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Green manuring relocates microbiomes in driving the soil functionality of nitrogen cycling to obtain preferable grain yields in thirty years

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Science China(Life Sciences) 2024年第3期67卷 596-610页

作者： Guopeng Zhou Kunkun Fan Songjuan Gao Danna Chang Guilong Li Ting Liang Hai Liang Shun Li jiudong zhang Zongxian Che Weidong Cao State Key Laboratory of Efficient Utilization of Arid and Semi-arid Arable Land in Northern China/Institute of Agricultural Resources and Regional Planning Chinese Academy of Agricultural SciencesBeijing 100081China State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture Institute of Soil ScienceChinese Academy of SciencesNanjing 210008China College of Resources and Environmental Sciences Nanjing Agricultural UniversityNanjing 210095China Institute of Soil&Fertilizer and Resource&Environment Jiangxi Academy of Agricultural SciencesNanchang 330200China Institute of Soil and Fertilizer and Water-saving Agriculture Gansu Academy of Agricultural SciencesLanzhou 730070China

Fertilizers are widely used to produce more food, inevitably altering the diversity and composition of soil organisms. The role of soil biodiversity in controlling multiple ecosystem services remains unclear, especially after decades of fertilization. Here, we assess the contribution of the soil functionalities of carbon(C), nitrogen(N), and phosphorus(P) cycling to crop production and explore how soil organisms control these functionalities in a 33-year field fertilization experiment. The long-term application of green manure or cow manure produced wheat yields equivalent to those obtained with chemical N, with the former providing higher soil functions and allowing the functionality of N cycling(especially soil N mineralization and biological N fixation) to control wheat production. The keystone phylotypes within the global network rather than the overall microbial community dominated the soil multifunctionality and functionality of C,N, and P cycling across the soil profile(0–100 cm). We further confirmed that these keystone phylotypes consisted of many metabolic pathways of nutrient cycling and essential microbes involved in organic C mineralization, N_(2)O release, and biological N fixation. The chemical N, green manure, and cow manure resulted in the highest abundances of amoB, nifH, and GH48 genes and Nitrosomonadaceae,Azospirillaceae, and Sphingomonadaceae within the keystone phylotypes, and these microbes were significantly and positively correlated with N_(2)O release, N fixation, and organic C mineralization, respectively. Moreover, our results demonstrated that organic fertilization increased the effects of the network size and keystone phylotypes on the subsoil functions by facilitating the migration of soil microorganisms across the soil profiles and green manure with the highest migration rates. This study highlights the importance of the functionality of N cycling in controlling crop production and keystone phylotypes in regulating soil functions, an

关键词： soil biodiversity soil multifunctionality element cycling keystone phylotypes

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国土空间环境污染生态修复关键区域识别方法研究

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环境科学与管理 2024年第6期49卷 162-167页

作者：张一龙张久东向欣雨北京佰信蓝图科技股份有限公司北京102200

国土空间环境生态修复关键区域识别精度较差,为此引入阈值优化国土空间环境污染生态修复关键区域识别效果。采用离散小波变换和二维多级中值滤波去噪采集到的国土空间环境污染图像,构建比值函数和灰度共生矩阵提取国土空间环境污染图像... 详细信息

国土空间环境生态修复关键区域识别精度较差,为此引入阈值优化国土空间环境污染生态修复关键区域识别效果。采用离散小波变换和二维多级中值滤波去噪采集到的国土空间环境污染图像,构建比值函数和灰度共生矩阵提取国土空间环境污染图像光谱特征和生态修复关键区域纹理特征,并选择合适的修复关键区域的光谱和纹理特征和特征数量建立特征集合。根据直方图阈值法确定分割阈值,实现国土空间环境污染生态修复关键区域识别。实验分析表明,所提方法可以精准且高效率识别生态修复关键区域。

关键词：国土空间环境污染生态修复关键区域识别

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基于生态敏感性的国土空间生态修复策略研究

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环境科学与管理 2024年第5期49卷 156-160页

作者：张一龙张久东向欣雨北京佰信蓝图科技股份有限公司北京102200

为了保护和改善生态环境,实现可持续发展,提出基于生态敏感性的国土空间生态修复策略。采集研究区域国土空间数据,将坡度、湿地、林地等生态因子拟作生态敏感性评估指标,通过生态源地、生态系统水平、景观阻力面、生态廊道推算生态敏感... 详细信息

为了保护和改善生态环境,实现可持续发展,提出基于生态敏感性的国土空间生态修复策略。采集研究区域国土空间数据,将坡度、湿地、林地等生态因子拟作生态敏感性评估指标,通过生态源地、生态系统水平、景观阻力面、生态廊道推算生态敏感性分布格局。构建生态因子矢量图与属性表,采用加权求和法和空间叠加分析模型明确研究区域生态敏感性。测试结果表明,研究区域西南方向国土空间生态敏感度偏高,环境破坏较为严重,由此提出加生态修复策略,完善生态修复和环境污染治理,实现城市发展与自然生态之间的平衡。

关键词：生态敏感性国土空间生态修复生态廊道空间分布

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微生物关键种影响植物残体还田条件下木质素酚浓度——基于30年长期有机培肥试验

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土壤 2024年第1期56卷 56-63页

作者：祝玲月王晓玥陈晏卞清包兴国张久东车宗贤孙波土壤与农业可持续发展重点实验室(中国科学院) 南京210008 中国科学院大学北京100049 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070 农业部甘肃耕地保育与农业环境科学观测实验站甘肃武威733017

探究不同植物残体还田条件下微生物关键种如何影响木质素酚的浓度(木质素酚与土壤有机碳的比值),旨在为不同有机物料还田培肥土壤提供理论和技术依据。本研究以河西绿洲灌区的灌漠土作为研究对象,开展了30 a以施加绿肥(GM)、小麦秸秆(SW... 详细信息

探究不同植物残体还田条件下微生物关键种如何影响木质素酚的浓度(木质素酚与土壤有机碳的比值),旨在为不同有机物料还田培肥土壤提供理论和技术依据。本研究以河西绿洲灌区的灌漠土作为研究对象,开展了30 a以施加绿肥(GM)、小麦秸秆(SW)、氮肥(N)、绿肥配施氮肥(GMN)、小麦秸秆配施氮肥(SWN)以及不施肥(CK) 6种不同施肥处理的培肥试验。结果表明:GM和SW处理的土壤有机碳含量显著高于其他处理;有小麦秸秆参与还田的处理显著提高了总木质素酚浓度以及3种木质素酚类单体的浓度,其中总木质素酚浓度在SW处理中分别比CK、GM、N、GMN和SWN处理高了109%、122%、115%、164%和57%;对比不施肥和施化肥处理,植物残体还田显著提高了微生物关键种F3(盘菌纲,Pezizomycetes)、F26(被孢霉菌纲,Mortierellomycetes)、F173(粪壳菌纲,Sordariomycetes)、B74(阿尔法变形菌纲,Alphaproteobacteria)和B87(放线菌纲,Actinobacteria)的相对丰度。本研究共鉴定出15个关键种,其中关键种B831(属阿尔法变形菌纲)与木质素酚浓度呈显著的正相关关系,并且在SW处理下显著富集。本研究为农业生态系统不同培肥方式下微生物关键种如何影响植物衍生的木质素酚提供了科学参考,为深入了解植物残体还田对土壤有机碳周转的影响提供了理论依据。

关键词：长期施用绿肥长期秸秆还田土壤有机碳累积木质素酚

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基于农业废弃物的日光温室茄子栽培基质配方筛选研究

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寒旱农业科学 2024年第7期3卷 646-649页

作者：吴科生车宗贤卢秉林张久东杨蕊菊崔恒甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所甘肃兰州730070 农业农村部甘肃耕地保育与农业环境科学观测实验站甘肃武威733017

通过对河西地区玉米秸秆、牛粪堆肥处理复配成基质,筛选适合当地日光温室茄子种植的最佳栽培基质配方,为农业废弃物循环利用提供科学依据。以“长茄1号”为指示品种,采用盆栽试验研究了不同配方基质下栽培茄子的生长和产量效益。结果表... 详细信息

通过对河西地区玉米秸秆、牛粪堆肥处理复配成基质,筛选适合当地日光温室茄子种植的最佳栽培基质配方,为农业废弃物循环利用提供科学依据。以“长茄1号”为指示品种,采用盆栽试验研究了不同配方基质下栽培茄子的生长和产量效益。结果表明,腐熟玉米秸秆、河沙、蛭石、腐熟牛粪、凹凸棒石粉、珍珠岩按体积比6∶1∶1∶1∶0.5∶0.5复配成栽培基质配方,茄子产量最高,为1.29 kg/株,净收益表现良好,为1.39元/株,茄子株高、茎粗、叶绿素含量、生物量、单株结果数等性状均为最优。该配方适宜在河西地区日光温室茄子基质栽培中应用推广。

关键词：茄子栽培基质日光温室农业废弃物基质化利用

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两种秦岭野生猕猴桃果实性状比较

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果树资源学报 2024年第3期5卷 74-76,84页

作者：王茸茸张九东徐伟君张雨娜支佳李悦邓文珍西安文理学院生物与环境工程学院陕西西安710065 陕西省猕猴桃工程技术研究中心陕西西安710065

【目的】对两种野生猕猴桃的果实大小与种子数量等相关性状进行研究,进一步阐明猕猴果实大小与种子数量及含糖量的关系,为猕猴桃生产和品种选育提供参考与借鉴。【方法】采集两种秦岭野生猕猴桃——中华猕猴桃和美味猕猴桃的果实,并对... 详细信息

【目的】对两种野生猕猴桃的果实大小与种子数量等相关性状进行研究,进一步阐明猕猴果实大小与种子数量及含糖量的关系,为猕猴桃生产和品种选育提供参考与借鉴。【方法】采集两种秦岭野生猕猴桃——中华猕猴桃和美味猕猴桃的果实,并对这两种猕猴桃按照果实大小分类,比较大小果实的单果重、横纵径、果实糖度、种子数等相关性状。【结果】猕猴桃果实大果与小果的单果质量、纵径之间差异显著;大果和小果的果实糖度与大小无明显差异;果实大小和种子数呈正相关。【结论】猕猴桃果实种子数量越多,果实就越大,因此,充分授粉提高结籽率能显著增加猕猴桃果实的单果质量及其产量。

关键词：美味猕猴桃中华猕猴桃果实大小种子数量

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毛花猕猴桃雌雄花的形态特征比较与杂交授粉研究

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陕西农业科学 2024年第2期70卷 23-27页

作者：张雨娜王茸茸张九东徐伟君苏丽艳李永武邓文珍支佳西安文理学院生物与环境工程学院陕西西安710065 陕西佰瑞猕猴桃研究院有限公司陕西西安710400

通过对毛花猕猴桃花形态及开花动态等繁育系统相关特征进行研究,同时与中华猕猴桃和美味猕猴桃进行杂交授粉,比较杂交果实单果重量、果形指数、糖度等特征。研究结果表明:毛花猕猴桃雄花花期略晚于雌花,单花花期6~8 d,种群花期10~12 d;... 详细信息

通过对毛花猕猴桃花形态及开花动态等繁育系统相关特征进行研究,同时与中华猕猴桃和美味猕猴桃进行杂交授粉,比较杂交果实单果重量、果形指数、糖度等特征。研究结果表明:毛花猕猴桃雄花花期略晚于雌花,单花花期6~8 d,种群花期10~12 d;雌花显著大于雄花,雌花开度(47.77±3.14) mm,雄花开度(33.25±1.82) mm;雄花雄蕊显著多于雌花,为雌花的1.67倍;雌花的胚珠数(1 573±118)枚,不存在无融合生殖现象。以毛花猕猴桃雌株为母本,与美味猕猴桃和中华猕猴桃杂交授粉后单果重量大于对照组,并且单果重量、果实的糖度、种子数等与对照组相比均具有显著差异。以毛花猕猴桃雄株为父本,与中华猕猴桃雌株杂交授粉结实率较高,与美味猕猴桃则不能结实。因此,用中华猕猴桃和美味猕猴桃的花粉对毛花猕猴桃进行授粉能显著提高的果实重量。

关键词：毛花猕猴桃形态特征杂交授粉

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Genome-wide identification and expression analysis of Aux/IAA gene family in strawberry(Fragaria vesca)

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BIOCELL 2021年第4期45卷 1153-1166页

作者： LIYAN SU HONG YU jiudong zhang XIAOHONG ZHAO XUAN LIU QIANG LI School of Biological and Environmental Engineering Xi’an UniversityXi’an710065China Rural Science and Technology Development Center Xi’an710054China School of Basic Medical Sciences Southwest Medical UniversityLuzhou646000China Citrus Research Institute Southwest University-Chinese Academy of Agricultural SciencesChongqing400712China

Auxin signaling and its components(Auxin/Indole-3-Acetic Acid(Aux/IAA))are critical for plant growth and ***,we performed a genome-wide annotation and identified twenty-one Aux/IAA genes in strawberry(Fragaria vesca).Most FveIAAs were located on chromosomes 1,2,4,5,and 6,while no FveIAAs were found in chromosomes 3 and *** analysis divided these genes into nine *** FveIAAs contained the DNA-binding and Aux/IAA domains,as well as motifs *** were 2-6 exons in the FveIAA genes based on the gene structure ***,we found that four pairs of FveIAA genes underwent segment ***,four pairs of orthologous genes were observed between strawberry and ***-element analysis in the promoter region indicated that FveIAAs may be involved in light,phytohormones,stress responses,and growth *** of protein-protein interaction revealed that 17 of 21 FveIAA proteins were involved in the auxin-related signaling ***,FveIAAs showed tissue-specific expression and responded to IAA ***,this systematic annotation of the FveIAA family would provide a fundamental basis for further functional and evolutionary analysis and to understanding the role of FveIAAs in strawberry growth and development.

关键词： FveIAA Auxin Indole-3-Acetic Acid Fragaria vesca

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云南曲靖下泥盆统桂家屯组一种新的工蕨类植物及栖生的微螺虫

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北京大学学报（自然科学版） 2022年第5期58卷 861-874页

作者：杨帅黄璞刘璐王嘉树张久东薛进庄造山带与地壳演化教育部重点实验室北京大学地球与空间科学学院北京100871 中国科学院南京地质古生物研究所南京210008 北京自然博物馆北京100050 宿州学院资源与土木工程学院宿州234000

记述发现于云南曲靖锅盖山剖面桂家屯组的一种早期维管植物。该植物茎轴裸露,根状茎以连续多次K型或H型分枝形成复杂的分枝系统,直立轴呈简单的二歧式分枝,孢子囊侧视呈匙形至卵形,螺旋状着生于穗轴上。该植物体型较小,保存较完整的根状... 详细信息

记述发现于云南曲靖锅盖山剖面桂家屯组的一种早期维管植物。该植物茎轴裸露,根状茎以连续多次K型或H型分枝形成复杂的分枝系统,直立轴呈简单的二歧式分枝,孢子囊侧视呈匙形至卵形,螺旋状着生于穗轴上。该植物体型较小,保存较完整的根状茎,但孢子囊穗的保存状况较差,孢子囊结构不够清晰,无明显可见的孢子囊开裂线,因此将其暂定为*** sp.。尽管如此,该植物展现的性状特征不同于典型的Zosterophyllum及其他相关属种,丰富了人们对早期维管植物形态变异及桂家屯组植物组合的认识。在***.的直立轴表面栖生大量微螺虫(microconchids)标本,直径为0.7~2.2 mm。微螺虫是一种已灭绝的水生无脊椎动物,发现于晚奥陶世到中侏罗世末期地层中,其壳体为螺旋状的钙质管,习惯固着在包括植物在内的各种硬质基体上。微螺虫在***.的直立轴栖生,表明该植物在生长期间曾被水体淹没,之后微螺虫伴随植物茎干被搬运和埋藏。

关键词：早期维管植物工蕨类微螺虫桂家屯组下泥盆统

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长期施用绿肥对小麦玉米间作土壤微生物的影响

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干旱地区农业研究 2023年第1期41卷 33-44页

作者：许小虎车宗贤赵旭崔恒张久东甘肃农业大学甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所甘肃兰州730070 农业部甘肃耕地保育与农业环境科学观测试验站甘肃武威733017

利用Biolog微平板法和高通量测序技术,研究小麦玉米间作条件下,不同长期施肥处理土壤微生物对不同碳源的利用差异以及土壤微生物群落在门、属水平上的变化,探明长期施用绿肥对土壤微生物群落多样性及代谢功能的影响。结果表明:长期施用... 详细信息

利用Biolog微平板法和高通量测序技术,研究小麦玉米间作条件下,不同长期施肥处理土壤微生物对不同碳源的利用差异以及土壤微生物群落在门、属水平上的变化,探明长期施用绿肥对土壤微生物群落多样性及代谢功能的影响。结果表明:长期施用绿肥可显著提高土壤有机质、速效磷和速效钾含量,降低土壤pH值,增强土壤微生物碳源代谢能力。不同施肥条件下,放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)为土壤优势菌群,绿肥处理的放线菌门丰度最高(29.94%),农家肥处理最低(22.95%);秸秆还田处理的变形菌门丰度最高(22.32%),对照处理最低(18.85%);酸杆菌门(Acidobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)在各个处理中的相对丰富度较高,分别为13.39%~19.71%、10.85%~14.56%、3.54%~12.98%。长期施用绿肥有效提高了土壤放线菌门、厚壁菌门、芽孢杆菌属(Bacillus)以及假节杆菌属(Pseudarthrobacter)的丰度,降低了酸杆菌门的丰度,增加了土壤微生物种群数量。综上可知,长期施用绿肥不仅可以提高土壤肥力,还能增强土壤抵御土传病害的能力。

关键词：施肥土壤微生物长期定位试验群落多样性

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