水生生态系统中高氯酸盐与铬复合污染的生态毒理效应模拟

【目的】探究ClO_(4)^(−)和Cr^(6+)在复合污染条件下对水生生态系统的生态毒理效应。【方法】构建水生生态系统,分别放入生长状况一致的水葫芦Eichhornia crassipes、隆线溞Daphnia carinata和福寿螺Pomacea canaliculata,使其暴露于不同质量浓度ClO_(4)^(−)和Cr^(6+)及其复合污染的水体中,研究ClO_(4)^(−)和Cr^(6+)在单一和复合条件下对水葫芦、隆线溞和福寿螺的生态毒理效应。【结果】随着暴露时间增加,隆线溞的种群增长呈先上升后下降的趋势。0.02 mg·L^(−1)的Cr^(6+)可促进隆线溞生长,200 mg·L^(−1)的ClO_(4)^(−)和0.20 mg·L^(−1)的Cr^(6+)及复合污染处理均对隆线溞生长起抑制作用。0.02 mg·L^(−1)的Cr^(6+)对福寿螺的生长无明显影响,但单一的ClO_(4)^(−)(20和200 mg·L^(−1))和0.20 mg·L^(−1)的Cr^(6+)及复合污染处理均对福寿螺的生长具有明显的抑制作用。随着水中污染物质量浓度的增加,水葫芦各器官中的ClO_(4)^(−)和Cr^(6+)含量相应增加;相同浓度水平下,水葫芦各器官中ClO_(4)^(−)的含量高低顺序为:叶>茎>根,Cr^(6+)含量的顺序为:根>茎>叶。与水葫芦相比,隆线溞和福寿螺体内的ClO_(4)^(−)含量较低。【结论】ClO_(4)^(−)与Cr^(6+)的单一和复合污染均对水生生态系统中的生物造成了毒害作用。水葫芦对ClO_(4)^(−)和Cr^(6+)均有较强的吸收能力,富集ClO_(4)^(−)的主要器官是叶片、富集Cr^(6+)的主要器官是根部,隆线溞和福寿螺对ClO_(4)^(−)也有一定的吸收,但吸收能力弱于水葫芦。

芝麻、花生和田菁秸秆还田的化感效应研究

采用盆栽模拟实验研究了具化感作用的芝麻(Sesamum indicum)、花生(Arachis hypogaea)和田菁(Sesbania cannabina)秸秆全株还田对萝卜(Raphanus sativus)、黑麦草(Lolium multiforum)和黄瓜(Cucumis sativus)生长及土壤养分状况的影响,旨在评价秸秆还田释放养分与化感作用对后茬作物幼苗生长效应的综合影响。结果表明:秸秆还田能改善土壤养分状况,对后茬作物幼苗生长具有较好的促进作用。3种作物秸秆还田促进幼苗生长的大小顺序为花生秸秆>田菁秸秆>芝麻秸秆>对照,其中芝麻秸秆对土壤速效磷、速效钾含量提高最大,而花生和田菁秸秆对土壤有机质、全氮的贡献值远远高于另两种处理。3种秸秆还田均对后茬作物幼苗生长和土壤养分具有促进作用,其释放的养分因子占主导作用,而化感作用并未明显表现出阻碍后茬作物幼苗生长。可能原因在于秸秆还田后导致较高pH和土壤养分利于植物生长,并影响了秸秆化感物质的活性和化感作用的发挥。

绿肥植物田菁的化感效应及对土壤肥力的影响

实验研究了自然条件下原位提取的田菁(Sesbania cannabina)淋溶液和田菁秸秆模拟还田对不同类型受体植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)、稗草(Echinochloa crusgalli)和萝卜(Raphanus sativus)的生长及土壤性质的影响,旨在从化感作用角度综合评价田菁作为绿肥栽培时的生态效应。结果表明:原位提取的田菁淋溶液和模拟还田的田菁秸秆(根、茎、叶)对发育初期的受体植物三叶鬼针草、稗草和萝卜的生长具有一定的抑制作用,尤其对于稗草的抑制效果表现最强;然而对于受体植物生长的土壤,其土壤微生物数量和土壤酶活性显著增加,此外田间野外调查进一步证实了田菁对提高土壤肥力具有显著的促进效果。因此,合理利用田菁秸秆资源不仅能抑制杂草生长,还增加了土壤酶活性和土壤微生物量,促进了土壤的代谢,显著提高了土壤肥力水平。

芝麻化感效应的释放途径研究

在室内以滤纸为载体用离体生测方法测定芝麻茎叶淋溶液、根系分泌液及残体腐解液对受体种子萝卜、黄瓜的化感效应。结果表明不同化感物质释放途径的芝麻浸提液对3种受体种子的发芽率具有抑用,其中对黄瓜抑制作用最强,平均发芽率为65%;但芝麻的茎叶淋溶、根系分泌和残体腐解液均促进了受苗的根长、苗高和鲜重。不同化感物质释放途径的芝麻浸提液并未对受体幼苗产生抑制作用,相反促进了生长,表现出低促的化感效应。

ClO_4^-与As^(5+)复合污染对斜纹夜蛾食物利用的影响

通过在人工饲料中添加不同浓度组合的ClO4-与As5+,研究ClO4-与As5+复合污染对斜纹夜蛾食物利用的影响。结果表明:第1 d时,对照A0B0的相对生长率RGR为2.23%,最高A1B3的RGR为3.75%,显著高于其他处理,最低A3B5的RGR为1.01%;第3 d时,A3B4的食物消化率ECI和消化转化率ECD在所有处理组合中最低:分别为28.61%和36.29%。而第5 d时A3B1-A3B5仍然具有较高的近似消化率AD。由此可知,在低浓度As5+作用的ClO4-与As5+复合污染会促进斜纹夜蛾幼虫的生长,但是当As5+过高时的复合污染,便会抑制其生长。究其原因在于低浓度复合污染胁迫下,斜纹夜蛾幼虫提高了对食物的利用和转化能力,以获取更多营养供幼虫生长需要。而高浓度ClO4-与As5+复合污染胁迫可能扰乱昆虫取食行为,阻碍其生长发育。这对进一步揭示ClO4-与As5+复合污染对斜纹夜蛾的毒理效应和机理研究具有指导意义。

不同浓度下四种除草剂对福寿螺和坑螺的生态毒理效应

以化学除草剂应用为前提的水稻免耕抛秧栽培技术是近年来推广的节本栽培新技术。为更好地评价除草剂的环境风险,为防治除草剂的负效应提供科学依据,采用室内静水模拟实验研究了4种免耕稻田除草剂丁草胺、苄嘧磺隆、丁苄混剂和氯酸钾的3种浓度梯度下对典型水生动物福寿螺、坑螺的影响。结果表明,各除草剂对水生动物的代谢都有不同程度的影响,氯酸钾和苄嘧磺隆对2种水生动物的呼吸作用影响不大,而丁草胺和丁苄混剂对3种水生动物的呼吸作用的影响有显著的抑制作用,且呈现一定的剂量效应;在本实验染毒剂量下,丁草胺和丁苄混剂对2种水生动物的存活率影响很大,而氯酸钾和苄嘧磺隆对其存活率影响较小。丁草胺和丁苄混剂处理对福寿螺的氮代谢影响远远大于氯酸钾和苄嘧磺隆处理,而从水体总氮和总磷含量的影响来看,4种除草剂对其影响都较大。总之,从4种除草剂对实验用螺存活率和主要代谢生理指标的综合影响大小来看,丁草胺>丁苄混剂>苄嘧磺隆>氯酸钾。

不同早稻品种对喷硒的响应

通过田间试验研究了海南省主栽的12个早稻品种对叶面喷施亚硒酸钠的响应,结果表明,与对照相比,喷硒分别提高糙米和精米平均硒含量43%和34%,差异达极显著水平。不同品种对喷硒的响应不同,与对照相比,喷硒显著提高丛优629和特优5735的糙米硒含量,因此,在海南低硒地区可选择种植这两个水稻品种生产富硒大米。

开荒作物对后茬作物产量、杂草群落及土壤理化性质的影响

【目的】探讨传统农业中利用芝麻作为开荒作物的作用机理。【方法】采用大田种植方式,在南方红壤新垦荒地以芝麻作为先锋作物,大豆和玉米作为对照,调查不同作物对后茬作物玉豆和萝卜产量、土壤理化性质以及田间杂草的影响。【结果】新垦荒地种植芝麻对后茬玉豆和萝卜单株产量增产率分别为44.25%和148.48%;对土壤p H、有机碳和速效磷含量有增加效应,使土壤碱解氮和速效钾分别减少了89.93%和47.95%;种植芝麻后未发现原生境中的杂草粗耳草,但出现优势杂草凹头苋和三叶鬼针草;杂草种类和生物量受后茬作物种类的影响差异较大,其中芝麻-自然长草处理杂草种类为5.67种,与芝麻-萝卜处理11.67种和芝麻-玉豆处理10种相比差异达显著水平,杂草的地上部净质量为萝卜(1 639.13 g·m^(-2))>玉豆(976.89 g·m^(-2))>自然长草(944.13 g·m^(-2));芝麻-长草与长草-长草处理相比,杂草种类由4种增加到5.67种,但杂草生物量由2 698.6 g·m^(-2)减少到944.13 g·m^(-2)。【结论】芝麻可以提高后茬作物产量,对杂草的生长有抑制作用,适宜作为开荒作物。芝麻凋落物和残茬易腐解,导致土壤有机质和速效磷增加,这可能是后茬作物增产的主要原因。

国家重点研发计划青年项目设置与组织管理实践及反思:以“大气污染成因与控制技术研究”重点专项为例

针对学界关于青年科学家项目如何科学合理设置和有效管理的研究不足现状,鉴于我国首批启动的试点专项“十三五”国家重点研发计划“大气污染成因与控制技术研究”重点专项(以下简称“大气专项”)部署的一批青年项目的执行期已全部结束,并已完成了项目综合绩效评价,故以大气专项青年项目为研究对象,结合问卷调查,对青年项目的设置、管理和服务需求、组织管理经验及成效进行系统分析,并对其今后的进一步优化发展作出反思。结果显示:大气专项青年项目不拘一格选贤举能,突出原创性,加大经费支持强度、搭建平台优化服务,产出了一批科研成果,制定差异化分类管理举措,人才培养成效显著。在此基础上,提出依据专项特点设计指南和青年项目、鼓励青年学者独立承担项目、创新科技管理服务、制定差异化的项目管理措施等建议,以期为未来科技计划中青年项目的部署设计与管理提供参考。

水环境中草甘膦和三价砷对大型溞的联合毒性评价

以大型溞(Daphnia magna)为试验生物,进行草甘膦和As(Ⅲ)对大型溞24、48 h的单一毒性和联合毒性评价。结果表明,草甘膦和As(Ⅲ)对大型溞24、48 h半致死浓度(LC50)分别为54.12、51.12 mg·L-1和7.47、6.07 mg·L-1。基于单一草甘膦和As(Ⅲ)以及两者的等毒性混合的浓度-效应曲线,用Logistic regression模型和反应曲面模型对其单一和联合毒性的浓度-致死效应进行预测和曲面图的绘制,并用洛伊参数反应曲面模型(CARS)和反应添加剂反应面模型(RARS)预测Mix-LC50的联合毒性:在等毒性比浓度条件下,草甘膦和As(Ⅲ)的联合毒性表现为拮抗作用。

不同木薯品种对重金属Cu Zn Cd累积差异及健康风险分析

木薯在污染土壤上的生物修复和能源植物利用方面具有巨大潜力。为探究不同木薯品种重金属Cu、Zn、Cd的吸收转运差异及人体暴露风险评估,选取华南地区生产上常用的三个木薯品种(华南5号、华南205号、华南8号)进行污染小区试验。结果表明,华南8号在三个木薯品种中产量最高,在宁西样地可达53 125 kg·hm^(-2),三个木薯品种各组织器官中Cu、Zn、Cd的含量均表现为:茎>叶>块根;进一步比较发现,华南8号对三种重金属的总富集量系数最大,其中Cu为4.30、Zn为2.86、Cd为2.80,适宜在中轻度污染土壤上推广种植。靶标危害系数方法(THQ)计算结果显示,宁西样地三个木薯品种通过块根途径暴露接触重金属对成人和儿童均具潜在健康风险。

不同水分管理模式对水稻生长及重金属迁移特性的影响

通过水泥池小区试验,研究了淹水(CF)和干湿交替(IF)两种水分管理模式对常规稻(C)与杂交稻(H)生长及重金属Pb、Cr、Cd富集的影响。结果表明,干湿交替(IF)处理能显著提高水稻的生物量及产量,增强了Pb、Cr、Cd在土壤-水稻系统中的迁移能力,并显著促进水稻根系对Cd的富集,提高米粒中Cr的含量。研究结果还表明,水分管理对Cr在水稻体内的迁移特性的影响明显不同于Pb和Cd。Pb、Cd在水稻体内含量呈现根>茎叶>米粒,而Cr则为米粒/茎叶>根,且不同水分管理模式对常规稻(C)米粒富集Cr的影响较杂交稻(H)大。可见,干湿交替模式虽能促进水稻生长和增产,同时却显著提高了Cd和Cr的生物有效性。因此,在采取相应水分管理模式降低重金属生物有效性时应充分考虑水稻对不同重金属类型的响应差异,才能更有效地控制当前农田环境的重金属污染。

微塑料降解的主要方法、影响因素及环境风险

近年来,微塑料污染因对环境系统存有巨大潜在危害性而成为新的全球性环境问题。然而,到目前为止,有关微塑料降解的主要方法、影响因素及环境风险研究明显滞后与缺乏。该文系统归纳了微塑料降解的主要方法,总结了影响微塑料降解的因素以及微塑料在降解过程中发生的主要变化和带来的环境危害,并提出未来有关微塑料降解研究的一些重点方向,以期能为进一步研究微塑料污染的生态防控策略与生态环境风险提供科学参考。

H_2O_2介导的Fenton反应对砷镉污染下水稻生物量的影响

采用土壤-石英砂根袋法,研究了淹水和干湿交替两种水分条件下,模拟天然降雨中微摩尔级浓度H2O2介导Fenton反应对砷镉污染土壤上水稻生长的影响。结果表明,添加砷浓度30 mg·kg-1处理组在有Fenton反应的情况下显著提高了水稻在分蘖期的干重和鲜重,在添加砷浓度30 mg·kg-1和镉浓度0.3 mg·kg-1的复合污染处理组Fenton反应也提高了水稻在成熟期的干重和鲜重,同时Fenton反应增加了添加镉浓度为0.3、3 mg·kg-1处理组的稻谷产量。模拟研究证明,H2O2介导的Fenton反应可以缓解砷、镉污染对水稻的胁迫作用,提高水稻的生物量和产量。

基于半监督学习的梨叶病害检测

植物病害的检测与识别是一个日益发展的研究领域,随着机器学习和深度学习概念的不断介入,为农业的发展提供了重要的技术支持。然而,目标检测技术存在着带标注数据获取成本高,且需要大量的人工来对数据进行标注等问题,给技术的实际应用造成了一定的阻碍。为解决在使用少量已标注数据及大量未标注数据进行训练模型从而提高准确率的问题,提出一种YOLO目标检测结合self-training半监督学习的方法,并且针对现有的YOLO v3-Tiny目标检测网络在半监督学习基础上准确率相比于监督学习较低的问题,对原有的YOLO v3-Tiny模型进行了改进。首先,使用空间金字塔池化结构对主干网络的多尺度特征进行融合;其次,将YOLO v3-Tiny检测头部分的标准卷积层替换成GSConv;最后,运用BiFPN结构对中间部分的特征与检测头部分的多尺度特征进行双向融合。本研究提出的基于半监督学习的改进型YOLO v3-Tiny网络可以快速准确地检测出梨叶上的病斑,在试验中,准确度、召回率、平均精度分别达到97.07%、93.78%、97.51%,对于快速准确地诊断出梨叶病斑的危害程度并且及时进行防治具有十分重要的意义。

不同品种空心菜对重污染土壤砷的吸收累积及其亚细胞分布

采用水泥池小区试验研究了土壤As污染(66.4 mg·kg-1)胁迫对19种空心菜生长、As累积以及As的亚细胞分布的影响。结果表明,各品种空心菜均能生长,但不同品种空心菜生物量及As累积量存在显著差异(P<0.05),地上部As含量范围为0.73~191.12 mg·kg-1,均超出食品中污染限量的标准(0.5 mg·kg-1)。台湾白骨柳叶空心菜、泰国白梗柳叶空心菜、油青空心菜3个品种为相对低累积品种;台湾大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜、泰国竹叶空心菜4个品种为相对高累积品种。19个品种空心菜亚细胞中固持As含量大小顺序为胞质(49.06%~77.44%)>细胞器(19.90%~46.82%)>细胞壁(2.22%~16.73%)。

纪录片在农业大学通识教育课程生态保护概论教学中的应用

介绍了在农业大学通识教育课程——生态保护概论课程中应用纪录片教学的经验,讨论了课程纪录片库的构建和切合度评价、视频加工、播放时机和播放时间等。实践表明,在生态保护概论课程教学中引入纪录片视频能更好地调动非生态环境专业学生的学习兴趣,提高学习的积极性,有助于提高课堂教学质量。

Ni修饰八面体TiO_(2)纳米颗粒的制备及其产氢性能研究

TiO_(2)因其优异的光催化活性被广泛用于光催化产氢性能的研究。以钛酸钾纳米线为原料,以NH_(4)Cl和NH_(3)·H_(2)O为混合溶液,通过一步水热法合成了结晶性和均匀性较好的八面体TiO_(2)纳米颗粒,并采用光沉积技术将Ni修饰到TiO_(2)的表面获得Ni修饰八面体TiO_(2)纳米颗粒。产氢性能测试表明,相比于原始八面体TiO_(2),Ni的修饰能够显著抑制其光生电子—空穴的复合,极大地提高了其光催化产氢性能。当Ni的修饰量为3 wt.%时,其光解水制氢的效率达到最佳,在1 h内产氢量可以达到2.11 mmol·g^(-1)。

全球大气氧化性研究的回顾与展望

大气氧化性(AOC)是大气氧化的主要驱动力,表现为大气通过氧化反应清除痕量气体并形成二次污染物,是决定大气自净能力的关键因素。羟基自由基(HO·)作为大气氧化过程中的主要参与者,控制多种痕量气体的去除率以及在大气的滞留时间,对全球空气质量和气候有着深远影响。梳理分析了大气HO·的作用机制与环境效应,回顾了大气HO·的研究历史与研究方法,探讨了O_(3)对大气HO·的影响以及HO·来源的时空分异,预测HO·变化趋势的不确定性,阐述了相关大气污染治理技术和政策,最后提出了当前AOC研究中仍待解决的问题和未来的研究方向,以期为深入探索AOC与二次污染物内在联系提供参考。

芝麻叶挥发物的化感作用及其成分研究

芝麻具有生物化感作用,但其作用方式、途径和物质等目前鲜有研究。在密闭条件下,以滤纸为载体用离体生测方法测定新鲜芝麻叶挥发物对受体种子水稻、稗草和莴苣的化感作用;测定水蒸气蒸馏法和乙醚萃取法获取的新鲜芝麻叶提取液对受体油菜和萝卜生长的影响。结果表明,挥发物试验中受体莴苣和稗草出现萎缩,鲜重分别减少为0.12、0.01 g,20 g/L萝卜根长和苗高RI分别为-0.90和-0.91;提取液对受体油菜和萝卜的种子萌发和幼苗根长有抑制作用,对受体苗高和鲜重作用呈低促高抑的趋势。利用固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术对新鲜芝麻叶挥发物进行化学成分分析,表明新鲜芝麻叶挥发物中的胆甾-5-烯-3-醇-,9-(Z)-十八烯酸甲酯(27.5%)等可能是化感物质。