基于连续投影算法的土壤全氮和碱解氮含量高光谱估测

基于高光谱数据构建土壤全氮和碱解氮含量估测模型，为准确快速检测植烟土壤全氮和碱解氮含量提供新方法。以会东县和会理市植烟土壤为研究对象，利用高光谱成像获取土壤光谱反射率数据，应用连续投影算法(SPA)和相关分析法(CA)筛选特征波段，并分别采用全波段和特征波段构建偏最小二乘回归(PLSR)、岭回归(RR)和核岭回归(KRR)模型来估测土壤全氮和碱解氮含量。结果表明：(1)原始光谱经4种预处理方法处理后，建立的估测模型精度均有提高；其中经一阶导数(D1)组合标准正态分布(SNV)预处理后，使用全波段建立的全氮和碱解氮含量估测模型精度均较高。(2)SPA筛选出了10个土壤全氮特征波段，13个土壤碱解氮特征波段，分别占全波段数量的2.58%和1.98%。(3)原始光谱经D1-SNV预处理后，用SPA筛选特征波段构建的全氮和碱解氮含量KRR估测模型性能均较好；全氮估测模型验证集决定系数(R²)为0.87，均方根误差(RMSEV)为0.23，相对分析误差(RPD)为2.77；碱解氮估测模型验证集的R²为0.91,RMSEV为14.15,RPD为3.39。...     

凉山烟区土壤有机碳组分特征及与烟叶化学成分的关系

为明确植烟土壤有机碳组分特征与烟叶质量的关系,采集并分析了凉山10个产烟县的土壤和烟叶样品。结果表明:①凉山烟区土壤有机碳总量及高、中、低活性有机碳含量的范围分别在2.24～27.84、0.16～1.43、0.51～3.46和0.65～4.64 g·kg~(-1)之间;土壤碳氮比在2.52～23.75之间,变异幅度较大。②土壤有机碳总量及高、中、低活性组分含量均与碱解氮、有效磷、速效钾、全氮含量呈极显著正相关,表明土壤有机碳对土壤肥力有重要的指示作用。③土壤有机碳含量较高时,烟叶总植物碱和总氮含量较高的样品占比明显增加;土壤碳氮比较低时,总植物碱含量较高的样品占比明显下降。表明土壤有机碳对烟叶总植物碱和总氮含量有重要影响。     

河南植烟土壤6种邻苯二甲酸酯污染特征分析

  目的  探索邻苯二甲酸酯（PAEs）在河南植烟土壤中的污染状况。  方法  采集了7个县区203份耕层土壤样品,气相色谱质谱法分析了邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸正二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸丁基苄酯（BBP）和邻苯二甲酸正二辛酯（DnOP）等6类PAEs含量。  结果  （1）河南植烟土壤PAEs污染物检出频率较高,以DBP、DEHP污染物为主,均值分别为0.348 mg/kg和0.131 mg/kg。参考美国土壤PAEs控制标准,河南植烟土壤DBP超标率达97.8%,DMP超标率为5.42%,6种单因子PAEs含量均未超过其治理标准。（2）不同县区之间土壤PAEs污染程度不同;相比卢氏县,豫中地区叶县、建安、郏县、襄县的植烟土壤DBP单因子及PAEs综合污染指数相对较高。（3）土壤DBP含量与土壤pH值呈显著负相关,与土壤蛋白含量呈极显著正相关。（4）与0~3年烤烟种植年限相比,种植4年后的植烟土壤DMP、DBP和PAEs总量显著升高。      

土壤硬度对烤烟生产的影响及原因分析

土壤紧实是影响土壤质量和作物生长的关键限制因子之一,为揭示土壤硬度对烟叶生产的影响及相关因素,分析了豫中南烟区襄县、郏县和泌阳等三地烟叶经济性状、土壤硬度特征及其与土壤理化和生物学指标的关系。结果表明:豫中南烟区土壤表层硬度为19.78 kg·cm-2,次表层硬度为40.72 kg·cm-2。土壤表层硬度和次表层硬度在10~30 kg cm-2和30~50 kg·cm-2区间的样品比例分别占86.7%和69.3%。三县之间土壤表层硬度及烟叶产量产值差异不大,郏县土壤次表层硬度高于泌阳。土壤表层硬度高于30 kg·cm-2时,显著影响烟叶产量、产值和上等烟比例。土壤表层硬度与次表层硬度、黏粒含量、容重呈显著正相关,与粉砂粒含量、总孔隙度、碱解氮、土壤蛋白、活性有机碳和磷酸酶活性呈显著负相关。      

水泥厂对周边环境及烟叶重金属积累的影响

为了明确水泥厂对于周边环境及烟叶重金属含量(质量分数)的影响,分析了黄淮平原区和西南山区的两个水泥厂周边大气重金属沉降、土壤以及烟叶重金属含量随距离的变化。结果表明,水泥厂对周边土壤重金属含量影响较小;黄淮平原区水泥厂周边1.5~3.5 km、西南山区水泥厂周边1.0 km处重金属沉降通量有所升高,铅、镉、砷、铬和镍的最大与最小沉降通量比值在1.7~2.8之间。黄淮平原区水泥厂下风向采样点上部烟叶铅、镉、砷、铬和镍最高含量分别为上风向采样点的2.26、3.09、2.44、3.72和1.78倍,峰值出现在1.0~4.0 km之间,而西南山区水泥厂这5种金属最高含量分别为最低含量的1.34、1.19、2.32、3.41和4.66倍,峰值出现在1.0~1.5 km处。可见,烟草生长对大气环境较为敏感,水泥厂对平原季风气候地区环境影响范围较大,而对山区环境影响相对较小。     

大气沉降对烟叶重金属含量的影响及溯源分析

为加强大气沉降对烟叶重金属富集风险的评估,明确烟叶重金属的主要来源,以黄淮烟区某地具有不同大气污染代表性的生态环境类型烟田(一般农区、公路两侧、厂矿周边)为研究对象,采用薄膜覆盖[覆膜(M)、不覆膜(CK)]及Ti元素关联分析法,研究了不同污染特征环境下大气沉降对烟叶6种重金属积累的影响。结果表明:①不同重金属元素在各生态类型区上部烟叶中含量差异显著,厂矿周边环境下Cr、As及Pb 3种元素对烟叶污染风险较高,且风险程度依次为PbAsCr;公路两侧环境下烟叶中Ni、Cd均显著高于厂矿周边及一般农区环境(P0.05)。②薄膜覆盖均能明显降低大气沉降对上部烟叶的重金属污染风险,M处理上部烟叶6种重金属含量均明显低于CK,厂矿周边、公路两侧及一般农区M处理上部烟叶6种重金属含量分别较CK降低37.2%、24.8%和41.4%。③不同类型烟田中部烟叶重金属含量明显高于上部烟叶,CK中部烟叶各重金属含量较上部烟叶平均提高为29.7%～49.5%。④大气沉降对上部烟叶样品Cr、As和Pb的平均贡献率分别为80.82%、72.92%和73.09%。因此,选取适宜的生态环境区进行烟叶种植对防护大气沉降影响烟叶重金属含量十分必要。     

大气沉降对烟叶重金属含量的影响及铅同位素示踪

为探究大气沉降对烟叶中重金属含量的影响,于2015年6~9月以黄淮烟区某地的一般农区、公路两侧和工厂（水泥厂）周边等不同类型农区为研究对象,分析大气重金属沉降通量、表层土壤和烟叶重金属含量及其相关性,并利用Pb同位素示踪探讨了烟叶Pb的重要来源。结果表明:不同类型农区土壤重金属含量和大气重金属沉降通量存在差异,工厂周边大气As、Pb沉降通量分别为7.19 μg·m2·d-1和40.10 μg·m2·d-1,高于一般农区和公路两侧。公路两侧中部叶Pb含量为1.27 mg·kg-1,高于一般农区和工厂周边,而工厂周边上部叶Cr、As、Pb含量分别为0.66 mg·kg-1、0.29 mg·kg-1和2.37 mg·kg-1,高于一般农区和公路两侧。下部叶Cr、Pb含量与其大气沉降通量呈极显著正相关;上部叶Cr含量与表层土壤Cr含量呈极显著正相关,As含量与其沉降通量和表层土壤含量均呈显著正相关。同位素分析结果表明,一般农区的下部叶和上部叶、公路两侧的上部叶和工厂周边的中部叶207Pb/206Pb比值与大气降尘中207Pb/206Pb比值相对接近,与土壤207Pb/206Pb比值则差异相对较大,也显示受大气沉降影响的特征。大气沉降是黄淮烟区烟叶重金属尤其是铅的重要来源之一。      

烤烟上部烟叶成熟生理特性研究进展

目前我国部分烟区上部烟叶仍存在成熟度不够等问题，成为限制上部烟叶品质提高的重要因素。为揭示上部烟叶的成熟机理，从烟叶生理生化角度对烤烟上部烟叶成熟过程中的碳水化合物、含氮化合物、致香物质和质体色素等物质代谢规律进行了总结，同时重点阐述了上部烟叶成熟过程中生物酶活性、代谢相关基因和蛋白功能等的变化规律。在上部烟叶成熟度研究和应用现状分析基础上，对未来上部烟叶成熟机理、成熟特征判断和生长调节剂使用等热点研究方向进行了展望。      

不同Cd积累基因型烟草根系分泌低分子量有机酸的差异

采用土壤盆栽和水培试验,以不同Cd积累模式的两种基因型烟草[普通烟草品种K326和黄花烟草(N.rustica)]为试材,研究了不同镉浓度处理下烟草根系分泌的低分子量有机酸总量及各组分含量差异。结果表明:①土壤盆栽试验中,1 mg/kg镉处理可促进烟苗生长,10 mg/kg镉处理严重抑制烟苗生长。与K326相比,N.rustica具有更强的耐镉性。②土壤盆栽和水培试验中,低浓度镉处理可促进低分子量有机酸的分泌,高浓度则抑制其分泌。N.rustica低分子量有机酸的分泌总量大于K326。镉处理下,黄花烟草分泌较多的低分子量有机酸可能是其耐镉的主要生理机制之一。③土壤盆栽和水培试验中,N.rustica根系分泌的草酸、酒石酸、甲酸和乳酸含量均高于K326,但这4种有机酸占有机酸总量的比例两烟草基因型间差异均不显著。两基因型烟草的耐镉性差异可能与这4种低分子量有机酸的分泌量有关,而与各有机酸的组成比例无关。     

烤烟上部叶成熟过程中代谢组的差异分析

为明确烤烟上部叶成熟过程中物质转化规律及代谢组的差异,利用GC-MS非靶向代谢组学方法并结合激素及色素等的测定对烟株打顶后20、30、40、50和60 d的上部叶代谢物进行分析。结果表明:上部烟叶成熟过程可分为3个阶段,分别为烟株打顶后20~30 d、40~50 d和60 d。随烟叶成熟进程的推进,叶绿素和类胡萝卜素含量（质量分数）逐渐下降,在打顶后40 d时下降最为明显,游离氨基酸和总氮含量整体呈下降趋势,总植物碱和碳水化合物含量整体呈升高趋势,烟叶中促进生长类激素含量在打顶后40 d显著下降,促进成熟衰老类激素含量在打顶后40 d显著提高,打顶后40 d可能是上部烟叶成熟过程中生理功能由盛转衰的关键节点。通过正交偏最小二乘判别分析法（OPLS-DA）筛选出38种差异代谢物,主要是氨基酸类、糖类和脂肪酸类代谢物,其中4-氨基丁酸、果糖、阿洛糖、棕榈酸、亚麻酸、甘油酸、苹果酸、莨菪亭、奎尼酸等可能是上部烟叶成熟过程中较关键的代谢物。差异代谢物显著（p＜0.05）富集在糖代谢、氨基酸代谢和脂肪酸代谢等通路中,其中乙醛酸和二羧酸代谢,不饱和脂肪酸的生物合成,TCA循环,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等通路在烟叶成熟过程中起重要的调控作用。