氮代谢

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有机肥与石灰配施对华南酸性土壤的改良效果

4

作者 黄建凤 吴腾飞 +7 位作者 叶芳 张木 逄玉万 吴昭云 肖勇 吴永沛 付弘婷 李苹 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期606-613,共8页

为明确有机肥与石灰对华南酸性土壤的改良效果,采用田间小区试验,研究了有机肥、石灰分别单施与配施对双季稻区酸性土壤的酸化性质、水稻生长及产量的影响。试验包括5个处理:不施肥(CK)、单施控释肥(CF)、控释肥+石灰(LM)、控释肥+有机... 为明确有机肥与石灰对华南酸性土壤的改良效果,采用田间小区试验,研究了有机肥、石灰分别单施与配施对双季稻区酸性土壤的酸化性质、水稻生长及产量的影响。试验包括5个处理:不施肥(CK)、单施控释肥(CF)、控释肥+石灰(LM)、控释肥+有机肥(OF)、控释肥+石灰与有机肥配施(CLO),除CK外,各处理养分保持一致,物料均在水稻移栽前一次性施入土壤。结果表明,CLO处理对土壤pH的改良效果最优,其pH提高了0.42个单位,而OF和LM处理的pH分别提升0.27、0.37个单位;OF处理土壤有机质含量最高,达44.46 g·kg^(-1),其次为CLO处理,达37.76 g·kg^(-1);LM、OF及CLO处理均显著降低了土壤交换性酸含量,降幅最高的处理为CLO,达71.4%。相关性分析表明,土壤交换性氢和交换性铝与pH的回归方程斜率绝对值分别为1.3568和0.1560,均呈显著负相关;LM处理的土壤交换性盐基离子总量达7.52 cmol·kg^(-1),显著高于其他处理,其次为CLO处理,达6.92 cmol·kg^(-1)。配施处理能增加灌浆期水稻叶片叶绿素含量,显著高于CK,增产效果最优。研究表明,有机肥与石灰配施较单独施用对华南酸化土壤的改良效果更好。 展开更多

关键词 华南 酸性土壤 有机肥 石灰 双季稻 酸化改良

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控释尿素配比对华南双季稻产量、氮素吸收累积及氮肥利用率的影响

5

作者 易琼 吴腾飞 +5 位作者 曾招兵 唐拴虎 付弘婷 李苹 戴文举 张木 《南方农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1307-1316,共10页

【目的】探讨2种不同释放期控释尿素不同配施模式对水稻产量、氮素吸收累积及氮肥利用率的影响,以期为我国华南双季稻区优化施氮提供科学依据。【方法】采用田间试验,设6个处理:T1,不施氮处理;T2,速效氮肥单施处理;T3,60 d控释尿素单施... 【目的】探讨2种不同释放期控释尿素不同配施模式对水稻产量、氮素吸收累积及氮肥利用率的影响,以期为我国华南双季稻区优化施氮提供科学依据。【方法】采用田间试验,设6个处理:T1,不施氮处理;T2,速效氮肥单施处理;T3,60 d控释尿素单施处理;T4,90 d控释尿素单施处理;T5,60 d控释尿素配施处理(30%60 d控释尿素+70%速效氮肥);T6,90 d控释尿素配施处理(30%90 d控释尿素+70%速效氮肥)。动态分析不同处理的水稻叶片SPAD值,灌浆后地上部、剑叶、穗部氮含量及干物重;收获期测定水稻产量及产量构成因素;计算不同施肥处理的氮肥利用效率。【结果】由早、晚稻年平均产量可知,施用控释尿素的T3~T6处理较速效氮肥单施的T2处理产量显著增加(P<0.05,下同),增幅为4.7%~8.5%。其中,T5处理产量(5.8 t/ha)最高,显著高于T3和T4处理,但与T6处理差异不显著(P>0.05)。与T1处理相比,施用氮肥提高了早稻剑叶SPAD值,T6处理的剑叶SPAD值一直处于较高水平,且始终高于T5处理,T3处理的剑叶SPAD值总体高于T4处理。T5处理产量较高归因于其有效穗数和穗粒数同时保持较高水平。随着时间的推移,水稻植株地上部氮含量逐渐下降,而干物重逐渐增加,且各处理不同部位干物重存在明显差异,至收获期,T5和T6处理穗干物重均显著高于T2处理,但T5处理地上部氮素累积量相对低于其他施氮处理。各控释尿素处理的氮素表观回收率和氮肥农学效率均显著高于T2处理,其中氮素表观回收率以T3处理最高(35.7%),氮肥农学利用率以T5处理最高(7.3%)。【结论】等氮肥用量下,30%60 d控释尿素配施70%速效氮肥处理在提高籽粒产量和养分利用效率方面具有优势,可作为华南双季稻区的推荐施肥模式。 展开更多

关键词 控释尿素 养分配施 氮素吸收积累 氮肥利用率 产量

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根际微生境中生化过程的原位可视化研究进展

6

作者 顾文杰 刘冲 +4 位作者 王丹 李雅莹 卢钰升 吴杭涛 解开治 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1387-1395,共9页

根际及近根际区域(根际微生境)进行着活跃的物质交换和能量流动,大部分陆地生态系统中碳、氧和矿质元素等关键生源要素循环的生化过程都发生在根际微生境中。根际微生境空间动态过程的可视化对于准确捕捉和量化根际界面物质迁移转化过... 根际及近根际区域(根际微生境)进行着活跃的物质交换和能量流动,大部分陆地生态系统中碳、氧和矿质元素等关键生源要素循环的生化过程都发生在根际微生境中。根际微生境空间动态过程的可视化对于准确捕捉和量化根际界面物质迁移转化过程和功能至关重要。过去几十年中,采用二维成像方法进行营养元素、酶和微生物等多种生化过程的同步原位可视化研究取得了重要进展。本文系统总结了根际化学环境、微生物环境和代谢物原位可视化研究的最新方法与研究进展,讨论了多参数成像技术在根际微生境研究中的应用前景,并对根际生化过程原位可视化研究的未来发展方向及亟待解决的问题进行了展望。为进一步提高根际原位可视化技术的研发与应用,深入解析微生境中生化过程与机制,需要在以下几方面重点展开研究:1)开展操作简单、耗时少、成本低的可视化技术开发,并进行多参数及多手段耦合的兼容性验证;2)从样品制备和数据整合等方面,开发根际三维及四维可视化方法,探索根际微生境的时空动态可视化;3)研发便携式仪器,开展根际原位可视化技术的田间应用。 展开更多

关键词 根际微生境 多参数成像技术 原位可视化

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石灰、磷酸盐及硅酸盐对土壤硒有效性及水稻累积硒的影响

7

作者 谭卓贤 杜建军 +3 位作者 孙星 易琼 徐培智 张木 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期450-456,共7页

华南地区酸性土壤硒有效性低,本研究旨在探讨石灰、磷酸盐及硅酸盐类土壤改良物质对酸性水稻土硒有效性及水稻吸收硒的影响。结果表明,在施0.25 mg/kg硒基础上,石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠以及三者配合施用对水稻单株产量影响不大;对大米... 华南地区酸性土壤硒有效性低,本研究旨在探讨石灰、磷酸盐及硅酸盐类土壤改良物质对酸性水稻土硒有效性及水稻吸收硒的影响。结果表明,在施0.25 mg/kg硒基础上,石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠以及三者配合施用对水稻单株产量影响不大;对大米硒含量提升效果以石灰、硅酸钠及石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠三者配合施用的处理较好;酸性土壤中各形态硒的含量高低依次为有机物/硫化物结合态硒、残渣态硒、铁锰氧化物结合态硒、交换态硒和水溶态硒。石灰、磷酸氢二钠处理显著提升易被植物吸收的水溶态硒及交换态硒含量,显著降低难利用残渣态硒含量;石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠三者配合施用的处理显著降低了有机物/硫化物结合态硒的含量。施用石灰以及施用磷酸氢二钠均可有效提升土壤硒的有效性,并促进水稻对硒的吸收,施用硅酸盐对土壤硒有效性影响不大,但能促进水稻对硒的累积。 展开更多

关键词 硒 酸性土壤 有效硒 石灰 磷酸盐 硅酸盐

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有机替代配方肥对水稻养分吸收及产量的影响

8

作者 吴腾飞 邓婷 +3 位作者 李泽钰 曾招兵 张木 李海锋 《中国农学通报》 2024年第17期1-7,共7页

有机替代具有促进水稻生长及产量的潜力,探讨不同有机替代对双季稻养分吸收及产量的影响,该研究可为华南水稻产区有机替代施肥方式的推广应用提供重要的参考依据。采用田间试验,早稻和晚稻小区试验共设6个处理:不施肥、配方肥、有机替代... 有机替代具有促进水稻生长及产量的潜力,探讨不同有机替代对双季稻养分吸收及产量的影响,该研究可为华南水稻产区有机替代施肥方式的推广应用提供重要的参考依据。采用田间试验,早稻和晚稻小区试验共设6个处理:不施肥、配方肥、有机替代25%、有机替代50%、有机替代75%和有机替代100%。除不施肥处理外,其他处理氮、磷、钾用量一致,用量均为N 150 kg/hm^(2);P_(2)O_(5)45.6 kg/hm^(2);K_(2)O 130.5 kg/hm^(2)。试验小区随机排列,每个处理4次重复。于早稻分蘖期、孕穗期、抽穗期、扬花期、灌浆期和成熟期采集植株样分析养分,于灌浆期采集剑叶及籽粒样品分析养分,同时测定灌浆期剑叶SPAD值变化;早稻和晚稻收获时记录产量及产量构成要素。结果表明:配方肥和有机替代处理主要影响早稻氮素养分的吸收,其中分蘖期及孕穗期早稻地上部氮含量以配方肥显著高于有机替代处理,抽穗期后差异越来越小。早稻灌浆期间,剑叶SPAD值及氮含量随着有机替代比例增加而增加,但其籽粒氮含量增加并不明显。早稻产量以配方肥处理最高,其次为有机替代25%处理;晚稻产量则以各有机替代处理显著高于配方肥处理,主要体现在穗粒数及结实率有所提高。有机替代施肥可能导致早稻出现贪青晚熟现象,不利于水稻产量及籽粒养分吸收。晚稻种植时有机替代施肥在促进水稻产量及养分吸收方面往往效果更好。 展开更多

关键词 双季稻 有机替代 配方肥 养分吸收 产量

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肥料用量和养分配比对蔬菜生长及土壤肥力的影响

9

作者 梁紫薇 黄少珍 +6 位作者 曾瑞锟 祁百福 王荣辉 姚建武 陈勇 王弯弯 宁建凤 《中国农学通报》 2024年第22期94-102,共9页

选择深圳市郊区常年连作菜地,采用田间小区试验方法,设置对照、常规施肥、减量施肥10%、优化施肥(减量施肥50%,氮磷钾优化配比)等不同处理,研究不同肥料用量和养分配比条件下减施化肥对蔬菜生长及土壤肥力的影响。试验以叶菜为供试蔬菜... 选择深圳市郊区常年连作菜地,采用田间小区试验方法,设置对照、常规施肥、减量施肥10%、优化施肥(减量施肥50%,氮磷钾优化配比)等不同处理,研究不同肥料用量和养分配比条件下减施化肥对蔬菜生长及土壤肥力的影响。试验以叶菜为供试蔬菜,连续种植2茬。结果表明,与不施肥处理相比,施肥显著增加蔬菜产量和氮、磷、钾养分吸收量,肥料增产贡献率为32.3%~37.7%,且化肥减施与常规施肥处理之间肥料贡献率无显著差异。常规施肥模式下蔬菜氮、磷、钾养分利用率分别为13.98%、5.39%、31.95%,优化施肥相比常规施肥显著提高蔬菜磷肥和钾肥利用率1.87倍、26.3%。施肥对土壤pH、有机质含量无明显影响,常规施肥、减量施肥10%提高土壤碱解氮含量12.27%~27.83%、有效磷含量26.49%~44.24%、速效钾含量13.17%~35.30%。与常规施肥相比,优化施肥显著降低土壤有效磷含量19.96%~23.65%、速效钾含量22.29%~23.23%。各处理土壤综合肥力指数为1.34~1.43,均属于II级水平,连续2茬短期施肥管理对土壤肥力指数无显著影响。总体上,常年连作菜地系统优化施肥即化肥减施50%并优化氮磷钾养分投入比例,可在蔬菜产量不降低的情况下维持土壤肥力水平,降低土壤有效磷累积导致的面源污染风险。 展开更多

关键词 养分配比 肥力系数 土壤肥力 肥料贡献率 常年连作 菜地 化肥减施 养分利用率 面源污染

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加剧酸化对土壤有效态Cd和水稻的影响 被引量：1

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作者 韦思亦 唐拴虎 +3 位作者 李玉义 熊国旋 张木 吴腾飞 《广东农业科学》 CAS 2023年第3期60-68,共9页

【目的】通过引用酸化材料加剧土壤酸化,探究Cd污染土壤酸化后,土壤pH值改变对土壤中Cd活性及水稻产量、质量的影响,为Cd污染土壤的修复治理提供理论支撑。【方法】开展土壤培养试验,分析Cd污染土壤施用酸化材料后土壤pH值及有效态Cd含... 【目的】通过引用酸化材料加剧土壤酸化,探究Cd污染土壤酸化后,土壤pH值改变对土壤中Cd活性及水稻产量、质量的影响,为Cd污染土壤的修复治理提供理论支撑。【方法】开展土壤培养试验,分析Cd污染土壤施用酸化材料后土壤pH值及有效态Cd含量的动态变化,探究土壤pH变化对Cd活性的影响;开展水稻盆栽试验,分析土壤酸化后水稻生物量、产量及其构成因素、水稻植株及稻米Cd含量的变化,探究土壤pH降低对水稻产量、质量的影响。【结果】施用酸化材料能精准降低土壤pH,使试验土壤形成一定的pH梯度。土壤pH值降低0.33、0.67个单位,土壤有效态Cd含量分别增加0.04、0.07 mg/kg,增幅达21.05%、36.84%,土壤有效态Cd和土壤pH之间呈显著的负相关关系。土壤pH降低导致水稻生长受到抑制,植株瘦弱,与对照相比,pH 4.77、5.11处理的水稻地上部生物量分别降低9.61%、2.48%。水稻有效穂数、穗实粒数、结实率随土壤pH降低而减少,导致pH 4.77、5.11处理的水稻产量较对照减少11.58%、1.74%。土壤酸化致使重金属活化,导致水稻植株及稻米对Cd的富集能力增强,pH 4.77、5.11处理植株Cd含量较对照分别增加87.52%、1.13%,稻米Cd含量较对照分别增加134.55%、165.45%。【结论】土壤pH影响Cd的形态,土壤酸化使Cd的生物有效性增加,土壤有效态Cd和土壤pH之间呈显著的负相关关系。土壤酸化使水稻生长受阻,地上部生物量降低,成穗数与实粒数减少,产量降低,同时亦加剧土壤Cd活性,使水稻对Cd的吸收和富集能力增强,被重金属污染的风险也相应增加。 展开更多

关键词 土壤酸化 CD 水稻 产量 PH 富集 重金属污染

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长期有机培肥对南方红壤区稻田土壤碳循环功能基因的影响 被引量：1

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作者 马慧霞 张桥 +6 位作者 陈会巧 孙丽丽 周昌敏 顾文杰 卢钰升 徐培智 解开治 《南方农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1405-1416,共12页

【目的】研究长期有机培肥对南方红壤区稻田土壤碳循环功能基因的影响,为南方稻田土壤碳库高效利用和施肥策略提供理论参考。【方法】依托江西省红壤研究所长期定位试验平台,设4个处理:不施肥处理(CK)、单施化肥处理(NPK)、早稻施绿肥... 【目的】研究长期有机培肥对南方红壤区稻田土壤碳循环功能基因的影响,为南方稻田土壤碳库高效利用和施肥策略提供理论参考。【方法】依托江西省红壤研究所长期定位试验平台,设4个处理:不施肥处理(CK)、单施化肥处理(NPK)、早稻施绿肥紫云英处理(M1)、早稻施绿肥紫云英+晚稻秸秆还田处理(M2)。晚稻收获后采集土壤样品,测定土壤基本理化性质,利用实时荧光定量PCR测定土壤碳循环功能基因的绝对定量,分析不同活性碳含量及碳循环相关基因与环境因子的关系。【结果】长期有机培肥处理提高了土壤有机碳组分中活性有机碳含量,其中M2处理易氧化有机碳、热水提取态有机碳、可溶性有机碳含量均显著高于CK(P<0.05,下同);M1处理土壤微生物量碳含量最高(193.98 mg/kg)。各处理中,M1和M2处理参与碳水解、碳固定和甲烷代谢过程的相关功能基因表达量均处于较低水平。相关分析结果表明,碳水解过程相关功能基因(除amyX、IsoP、lig和naglu)、碳固定过程相关功能基因(除mcrA)和甲烷代谢(除emGDH)与全钾、微生物量碳和胡富比均呈显著负相关。碳固定过程功能基因和甲烷代谢过程功能基因(除emGDH)与pH和速效钾呈正相关。随机森林分析结果显示,长期有机培肥稻田土壤对碳水解功能基因和环境因子的解释率为89.22%,对碳固定功能基因和环境因子的解释率为90.12%,对甲烷代谢功能基因和环境因子解释率为87.14%;结构方程建模结果表明,长期有机培肥稻田土壤中mnp和apu基因、mct和rbcL基因、em GDH和pmoA基因分别直接影响碳水解、碳固定和甲烷代谢过程,土壤有机碳、胡敏素和胡富比间接影响碳水解和碳固定基因表达量,胡敏酸、有机碳和胡敏素间接影响甲烷代谢过程功能基因表达量。【结论】长期有机培肥有利于增加南方稻田土壤活性有机碳组分含量,降低碳循环功能基� 展开更多

关键词 碳水解 碳固定 甲烷代谢 功能基因 有机培肥

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不同类型调理剂对镉污染土壤修复效果和微生物群落的影响 被引量：5

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作者 李奇 王艳红 +3 位作者 李义纯 李林峰 唐明灯 艾绍英 《南方农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1855-1866,共12页

【目的】研究土壤调理剂对镉(Cd)污染农田修复效果和微生物群落组成的影响,为应用不同土壤活性组分调理剂原位修复和治理Cd污染农田土壤提供科学依据。【方法】在粤东Cd污染农田开展田间试验,设空白对照,研究不同土壤活性组分调理剂(矿... 【目的】研究土壤调理剂对镉(Cd)污染农田修复效果和微生物群落组成的影响,为应用不同土壤活性组分调理剂原位修复和治理Cd污染农田土壤提供科学依据。【方法】在粤东Cd污染农田开展田间试验,设空白对照,研究不同土壤活性组分调理剂(矿物型、有机型和微生物型)对土壤基本理化性质、Cd有效性和微生物群落结构的影响。【结果】施用土壤调理剂可显著提高土壤pH(0.11~0.24)(P<0.05,下同),增加有机碳含量(21%~47%),降低土壤有效态Cd含量(13%~48%)和糙米Cd含量(26%~42%),其中矿物型和微生物型调理剂对糙米Cd含量的降幅最大。总体上施用调理剂可改善土壤微域环境,高通量测序结果表明,添加调理剂可维持污染土壤中正常微生物群落的多样性和丰富度,显著改变土壤细菌群落的组成和结构,其中脱硫菌门(Desulfobacterota)和拟杆菌门(Bacteroidota)的相对丰度降低。矿物型和有机型调理剂提高土壤中放线菌门(Actinobacteriota)和芽单胞菌门(Gemmatimonadota)的相对丰度,而微生物型调理剂提高酸杆菌门(Acidobacteriota)的相对丰度。同时,矿物型调理剂显著增加真菌的担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度,降低子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度;而有机型调理剂显著提高被子菌门(Mortie-rellomycota)的相对丰度,降低罗兹菌门(Rozellomycota)的相对丰度;微生物型调理剂显著增加子囊菌门的相对丰度,降低罗兹菌门的相对丰度。可见,微生物型调理剂可显著提高细菌和真菌中优势种群的水平。糙米Cd含量与微生物群落的相关分析结果显示,糙米Cd含量与细菌群落的变形菌门(Proteobacteria)、脱硫菌门和拟杆菌门呈显著正相关。此外,冗余分析和蒙特卡洛检验分析表明,土壤全磷含量是影响细菌和真菌群落结构的重要环境因子。【结论】从降低土壤有效态Cd和糙米Cd含量及对土壤微生物结构的影响方面考虑,微生� 展开更多

关键词 镉污染 调理剂 农田修复 微生物群落

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某规模化猪场废水中抗生素污染特征及生态风险评估 被引量：6

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作者 李盟军 申健 +4 位作者 姚建武 宁建凤 王荣辉 周凯军 艾绍英 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期884-893,共10页

为了解规模化养猪场废水中抗生素污染特征和生态风险,选取广东省某规模化养猪场,连续2 a于夏、冬两季采集饲料、不同处理阶段废水和鱼塘水,用UPLC-MS/MS法检测4类19种兽用抗生素,对比分析沼气池和曝气池对不同类型抗生素的去除效果,并... 为了解规模化养猪场废水中抗生素污染特征和生态风险,选取广东省某规模化养猪场,连续2 a于夏、冬两季采集饲料、不同处理阶段废水和鱼塘水,用UPLC-MS/MS法检测4类19种兽用抗生素,对比分析沼气池和曝气池对不同类型抗生素的去除效果,并采用风险商值法评价猪场经处理后废水和鱼塘水综合利用的生态风险。结果表明,猪饲料中仅检出四环素类(TCs)的4种抗生素,TCs浓度在1867~181050μg·kg^(-1)之间,土霉素(OTC)和金霉素(CTC)是猪饲料中主要添加抗生素;猪场原水中喹诺酮类(QLs)、磺胺类(SAs)和TCs抗生素浓度分别为1791.41、4144.28μg·L^(-1)和42393.81μg·L^(-1),未检出大环内酯类(MAs)抗生素,其中OTC单体浓度最高,其次为四环素(TC),分别为19555.70μg·L^(-1)和18654.86μg·L^(-1);处理后废水中MAs、QLs、SAs和TCs浓度分别为0.01、0.10、21.24μg·L^(-1)和388.02μg·L^(-1),单体浓度以OTC最高,为381.56μg·L^(-1)。沼气池对原水中QLs、SAs和TCs的去除率分别为91.9%、96.5%和18.8%,曝气池对沼液中QLs、SAs和TCs的去除率分别为99.9%、85.5%和98.9%。处理后废水向环境排放抗生素总量910.29μg·d^(-1)·pig^(-1),其中TCs占比达94.24%。风险商值评价结果显示,处理后废水中的恩诺沙星(ENR)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、OTC和TC为猪场处理后废水中的高风险污染物,磺胺嘧啶(SDZ)为鱼塘水中高风险污染物。研究表明,规模化养猪场经处理后废水和接纳部分废水的鱼塘水中抗生素对环境仍有较高生态风险。 展开更多

关键词 规模化猪场 抗生素 污染特征 处理效果 风险评估

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烟草新型土壤调理剂对植烟沙泥田土壤的改良及应用效果 被引量：5

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作者 卢钰升 顾文杰 +6 位作者 李集勤 杨少海 李淑玲 孙丽丽 黎婉玲 黄振瑞 刘意旋 《热带作物学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期1055-1060,共6页

为研究烟草新型土壤调理剂在植烟沙泥田的改良效果,与传统产品进行比较,了解其对烟草的促进作用以及沙泥田土壤理化性质的影响。通过盆栽试验,比较了烟草新型土壤调理剂和其他3种产品在植烟沙泥田土壤的改良效果。结果表明:(1)新型土壤... 为研究烟草新型土壤调理剂在植烟沙泥田的改良效果,与传统产品进行比较,了解其对烟草的促进作用以及沙泥田土壤理化性质的影响。通过盆栽试验,比较了烟草新型土壤调理剂和其他3种产品在植烟沙泥田土壤的改良效果。结果表明:(1)新型土壤调理剂促进烟草的生长发育,与对照处理相比,新型土壤调理剂处理的有效叶片数、茎秆鲜重显著增加10.71%、54.3%;同时,单株生物量显著高于对照处理、健地调理剂处理、烟叶宝调理剂处理,达到1604.18 g。(2)新型土壤调理剂处理显著改变了沙泥田土壤理化性状,在移栽前显著提高土壤pH至7.36,土壤速效氮、磷养分含量显著提高22.5%、48.8%。(3)新型土壤调理剂处理显著提高了烟叶的还原糖、钾含量。综上所述,在盆栽试验条件下,以新型土壤调理剂对沙泥田的土壤改良和促进烟草生长效果最好。 展开更多

关键词 新型土壤调理剂 沙泥田 土壤改良

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秸秆还田对南方稻田土壤N_(2)O排放及硝化和反硝化微生物群落的影响

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作者 韩兴华 张桥 +7 位作者 李季 张嘉欣 黎婉玲 孙丽丽 顾文杰 卢钰升 徐培智 解开治 《福建农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1344-1357,共14页

【目的】以我国南方典型赤红壤水稻土为研究对象,探究不同秸秆还田量对双季稻区晚稻季土壤N_(2)O排放特征及硝化和反硝化微生物的影响,旨在为南方稻田N_(2)O减排提供科学依据。【方法】以2015年设置的定位试验为研究平台,设计5个处理:(1... 【目的】以我国南方典型赤红壤水稻土为研究对象,探究不同秸秆还田量对双季稻区晚稻季土壤N_(2)O排放特征及硝化和反硝化微生物的影响,旨在为南方稻田N_(2)O减排提供科学依据。【方法】以2015年设置的定位试验为研究平台,设计5个处理:(1)CK,化肥+无秸秆还田;(2)CKS,化肥+当季秸秆全量还田;(3)S10,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代10%钾肥;(4)S20,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代20%钾肥;(5)S30,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代30%钾肥。采用密闭静态暗箱-气相色谱法及宏基因组测序对气体和土壤微生物进行检测。【结果】稻田土壤N_(2)O排放主要集中在水稻分蘖期;较CK处理,秸秆还田各处理显著降低了稻田土壤N_(2)O累计排放量,其中,S30处理的N_(2)O累计排放量最低,为0.09 kg·hm^(-2),其全球增温潜势也最低;硝化过程中,氨氧化细菌(amoA和amoB)在分蘖期和成熟期的优势菌属均为甲基孢囊菌属;反硝化过程中,nirK型反硝化细菌的芽单胞菌属、罗河杆菌属、丰祐菌属在分蘖期和成熟期细菌属中均占据主导地位;nirS型反硝化细菌的嗜甲基菌属和甲基营养型反硝化菌属在分蘖期和成熟期细菌属中均占据主导地位;分蘖期,土壤N_(2)O排放量与nirS型反硝化细菌的甲基营养型反硝化菌属呈显著负相关、与nirS型反硝化细菌的沙壤土杆菌属呈显著正相关;成熟期,土壤N_(2)O排放量与nirS型反硝化细菌的水生细菌属呈极显著正相关关系。【结论】秸秆还田显著降低了稻田土壤N_(2)O排放,AOB(amoA)和AOB(amoB)的甲基孢囊菌属是氨氧化过程的优势菌属,nirK型反硝化细菌的芽单胞菌属、罗河杆菌属、丰祐菌属,和nirS型反硝化细菌的嗜甲基菌属及甲基营养型反硝化菌属是反硝化过程的优势菌属。 展开更多

关键词 秸秆还田 稻田土壤 硝化和反硝化微生物 功能基因 N_(2)O排放

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秸秆还田对稻田土壤磷素形态及磷循环微生物功能基因的影响

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作者 李季 张桥 +7 位作者 张嘉欣 韩兴华 黎婉玲 孙丽丽 顾文杰 卢钰升 解开治 徐培智 《福建农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1230-1241,共12页

【目的】以南方酸性土壤连续8年秸秆还田定位试验田为研究对象,探究秸秆还田对水稻分蘖期与成熟期土壤磷循环微生物功能基因的影响。【方法】定位试验共设置5个处理:化肥+无秸秆还田(CK)、化肥+当季秸秆全量还田(CKS)、化肥+当季秸秆全... 【目的】以南方酸性土壤连续8年秸秆还田定位试验田为研究对象,探究秸秆还田对水稻分蘖期与成熟期土壤磷循环微生物功能基因的影响。【方法】定位试验共设置5个处理:化肥+无秸秆还田(CK)、化肥+当季秸秆全量还田(CKS)、化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代10%钾肥(S10)、化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代20%钾肥(S20)和化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代30%钾肥(S30)。利用Guppy土壤磷素连续浸提法和宏基因组测序技术,分别测定土壤磷素组分和磷循环微生物功能基因数据。【结果】秸秆还田处理显著提高了Guppy土壤磷分级中可利用磷组分NaHCO_(3)-Pi的含量(P<0.05),其中S10、S20处理较CK处理提升了5.88%~8.73%;中等可利用磷组分中NaOH-Pi为南方酸性稻田土壤最主要的磷素形态,含量为154.03~202.11 mg·kg^(-1)。同时,秸秆还田还显著影响了土壤磷循环微生物功能基因的丰度,其中无机磷溶解基因pqqC对秸秆全量还田处理的响应更为明显。秸秆还田条件下磷循环功能基因(如phnW、phnO、pqqB、pqqC)促进了盐酸磷和残余磷向可利用磷库的活化,appA、phnX、ppx基因参与了稳定态磷的活化过程,NaOH-Pi为关键的过渡态磷素,参与长期的磷素转化过程。此外,土壤有机碳和pH是决定功能基因丰度的主要影响因子。【结论】秸秆还田通过影响土壤理化性质,改变了稻田土壤磷循环功能基因丰度,促进了南方酸性稻田土壤磷素转化过程。 展开更多

关键词 秸秆还田 土壤磷素分级 磷循环基因 宏基因组学

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长期培肥降低稻田土壤硝化和反硝化细菌功能基因丰度并减缓氮素周转

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作者 陈会巧 马慧霞 +6 位作者 张桥 孙丽丽 周昌敏 顾文杰 卢钰升 徐培智 解开治 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1630-1642,共13页

【目的】硝化和反硝化细菌在稻田土壤氮循环中起着十分重要的作用。研究长期有机物料还田条件下红壤区稻田土壤硝化和反硝化细菌群落及功能基因丰度,有助于揭示土壤硝化和反硝化过程中的微生物机制,为红壤区稻田氮高效利用和管理提供参... 【目的】硝化和反硝化细菌在稻田土壤氮循环中起着十分重要的作用。研究长期有机物料还田条件下红壤区稻田土壤硝化和反硝化细菌群落及功能基因丰度,有助于揭示土壤硝化和反硝化过程中的微生物机制,为红壤区稻田氮高效利用和管理提供参考。【方法】基于40年水稻长期施肥定位试验,选择其中的不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、早稻施绿肥紫云英(M1)和早稻施绿肥紫云英+晚稻秸秆还田(M2)处理小区采集土壤样品,利用宏基因组测序和荧光定量PCR技术,通过对典型反硝化细菌nirK、nirS和硝化细菌amoA、hao进行基因标记,分析了土壤硝化和反硝化细菌群落结构和多样性。【结果】nirK、nirS型反硝化细菌和AOB(amoA)、hao细菌主要隶属于变形菌门(Proteobacteria)。所有处理中nirK型反硝化细菌的优势属为Ardenticatena菌属、硝化螺菌属(Nitrospira)和罗河杆菌属(Rhodanobacter),且M2处理土壤中罗河杆菌属相对丰度显著高于其他处理(P<0.05)。nirS型反硝化细菌中类固醇杆菌属(Steroidobacter)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)分别在M2和NPK处理中占比最高,分别达到33%和29%。AOB(amoA)细菌中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)在CK和M1处理中占比最高,分别为30%和32%;变形菌门中的甲基单胞菌属(Methylomonas)在M2处理中占比最大;硝化螺菌属(Nitrospira)在CK处理中的占比显著高于其他处理。hao细菌中地杆菌属(Geobacter)相对丰度在各处理中占比最高。冗余分析显示,土壤速效氮(P=0.002)、有效磷(P=0.006)和有机碳(P=0.002)是nirK型和nirS型反硝化细菌群落组成变化的主导因子,土壤有机碳(P=0.008)、有效磷(P=0.01)、速效钾(P=0.008)是hao细菌群落结构变化的关键因子,速效氮(P=0.004)、有效磷(P=0.004)和全磷(P=0.002)是AOB(amoA)群落结构产生变化的关键因子。Spearman相关性分析表明,土壤有机碳、全氮和铵态氮与功能基因amoA、hao和反硝化功能� 展开更多

关键词 长期施肥 稻田土壤 硝化微生物 反硝化微生物 功能基因

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营养型阻控剂在Cd高风险双季稻田上的应用效果评价 被引量：1

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作者 王艳红 陈勇 +6 位作者 尹贻龙 艾绍英 徐梓盛 李林峰 李义纯 李奇 唐明灯 《广东农业科学》 CAS 2023年第6期44-52,共9页

【目的】针对稻米镉(Cd)超标现象较为突出的问题,研发一种营养型阻控剂并进行田间应用,以验证其阻控稻米吸收镉与提升土壤养分的效果。【方法】在珠三角3个地市各选择1处Cd高风险双季稻田作为示范区,分别于早、晚造水稻插秧前,基施营养... 【目的】针对稻米镉(Cd)超标现象较为突出的问题,研发一种营养型阻控剂并进行田间应用,以验证其阻控稻米吸收镉与提升土壤养分的效果。【方法】在珠三角3个地市各选择1处Cd高风险双季稻田作为示范区,分别于早、晚造水稻插秧前,基施营养型阻控剂,研究并评价其对早、晚两造不同水稻品种糙米Cd质量分数及土壤性质的影响。【结果】营养型阻控剂对3个示范区的早、晚造水稻产量无显著影响,降低了水稻糙米Cd质量分数,降低幅度达8.43%~72.5%。施用营养型阻控剂对土壤性质有不同影响,3个示范区的早、晚造水稻田土壤pH值较对照区提高了0.10~0.42个单位,土壤交换性钙(Ca)、交换性镁(Mg)和有效硅(Si)质量分数最高增幅分别为66.2%、109%和53.0%,但土壤水解性氮(N)质量分数变化不明显,其中示范区Ⅰ和示范区Ⅱ的2造土壤有效磷(P)和速效钾(K)质量分数最高增幅分别为78.3%和24.6%,但示范区Ⅲ的2造土壤有效P和速效K质量分数无显著变化;营养型阻控剂显著降低了示范区Ⅰ的土壤有效态Cd质量分数,降幅为4.9%~7.3%,但对示范区Ⅱ和Ⅲ的土壤有效态Cd质量分数作用效果不显著。【结论】营养型阻控剂在降低水稻糙米Cd含量的同时,对土壤大、中量营养元素和有效态Cd的影响具有分异性,但不会对土壤性质和水稻产量产生不良影响,具备在珠三角地区Cd高风险稻田上安全利用的可行性。 展开更多

关键词 营养型阻控剂 镉 双季稻 土壤性质 效果评价 珠三角

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茶园化肥减量增效技术的推广应用--以广东大埔县为例 被引量：4

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作者 黄继川 肖志云 +2 位作者 吴雪娜 涂玉婷 彭智平 《广东农业科学》 CAS 2020年第2期75-82,共8页

【目的】围绕茶叶"化肥零增长"和 "提质增效、绿色发展"的工作主线,集成可推广应用的茶园化肥减量增效施肥技术。【方法】基于测土配方施肥、有机肥替代化肥和水肥一体化等高效施肥技术在大埔县代表性茶园建立定位... 【目的】围绕茶叶"化肥零增长"和 "提质增效、绿色发展"的工作主线,集成可推广应用的茶园化肥减量增效施肥技术。【方法】基于测土配方施肥、有机肥替代化肥和水肥一体化等高效施肥技术在大埔县代表性茶园建立定位试验点3个和应用监测点14个,根据试验和监测效果集成茶园化肥减量增效施肥技术,并通过培训和示范观摩进行推广。【结果】对3个试验点调查表明土壤质量明显提升,有机质提高0.3~2.0 g/kg;土壤酸化缓解,pH值提高0.02~0.18;茶青产量增加5.2%~17.1%,品质改善明显,种植效益提高3 960~16 110元/hm^2。对监测点调查表明茶园土壤重金属含量符合国家环境一级标准、茶叶重金属含量100%符合国家安全标准。通过技术示范和观摩培训,改变了农户的施肥观念,提高了施肥技术水平,茶园有机肥用量提高895.5 kg/hm^2,化肥用量减少184.5 kg/hm^2,全县2018年化肥用量较2017年减少1 676 t,减幅8.0%,初步实现了大埔茶园 "化肥零增长"的目标。推动培育茶叶品牌超过20个,新建水肥一体化茶园面积330 hm^2,茶业综合竞争力明显提升。【结论】基于测土配方、有机替代和水肥一体化的化肥减量增效模式能够有效降低化肥用量,实现茶叶增产提质,为推动茶叶绿色高效栽培、茶业产业兴旺和乡村振兴提供重要支撑。 展开更多

关键词 化肥减量增效 测土配方 有机替代 水肥一体化 技术推广

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氧化石墨烯在农业领域的应用研究进展

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作者 吴腾飞 唐拴虎 +4 位作者 黄建凤 李苹 付弘婷 吴永沛 张木 《广东农业科学》 CAS 2023年第8期126-135,共10页

氧化石墨烯作为一种新型碳质纳米材料,具有生物相容性好、化学性质稳定、分散性高、比表面积大、丰富的含氧官能团等优良特性,是纳米材料领域研究的热点,在航空航天、医药、新能源和生物传感器等领域应用广阔。近年来,氧化石墨烯在现代... 氧化石墨烯作为一种新型碳质纳米材料,具有生物相容性好、化学性质稳定、分散性高、比表面积大、丰富的含氧官能团等优良特性,是纳米材料领域研究的热点,在航空航天、医药、新能源和生物传感器等领域应用广阔。近年来,氧化石墨烯在现代农业技术领域也得到了广泛的关注和应用,为现代农业的可持续性发展带来新的机遇和挑战。综述了国内外关于氧化石墨烯在农业领域的应用研究进展,包括对农作物生长发育(种子萌发、枝叶生长、根系生长)、提高农作物抗逆性能、产量和品质、开发具有缓控释功能的氧化石墨烯基肥料,实现提高肥料利用率和降低环境风险的功效;作为农药载体及增效剂用于农作物病虫害防控,达到缓控释放、高效利用的目的;探讨氧化石墨烯作为吸附剂或降解细菌固定剂来修复受污染土壤的效果,为污染土壤修复提供新技术、新方法;介绍了氧化石墨烯作为高灵敏度的湿度传感器,可实现土壤墒情实时监测和无损监测植物生长状况;最后探讨了氧化石墨烯在农业领域的未来研究方向。目前,氧化石墨烯技术在农业中的应用仍处于初期阶段,尚不具备大规模商业化应用的条件。随着氧化石墨烯在农业领域的研究深入和应用范围的扩大,有望实现农业生产方式和技术的变革、实现资源高效利用、降低农业生产带来的环境危害,为推进绿色低碳农业的发展助力。 展开更多

关键词 氧化石墨烯 作物生长 缓释肥料 病虫害防治 土壤修复 湿度传感器

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