基于机器学习的植烟区土壤有机质和全氮含量预测

为揭示植烟土壤有机质（SOM）和土壤全氮（STN）含量的空间分布规律,以重庆市巫山县笃坪乡为研究区,以成土母质和地形因子为预测因子,采用随机森林（RF）、梯度提升决策树（GBDT）和极端梯度提升（XGBoost）3种机器学习方法进行模型构建和评价,同时选择最优模型进行数字土壤制图并分析了环境变量的重要性。结果表明:①成土母质为二叠系梁山组灰岩发育的土壤SOM和STN含量显著高于成土母质为三叠系大冶组灰岩发育土壤。②GBDT模型的预测精度最佳,对于SOM和STN含量的预测, 其决定系数（R2）分别为0.616 7和0.746 8,平均绝对误差（MAE）分别为4.81 g/kg和0.25 g/kg,均方根误差（RMSE）分别为5.94 g/kg和0.34 g/kg。③主要环境因子对SOM含量影响的排序依次为母质 > 海拔 > 地形湿度指数 > 山谷深度,对STN含量影响排序依次为母质 > 坡高 > 海拔。      

土壤中微量元素硒含量的影响因素分析

土壤在自然形成和发育过程中受到各方面因素的影响,这些因素也影响着土壤中的微量元素硒。其中,成土母岩是土壤硒含量的决定性因素,而土壤的酸碱度和有机质是影响土壤硒含量的主要因素。除此以外,土壤质地、土地利用类型、气候、地形等也较明显地影响着土壤中硒的含量。     

南雄烟区生态条件分析

为了明确南雄烟区生态特征,收集了南雄烟区近25年有关气象资料,测定了南雄烟叶主产区300份土壤样品,系统分析了大田期气象条件及主要植烟土壤养分状况。结果表明,南雄烟区还苗期、伸根期气温偏低,降雨量偏多,日照时数偏少;旺长期气温、降雨量和日照时数较适宜;成熟期气温稍偏高,降雨量明显偏多,日照时数较长。紫色土偏碱性,有机质、氮含量较低,磷、钾含量较高;牛肝土田偏酸性,有机质、氮、磷、钾含量均较高;沙泥田呈酸性,有机质、氮、磷含量较高,钾含量偏低。3种植烟土壤类型水溶性氯含量普遍偏低,有效硼、交换性锰和交换性镁含量均处于极缺乏的水平。南雄烟区生态条件总体较适宜,但也存在一定的限制性因子。     

南雄烟区生态条件分析

为了明确南雄烟区生态特征,收集了南雄烟区近25年有兲气象资料,测定了南雄烟叶主产区300份土壤样品,系统分析了大田期气象条件及主要植烟土壤养分状况。结果表明,南雄烟区还苗期、伸根期气温偏低,降雨量偏多,日照时数偏少;旺长期气温、降雨量和日照时数较适宜;成熟期气温稍偏高,降雨量明显偏多,日照时数较长。紫色土偏碱性,有机质、氮含量较低,磷、钾含量较高;牛肝土田偏酸性,有机质、氮、磷、钾含量均较高;沙泥田呈酸性,有机质、氮、磷含量较高,钾含量偏低。3种植烟土壤类型水溶性氯含量普遍偏低,有效硼、交换性锰和交换性镁含量均处于极缺乏的水平。南雄烟区生态条件总体较适宜,但也存在一定的限制性因子。     

土壤与气候及其互作对湖南烤烟还原糖与总植物碱含量的影响

为探讨土壤和气候及其互作对湖南烤烟品质的影响,在其它栽培条件一致的前提下,分别在湖南相距较远的3个主产烟区(湘西北桑植县、湘中浏阳市、湘南永州市)将各自本土和另2个产地客土同地盆栽烤烟K326,在烟叶收获期取各处理的中部烟叶分别检测其还原糖与总植物碱的含量,并统计分析土壤和气候及其互作对这两个指标的影响。结果表明,在湖南主产烟区,不同气候条件下生长的烤烟还原糖与总植物碱含量存在显著差异;而不同地区土壤条件下种植的烤烟这两项化学成分含量差异均没达到显著水平。土壤和气候及其互作效应对这两个化学指标含量变异的贡献率不一样,气候对它们变异的贡献率为72%、60%;其次为气候与土壤的互作效应,对其贡献率分别为15%、23%;土壤对其贡献率均仅为4%。灰色关联分析结果表明,这两个烤烟化学指标与湖南主产烟区土壤因子的关联程度不大,而与烤烟不同发育时期的日照时数、地温和相对湿度等气候因子的相关性较大,如与烤烟还原糖关联度较大的前5个因子为伸根期的日照时数、昼夜温差和相对湿度、成熟期和旺长期的10 cm地温。湖南主产烟区烤烟还原糖与总植物碱含量受气候因素的影响远大于受土壤因素的影响,气候因素是影响湖南主产区烤烟化学成分的关键生态因子。     

重庆烟区环境因子对土壤有机质含量的影响

为明确重庆东南部烟区土壤有机质(Soil organic matter,SOM)含量与环境因子的关系,对该烟区中1 698个取样点的SOM数据进行统计分析、构建分类回归树(CART)模型,并结合地形、气候、成土母质等11个环境因子分析该烟区环境因子对SOM含量的影响。结果表明:(1)重庆东南部烟区SOM含量呈正态分布,均值为25.82 g/kg,变异系数为30.00%,属中等变异,适宜烟草种植的区域占56.01%。(2)不同环境因子与SOM含量相关性差异较大,SOM含量与海拔、距河道高度、地形湿度指数和年均降水量呈极显著正相关,与坡度、坡长指数、径流长度和年均温度呈极显著负相关。东南坡向区域的SOM含量最高。(3)CART模型可解释SOM含量空间变异的64.80%,主要环境因子对SOM含量的重要性为海拔年均降水量年均温度成土母质。     

茅台镇土质结构与茅台酒生产的联系

研究了茅台酒原产地土壤及其成土母岩的地球化学组成、以及赤水河流域周围地球化学特征。结果表明,原产地土壤与母岩的微量元素和常量元素在含量变化上呈现趋势一致性;个别元素在含量上表现出风化土大于母岩的特点;成土中微量元素和常量元素对母岩具有继承性;因子分析得出元素Be、Ni、Rb、Nb、Sr、Y、Sn、Cs、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、W、Th是茅台酒原产地岩石及其风化土的特征微量元素,部分有益元素通过酿酒用水和生产进入茅台酒中,赋予了茅台酒丰富的健康因子。     

不同香型烟区农业地质背景特征比较研究

通过对我国浓香型典型产区河南襄城、安徽宣城、湖南桂阳和江华4个产区县、37个地点以及清香型典型产区云南江川和南涧、福建永定和泰宁4个产区县、34个地点的野外实地调查, 结合1:50万地质图, 从地质年代、成土母岩等方面, 比较研究了不同香型烟区的农业地质背景特征状况。结果表明:(1)浓香型和清香型的地质年代类型跨度均较大, 前者覆盖了新生代、中生代和古生代中的5个纪、9个世;后者覆盖了新生代、中生代、古生代、新元古代和中元古代中的10个纪、12个世。(2)不同香型烟区的成土母岩类型差异较明显, 浓香型烟区以碳酸盐岩类沉积岩和黄土状沉积物2种碳酸钙含量较高的成土母岩为主, 而清香型烟区的成土母岩以碎屑类沉积岩为主。综合来看, 地质年代特征不是主导烟叶香型分异的因素, 而成土母岩对烟叶香型风格的形成影响较大。     

渝东南地区烤烟气候适宜性评价

为优化烤烟生产种植布局,收集渝东南多年气象资料和烤烟生产数据,采用隶属函数法选择烤烟生长期间重要时段的温度、降水和日照作为评价指标,利用主成分分析法（PCA）确定各气候因子权重,建立烤烟适宜性综合评价模型,分析渝东南气候综合适宜度及其与烤烟产量、质量之间的关系。结果表明：（1）重庆东南烟区烤烟生长发育期综合气候适宜度在0.51～0.92之间,其中7—8月均温度适宜度最高,均值为0.93,对88.5%的地区而言温度不是限制烟草生长的气象因子;7—8月平均累计降水量较高,均值为0.80;5—8月累计日照时数适宜度次之;5月累计降水量适宜度最小,对部分地区烤烟的发育存在一定限制。（2）使用PCA法对评价指标进行权重分配,7—8月均温、5月累计降水量、7—8月平均累计降水量、5—8月累计日照时数在综合评价中的权重分别占0.09、0.11、0.42、0.38。（3）综合适宜性分析得出：气候最适宜区占该区域的1.48%,但受地形影响不适宜烤烟栽培;较适宜区占43.98%,其中最优烤烟栽培区在海拔800～1600 m的中山地带;次适宜区占54.54%,零星分布在低山地带,可发展一般烤烟。     

山东烤烟生态适应性综合评价

为了更准确地确定山东烤烟的最佳种植区域,综合考虑气候、土壤养分和类型、地形地貌等29项因子,运用模糊数学隶属函数和层次分析法,以GIS平台为基础,对山东烟区的生态适宜性进行了综合评价。结果发现,气候适宜性呈现由南向北从高到低的趋势,大田期日照时数过高是影响山东烤烟生长最重要的气候因子;山东烟区土壤养分适宜性较高;烟区地形地貌适合烤烟的生长;部分沿海的土壤类型不利于烤烟的生长;目前山东烟区绝大部分位于生态最适宜或适宜区。此结果对指导烤烟生产和合理种植规划具有较大的意义。     

贵州中部山区植烟土壤微量元素分布特征

利用GPS定位在贵州中部山区采集了165份代表性土壤样品,对贵州中部山区不同成土母质发育形成的土壤不同土层有效铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)和锌(Zn)含量的垂直分布进行了比较分析。结果表明,贵州中部山区烟田耕层土壤有效Fe和有效Mn含量总体处于丰富水平,而33.3%耕层土壤有效Cu缺乏,土壤有效Zn极缺乏的土样占总体样本的6.43%;与其他成土母质相比,坡积物发育形成的土壤有效Fe含量较高,土壤有效Mn含量以坡积物和岩类风化残积-坡积物发育形成的土壤较高,而不同成土母质发育形成的土壤有效Cu和有效Zn含量差异不显著;在剖面垂直分布上,不同成土母质发育形成的土壤中微量元素含量均表现出随土层深度增加而递减的规律。     

宁夏贺兰山东麓葡萄基地土壤微量元素分布状况

调查研究了宁夏贺兰山东麓御马酿酒葡萄基地不同种植年限的土壤微量元素铁、锰、铜、锌含量及分布。结果表明,洪积母质发育的地带性土壤全量微量元素含量比较低,只相当于全国平均水平的50％～67％。各土层土壤有效铜含量都在,临界值以上;有效铁在剖面中各层含量远低于全国平均值,也低于果树有效铁丰缺的,临界值;除表土外,在剖面中其它层次有效锌含量低于,岛界值;土壤有效锰含量基本在,临界值以下。土壤有效性微量元素含量低的主要原因是来自石灰岩的洪积母质、高pH值、高碳酸钙含量及低有机质含量。     

咖啡豆残渣有机肥对德阳雪茄根际土壤肥力及真菌群落的影响

【目的】咖啡豆残渣作为农业废弃物具有一定的资源化利用价值,为研究咖啡豆残渣有机肥在雪茄烟叶生产中的应用效果。【方法】以咖啡豆残渣有机肥为主设计3种配方有机肥、作基肥穴施,分析各处理对雪茄烟株生长、植烟土壤肥力及根际土壤真菌群落结构的影响。【结果】（1）3种配方有机肥处理下雪茄烟的株高、叶长和叶宽均有显著提升,其中“菜籽粕+酒糟+咖啡豆残渣”的配方有机肥处理（T2）效果最好。（2）各处理下的土壤有机质、富里酸、全氮、有效磷和速效钾含量较对照均增加。团棵期土壤的有效磷、速效钾、全氮、有机质、胡敏酸和富里酸含量,以及成熟期的土壤速效钾和碱解氮含量都显著影响根际真菌群落结构。（3）3种配方有机肥均可改变雪茄烟根际真菌的优势种群,降低α多样性,且各处理下团棵期α多样性均大于成熟期。T2处理可显著降低根际土壤中明梭孢属和镰刀菌属的相对丰度,显著提高圆酵母属、曲霉属和被孢霉属的相对丰度。LEfSe分析表明,在门水平下处理间差异物种为子囊菌门和被孢霉门;在属水平下处理间差异物种为镰刀菌属、曲霉属、明梭孢属和被孢霉属。【结论】咖啡豆残渣有机肥可提高雪茄植烟土壤肥力、影响根际土壤真菌群落和促进雪茄生长。本...     

湖南不同母质植烟土壤供钾能力及钾释放特性

为探明湖南不同母质植烟土壤供钾能力及钾释放特性,对4种主要成土母质植烟土壤进行了调查研究。结果表明,4种母质植烟土壤主要释放易解吸的特殊吸附钾,非交换性钾的释放量相对较小;土壤水溶性钾、特殊吸附钾含量与初始释钾速率和半释钾速率均达显著正相关。第四纪红土母质土壤虽然钾容量和供钾潜力有限,但却有较高的初始释钾速率及有效钾水平;石灰岩母质土壤拥有较高的特殊吸附钾含量,能为土壤提供较稳定的有效钾,土壤供钾能力较强;而紫色页岩与板页岩母质土壤虽然钾库容量大,供钾潜力也大,但有效钾含量相对较低,土壤供钾强度有限。不同母质土壤的供钾强弱为:石灰岩第四纪红土板页岩紫色页岩。     

山东烟田土壤交换性钙镁特征研究

调查了山东省临朐县和蒙阴县植烟土壤的母质类型,并对两县共79个土样的交换性钙镁含量进行了分析。结果表明,两县烟田耕作层土壤中交换性钙、镁含量均为丰富及以上。不同母质发育的耕层土,石灰岩和砂页岩养分含量丰富,花岗岩较少。两县土壤养分剖面分布规律:临朐县交换性钙的含量随着土层的深入,大致呈现降低的趋势,但变异较大;蒙阴县交换性钙含量随着土层深入呈增加趋势,交换性镁分布规律两县表现一致,在表层含量最高,随土层深度增加含量略有下降。     

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。      

遵义烟区土壤有效硅含量评价

为了查明遵义烟区土壤有效硅的分布状况,在遵义县和仁怀市共采集87 份耕层土壤样品并进行了分析。结果表明, 土壤有效硅含量在30.24～444.89 mg/kg 之间,平均值为169.75 mg/kg,变异系数为73.27%。如果以100 mg/kg 作为烟区土壤有效硅的临界值,则有20.69%的土壤缺硅。不同类型土壤有效硅含量平均值黄壤最高,石灰土次之,水稻土最低。不同母质发育的土壤有效硅含量从高到低依次为页岩>石灰岩>白云岩>泥灰岩>白云质灰岩>第四纪粘土>黄色砂岩。在酸性至中性土壤中,有效硅含量与pH 存在极显著正相关关系。     

凉山烟区生态因素与烟叶质量特点分析

对四川省凉山烟区适宜种植烤烟的基础条件、气候因素、土壤养分状况及所产烟叶的质量特点进行了分析.结果表明:①该烟区具有无霜期长,≥10℃积温高,日均温≥20℃持续天数多等特点.地形地貌多以河谷和中低山为主,土壤主要类型有红壤、紫色土、黄棕壤、水稻土等.土壤多呈中性至微酸性,0～60cm土层的土壤含氯量较低,多项指标均达到了烤烟适宜或最适宜类型生长发育所要求的环境条件;②凉山烟区太阳辐射较强、日照时数较长、降雨量较适宜是形成该区烟叶香气质好、量足,区域特色明显的主要生态学因素;③凉山烟区土壤养分含量存在一定的差异.一般土壤有机质含量较丰富,总体供氮水平较高,土壤可交换阳离子含量适中,多数中微量元素含量丰富,但由于部分土壤速效磷和硼含量较低,在一定程度上影响了烟叶质量,烟草生长前期应适当增施磷肥作为基肥和后期追施硼肥;④凉山烟叶颜色以桔黄为主,外观品质较好.化学成分含量较适宜,比例协调.香型风格突出,感官质量较好.     

武陵山地植烟土壤养分和酸度垂直分布特征

为了解种植烤烟对武陵山地土壤养分和酸度垂直变化的影响,采集了湘西烟区不同土壤类型和种植方式的典型剖面土壤,分析了植烟土壤养分和酸度参数的垂直分布特征。结果表明,土壤养分和缓冲容量随土壤深度增加而减少。随土壤剖面深度增加,黄棕壤的pH变化较小,紫色土和黄红壤pH增加,黄壤pH先增加后减少再增加;黄棕壤和黄壤的潜性酸变化较小,黄红壤的潜性酸呈下降趋势,紫色土的潜性酸呈跳跃式变化;黄棕壤、紫色土和黄红壤的阳离子交换量、交换性盐基总量、盐基饱和度以底层相对较高,黄壤以表层相对较高。表层土壤的酸度参数变异大;紫色土和黄红壤的表层土壤交换性酸、交换性氢和交换性铝极显著高于黄棕壤和黄壤;表层土壤交换性盐基总量和阳离子交换量以黄壤相对较高,土壤盐基饱和度以黄棕壤和黄壤相对较高。酸碱缓冲容量按大小排序为黄红壤 > 黄壤 > 黄棕壤 > 紫色土。长期种植烤烟会导致植烟土壤养分表聚化和酸化,水旱轮作和施用石灰、种植绿肥具有改善酸化土壤的作用。     

外源CBD缓解烟草Cd胁迫的代谢组学分析

【目的】探究外源大麻二酚（CBD）对镉（Cd）胁迫下烟草的缓解效应。【方法】以烟草品种K326为研究对象，施用乙酸镉，并将CBD喷施于Cd胁迫烟株叶面，测定各处理烟株Cd含量，并基于GC-MS和LC-MS/MS的靶向和非靶向组学方法分析烟株代谢物的差异。【结果】（1）CBD能提高烟株的Cd耐受系数，显著降低烟株地上部分的Cd积累量。（2）不同处理烟株代谢物存在明显差异，其中有15种初生代谢物、8种生物碱、12种植物激素差异显著。（3）施用CBD后，Cd胁迫下烟株根部的有机酸（苏糖酸、棕榈酸、丁二酸、乙醇酸、葡萄糖酸）、肌醇半乳糖苷、丙氨酸等初生代谢物含量减少；生物碱与植物激素合成趋于正常水平。（4）烟株中葡萄糖酸、乙醇酸、乳酸、肌醇半乳糖苷、甘油含量与烟碱呈正相关，其可能是重金属胁迫下，调控生物碱合成的潜在物质。（5）CBD可以调节烟株色氨酸、酪氨酸代谢等响应胁迫的代谢通路恢复正常，并通过调节硫代谢，改善植株对养分的吸收利用，使TCA循环等能量代谢通路恢复，保证烟草中生物碱类等特异性次生代谢物的稳定合成。【结论】外源CBD可通过改变代谢途径缓解烟株Cd毒害，为降低烟草重金属污染提供新途...