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盐碱土壤植物修复机制研究进展

生态学杂志 2024年第5期43卷 1453-1462页

作者：周杰王志春杨帆中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102 中国科学院大学北京100049

盐碱土在世界范围内广泛分布,却难以开发为农业用地,造成土地资源的浪费。过去几十年以来,人们致力于探索盐碱土的改良方法并初见成效。但在这些改良方法中,存在不同程度的环境、投入和成本等制约因素。随着人们对生态环境问题的深入关... 详细信息

盐碱土在世界范围内广泛分布,却难以开发为农业用地,造成土地资源的浪费。过去几十年以来,人们致力于探索盐碱土的改良方法并初见成效。但在这些改良方法中,存在不同程度的环境、投入和成本等制约因素。随着人们对生态环境问题的深入关注,利用植物修复盐碱土的相关研究日益增多。植物修复是一种兼具生态效益和经济效益的盐碱土改良方法。虽然大多数植物在盐碱胁迫下生长发育受到影响,但一些植物在长期进化过程中形成了对盐碱环境的适应机制,能够通过生理、形态和分子的变化改善土壤的理化性质,进而达到修复盐碱土的效果。本文从植物地上部收获带走盐分、根系生长改善土壤物理性质、植物残体改善土壤理化性质、根系分泌物增加H+、根呼吸以及微生物协同植物修复共六个方面对盐碱土植物修复机制进行了综述。在系统总结现有研究进展的基础上,指出未来研究应对植物修复过程中如何在节省时间成本的基础上发挥其修复功效进行更为深入的研究,旨在最大程度发挥植物的修复作用,为盐碱地治理提供科学支撑。

关键词：盐碱土植物修复根区CO_(2) 根系分泌物根际微生物

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土壤碳氮循环综合研究支撑农业可持续发展

中国科学院院刊 2024年第7期39卷 1276-1287页

作者：赵旭夏龙龙夏永秋颜晓元中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展重点实验室(中国科学院) 南京211135 中国科学院常熟农业生态实验站苏州215555 中国科学院大学南京学院南京211135

常熟农业生态实验站(以下简称“常熟站”)成立于1987年,是中国科学院设在长江三角洲地区的唯一从事农业、资源与生态环境多学科综合观测、研究与示范基地。建站以来,常熟站在全国率先开展土壤氮素循环、农田固碳减排、农业面源污染等颇... 详细信息

常熟农业生态实验站(以下简称“常熟站”)成立于1987年,是中国科学院设在长江三角洲地区的唯一从事农业、资源与生态环境多学科综合观测、研究与示范基地。建站以来,常熟站在全国率先开展土壤氮素循环、农田固碳减排、农业面源污染等颇具特色的系统研究工作。近5年来,围绕我国农业可持续发展的优化施氮、碳减排与面源污染治理三大科技问题,创建了以经济和环境经济指标为依据的全国水稻适宜施氮量分区确定方法,提出了生物炭施用结合氮肥优化管理与生物炭生产过程生物油/气资源化利用实现我国粮食生产碳中和的技术路径,构建了耦合景观格局和生态过程的南方稻作区面源污染本土化模型,为我国持续推动农业减污降碳增效协同提供了重要科技支撑。

关键词：肥料氮去向适宜施氮量温室气体排放固碳减排成污机制面源污染模型

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土地利用类型和水热条件影响喀斯特地区土壤无机磷和生物有效磷组分的特征

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广西植物 2024年

作者：杨倩张伟梁月明王克林胡培雷潘复静桂林理工大学环境与工程学院广西环境污染控制理论与技术重点实验室中国科学院亚热带农业生态研究所中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室河池环江农田生态系统广西野外科学观测研究站中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部岩溶动力学重点实验室

为了解喀斯特地区土地利用类型和水热条件影响土壤无机磷和生物有效磷组分的特征，该文分析比较了低水热地区重庆南川区、贵州独山县和绥阳县以及高水热地区广西环江县、马山县/武鸣县和龙州县的喀斯特地区耕地、人工林和天然林土壤无... 详细信息

为了解喀斯特地区土地利用类型和水热条件影响土壤无机磷和生物有效磷组分的特征，该文分析比较了低水热地区重庆南川区、贵州独山县和绥阳县以及高水热地区广西环江县、马山县/武鸣县和龙州县的喀斯特地区耕地、人工林和天然林土壤无机磷和生物有效磷组分的变化特征。采用单因素方差分析、双因素方差分析和相关性分析，探讨土地利用类型和水热条件影响下土壤无机磷组分和生物有效磷组分的差异特征以及两者之间的关系，采用冗余分析探究影响土壤生物有效磷组分的关键无机磷组分。结果显示：（1）土壤无机磷组分受土地利用类型显著影响，耕地土壤中磷酸二钙（Ca2-P）、磷酸八钙（Ca8-P）、铝结合态磷（Al-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（O-P）和磷酸十钙(Ca10-P)含量均高于人工林和天然林土壤。Ca8-P、Fe-P和O-P含量表现为耕地>人工林>天然林，Ca2-P和盐酸磷（HCl-P）含量则表现为耕地>天然林>人工林；（2）在高水热地区，天然林土壤Ca10-P和O-P含量显著高于低水热地区，人工林和天然林土壤的酶提取磷（Enzyme-P）含量则与之相反；（3）土壤无机磷组分Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P和Ca10-P含量与生物有效磷组分CaCl2-P和HCl-P含量呈显著正相关，冗余分析表明，Ca2-P是影响生物有效磷组分的关键因子。上述结果表明，土地利用类型和水热条件是影响土壤无机磷组分及生物有效磷组分特征的关键因素，无机磷组分含量的提高对生物有效磷组分具有正向作用。因此，应考虑未来气候变化可能对土壤中磷的形态及其有效性产生的影响，以推进喀斯特生态系统恢复。

关键词：喀斯特生态系统土地利用类型水热条件无机磷形态生物有效磷

南方典型母质发育稻田土壤氨氧化细菌和古菌群落结构特征

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土壤 2024年第3期56卷 548-556页

作者：俎诗佩彭德元王振华刘毅秦红灵张俊忠云南省森林灾害预警与控制重点实验室西南林业大学林学院昆明650224 湖南省烟草公司张家界市公司湖南张家界427099 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125

依托中国科学院桃源农业生态试验站水稻土易地置土长期定位试验,以广东英利(YL,发育于玄武岩风化物)、江西鹰潭(YT,发育于第四纪红黏土)和湖南桃源古市(TYG,发育于河流冲积物)3种母质发育稻田土壤为供试土壤,采用常规土壤农化分析方法测... 详细信息

依托中国科学院桃源农业生态试验站水稻土易地置土长期定位试验,以广东英利(YL,发育于玄武岩风化物)、江西鹰潭(YT,发育于第四纪红黏土)和湖南桃源古市(TYG,发育于河流冲积物)3种母质发育稻田土壤为供试土壤,采用常规土壤农化分析方法测得3种土壤的理化性质、硝化速率,并结合实时荧光定量PCR技术和Illumina MiSeq测序技术,分析了土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)种群丰度及群落结构的异同。结果表明:土壤硝化速率除分蘖期外,均表现为:YT>YL>TYG。YL与YT土壤中AOA数量占主导地位,AOA/AOB比值分别在0.72~3.05、0.98~1.52;TYG土壤中AOB数量占主导地位,AOA/AOB比值在0.21~0.75。群落组成方面,不同母质土壤间AOA、AOB群落结构差异显著,3种土壤AOA优势菌属各不相同,AOB优势菌属均为Nitrosospira。冗余分析表明,pH和可溶性有机碳是造成AOA、AOB群落结构差异的核心因子。综上,在环境背景均统一的前提下,不同母质发育稻田土壤理化性质之间依旧存在差异,这种差异影响着氨氧化微生物AOA、AOB的丰度以及群落结构。

关键词：土壤母质稻田土壤氨氧化细菌氨氧化古菌

发酵枳实残渣对仔猪生长性能、抗氧化能力和肠道健康的影响

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动物营养学报 2024年第1期36卷 186-198页

作者：殷运菊史寒婧陈思思吴宜洋周媛媛汤赫汤佳郭秋平李凤娜中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 湖南农业大学动物科学技术学院长沙410128 湖南师范大学生命科学学院动物肠道功能调控湖南省重点实验室长沙410081 中国科学院大学现代农业科学学院北京100049 张家界继源科技有限公司张家界427099

本试验旨在探究发酵枳实残渣对仔猪生长性能、抗氧化能力和肠道健康的影响。选取32头体重为(7.65±0.18)kg杜×长×大三元杂交仔猪,随机分为4组,每组8个重复,每个重复1头猪。各组分别饲喂发酵枳实残渣添加水平为0(对照组)、4%(4%FF组)、... 详细信息

本试验旨在探究发酵枳实残渣对仔猪生长性能、抗氧化能力和肠道健康的影响。选取32头体重为(7.65±0.18)kg杜×长×大三元杂交仔猪,随机分为4组,每组8个重复,每个重复1头猪。各组分别饲喂发酵枳实残渣添加水平为0(对照组)、4%(4%FF组)、8%(8%FF组)、12%(12%FF组)的试验饲粮。试验期30 d。结果表明:1)与对照组相比,8%FF组的平均日增重和平均日采食量显著提高(P所述,饲粮中添加发酵枳实残渣对仔猪生长性能无负面影响,并且能提高机体抗氧化能力,改善肠道形态,增加肠道微生物多样性,最终改善仔猪的生长性能。本试验条件下,仔猪饲粮中发酵枳实残渣添加水平以8%为宜。

关键词：发酵枳实残渣抗氧化能力肠道健康仔猪

生长育肥猪菜籽饼消化能和代谢能的测定及预测模型的建立

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动物营养学报 2024年第4期36卷 2208-2217页

作者：唐辉刘小杰欧阳晴邓梦龙谢正军冯淦熠蒋线吉李瑞周锡红印遇龙中国科学院亚热带农业生态研究所中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室畜禽养殖污染控制与资源化技术国家工程实验室动物营养生理与代谢过程湖南省重点实验室长沙410125 湖南农业大学动物科学技术学院湖南畜禽安全生产协同创新中心长沙410128 双胞胎(集团)股份有限公司南昌330096

本试验测定了不同来源的10个菜籽饼的化学成分以及生长育肥猪消化能(DE)和代谢能(ME),并基于其有效化学成分含量构建DE和ME预测方程。选取健康的、初始体重为(51.2±1.7)kg的杂交[杜×(长×大)]阉公猪22头,采用2个不完全的11×3拉丁方设... 详细信息

本试验测定了不同来源的10个菜籽饼的化学成分以及生长育肥猪消化能(DE)和代谢能(ME),并基于其有效化学成分含量构建DE和ME预测方程。选取健康的、初始体重为(51.2±1.7)kg的杂交[杜×(长×大)]阉公猪22头,采用2个不完全的11×3拉丁方设计,分别饲喂10个菜籽饼饲粮和1个基础饲粮,菜籽饼饲粮以菜籽饼替代基础饲粮的20%,试验共3个周期,每个周期包括7 d预试期和5 d粪尿收集期,采用全收粪、尿法和套算法测定生长育肥猪对菜籽饼的DE和ME。结果显示:1)在饲喂基础上,10个菜籽饼的干物质(DM)含量为87.95%~94.68%,总能(GE)为18.45~20.84 MJ/kg,粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙(Ca)、总磷(TP)和总硫苷(TGS)含量分别为35.15%~43.61%、5.48%~11.76%、5.99%~7.75%、8.26%~11.32%、21.89%~48.61%、13.13%~22.87%、0.50%~0.62%、0.92%~1.30%和20.25~25.02μmol/g,其中EE、CF、NDF、ADF和TGS含量的变异系数均超过了10%。2)在饲喂基础上,10个菜籽饼的DE和ME平均值分别为13.49和12.43 MJ/kg。3)菜籽饼NDF含量与DE、ME均呈极显著负相关(P<0.01),DE和ME的最佳预测方程分别为DE=15.398-0.063×NDF[剩余标准差(RSD)=0.134,决定系数(R 2)=0.954,P<0.01]和ME=14.690-0.075×NDF(RSD=0.141,R 2=0.963,P<0.01)。综上可知,不同来源菜籽饼的纤维组分的变异性较大,NDF含量是菜籽饼生长育肥猪DE与ME的最佳预测因子。

关键词：菜籽饼生长育肥猪消化能代谢能预测模型

菜籽饼粕的营养价值、抗营养因子及其在猪饲粮中的应用

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动物营养学报 2024年第7期36卷 4103-4115页

作者：唐辉谢正军李瑞周锡红湖南农业大学动物科学技术学院湖南畜禽安全生产协同创新中心长沙410128 中国科学院亚热带农业生态研究所中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室畜禽养殖污染控制与资源化技术国家工程实验室动物营养生理与代谢过程湖南省重点实验室长沙410125 双胞胎(集团)股份有限公司南昌330096

菜籽饼粕的粗蛋白质含量高,氨基酸组成合理,是一种优质的植物性蛋白质饲料资源。然而,菜籽饼粕中的抗营养因子,如硫苷、单宁、植酸、芥子碱等对猪的养分消化吸收和生长有负面影响。为提高菜籽饼粕的营养价值,原料常经过包括物理、化学... 详细信息

菜籽饼粕的粗蛋白质含量高,氨基酸组成合理,是一种优质的植物性蛋白质饲料资源。然而,菜籽饼粕中的抗营养因子,如硫苷、单宁、植酸、芥子碱等对猪的养分消化吸收和生长有负面影响。为提高菜籽饼粕的营养价值,原料常经过包括物理、化学和生物的方法进行脱毒,其中生物脱毒法的研究应用较为广泛,如采用酶法和发酵法去除抗营养因子,降低纤维素含量,提高菜籽饼粕的适口性和营养价值。本文主要就菜籽饼粕的营养价值、抗营养因子、脱毒方法以及其在猪饲粮中的应用进行综述,为菜籽饼粕的高效资源化利用提供参考。

关键词：菜籽饼粕抗营养因子脱毒方法猪

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植物重金属镉积累调控机制及其应用研究进展

植物生理学报 2024年第2期60卷 185-210页

作者：彭佳师王娅婷王梦琦卢玲丽汪鹏李柱李赛陈思颖孟栓顾天宇徐文忠晁振飞黄煜琪金崇伟晁代印陈彩艳吴龙华滕应赵方杰龚继明湖南科技大学生命科学与健康学院重金属污染土壤生态修复与安全利用湖南省高校重点实验室湖南湘潭411201 中国科学院分子植物科学卓越创新中心植物分子遗传国家重点实验室上海200032 浙江大学环境与资源学院教育部环境修复与生态健康重点实验室杭州310058 南京农业大学资源与环境科学学院作物遗传与种质创新国家重点实验室南京210095 中国科学院南京土壤研究所中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室南京210008 中国科学院亚热带农业生态研究所中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 湖南农业大学农学院长沙410128 中国科学院植物研究所北方资源植物重点实验室北京100093

镉(Cd)容易通过食物链对人体产生毒害,其引起的“痛痛病”是人类历史上重要的公共卫生事件。Cd是我国当前土壤中的主要无机污染物,“镉大米”等事件仍时有发生,严重威胁粮食安全和人体健康。植物作为初级生产者,是人体Cd暴露的的主要途... 详细信息

镉(Cd)容易通过食物链对人体产生毒害,其引起的“痛痛病”是人类历史上重要的公共卫生事件。Cd是我国当前土壤中的主要无机污染物,“镉大米”等事件仍时有发生,严重威胁粮食安全和人体健康。植物作为初级生产者,是人体Cd暴露的的主要途径。因此,阐释Cd向植物迁移、在植物体内的转运以及植物的Cd耐受机理,并依此指导低Cd作物的遗传改良和Cd污染环境的植物修复就具有重要的意义。本文综述了近10年来人们在植物Cd积累的调控机理、应对Cd污染的作物改良以及植物修复等方面的基础研究和应用成果,同时也探讨了该领域未来亟待解决的一些重要科学问题以及作物遗传改良设计的途径。

关键词：镉低镉作物育种植物修复重金属超积累修复型作物

水芹-绿狐尾藻人工湿地对养殖废水的处理效果

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植物资源与环境学报 2024年第1期33卷 26-34页

作者：谢陈李希何兴兵徐英华贾中政李裕元王杰吴金水吉首大学生物资源与环境科学学院湖南吉首416000 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室湖南长沙410125 中国科学院大学北京100049 河南科技学院河南新乡453003 安徽润航农业科技开发有限公司安徽淮南232100

在安徽淮南构建水芹〔Oenanthe javanica(Bl.)DC.〕-绿狐尾藻(Myriophyllum quitense Kunth)人工湿地,研究人工湿地(水力停留时间37 d)对猪场养殖废水的处理效果。结果表明:水芹-绿狐尾藻人工湿地对养殖废水中总氮、总磷和化学需氧量的... 详细信息

在安徽淮南构建水芹〔Oenanthe javanica(Bl.)DC.〕-绿狐尾藻(Myriophyllum quitense Kunth)人工湿地,研究人工湿地(水力停留时间37 d)对猪场养殖废水的处理效果。结果表明:水芹-绿狐尾藻人工湿地对养殖废水中总氮、总磷和化学需氧量的总去除率分别为96.52%、92.79%和65.27%。试验运行50 d时人工湿地中总氮、总磷、化学需氧量的出水浓度分别为1.96、0.14和39.60 mg·L^(-1),均达到GB 3838-2002的Ⅴ类标准,其中,总磷出水浓度达到Ⅲ类标准。植物吸收对人工湿地中总氮和总磷的去除贡献率分别为19.30%~56.32%和23.38%~97.10%,其中,绿狐尾藻吸收对总氮和总磷的平均去除贡献率分别为49.84%和90.41%,为人工湿地脱氮除磷的主要途径;绿狐尾藻湿地中总氮、总磷和化学需氧量的沿程削减模型以指数削减模型为最佳,公式分别为y=(-10.80+1.30 C_(i0))e(-0.24-0.01 C_(i 0))t、y=(0.97+1.33 C i0)e^(-0.23-0.09 C_(0)t和y=(23.56+0.83 C_(i0))e^(-0.27+0.01 C_(i0))t。采用上述模型对绿狐尾藻湿地总氮、总磷和化学需氧量的出水浓度进行预测,在水力停留时间为24 d时各污染物浓度可达到GB 8978—1996的一级标准,在水力停留时间为36 d时各污染物浓度均可达到GB 3838—2002的Ⅴ类标准。综上所述,通过经济湿地(种植水芹)与生态湿地(种植绿狐尾藻)相结合的模式,完全可以实现对养殖废水的有效处理和达标排放。

关键词：养殖废水水芹绿狐尾藻人工湿地削减模型模型预测