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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

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

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

基于GYT双标图综合评价黄河流域中熟杂交棉花区域试验品种

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作物学报 2025年第1期51卷 30-43页

作者：李超付小琼中国农业科学院棉花研究所/棉花生物育种与综合利用全国重点实验室河南安阳455000 华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省作物种质资源实验室/华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室/河北农业大学河北保定071001

对黄河流域中熟杂交棉花区域试验参试品种进行分析和评价,可以为品种合理布局和品种性状改良提供科学依据。本研究利用GYT双标图对2022—2023年黄河流域30个参试品种的产量、品质、农艺性状、抗病性进行综合评价,深入分析皮棉产量与铃... 详细信息

对黄河流域中熟杂交棉花区域试验参试品种进行分析和评价,可以为品种合理布局和品种性状改良提供科学依据。本研究利用GYT双标图对2022—2023年黄河流域30个参试品种的产量、品质、农艺性状、抗病性进行综合评价,深入分析皮棉产量与铃重、单株铃数、霜前花率、衣分、第一果枝节位、果枝数、生育期、株高、子指、纤维长度、断裂比强度、马克隆值、伸长率、整齐度、枯萎病指数、黄萎病指数等性状的组合水平,联合方差分析结果表明, 2年试验中所有性状的基因型效应和环境效应均达到了极显著水平,大部分基因型与环境互作效应达到了显著或极显著水平,同时大部分互作效应平方和占比总变异平方和比例大于基因型效应。筛选出中棉所9B07等产量-性状组合优良的品种,比对照品种中棉所9711适应性更广、丰产性更好,具有较高的应用推广价值。GYT双标图比GT双标图具有解释的变异比例更高、拟合度更好、分析结果可信度更高等优点,可以更加直观展示参试品种特点,为我国作物品种多性状综合评价提供参考。

关键词：棉花 GT双标图 GYT双标图产量-性状组合

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施用钾明矾和白云石对设施农业土壤磷形态转化的影响

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农业工程学报 2025年

作者：黄翠樊秉乾王洪媛武淑霞刘宏斌陈清青岛农业大学资源与环境学院农业农村部面源污染控制重点实验室/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农田土壤污染防控与修复北京市重点实验室中国农业大学资源与环境学院

设施农业高量灌溉施肥所导致的磷淋溶损失较为突出，可能会增加设施周边水体富营养化的风险。施用磷吸附材料能够固持高磷土壤中的活性磷，减少磷向下转移。但是，不同磷吸附材料作用下土壤磷素形态转化和剖面移动特征尚不清楚。因此，... 详细信息

设施农业高量灌溉施肥所导致的磷淋溶损失较为突出，可能会增加设施周边水体富营养化的风险。施用磷吸附材料能够固持高磷土壤中的活性磷，减少磷向下转移。但是，不同磷吸附材料作用下土壤磷素形态转化和剖面移动特征尚不清楚。因此，该研究通过连续3 a田间试验，结合Hedley连续浸提磷分组方法和磷K边同步辐射技术，探究施用钾明矾、白云石以及钾明矾和白云石的混合物（质量比=1:2）对作物生长及土壤剖面活性磷、磷组分及其磷形态转化的影响。结果表明，连续3 a累积施用8 100 kg/hm2的钾明矾、白云石和钾明矾与白云石的混和物处理对蔬菜产量无显著影响。与对照相比，钾明矾、白云石和钾明矾与白云石混合处理土壤0～30 cm的CaCl2-P质量分数分别降低了24.98%、8.39%和11.13%，而土壤0～90 cm的Olsen-P含量无显著性差异。连续3 a施用磷吸附材料后，相比于对照处理，钾明矾、钾明矾和白云石混和物处理的土壤0～30 cm总磷含量分别显著提高了5.62%和8.82%，而白云石处理土壤0～30 cm的总磷含量则降低了0.57%。土壤磷素组分结果也发现，HCl-P是土壤磷组分中占比最高的组分，占土壤总磷的56%以上；施用磷吸附材料后0～60 cm土层中稳态磷（NaOH-P）的含量均高于对照处理，说明土壤中的活性磷和土壤中的铁铝发生了结合。磷K边同步辐射进一步表明，Ca-P是石灰性土壤中的主要成分，占总磷的比例72%以上。与对照相比，钾明矾、白云石与钾明矾和白云石的混和物处理的二水磷酸铁的含量分别提高了1.55%、5.68%和5.88%；另外，钾明矾、钾明矾和白云石混合物处理提高了羟基磷灰石含量。土壤性质结果表明，单独施用钾明矾显著提高了土壤有效性铁（M3-Fe）、有效性铝（M3-Al）、有效性磷（M3-P）的含量和导电率，并降低了土壤pH值；而施用钾明矾和白云石的混合物对土壤理化性质影响无明显变化，这说明在高磷设施土壤中施用二者混合物较为合适。该研究为减少设施土壤磷流失提供了适用的磷吸附材料，对降低农田面源污染具有一定的参考价值。

关键词：设施农业土壤钾明矾白云石磷形态磷迁移

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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农田氧化亚氮减排技术及其与绿肥协同应用分析

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草业学报 2025年第2期34卷 196-210页

作者：刘蕊常单娜周国朋高嵩涓柴强曹卫东甘肃农业大学农学院干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070 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北京100081 安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室安徽合肥230036 南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

氧化亚氮(N_(2)O)是导致全球气候变暖的主要温室气体之一,农业活动是N_(2)O的重要排放源。土壤N_(2)O排放主要源于硝化和反硝化过程,受土壤pH值、氧气浓度、二氧化碳浓度、水分、质地、温度和外源碳氮投入等因素的影响。近年来,中国在... 详细信息

氧化亚氮(N_(2)O)是导致全球气候变暖的主要温室气体之一,农业活动是N_(2)O的重要排放源。土壤N_(2)O排放主要源于硝化和反硝化过程,受土壤pH值、氧气浓度、二氧化碳浓度、水分、质地、温度和外源碳氮投入等因素的影响。近年来,中国在利用绿肥实现化肥减施、驱动土壤健康方面取得了明显成效。但关于绿肥参与N_(2)O排放的研究尚处在起步阶段。种植利用绿肥对N_(2)O排放的影响受绿肥种类、土壤理化性状等多方面因素共同作用,绿肥主要通过调控土壤无机氮含量影响N_(2)O排放,绿肥生长期间能够吸收土壤盈余的无机氮,翻压后能够替代部分氮肥,通过减少硝化和反硝化底物减少农田土壤N_(2)O排放,但同时存在由于绿肥腐解引发的有机氮矿化导致的N_(2)O排放风险。可根据绿肥种植制度、作物种类、气候条件和土壤类型等,采用适宜的N_(2)O减排技术。南方水稻与绿肥轮作区,可减施氮肥40%,添加生物炭等碱性调理剂;华北地区主作物与绿肥轮作区,可减施氮肥15%~20%,添加化学抑制剂、结合氮肥机械化深施;东北和西北地区的主作物复种、间作绿肥制度中,可减施氮肥13%~48%,结合添加硝化抑制剂、结合水肥一体化和免耕;西南地区主作物与绿肥轮作制度中,可减施氮肥15%~20%,配合缓控释肥一次性施肥和添加化学抑制剂等。重点探讨了N_(2)O减排技术在绿肥制度中应用的可行性,以期为更好发挥绿肥作用,进一步减缓N_(2)O排放提供参考。

关键词：绿肥氧化亚氮影响因素减排技术