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极端气候对中国粮食生产的影响及其应对措施

科技导报 2024年第16期42卷 82-90页

作者：许航刘盛刘磊刘学军中国农业大学资源与环境学院北京100193 兰州大学资源环境学院兰州730000

随着全球气候变暖趋势加剧,极端气候事件对粮食生产的影响愈发显著。2023年中国粮食生产遭受极端气候的严重冲击,导致全国农田大面积减产,对粮食安全构成了严重威胁。为应对频发的极端气候事件,从全国农业布局调整、作物育种研发、农田... 详细信息

随着全球气候变暖趋势加剧,极端气候事件对粮食生产的影响愈发显著。2023年中国粮食生产遭受极端气候的严重冲击,导致全国农田大面积减产,对粮食安全构成了严重威胁。为应对频发的极端气候事件,从全国农业布局调整、作物育种研发、农田水利设施建设、土壤质量优化、立法保障农业绿色发展、推广农业金融服务、建立农业灾害预警系统等7个方面提出了中国极端气候事件频发下的应对措施,并通过与《“十四五”全国种植业发展规划》对比,提出了中国应对极端气候事件的策略。中国未来粮食生产的核心任务是提高对各种灾害的长期防御能力,重视气候变化给未来农业生产带来的挑战,确保粮食生产的安全与稳定。

关键词：气候变化极端气候粮食生产

CPK激酶调控植物生长发育的分子机理及其研究进展

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科学通报 2024年第8期69卷 1082-1095页

作者：刘欣李炜佳李希东陈艳梅中国农业大学生物学院北京100193 北京农学院生物与资源环境学院北京102206

钙离子依赖性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK或CPK)是细胞信号转导中发挥重要调控功能的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶.植物基因组编码大量的CPK激酶.当外界钙离子浓度发生变化时,CPK激酶能感知这些变化并与钙离子结合,... 详细信息

钙离子依赖性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK或CPK)是细胞信号转导中发挥重要调控功能的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶.植物基因组编码大量的CPK激酶.当外界钙离子浓度发生变化时,CPK激酶能感知这些变化并与钙离子结合,导致蛋白构象改变以及释放自抑制结构域对激酶活性的抑制,从而激活CPK激酶.激活的CPK激酶通过磷酸化底物蛋白把钙信号向下游传递并引发胞内信号通路的级联反应,最终调控植物生长发育或对外界环境信号的响应.本文概述了CPK激酶的基本结构和分子特征,以及CPK激酶在调控植物生长发育、激素信号机理、生物和非生物胁迫应答过程中的最新研究进展,并对当前研究中存在的问题和未来的研究方向进行探讨与展望.

关键词： ABA CPK激酶钙信号钙指纹钙调蛋白磷酸化

新疆典型高砷地下水区域碘的空间分布特征及其影响因素分析

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环境科学学报 2024年第4期44卷 156-167页

作者：晁博罗艳丽董乐乐郑玉红宋振王美娟刘畅新疆农业大学资源与环境学院乌鲁木齐830052

高碘、高砷地下水作为原生劣质地下水,具有区域性、伴生性和相似富集机理等特点.奎屯河流域是中国典型原生高砷水分布区,本研究基于奎屯河下游区域39组地下水水样,通过分析地下水水化学特征、赋存环境和水文地球化学过程,明确了该地区... 详细信息

高碘、高砷地下水作为原生劣质地下水,具有区域性、伴生性和相似富集机理等特点.奎屯河流域是中国典型原生高砷水分布区,本研究基于奎屯河下游区域39组地下水水样,通过分析地下水水化学特征、赋存环境和水文地球化学过程,明确了该地区地下水中碘的分布特征与碘富集影响因素.结果表明:研究区地下水赋存环境为还原性弱碱性,I-浓度范围为13.96~574.85μg·L^(-1)(平均值为111.79μg·L^(-1)),38.46%的地下水为高碘地下水(ρ>100μg·L^(-1)),87.18%的地下水处于高砷环境(ρ>10μg·L^(-1)).地下水以低碘高砷地下水(53.85%)为主,其次为高碘高砷地下水(33.33%)、低碘低砷地下水(7.69%)、高碘低砷地下水(5.13%).地下水I^(-)浓度整体由南向北逐渐升高,高碘地区主要集中分布在研究区北部(126团、127团场、128团北侧靠近北山山前冲洪积砾土平原一带),占比为32.26%,适碘地区分布在研究区中部(128团场东部与南侧、127团和下游奎屯河南部),占比为38.40%,碘缺乏区域主要分布在研究区南部123团和129团,占比为29.33%.研究区地下水中铁氧化物还原性溶解和HCO_(3)^(-)与I^(-)的竞争吸附作用是影响地下水碘富集的主要因素,同时地下水中弱碱性还原环境、深厚的沉积层和滞缓的径流条件为碘的富集提供了有利的赋存环境和水文地质条件.

关键词：高碘高砷地下水分布特征水文地球化学奎屯河流域

非作物生境及其中功能植物生态调控作物害虫的研究进展

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中国生物防治学报 2024年

作者：何北辰闫雪影刘雨欣向子仪王慧刘红梅张海芳杨殿林赵建宁张艳军武淑文农业农村部环境保护科研监测所东北农业大学资源与环境学院南京农业大学植物保护学院

人口规模的快速扩张产生了农产品供应的较大缺口，推动了农业生产方式的高度集约化。但是，农业集约化生产方式往往伴随着化学农药的大量使用，对生态环境造成了明显破坏，尤其是导致生物多样性锐减。生物多样性的减少削弱了自然天敌对... 详细信息

人口规模的快速扩张产生了农产品供应的较大缺口，推动了农业生产方式的高度集约化。但是，农业集约化生产方式往往伴随着化学农药的大量使用，对生态环境造成了明显破坏，尤其是导致生物多样性锐减。生物多样性的减少削弱了自然天敌对作物害虫的防控作用，农田生态系统稳定性降低，对粮食安全产生了明显威胁。利用生物平衡原理对害虫进行生态调控，是提高农业生物多样性，维持农田生态系统可持续发展的有效策略。研究证实，非作物生境的植物组成及生物特性对维系天敌昆虫多样性具有重要作用，且对天敌昆虫迁移扩散到作物生境发挥害虫控制功能产生积极影响。因此，研究功能植物涵养天敌的机制，针对作物害虫筛选特定功能植物及组合，利用功能植物优化非作物生境的植被状况以涵养天敌多样性从而生态调控害虫发生具有重要的科学意义和应用价值。本文系统概括了害虫治理历程、非作物生境管理和功能植物的概念、原理、技术及应用进展，展望了本领域理论研究与应用实践的发展方向，旨在为利用功能植物优化非作物生境以实现作物害虫的生态防控提供参考。

关键词：生物多样性有害生物自然天敌绿色防控

热处理方式对大豆脂肪氧合酶活力和构象的影响

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中国食品学报 2024年第7期24卷 111-118页

作者：孔月孙立娜李妍慧康子孟何甜吕文彪徐福张爽谢凤英东北农业大学食品学院哈尔滨150030

通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、圆二色谱、表面疏水性、荧光光谱以及分子对接等方法,研究不同热处理方式对大豆脂肪氧合酶(LOX)活力和构象的影响。结果表明:高温短时热处理可以显著降低LOX活力,其中120℃80 s+140℃... 详细信息

通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、圆二色谱、表面疏水性、荧光光谱以及分子对接等方法,研究不同热处理方式对大豆脂肪氧合酶(LOX)活力和构象的影响。结果表明:高温短时热处理可以显著降低LOX活力,其中120℃80 s+140℃15 s和100℃10 min热处理后,LOX活力分别降低了67.47%和60.53%。SDS-PAGE电泳结果显示高温热处理后LOX蛋白条带的分子质量并未发生明显变化,而条带强度减弱;热处理迫使LOX蛋白的α-螺旋和β-折叠相对含量降低,表面疏水性和内源性荧光强度增强,说明其二级结构和三级结构发生变化,LOX活力降低;通过分子对接模拟预测LOX活性中心非血红色铁周围的微环境,其在热处理过程中发生改变。推断高温热处理是通过破坏维持酶蛋白结构稳定的非共价相互作用力,促使LOX活性丧失,其中高温短时升温钝化LOX活性是较为合适的热处理方式。试验结果为大豆产品加工中LOX活性控制提供了数据参考。

关键词：脂肪氧合酶热处理酶活力构象

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节水灌溉下秸秆还田形式对黑土区稻田N_(2)O排放与产量的影响

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农业机械学报 2024年第4期55卷 280-289页

作者：薛里张忠学齐智娟韩羽徐丹张作合周欣东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 东北农业大学农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030 东北农业大学文理学院哈尔滨150030 绥化学院农业与水利工程学院绥化152061

为探寻不同灌溉模式下秸秆还田形式对黑土区稻田N_(2)O排放与产量的影响,于2023年进行大田试验,设置常规灌溉(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置秸秆还田(S)、秸秆炭化为生物炭还田(B)、秸秆过牛腹为有机肥还田(O)3种还田形式,以及... 详细信息

为探寻不同灌溉模式下秸秆还田形式对黑土区稻田N_(2)O排放与产量的影响,于2023年进行大田试验,设置常规灌溉(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置秸秆还田(S)、秸秆炭化为生物炭还田(B)、秸秆过牛腹为有机肥还田(O)3种还田形式,以及秸秆不还田(N)作为对照组,共计8个处理。分析不同灌溉模式下秸秆还田形式对稻田N_(2)O排放通量与水稻产量的影响,测定了水稻各生育期稻田土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物氮含量、pH值,并分析了N_(2)O排放总量和水稻产量与土壤环境因子之间的关系。结果表明:除返青期外,与秸秆不还田处理相比,秸秆还田与有机肥还田处理土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物氮含量均表现为增加。相同秸秆还田形式下,控制灌溉模式下各处理生育期内土壤平均铵态氮含量、硝态氮含量较常规灌溉模式高36.23%~60.82%、14.16%~19.61%。同时,秸秆还田与生物炭还田能提高稻田土壤pH值。相同灌溉模式下,与秸秆不还田处理相比较,秸秆还田与有机肥还田处理N_(2)O排放总量分别增加14.44%~24.09%、8.22%~14.44%,生物炭还田处理N_(2)O排放总量降低14.31%~23.90%。生物炭还田与有机肥还田各处理水稻产量提高3.28%~13.07%,其中控制灌溉模式下生物炭还田处理产量最高。综上所述,控制灌溉下生物炭还田可以实现节水、增产、减排的目的。

关键词：水稻产量 N_(2)O排放黑土区稻田灌溉模式秸秆还田形式

不同覆膜处理对晋南旱塬麦田土壤微生物功能多样性的影响

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农业资源与环境学报 2024年

作者：吴敏任少聪尚妍萌谢英荷李廷亮孟会生郝鲜俊张杰山西农业大学资源环境学院山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心华中农业大学资源与环境学院南京农业大学资源与环境科学学院

通过研究不同覆膜处理对晋南旱塬麦田土壤微生物的碳源利用差异，从微生物功能多样性角度探索当地最佳覆膜方式，为小麦增产提供理论依据。本研究在旱作小麦长期定位试验田中采集无膜（CK）、垄膜沟播（RMFS）和平膜穴播（FMD）3个处理... 详细信息

通过研究不同覆膜处理对晋南旱塬麦田土壤微生物的碳源利用差异，从微生物功能多样性角度探索当地最佳覆膜方式，为小麦增产提供理论依据。本研究在旱作小麦长期定位试验田中采集无膜（CK）、垄膜沟播（RMFS）和平膜穴播（FMD）3个处理的表层土样（0～20 cm），采用Biolog-ECO微平板法测定微生物群落的碳源利用能力和功能多样性。结果表明：与CK相比，两种覆膜处理均能提高土壤微生物对碳水化合物、酚酸类、羧酸类和氨基酸类碳源的利用能力。其中，FMD处理下微生物对碳源利用的AWCD（Average Well Color Development，平均颜色变化率）值、丰富度指数（23.67）以及多样性指数（4.37）均显著高于其他处理（P<0.05）；主成分分析和聚类热图表明土壤微生物对碳源的利用在各处理间发生明显分异；相关性网络图表明两种覆膜处理均促进了微生物对多种碳源的利用（共170个相关性事件，其中127个正相关事件）；影响碳源利用的主要因子为积温（r=0.63，P=0.001）、产量（r=0.63，P=0.001）和硝态氮（r=0.37，P=0.047），且与多聚物、碳水化合物和羧酸类碳源的利用显著相关（P<0.05）。研究表明，覆膜处理有助于晋南旱塬麦田土壤微生物功能多样性的提升，尤其是平膜穴播，结合小麦增产效果来看，是一种适合在晋南黄土旱塬小麦种植区推广的覆膜方式。

关键词：覆膜处理土壤微生物碳源利用功能多样性相关性网络

煤炭粒度对生物浸出-浮选联合工艺脱硫效果的影响

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环境工程学报 2024年第7期18卷 1820-1827页

作者：袁东旭樊欣雨刘雅诗裴欢欢田煜乔星星刘奋武山西农业大学资源环境学院晋中030801

煤炭脱硫对减少大气污染及保护人体健康具有重要意义。本研究利用氧化亚铁硫杆菌对3种粒度分别为0.075~0.150、0.280~0.400、0.500~1.000 mm的煤炭进行生物浸出脱硫研究,并探究了生物浸出后煤炭的浮选脱硫效果。结果表明,煤炭生物浸出... 详细信息

煤炭脱硫对减少大气污染及保护人体健康具有重要意义。本研究利用氧化亚铁硫杆菌对3种粒度分别为0.075~0.150、0.280~0.400、0.500~1.000 mm的煤炭进行生物浸出脱硫研究,并探究了生物浸出后煤炭的浮选脱硫效果。结果表明,煤炭生物浸出脱硫效率随煤炭粒度的减小而提高。其中,粒度为0.150~0.075 mm煤炭浸出脱硫效率最高,在第7天和第15天浸出脱硫率分别为34.3%和44.8%。在结合浮选工艺后,煤炭总脱硫率分别提高至43.2%和54.0%。粒度为0.075~0.150 mm与0.280~0.400 mm煤炭的浮选降硫率随着前期浸出脱硫时间的增加而降低,而粒度为0.500~1.000 mm煤炭的浮选降硫率随着前期浸出脱硫时间的增加而提高。此外,浮选脱硫的精煤产率随着煤炭粒度的减小而提高。以上研究结果可为改进煤炭生物脱硫工艺提供数据参考。

关键词：高硫煤氧化亚铁硫杆菌生物浸出脱硫浮选脱硫

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施氮对夏花生产量、品质及光温生理特性的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第4期32卷 627-639页

作者：杨启睿李岚涛张潇苗玉红盛开张铎王宜伦河南农业大学资源与环境学院郑州450046

氮肥不合理施用在导致资源浪费的同时,还会影响花生正常生长发育和产量品质的形成。探究不同施氮量对夏花生产量、品质及氮素积累动态、光温生理特性和根系形态影响效应,可以为花生高效科学施用氮肥提供依据。本研究在2021—2022年于河... 详细信息

氮肥不合理施用在导致资源浪费的同时,还会影响花生正常生长发育和产量品质的形成。探究不同施氮量对夏花生产量、品质及氮素积累动态、光温生理特性和根系形态影响效应,可以为花生高效科学施用氮肥提供依据。本研究在2021—2022年于河南省焦作市温县布置氮肥用量田间试验,供试品种为‘豫花22’,设0 kg·hm^(−2)、45 kg·hm^(−2)、90 kg·hm^(−2)、135 kg·hm^(−2)和180 kg·hm^(−2)5个氮肥用量处理,于成熟期测定夏花生荚果产量和品质指标,并分别于苗期、花针期、结荚期、饱果期测定叶片叶绿素相对含量值(SPAD值)、冠层光合有效辐射和冠层温度,采集植株样品分析植株氮积累量和根系形态。结果表明,随施氮量增加,两年花生荚果产量均呈“线性+平台”趋势变化,适宜施氮量分别为150 kg·hm^(−2)和113 kg·hm^(−2),施氮处理两年平均增产18.86%。成熟期籽粒粗蛋白、含油量和总氨基酸含量均随施氮量增加呈“先升高后趋于稳定”的趋势变化。与不施氮相比,施氮处理籽粒粗蛋白、含油量和总氨基酸含量两年平均增幅分别为7.51%、3.10%和10.08%,效果显著。通过Logistic生长曲线回归拟合,得出施氮处理通过提高花生氮素最大积累速率和平均积累速率,加速快速积累期与吸收峰值的出现,进而提高花生氮素最大积累量;适量施氮提高各部位氮素吸收积累量,促进氮素向荚果中分配。各生育期冠层最高温度、最低温度与平均温度均随施氮量的增加呈先降低后增加的趋势;花生叶片SPAD值与冠层吸收性光合有效辐射量和分量在施氮量为135 kg·hm^(−2)时显著增加,施氮后花生各生育期根系总长、总表面积、总体积和根平均直径分别增加41.03%、22.36%、38.71%和12.19%。氮肥利用率在施氮量为135 kg·hm^(−2)时最大,氮肥农学效率和氮肥偏生产力随施氮量的增加逐渐降低。合理施氮可显著提高夏花生产量、改善品质、促进氮素积累利用并显著改善生育期光温生理性能。本试验条件下夏花生推荐施氮量为110~150 kg·hm^(−2)。

关键词：花生施氮量产量品质光温特性