高光谱应用的带可调复位时间CDS的低噪声红外焦平面读出电路

低辐射量的高光谱应用对红外焦平面读出电路(ROIC)提出了低噪声的设计要求。相关双采样(CDS)是常用的减少噪声的结构。本文通过调节钳位和采样保持之间的时间间隔来改进CDS,可灵活消除低频噪声。采用180 nm CMOS工艺设计和制造了640×512规模、15μm像元中心距的读出电路。输入级集成了低噪声CTIA与本文提出的可调复位时间CDS(AICDS),所设计的时序产生器使CDS复位时间可以延长0~270个时钟周期。通过延长复位时间减少这个时间间隔,噪声电子数可以由39 e^(-)减少到18.3 e^(-)。SPECTRE仿真结果和实验测试结果证实了提出的AICDS结构可以提升高光谱应用读出电路的噪声性能,因此可以广泛应用。

消除CDS折叠效应的增益自适应红外焦平面读出电路

高动态范围是红外焦平面探测技术的先进发展方向之一。高集成度像元读出电路的动态范围受到小电荷存储容量和噪声的限制。所设计的增益自适应像元读出电路,小信号下为电容反馈跨阻放大器(CTIA),大信号下自动转换为变阻抗电阻反馈跨阻放大器(RTIA),实现小信号大增益、大信号小增益的自动切换,将集成3.86 fF积分电容的CTIA电荷容量拓展到1.63 Me^(–)。在15μm像元中心距的像元内集成相关双采样(CDS)结构,大幅减小噪声。对CDS大信号注入产生的折叠效应进行理论分析,并设计抗折叠结构。采用180 nm 3.3V CMOS工艺,完成640×512规模的读出电路的设计、仿真、流片、测试。测试结果显示,该电路可消除CDS折叠效应,噪声电子数17 e^(–),动态范围拓展到99.66 dB。

低温裂解水稻秸秆生物炭对水体中Pb/Cd吸附的应用研究

为寻找一种来源丰富、价格低廉、经济有效的生物炭治理水体中Pb/Cd污染,在限氧条件下将粉碎的水稻秸秆(RY)400℃热裂解30 min制备了水稻秸秆生物炭(RS).本研究对RS进行了表征,研究了RY及RS对溶液中Pb^(2+)/Cd^(2+)的吸附特性.结果表明:RS具有丰富的官能团,表面具有明显的孔隙结构.RS吸附Pb^(2+)的最佳条件为:在室温条件下,pH在6.0~8.0之间,固液比为1.0 g·L-1;生物炭吸附Cd^(2+)的最佳条件为:在25℃条件下,pH在7.0附近,固液比为10.0 g·L-1.吸附动力学实验分析发现,RS对Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸附率远远高于RY对Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸附率,在35 min时RS对Pb^(2+)的吸附已经基本达到平衡,在40 min时RS对Cd^(2+)的吸附已经达到平衡.等温吸附实验分析发现,RS对溶液中Pb^(2+)的等温吸附更符合Freundlich等温吸附模型,主要为多层吸附;生物炭对溶液中Cd^(2+)的等温吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型,主要为单层吸附.研究表明,利用廉价丰富的水稻秸秆材料在低温少时条件下制备生物炭来治理水体中Pb/Cd污染是可行的,本研究以期为重金属环境污染治理提供经济有效的方法.

Cd污染中低风险农田水稻Cd含量控制方法分析

为了探究土壤Cd轻度污染稻田Cd含量的降低方法,进一步保障水稻质量,本试验在土壤Cd污染中低风险地块种植不同水稻品种,分别采用施石灰、硅肥和硒肥等不同处理方式,探究不同品种水稻重金属Cd积累的影响因素,为土壤Cd污染中低风险地块水稻Cd达标提供参考。结果表明,不同品种水稻Cd含量的积累差异有统计学意义(P=0.000401),通过选择适宜品种来保障水稻中Cd含量不超标是可行的,且选择适宜品种的效果优先于通过土壤改良和增施其他营养元素的方式,以降低水稻中Cd含量;在偏酸性土壤中施用石灰可能通过钝化土壤中的Cd从而降低水稻Cd含量;可通过控制淹水程度影响水稻Cd含量。

山东偏酸性棕壤区小麦镉低累积品种筛选

为筛选出适宜于山东偏酸性棕壤Cd污染风险区种植的低累积小麦品种,从当地小麦栽培品种中选出20个作为研究对象,采用田间小区试验对20个小麦品种籽粒Cd积累差异进行研究。结果表明:20个品种的小麦籽粒中Cd含量范围为0.013~0.116 mg·kg^(-1),各品种间富集系数和转运系数差异显著,富集系数最大值是最小值的9倍多,不同部位的转移系数最大值是最小值的2~5倍;综合聚类分析、富集系数、转运系数等指标,初步筛选出在试验条件下表现出低累积特性的3个小麦品种(烟农745、济麦55、济糯116),小麦产量指标结果显示其中2个品种的产量高于平均产量,结合健康风险评价指标最终确定出2个产量较高的Cd低累积小麦品种(烟农745、济麦55);但是对于筛选出的小麦Cd低累积品种的稳定性及其关键影响因素仍需进一步研究和验证。

苏南地区Cd低积累水稻品种筛选及土壤Cd安全阈值推导

解决农田土壤镉(Cd)污染及水稻Cd超标问题是国家和地方的重大需求。通过在苏南地区多年多点的田间小区试验和大田实地调查,对当地主栽水稻品种的Cd积累性差异进行比较,并推导出土壤Cd安全阈值。结果表明,大田调查与小区试验结果一致,18个主栽水稻品种糙米Cd生物富集系数存在差异,最高相差4.7倍,南粳46、南粳3908等品种的Cd积累性较低且稳定,建议推广应用。利用物种敏感性分布法,推导出苏南地区土壤pH 5.0~6.5、6.5~7.5、7.5~8.5下保护95%水稻品种糙米不超标的土壤全量Cd安全阈值分别为0.52、0.80、1.78 mg·kg^(-1),均高于现行的风险筛选值(GB 15618-2018)。研究结果对于苏南地区Cd污染稻田安全利用具有重要的应用价值。

低镉高产春小麦品种筛选及富集转运特征分析

筛选具有低Cd积累且高产特性的春小麦(Triticum aestivum L.)品种,可使春小麦在轻度Cd污染农田得到安全生产利用。本研究以21个春小麦品种(编号X1~X21)为研究对象,于2020年和2021年连续2年开展大田试验,通过籽粒Cd含量和产量聚类分析,筛选具有低Cd高产特性的春小麦品种,并分析不同类型春小麦产量、Cd富集、转运系数差异。结果表明,X4、X6~X8、X10、X16~X21等11个品种具有低Cd高产特性,且标靶危害系数均小于1,X14为Cd高积累且低产品种,这两种类型分别占供试品种的52.38%和4.76%;综合2年试验结果,低产中Cd类型春小麦品种茎的富集系数较高产低Cd类型春小麦品种高0.4倍,低产高Cd类型春小麦品种根、茎、叶、颖壳到籽粒的Cd转运系数较高产低Cd类型春小麦品种分别显著高2.5、2.2、1.8、2.2倍。研究表明,丰强6号、丰强11号等11个高产低Cd春小麦品种可在Cd污染农田推广种植。

黔西北镉污染耕地安全生产四季豆品种筛选

以13个当地推广种植的四季豆品种为材料,在黔西北地区L地与Y地的Cd污染耕地,采用田间小区试验研究不同品种四季豆Cd吸收富集差异,探讨品种与环境对其作用效应,并筛选出适宜黔西北地区种植的四季豆Cd低富集品种。结果表明,四季豆产量与Cd含量均受品种、环境及品种与环境互作的极显著影响。同一地点不同品种四季豆Cd含量差异显著,最高值(红皮秋紫架豆)与最低值(帮达二号)可相差10倍。L、Y两地不同品种四季豆对土壤Cd的富集系数分别为0.06%~0.50%、0.13%~0.93%,供试的13个品种四季豆Cd含量均表现为安全水平。13个四季豆品种中帮达二号产量最高,在L、Y两地分别达18513.6、19287.9 kg/hm^(2)。综上,13个四季豆品种均可作为黔西北类似Cd污染区安全生产的推荐品种,其中帮达二号因高产、低Cd含量等被优先推荐。

大白菜(Brassica pekinensis L.)对镉富集基因型差异的研究

研究了15种大白菜基因型对镉(Cd)富集的基因型差异,以期筛选出低积累Cd的白菜基因型.盆栽试验结果表明,不同白菜基因型的Cd含量、富集系数(BFs)和转运系数(TFs)差异显著(P<0.05).丰源新3号、现代夏秋和春秋六轮的Cd积累量均小于0.50mg/kg,其富集系数和转运系数都小于1.0,具有一定低积累Cd的潜力.大田试验的结果表明丰源新3号的Cd含量小于0.50mg/kg,富集系数和转运系数均小于1.0,表明其为排斥Cd的白菜基因型.现代夏秋和春秋六轮的富集系数和转运系数均小于1.0,但其地上部Cd含量均高于0.50mg/kg,不属于Cd低积累白菜.值得注意的.北京小杂56在盆栽和大田中的Cd含量、富集系数和转运系数均大于1.0,可用于植物修复污染土壤.

不同玉米品种镉积累及运移差异性研究

为筛选出低积累镉(Cd)的玉米品种,选取25个玉米品种,在Cd污染耕地上进行田间试验,研究Cd在不同玉米品种植株内的积累、转运和富集差异性。结果表明,21个玉米品种籽粒Cd含量符合GB 2715—2005《粮食卫生标准》(≤0.1 mg/kg),但只有济单7号、农华101、郑单136、郑韩358、郑单958、蠡玉37、蠡玉13、先玉335八个品种符合NY 861—2004《粮食及制品中铅、铬、镉、汞、硒、砷、铜、锌等8种元素限量》(≤0.05 mg/kg)。玉米不同器官Cd含量由高到低依次为根、茎叶、籽粒。玉米对重金属的运移及积累研究结果进一步证实,籽粒Cd积累的品种差异主要在于Cd从茎叶向籽粒中转移的能力。8个Cd低积累特性品种从根系向籽粒的Cd转运系数平均为0.002 9,籽粒对土壤中Cd的富集系数平均为0.007 1。其中,济单7号和农华101具有成为Cd低积累特性品种的潜力。

蕹菜镉积累品种根际土壤水溶性有机质的结构特征研究

采用FTIR和1H NMR、13C NMR研究了蕹菜Ipomoea aquatica Forsk.低Cd品种(QLQ)和高Cd品种(T308)根际土壤水溶性有机质(dissolved organic matter,DOM)的结构特征。结果显示蕹菜两个品种根际土壤DOM均以碳水化合物为主要组成物质,烷基链烃和芳香族物质较少。两个品种根际土壤DOM的结构特征存在明显差异。QLQ根际土壤DOM中羧基C和长链脂肪C的相对含量较T308低,但芳香族物质含量较T308高,烷基链烃物质具有含量高、支链短、分支多的特征;QLQ根际土壤DOM中碳水化合物H含量较T308低,但碳水化合物C含量较T308高,显示碳水化合物结构可能存在品种间差异。推测QLQ根际土壤DOM的结构特征可能影响根际土壤Cd的行为与有效性,导致其对土壤Cd的活化能力较弱,这可能与其低Cd积累特性有关。

应急性镉低积累水稻品种筛选与验证（英文）

为了提高重金属污染耕地的利用效率,振兴湘米品牌,20142016年面向社会广泛征集双季稻品种285个(早稻品种98个,晚稻品种187个),在湖南省重金属污染严重的长株潭区域,及省内其他典型镉污染区,进行了镉低积累水稻品种筛选及验证试验。共筛选出应急性镉低积累水稻品种25个,其中早稻品种12个,晚稻品种13个;大田验证试验表明,通过品种筛选(V)、水分管理(I)及酸度调整(P)等栽培技术,基本能够保证稻米镉含量(早稻:0.064~0.233 mg/kg,晚稻0.143~0.246 mg/kg)达到国家标准,保证粮食生产安全。

两种镉积累型小麦根际微生物群落结构及功能多样性

为探究不同积累型小麦品种对根际微生物群落结构及功能多样性的影响,以镉低积累型小麦济麦22和镉高积累型小麦冀5265为研究材料,采用分离培养法和Biolog-Eco微平板法分析根际细菌数量、可培养优势群落结构以及微生物群落功能多样性。结果表明:污染土壤济麦22根际总细菌数量和抗Cd细菌数量均显著高于冀5265,而非污染土壤中两品种间无差异。污染土济麦22根际发现较多产脲酶和高镉抗性菌株(200 mg/L)。污染土济麦22根际优势菌多为Arthrobacter sp.和Bacillus sp.,冀5265根际优势菌主要为Streptomyces sp.;非污染土济麦22与冀5265根际优势菌群相似,均以Bacillus sp.为主。Biolog试验结果表明,两个小麦品种根际微生物群落对碳源的利用能力存在差异,济麦22根际微生物AWCD值、Mc Intosh指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数在污染土和无污染土中均显著高于冀5265。因此,污染土壤中不同积累型小麦品种根际微生物群落结构及功能多样性均存在差异,该研究结果对于揭示高低积累型小麦根际微生物机制提供了重要参考依据。

稻米Cd低积累分子生理机制的研究进展

随着我国国民经济持续快速增长,农田生态系统重金属污染日趋严重,Cd是环境中运移活跃、对生物和人类毒性较大的重金属元素。稻米是我国人民的主要食物来源,而水稻对Cd具有较强的吸收能力,因而稻米的安全性成为大家关注的问题。本文主要介绍了近几年来在水稻稻米低积累分子生理机制方面的研究进展。

Cd、低Pb/Cd下冬小麦幼苗根系分泌物酚酸、糖类及与根际土壤微生物活性的关系

采用土壤盆栽试验法研究了Cd、低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值300 mg/kg干土时的Pb与Cd复合处理对冬小麦幼苗根系分泌物总酚酸和简单糖类及其与根际土壤微生物活性关系的影响特征。结果表明:1)冬小麦幼苗生长3周时,随Cd浓度的升高,根系简单糖类的分泌量表现为降低-增加-降低现象,而酚酸分泌量主要表现为显著(P<0.05)增加;幼苗生长7周时,简单糖类分泌量极显著(P<0.01)降低,酚酸分泌量表现为降低-增加-降低现象;幼苗生长12周时,简单糖类分泌量在Cd≤50.00 mg/kg干土时降低,Cd浓度为70.00 mg/kg干土时极显著(P<0.01)增加,酚酸分泌量在Cd≤20.00mg/kg干土时降低,Cd>20.00 mg/kg干土时增加。2)低于国家"土壤环境质量标准(GB15618—1995)"规定的Ⅱ类土壤环境基准值(300 mg/kg)时,Pb的存在会对Cd胁迫下冬小麦根系酚酸和简单糖类分泌特征有明显影响,主要表现为可使Cd处理下幼苗根系酚酸分泌量增加,而简单糖类分泌量降低。3)低Pb/Cd处理与Cd处理之间,冬小麦幼苗根系酚酸和简单糖类分泌量与细菌、真菌和放线菌数量、脲酶、转化酶和脱氢酶活性、有机质和全氮含量、微生物量碳等根际土壤微生物生化活性之间的相关性特点明显不同。

Si对Cd胁迫下白骨壤幼苗低分子质量有机酸代谢的影响

以红树植物白骨壤为实验材料,通过水培实验,施加不同浓度的Si和Cd,对比研究Cd胁迫下外源Si对白骨壤幼苗低分子质量有机酸代谢的影响,以探讨外源Si对红树植物抗重金属的影响效应和作用机理.结果表明:Cd胁迫显著降低白骨壤幼苗各器官和根系分泌物中低分子质量有机酸含量;Si对有机酸代谢的影响随Cd处理水平不同而不同,在对照(Cd 0mg/L)和低质量浓度(Cd 0.5mg/L)处理下,Si对各器官有机酸含量影响不显著或降低其含量,高质量浓度Cd(Cd 5mg/L)处理下,Si显著增加叶片和茎部有机酸总量,显著增加根系分泌物中柠檬酸含量;白骨壤各器官和根系分泌物有机酸含量两两间显著相关.由此推测Si是白骨壤生长的有益元素,Si缺乏造成的营养胁迫促使植物体内有机酸代谢做出响应;Si促进高质量浓度Cd处理下植物体内的有机酸代谢,对缓解白骨壤Cd毒害效应具有重要意义.

应急性镉低积累水稻品种筛选与验证

为了提高重金属污染耕地的利用效率,振兴湘米品牌,2014~2016年面向社会广泛征集双季稻品种285个(早稻品种98个,晚稻品种187个),在湖南省重金属污染严重的长株潭区域,及省内其他典型镉污染区,进行了镉低积累水稻品种筛选及验证试验。共筛选出应急性镉低积累水稻品种25个,其中早稻品种12个,晚稻品种13个;大田验证试验表明,通过品种筛选(V)、水分管理(I)及酸度调整(P)等栽培技术,基本能够保证稻米镉含量(早稻:0.064~0.233 mg/kg,晚稻0.143~0.246 mg/kg)达到国家标准,保证粮食生产安全。

不同基因型冬小麦镉累积的器官差异及生产适用性研究

在粮食安全前提下，将汽油桶埋入田间做微区处理模拟大田环境，研究了不同镉质量分数下筛选出的籽粒中含镉量高的冬小麦品种（XM、XM6）和含镉量低的冬小麦品种（YM和LY）器官中镉的分布差异及其农艺性状差异。结果表明，小麦器官中含镉量随着土壤中镉质量分数的增大而增大：镉质量分数为81．644mg／kg时，LY籽粒中含镉量超过XM和XM6；同一镉质量分数下，YM茎、叶和籽粒器官中含镉量均低于其他品种且农艺性状良好。镉质量分数为4．375～81．644mg/kg时，YM和LY籽粒中含镉量超过0．1mg／kg，不具有籽粒含镉量低的品种特性。

孔雀草体内低分子质量巯基化合物对重金属镉的响应

[目的]探讨不同浓度镉胁迫对孔雀草不同组织中低分子质量巯基蛋白含量的影响。[方法]采用土培实验,研究不同镉浓度(0,100,300,500mg/kg)对孔雀草根、茎、叶中非蛋白巯基(NPT)、还原性谷胱甘肽(GSH)、氧化性谷胱甘肽(GSSG)、植物螯合肽(PCs)、半胱氨酸(Cys)含量的影响。[结果]随镉浓度升高,根、茎、叶中的NPT含量及PCs含量均呈先升后降趋势,而Cys、GSH、GSSG只在茎中呈先升后降趋势,根中的GSH和GSSG随镉浓度增加而增加,Cys含量则随镉浓度增加呈先降后升趋势,叶中Cys随镉浓度增加呈先降后升再降趋势,GSH随镉浓度增加呈先降后升趋势,GSSG则是先升后降趋势,GSH/GSSG值在根中最高,茎次之,Cd对叶GSH/GSSG值影响较小。[结论]低相对分子质量巯基化合物在孔雀草镉解毒过程中起重要作用。

高分辨力TDICCD高速视频处理技术

为了获得高分辨力TDICCD成像系统中高速视频处理器芯片的性能指标和成像效果,分析了成像系统视频处理器的参数设置、系统噪声类型和处理方法,设计了基于FPGA的LM98640芯片智能控制功能,实现了高分辨力TDICCD视频信号的分时采样量化和精确采样调节控制功能,降低了TDICCD相机电子学系统的噪声水平,提高了信噪比指标。经实验对比分析,基于LM98640的TDICCD视频信号处理系统,能有效提高像元处理速度和图像数据精度,成像系统输出图像信噪比可达到47.4 d B。