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酸性逆境土壤中根际微生物调控植物根系构型的作用机制

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环境科学 2025年第1期46卷 570-578页

作者：沈心涛涂保华刘朝阳赵远丁骥贤梁玉婷常州大学环境科学与工程学院常州213164 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008

红壤在我国农业耕地资源中占据重要地位,但其低pH值、铝含量高和磷素利用效率低等特性限制了酸性红壤的农田生产力.植物根系具有显著的可塑性,不仅能够吸收水分和养分,还能通过自身或根际微生物诱导调控根系构型,以应对生物和非生物胁迫... 详细信息

红壤在我国农业耕地资源中占据重要地位,但其低pH值、铝含量高和磷素利用效率低等特性限制了酸性红壤的农田生产力.植物根系具有显著的可塑性,不仅能够吸收水分和养分,还能通过自身或根际微生物诱导调控根系构型,以应对生物和非生物胁迫.根际益生微生物(包括丛枝菌根真菌、根瘤菌等植物根际促生菌和合成微生物群落)通过调控植物根系构型来促进植物耐逆性,其主要调控作用包括:产生激素、释放挥发性有机物、固氮、溶磷和改善根际土壤结构等机制.以上机制可以影响根系生物量、根系分支、侧根和根毛的生长.进一步探讨了植物根系构型及根际微生物的可视化新方法,为研究根际微生物调控根系构型提供了技术支持.在酸性土壤条件下,根际微生物作为重要的调控策略,可以通过调整植物根系构型提高酸性土壤生产力,是改善酸性土壤障碍因子的潜在解决途径.

关键词：酸性土壤铝毒根系构型(RSA) 根际微生物 X射线CT

新疆耕地利用碳源/汇效应时空演变特征及其贡献因子

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干旱区研究 2025年第1期42卷 179-190页

作者：吕宁国语彭琴尹飞虎张嘉淇刘杏认曾梅许子函新疆农垦科学院农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室新疆石河子832000 中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 北京林业大学北京100083

为探明新疆耕地利用碳效应的长周期时空变化特征,准确评估其固碳增汇潜力,本文通过收集1991—2021年的新疆农业数据,采用碳吸收和排放系数法,测度分析新疆耕地利用过程碳排放量、碳吸收量、碳汇量的时序动态,并利用莫兰指数、标准差椭... 详细信息

为探明新疆耕地利用碳效应的长周期时空变化特征,准确评估其固碳增汇潜力,本文通过收集1991—2021年的新疆农业数据,采用碳吸收和排放系数法,测度分析新疆耕地利用过程碳排放量、碳吸收量、碳汇量的时序动态,并利用莫兰指数、标准差椭圆和重心迁移分析耕地碳效应的空间分异、自相关性和演变特征,并揭示了其主要贡献因子。结果表明:(1)新疆耕地的碳吸收量远超碳排放量,总体表现为强的碳汇效应,且随时间推移碳汇能力呈增强态势,由1991年的830×10^(4)t增长至2021年的3429×10^(4)t。(2)强碳汇区域主要分布在耕地面积大且以种植玉米、小麦、棉花为主的生产区。(3)在县域尺度上耕地净碳汇具有显著的空间集聚特征,过去30 a耕地碳汇的重心总体上呈现由西南向东北迁移趋势,但仍集中于南疆的阿克苏地区。(4)施用化肥、机械作业、灌溉和农膜是主要的碳排放来源,其中,化肥和农膜投入对耕地碳排放贡献呈增加趋势。基于以上研究结果,提出可通过适度增加耕地面积、扩大南疆棉花和粮油作物种植布局、因地制宜推广麦后复播玉米、大豆、棉花提高复种指数、加大绿色农资物品投入等措施,在提高耕地产能保障粮食安全的同时,增强新疆耕地利用的碳汇效应。

关键词：新疆耕地碳源/汇效应莫兰指数标准差椭圆重心迁移轨迹模型时空演变特征

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有机物料还田对稻田土壤细菌群落和水稻产量的影响

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环境科学 2025年第1期46卷 543-550页

作者：卞清孙波李大明谢祖彬王晓玥中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 江西省红壤及种质资源研究所南昌330000

为探明长期有机物料还田下稻田土壤微生物群落结构及功能对水稻产量的影响,依托于40 a红壤性水稻土有机肥定位试验,选择不施肥(CK)、施化肥(NPK)、施化肥+紫云英(NG)、施化肥+紫云英+猪粪(NGM)和施化肥+紫云英+稻草(NGS)这5个处理,开展... 详细信息

为探明长期有机物料还田下稻田土壤微生物群落结构及功能对水稻产量的影响,依托于40 a红壤性水稻土有机肥定位试验,选择不施肥(CK)、施化肥(NPK)、施化肥+紫云英(NG)、施化肥+紫云英+猪粪(NGM)和施化肥+紫云英+稻草(NGS)这5个处理,开展相关研究.结果表明,有机物料还田显著提高了土壤SOC、TN和TP等养分含量和水稻产量,其中NGM处理影响最大.并且有机物料还田显著改变了微生物群落组成,主要表现为:变形菌门,特别是α-变形菌,以及放线菌门的相对丰度增加,而硝化螺旋菌门的相对丰度减少. PICRUSt2功能预测分析结果表明,有机物料还田增加了编码淀粉(amyA)、纤维素(bglX、bglB、endoglucanase)和半纤维素(xylA、xynA)等与易分解碳降解相关的功能基因的丰度,同时也增加了编码脲酶(ureA、ureB和ureC)、谷氨酸脱氢酶(gdhA)和谷氨酰胺酶(aspQ)等与有机氮矿化相关的功能基因的丰度.基于随机森林模型分析,影响水稻产量的理化和生物因子包括:TP、SOC、pH、TN、DON、细菌群落组成以及有机碳降解功能基因和有机氮矿化功能基因的相对丰度. PLS-PM结果进一步表明,有机物料还田下,SOC和TP含量的增加通过改变细菌群落结构,特别是增加了α-变形菌和放线菌等富营养型细菌的相对丰度,增加了土壤有机碳、氮分解相关功能基因的相对丰度,促进养分循环,从而提高水稻产量.

关键词：红壤性水稻土有机物料还田细菌群落结构功能基因水稻产量

盐渍农田有机碳周转过程与土壤增碳调控研究展望

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环境科学 2025年

作者：高乾程李红强李殿兴刘雨星王相平柏彦超姚荣江中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室扬州大学环境科学与工程学院

农田盐渍化是影响农业生产的障碍之一，盐渍农田的治理蕴藏着地力提升增碳配肥的潜力，科学提高盐渍农田地力是实现全面提高我国耕地质量的重要环节，充分挖掘盐渍农田固碳潜力是发挥其作为碳汇角色效果的关键步骤，对于摸清盐渍农田土... 详细信息

农田盐渍化是影响农业生产的障碍之一，盐渍农田的治理蕴藏着地力提升增碳配肥的潜力，科学提高盐渍农田地力是实现全面提高我国耕地质量的重要环节，充分挖掘盐渍农田固碳潜力是发挥其作为碳汇角色效果的关键步骤，对于摸清盐渍农田土壤碳周转过程制约因素和作用机制抑制农田次生盐渍化进程，提高农田土壤碳汇储量和稳定性，实现农田整体质量和产值提高以及我国生态文明建设有重要意义。结合近年来国内外相关研究进展，介绍盐渍化对各级土壤有机碳库的影响，比较盐渍农田与常规农田土壤有机碳库差异，突出土壤盐分对有机碳周转关键过程的作用规律，总结了盐渍农田土壤固碳增汇与地力提升调控途径，并提出了盐渍农田土壤有机碳库增碳扩容与地力的研究展望。盐渍化影响下农田土壤团聚体崩解，各级有机碳库稳定性均降低；土壤较高的盐分会从减少外源碳输入、削弱土壤团聚体对有机碳的保护作用以及干扰土壤微生物正常活动等方面影响土壤碳循环的各个环节；通过合理采用外源有机物料添加和耕作农艺措施以及调控微生物激发效应等途径对于盐渍农田增碳培肥有良好效果。今后应从提升盐渍农田土壤团聚体稳定性，减少由盐渍化引起的土壤有机质养分流失，统筹考虑降低盐渍化对土壤有机碳输入-矿化-固持-分解利用的影响的角度出发，进一步完善盐渍农田碳周转理论模型，深入研究盐渍农田土壤消障及增碳培肥的科学方法。

关键词：盐渍农田土壤有机碳(SOC) 土壤有机碳周转土壤团聚体土壤有机碳组分

不同设施环境及比久对夏季快菜幼苗生长和品质的影响

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中国瓜菜 2025年第2期38卷 134-141页

作者：李雨晗胡丽萍伍纲王星夏婷王丽萍梁浩农业农村部华北都市农业重点实验室·北京农林科学院蔬菜研究所北京100097 茄果类蔬菜种苗繁育河北省工程研究中心·河北工程大学园林与生态工程学院河北邯郸056038 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

夏季温室育苗容易出现徒长现象,为了探究优质高效的夏季快菜育苗方式,以快菜为试材,在不同设施内并施用植物生长延缓剂比久(N-二甲胺基琥珀酰胺)育苗,分析不同的环境因子和比久对快菜生长和品质的影响。结果表明,与正常温室育苗相比,植... 详细信息

夏季温室育苗容易出现徒长现象,为了探究优质高效的夏季快菜育苗方式,以快菜为试材,在不同设施内并施用植物生长延缓剂比久(N-二甲胺基琥珀酰胺)育苗,分析不同的环境因子和比久对快菜生长和品质的影响。结果表明,与正常温室育苗相比,植物工厂培育的快菜苗期茎叶粗壮,叶片宽大,将其培育成快菜成株后,能增加叶长、叶柄长、叶宽和叶片数,光合能力显著增强,快菜的可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白和纤维素含量分别较温室显著提高了5.69%、8.60%、27.22%和22.96%;喷施比久能显著提高温室徒长苗的光合能力和根系活力,净光合速率和根系活力分别较温室对照提高了12.99%和33.08%。综上,植物工厂是夏季培育优质快菜苗的适宜场所,比久对快菜苗徒长具有良好的抑制效果。

关键词：快菜植物工厂夏季育苗温室比久

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猕猴桃抗细菌性溃疡病研究进展

果树学报 2025年第1期42卷 196-206页

作者：张敏孙雷明付蓉林苗苗王然齐秀娟果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室·中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009 中国农业科学院中原研究中心河南新乡453500 楚雄云果产业技术研究院云南楚雄675000

中国猕猴桃种质资源丰富,种植面积及产量均居世界首位,已成为中国优势特色产业之一。然而,随着产业的不断发展,不同地区间引种增加,猕猴桃细菌性溃疡病问题也愈发突出,已成为制约中国乃至世界猕猴桃产业发展的主要因素。该病害由丁香假... 详细信息

中国猕猴桃种质资源丰富,种植面积及产量均居世界首位,已成为中国优势特色产业之一。然而,随着产业的不断发展,不同地区间引种增加,猕猴桃细菌性溃疡病问题也愈发突出,已成为制约中国乃至世界猕猴桃产业发展的主要因素。该病害由丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种(Pseudomonas syringae ***,Psa)侵染引起,具有蔓延快、传染性强、致病率高、根除难度大等特点,是生产中的毁灭性病害,目前尚无有效的防治方法。随着现代生物技术的发展,人们利用分子标记构建了猕猴桃遗传连锁图谱并进行相关性状QTL定位分析,获得了部分溃疡病鉴定相关的抗性分子标记和基因,为其抗性育种提供了新途径。笔者在综述溃疡病的危害、传播媒介、致病菌以及不同种质资源抗病性差异及成因等基础上,阐述了分子标记、QTL定位技术及抗性相关基因等在猕猴桃研究上的应用进展,以期为猕猴桃分子辅助抗性育种的相关研究提供理论依据。

关键词：猕猴桃溃疡病分子标记 QTL 抗性基因

海泡石改性纳米零价铁对Cd的吸附效果及其机制

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环境化学 2025年第1期44卷 322-333页

作者：梅哈古丽·艾尼瓦尔张拓殷宪强张楠彭礼枚李洪斌曾希柏中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 新疆农业大学资源与环境学院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐830052 西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 南宁师范大学环境与生命科学学院南宁530001 广电计量检测(湖南)有限公司长沙410017

为明确海泡石改性纳米零价铁(S-nZVI)对Cd在水体和土壤中的吸附效果及其作用机制,本研究采用批量吸附和土培试验,结合现代光谱表征分析等方法,探究了S-nZVI对Cd的吸附及影响因素,并深入分析了S-nZVI对镉吸附的吸附作用机制.结果表明,负... 详细信息

为明确海泡石改性纳米零价铁(S-nZVI)对Cd在水体和土壤中的吸附效果及其作用机制,本研究采用批量吸附和土培试验,结合现代光谱表征分析等方法,探究了S-nZVI对Cd的吸附及影响因素,并深入分析了S-nZVI对镉吸附的吸附作用机制.结果表明,负载nZVI提高了海泡石对Cd的吸附能力,S-nZVI对Cd的饱和吸附量达到11.37 mg·g^(−1);S-nZVI对Cd的等温吸附更符合Freundlich模型,该过程属于多层吸附;S-nZVI对Cd(Ⅱ)的吸附量随pH的增加而显著增加,磷酸根和硝酸根离子的存在能促进S-nZVI对Cd的吸附.不同S-nZVI的添加剂量均能显著降低土壤有效镉的含量,其中5%W/W的添加量表现效果最好.综合批量吸附实验和光谱分析(XPS和XRD)的结果发现S-nZVI对Cd的吸附作用机制主要包括离子交换、静电吸附、沉淀和络合作用.本研究的结果证明了S-nZVI可以作为一种对镉具有良好吸附作用的材料,并且在镉中轻度污染水体和土壤修复中具有较广泛的应用前景.

关键词：海泡石纳米零价铁镉吸附机制.

三种碱性材料修复云南旱地土壤镉污染的化学机制

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农业环境科学学报 2025年

作者：蔡成梁婷周国朋常单娜马正波高嵩涓付利波曹卫东中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室安徽农业大学资源与环境学院安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室南京农业大学资源与环境科学学院云南省农业科学院农业环境资源研究所

为筛选修复镉污染土壤的高效修复材料，以油麦菜为指示作物进行盆栽试验，设置熟石灰、钙镁磷肥、硅钙矿粉及不添加对照4个处理，研究了油麦菜镉吸收、土壤镉有效性、土壤可溶性有机质含量及化学结构。结果表明：硅钙矿粉处理油麦菜地... 详细信息

为筛选修复镉污染土壤的高效修复材料，以油麦菜为指示作物进行盆栽试验，设置熟石灰、钙镁磷肥、硅钙矿粉及不添加对照4个处理，研究了油麦菜镉吸收、土壤镉有效性、土壤可溶性有机质含量及化学结构。结果表明：硅钙矿粉处理油麦菜地上部镉含量和镉转运系数最低，相比对照降幅达38.8%和30.4%。3种材料处理的土壤有效镉含量相比对照分别降低11.2%、26.7%和17.9%，可交换态镉分别降低15.5%、14.9%和28.1%，残渣态镉分别提高21.0%、33.1%和24.2%；土壤pH值相比对照分别显著提高0.53、0.74个和0.36个单位。此外，3种材料处理土壤可溶性有机质含量、类胡敏酸组分、类富里酸组分高于对照，而类色氨酸物质组分显著降低。相关性分析和聚合增强树分析表明土壤pH与土壤可溶性有机质含量显著负相关，土壤可溶性有机质含量和类胡敏酸组分、类富里酸组分是影响油麦菜地上部镉含量最关键的3个因子。综上，供试材料是通过提高土壤pH值影响土壤可溶性有机质含量并改变其光谱特征，促进土壤活性态镉向非活性镉形态转化、降低土壤镉有效性，从而降低油麦菜对镉的吸收转运。本试验条件下，3种碱性材料均对云南旱地土壤镉污染有明显的修复效果，其中硅钙矿粉的综合作用较为突出。

关键词：碱性材料硅钙矿粉云南旱地可溶性有机质镉污染修复

人工智能驱动畜牧新质生产力高质量发展：制约因素、生成逻辑与推进路径

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智慧农业(中英文) 2025年

作者：刘继芳周向阳李敏韩书庆郭雷风迟亮杨璐吴建寨中国农业科学院农业信息研究所/农业农村部区块链农业应用重点实验室

[目的/意义]发展新质生产力对推动畜牧业高质量发展具有重要意义。本文旨在对人工智能驱动畜牧新质生产力高质量发展开展系统研究。厘清人工智能推动畜牧新质生产力高质量发展的机理和方向，深入分析畜牧新质生产力的内涵、特征、制约... 详细信息

[目的/意义]发展新质生产力对推动畜牧业高质量发展具有重要意义。本文旨在对人工智能驱动畜牧新质生产力高质量发展开展系统研究。厘清人工智能推动畜牧新质生产力高质量发展的机理和方向，深入分析畜牧新质生产力的内涵、特征、制约因素，以及推进路径。[进展]畜牧新质生产力是以生物技术、信息技术和绿色技术等前沿技术创新为主导，以数智化、绿色化、生态化为产业升级方向，基本内涵表现为更高素质的劳动者、更先进的劳动资料和更广范围的劳动对象。与传统生产力相比，畜牧新质生产力是以科技创新为导向、以新发展理念为引领、以全要素生产率提升为核心的先进生产力，具有生产效率高、产业效益好、可持续发展能力强的显著特征。中国畜牧新质生产力已具备较好发展基础，但也面临畜禽育种技术创新不足、核心竞争力不强，畜牧养殖机械化率不高、智能装备自主研发能力较弱，“机器换人”需求迫切、畜牧人才量质存在短板，养殖规模化程度不高、智能化管理水平有限等制约因素。人工智能在畜牧业中可以广泛应用在环境控制、精准饲喂、健康监测与疫病防控、供应链优化等领域。人工智能经由以数字技术为代表的畜牧业技术革命性突破，以数据要素为纽带的畜牧业生产力要素创新性配置，与数字经济相适应的畜牧业产业深度转型，催生畜牧新质生产力，赋能畜牧业高质量发展。[结论/展望]提出了提升畜牧科技创新能力、建立畜牧业全链条信息化监管模式、加快畜牧绿色科技推广应用、提高畜牧业全产业链管理水平，以及完善重要畜禽品种商业化育种机制的畜牧新质生产力发展推进路径。

关键词：新质生产力畜牧人工智能制约因素生成逻辑推进路径