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秸秆与有机无机肥配施对潮土关键微生物及小麦产量的影响

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土壤学报 2024年第4期61卷 1134-1146页

作者：郭伟周云鹏陈美淇李丹丹王青霞周谈坛赵炳梓土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学南京学院南京211135

秸秆与化肥和鸡粪配施改变了土壤微生物群落结构及微生物间的相互作用关系,但这种变化与小麦产量间的关系尚不清楚。依托7年长期定位试验,选取5个施肥处理:不施化肥+秸秆离田(N0S0)、不施化肥+秸秆还田(N0S)、常规施化肥+秸秆离田(NS0)... 详细信息

秸秆与化肥和鸡粪配施改变了土壤微生物群落结构及微生物间的相互作用关系,但这种变化与小麦产量间的关系尚不清楚。依托7年长期定位试验,选取5个施肥处理:不施化肥+秸秆离田(N0S0)、不施化肥+秸秆还田(N0S)、常规施化肥+秸秆离田(NS0)、常规施化肥+秸秆还田(NS)和施化肥+秸秆还田+鸡粪替代20%氮肥(NSM),研究不同施肥方式对细菌-真菌共现网络中微生物组成的影响,以及关键微生物与小麦产量间的相关关系。结果表明,与N0S0处理相比,NS0、NS和NSM处理的小麦籽粒产量分别提升539.20%、611.56%和676.56%,而N0S处理无显著变化。细菌和真菌群落组成均可分成显著不同的3组,分别为N0S0+N0S、NS0以及NS+NSM,即微生物群落组成在是否施用化肥之间显著不同;相同施用化肥情况下,在是否有施用有机物料之间显著不同。将重要性由高到低排序,导致不同处理细菌群落结构变化的主要土壤理化性质是有效磷(AP)、电导率(EC)、微生物生物量氮(MBN)、土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)和颗粒有机碳(POC),导致不同处理真菌群落结构变化的主要土壤理化性质是EC、MBN、ROC、POC、AP和SOC。细菌-真菌共现网络中,两个关键模块(模块1和模块4)与小麦产量变化显著相关。NS+NSM处理提升了模块4中与小麦产量正相关的类诺卡氏菌属(Nocardioides)、纤维单胞菌属(Cellulomonas)、Pir4_lineage、金孢子菌属(Chrysosporium)、无茎真菌属(Acaulium)和裂壳菌属(Schizothecium)等有益菌的相对丰度,它们可降解纤维素和木质素、促进养分转化和循环或抑制病原菌生长;并显著降低了模块1中与小麦产量负相关的葡萄穗霉属(Stachybotrys)、无色穗孢属(Achroiostachys)和Fusicolla的相对丰度,它们为不利于土壤健康和作物生长的植物病原真菌。因此,化肥配施秸秆及化肥配施秸秆和鸡粪利于关键有益微生物增加及病原真菌减少,关键微生物的功能和相对丰度对小麦产量具有影响。

关键词：秸秆还田有机肥细菌-真菌共现网络关键微生物小麦产量

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京津冀地区农牧系统氮素损失风险优化调控

中国生态农业学报(中英文) 2024年

作者：杨颂祺张楠楠樊相文柏兆海王选董杰马林中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室中国科学院大学石家庄市城市水系园林中心南京大学环境学院

为满足人们日益增长的食物需求，农牧系统发展迅速。与此同时，该系统逐渐成为我国氮素环境损失的主要来源，但是区域间由氮素损失造成的环境风险特征却存在较大差异。因此，农牧系统的分区精准优化调控对我国农牧业绿色发展具有重... 详细信息

为满足人们日益增长的食物需求，农牧系统发展迅速。与此同时，该系统逐渐成为我国氮素环境损失的主要来源，但是区域间由氮素损失造成的环境风险特征却存在较大差异。因此，农牧系统的分区精准优化调控对我国农牧业绿色发展具有重要意义。鉴于此，本文基于京津冀地区农牧系统氮素损失进行了分区分步优化调控。本文分区优化主要根据不同地区损失风险特征选择匹配的减排技术; 分步优化则分为3个步骤: 1) 种养结合、2) 技术消减和3) 空间转移优化。通过以上方式可以更为精准地调控农牧系统氮素损失风险，并最大限度地实现农牧系统氮素管理的可持续发展。本研究结果发现，京津冀地区农牧系统通过分区分步优化调控，可大幅降低系统氮素环境损失风险。对于氨挥发风险来说，第一步种养结合可使京津冀地区中高风险区面积占比降低30.81%，种养结合条件下氮素损失消减技术应用可使中高风险区面积占比降低55.81%，第三步优化后使中高风险区面积占比降低58.42%，三步优化最终使得京津冀地区低风险及以下区县面积占比提高到90.37%; 对于硝酸盐损失风险来说，第一步优化使中高风险面积占比增加7.99%，第二步优化后使中高风险面积占比减低22.20%，第三步优化后中高风险区面积占比减低26.54%，最终使得京津冀地区低风险及以下的区县面积占比提高到83.85%。以上结果表明，京津冀地区农牧系统氮素管理水平可以通过分区分步精准调控得到大幅提升，其大范围的推广和应用，对未来农牧业绿色可持续发展具有重要意义。

关键词：氮素损失有机肥还田种养一体化技术优化空间优化

不同驯化阶段谷子对氮胁迫的生理响应及耐低氮综合评价

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中国生态农业学报(中英文) 2024年

作者：商春悦兰倩邓玉峰朱峰赵美丞王海岗山西农业大学农学院河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心中国科学院大学山西农业大学农业基因资源研究中心

提高作物耐贫瘠能力对于提高边际土地利用率具有重要意义。本试验选用3个不同驯化阶段(野生种、农家种和育成种)的24份谷子材料，采用水培方法，设置5个低氮浓度梯度处理[0.05 mmol·L-1NH4NO3(N1)、0.1 mmol·L-1NH4NO3(N2)、0.2 mmo... 详细信息

提高作物耐贫瘠能力对于提高边际土地利用率具有重要意义。本试验选用3个不同驯化阶段(野生种、农家种和育成种)的24份谷子材料，采用水培方法，设置5个低氮浓度梯度处理[0.05 mmol·L-1NH4NO3(N1)、0.1 mmol·L-1NH4NO3(N2)、0.2 mmol·L-1NH4NO3(N3)、0.4 mmol·L-1NH4NO3(N4)和1.0 mmol·L-1NH4NO3(N5)]，以探究低氮胁迫对谷子生长发育的影响，比较不同基因型谷子的综合耐低氮能力并鉴定高效的生理筛选指标。研究发现，相对N2处理， 3个驯化阶段谷子的多个生理指标(除叶绿素外)在N3处理时均显著增长，但野生种的株高、地上部干重、旗叶叶面积和地下部干重在N3 (0.2 mmol·L-1)时达到最大值后，迅速趋于稳定，而农家种与育成种的相应指标则继续增加，暗示驯化提高了谷子对氮素需求的饱和阈值; 基于耐低氮系数综合评价发现，野生种的耐低氮性优于农家种和育成种; 主成分分析(PCA)揭示，在低氮胁迫下，野生种与农家种、育成种的生理表型均存在明显差异，其中地上部干重、地下部干重和根体积在分析中表现出较大载荷值，占据了数据变异解释的显著比例，能够有效反映不同驯化程度谷子的低氮耐受性。这些结果表明驯化降低了谷子对于低氮胁迫的耐受性; 地上部干重因其检测便捷且与谷子耐低氮响应紧密相关，因此可作为大规模筛选耐低氮谷子品种的首选表型指标。我们的研究为谷子耐贫瘠品种的高效筛选提供了参考依据。

关键词：谷子耐低氮系数筛选指标综合评价

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以人为本的可解释智能医疗综述

计算机辅助设计与图形学学报 2024年第5期36卷 645-657页

作者：宋淑超陈益强于汉超张迎伟杨晓东中国科学院计算技术研究所移动终端与新型计算北京市重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190 中国科学院前沿科学与教育局北京100864

随着人工智能(artificial intelligence,AI)的高速发展,“黑盒”模型已逐渐展示出逼近甚至超越人类的能力,尤其在智能医疗等高风险应用场景中,其可解释性是用户在应用中信任和理解AI的关键基础.虽然已有工作提供了大量事前和事后的AI可... 详细信息

随着人工智能(artificial intelligence,AI)的高速发展,“黑盒”模型已逐渐展示出逼近甚至超越人类的能力,尤其在智能医疗等高风险应用场景中,其可解释性是用户在应用中信任和理解AI的关键基础.虽然已有工作提供了大量事前和事后的AI可解释方法,但大都采用通用型解决思路,未考虑不同用户在不同场景下多维度的理解和信任需求.以人为本的AI可解释方法能够针对用户实际需求对AI模型进行可解释分析,近年来逐渐受到国内外学者的关注.文中聚焦智能医疗应用,对近5年人机交互国际顶级会议的文献进行分析,回顾现有辅助诊断、辅助用药、未病预警方面以人为本的AI可解释方法及系统,从决策时间花费、用户专业度和诊疗工作流程3个维度梳理和定位可解释需求的系统性方法,得出4类典型用户画像和对应案例;并从考虑资源受限、不同用户的多样需求、与现有流程结合3个方面,为如何设计可解释的医疗辅助诊断系统提出建议.

关键词：可解释人工智能临床决策支持系统智能医疗人智交互用户体验

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陆地地表水卫星遥感监测进展与展望

科学通报 2024年第22期69卷 3268-3282页

作者：苏雅楠陈圣乾冯敏陈发虎中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 兰州大学西部环境教育部重点实验室兰州730000

陆地地表水(简称地表水)是地球系统的重要组成部分,也是人类赖以生存的重要水资源储备地.然而,地表水的分布范围广,空间异质性强,受到自然和人类诸多因素的综合影响,正经历着剧烈变化,对生态系统和社会的可持续发展产生着深远影响.在这... 详细信息

陆地地表水(简称地表水)是地球系统的重要组成部分,也是人类赖以生存的重要水资源储备地.然而,地表水的分布范围广,空间异质性强,受到自然和人类诸多因素的综合影响,正经历着剧烈变化,对生态系统和社会的可持续发展产生着深远影响.在这样的背景下,遥感技术因其广泛覆盖、长时序观测的特性而日益成为研究地表水时空变化不可或缺的关键工具.本文从地表水遥感监测的数据源、方法、主要内容和发展趋势等方面对现有研究进行了综述.研究发现,近十年来,地表水遥感监测正处于黄金发展期.光学遥感数据源,如Landsat、Sentinel-2等,在地表水环境监测中发挥着主导作用.全球地表水数据产品,如Global Surface Water(GSW),为大区域地表水研究提供了有力支持.然而,新兴的大数据方法,例如深度学习,在地表水研究中仍显薄弱.受到光学遥感监测方法的局限,对于水库、湿地等特殊类型地表水的研究滞后于对大型湖泊等水体的研究.同时,中国、美国、欧洲和加拿大等地成为地表水研究的热点区域,而在经济欠发达、气候较干旱的地区,对地表水的研究相对较少.未来的研究需要更多关注极端气候变化下的地表水动态,提高对野外调查困难地表水(如热融湖和冰川湖)的识别能力.特别需要加强深度学习等大数据新方法在地表水研究中的应用,以推动对地表水更全面的认识,为地球系统研究和可持续发展提供关键支持.

关键词：地表水遥感观测大数据地球系统科学可持续发展

冻融条件下粉质黏土中吸附水和自由水动态变化规律

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哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 89-97页

作者：石亚军马巍杨成松张莲海尚飞陈橙冻土工程国家重点实验室(中国科学院西北生态环境资源研究院) 兰州730000 中国科学院大学北京100049 磁共振冻土成冰过程动态分析联合实验室兰州730000

为了研究粉质黏土中吸附水和自由水在冻融时的动态变化特征,探索土体冻融过程中土水之间物理过程。采用新型分层核磁测量技术,开展了含水量(质量分数)分别为21.1%,16.8%和12.0%的粉质黏土在封闭条件下的冻融试验,并采用电子显微镜扫描... 详细信息

为了研究粉质黏土中吸附水和自由水在冻融时的动态变化特征,探索土体冻融过程中土水之间物理过程。采用新型分层核磁测量技术,开展了含水量(质量分数)分别为21.1%,16.8%和12.0%的粉质黏土在封闭条件下的冻融试验,并采用电子显微镜扫描了冻融后不同深度土体的微观结构。试验结果表明:随着土体冻结过程持续,不同深度土体中自由水和吸附水均减少,且冻结区和非冻结区的自由水相对减少量均大于吸附水相对减少量;土样融化时不同深度土体中自由水和吸附水均增加;此外冻融作用导致冻结区吸附水减少,自由水增加;而未冻结区的吸附水和自由水均减少;冻融后冻结区的孔隙数量和孔隙体积增加,而未冻结区孔隙数量和孔隙体积减小。冻结过程中土体吸附水和自由水动态变化差异与水分子作用势的不均匀空间分布有关;冻融前后土体吸附水和自由水的重分布是水分迁移和土体微观结构变化共同作用的结果。

关键词：冻土吸附水自由水冻融核磁共振

不同驯化阶段谷子对氮胁迫的生理响应及耐低氮综合评价

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中国生态农业学报(中英文) 2024年第10期32卷 1650-1658页

提高作物耐贫瘠能力对于提高边际土地利用率具有重要意义。本试验选用3个不同驯化阶段（野生种、农家种和育成种）的24份谷子材料,采用水培方法,设置5个低氮浓度梯度处理[0.05 mmol·L-1NH4NO3（N1）、0.1 mmol·L-1NH4NO3（N2）、0.2 m... 详细信息

提高作物耐贫瘠能力对于提高边际土地利用率具有重要意义。本试验选用3个不同驯化阶段（野生种、农家种和育成种）的24份谷子材料,采用水培方法,设置5个低氮浓度梯度处理[0.05 mmol·L-1NH4NO3（N1）、0.1 mmol·L-1NH4NO3（N2）、0.2 mmol·L-1NH4NO3（N3）、0.4 mmol·L-1NH4NO3（N4）和1.0 mmol·L-1NH4NO3（N5）],以探究低氮胁迫对谷子生长发育的影响,比较不同基因型谷子的综合耐低氮能力并鉴定高效的生理筛选指标。研究发现,相对N2处理, N3处理3个驯化阶段谷子材料的多个生理指标（除旗叶叶绿素和根冠比外）均显著增长;随施氮浓度的增加,野生种的株高、地上部干重、旗叶叶面积和地下部干重在N3达最大值后迅速趋于稳定,但农家种与育成种的相应指标则随氮浓度增加而增加,说明驯化提高了谷子对氮素需求的饱和阈值。基于耐低氮系数综合评价发现,野生种的耐低氮性优于农家种和育成种;主成分分析（PCA）揭示,在低氮胁迫下,野生种与农家种、育成种的生理表型均存在明显差异,其中地上部干重、地下部干重和根体积在分析中表现出较大载荷值,在数据变异解释中占据了显著比重,能够有效反映不同驯化程度谷子的低氮耐受性。这些结果表明驯化降低了谷子对低氮胁迫的耐受性;地上部干重因其检测便捷且与谷子耐低氮响应紧密相关,可作为大规模筛选耐低氮谷子品种的首选表型指标。本研究为谷子耐贫瘠品种的高效筛选提供了参考依据。

关键词：谷子耐低氮系数筛选指标综合评价

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中国地方企业主义:多重身份与实践策略

热带地理 2024年第4期44卷 608-620页

作者：杨雅雯高金龙中国科学院流域地理学重点实验室中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 中国科学院大学北京100049

改革开放以来,中国社会经历了市场化、分权化和全球化的剧烈变迁,地方政府的行为逻辑也随之发生深刻变化。在转型中,地方政府越来越明显地表现出原本属于企业的行为特征,并创造了“中国模式”的经济奇迹和独特空间现象,被广泛称为“地... 详细信息

改革开放以来,中国社会经历了市场化、分权化和全球化的剧烈变迁,地方政府的行为逻辑也随之发生深刻变化。在转型中,地方政府越来越明显地表现出原本属于企业的行为特征,并创造了“中国模式”的经济奇迹和独特空间现象,被广泛称为“地方企业主义”。随着城镇化和经济社会发展进入攻坚期,探索地方治理能力提升和地方发展模式转型的有效路径,成为社会各界共同关注的重要话题。文章从人文经济地理学研究视角切入,系统梳理地方企业主义理论的兴起与发展历程,从战略、话语和方式等3方面构建中国地方企业主义的分析框架。在此基础上,从地方政府的差异化“身份”视角入手,梳理中国地方政府为实现企业主义治理而采取的实践策略,总结了中国地方企业主义不同于西方的“中国特性”。研究认为:1)相较广泛参与的西方民主制度,中国的地方企业主义更具行政干预的色彩,各地政府凭借其在行政、公共资源等方面的垄断性权利在地方的企业化实践中发挥着主导作用;2)分权化改革虽然赋予了地方政府一定的经济发展的权责,但国家的干预仍无处不在,地方企业主义战略的最终目的是维护国家权力;3)进入高质量发展的新阶段,地方企业主义的内涵和外在形式不断扩展,经济增长不再是地方发展的主旋律,如何在发展中兼顾效率和公平的问题成为现阶段政府的重要议题。最后,对企业化治理的可持续性进行讨论,并提出地方企业主义在乡村治理研究中的拓展方向。

关键词：地方企业主义政府角色新自由主义全球城市化治理中国

东北黑土地区稻田甲烷排放时空演变及排放潜力分析

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生态学报 2024年第9期44卷 3814-3829页

作者：李志慧王艺霏邓祥征中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

稻田甲烷排放是农业源甲烷排放的主要来源。东北黑土地区是我国最大的粮食生产基地,农业温室气体减排是实现黑土地永续利用的关键议题之一。运用稻田甲烷排放模型(CH4MOD)核算并分析了2009—2018年东北黑土地区稻田甲烷排放的时空演变特... 详细信息

稻田甲烷排放是农业源甲烷排放的主要来源。东北黑土地区是我国最大的粮食生产基地,农业温室气体减排是实现黑土地永续利用的关键议题之一。运用稻田甲烷排放模型(CH4MOD)核算并分析了2009—2018年东北黑土地区稻田甲烷排放的时空演变特征,结合GOSAT卫星遥感数据探究了水稻生产与区域甲烷排放的时空动态联系,进一步量化了稻田甲烷对区域甲烷排放的贡献程度及不同情景下的排放潜力。结果表明,受水稻生产面积扩张和排放强度提高的影响,东北黑土地区稻田甲烷排放总量从2009年的39.05万t增加到2018年的79.53万t。东北黑土地区区域甲烷排放在季节变化和栅格单元上表现出与稻田甲烷排放较为一致的时空动态,大规模的稻田耕作可能会增加水稻生产与区域甲烷排放直接相关的可能性。随着水稻持续扩种稳产,2018年东北黑土地区水稻生产贡献了区域甲烷排放总量的15.04%,其中黑龙江省的贡献率高达31.06%。在基准发展情景下,预计2035年东北黑土地区稻田CH_4排放量较2018年增加19.5%;在粮食供给保障情景下,维持当前稻田耕作面积,水稻生产集约化程度提高,预计其稻田CH_4排放量较2018年减少0.88%;在此基础上,采取促进秸秆还田、增施有机肥、实施节水间歇灌溉等稻田管理措施将使稻田CH_4排放量增加17.8%—63.6%。以满足膳食需求和供给保障为导向,优化水稻种植结构、控制稻田耕作面积,推动技术进步、品种改良以提升单产水平,采取化肥和有机肥搭配施用、节水间歇灌溉等途径能够缓解稻田甲烷排放。研究综合运用自上而下的遥感数据和自下而上的模型运算,刻画了水稻生产与区域甲烷排放的时空联系,进一步评估了稻田甲烷的排放潜力及减排措施的减排效果,为促进东北黑土地区农业甲烷减排和生产布局优化提供了理论依据和决策参考。

关键词：甲烷排放水稻生产温室气体减排时空动态 CH4MOD模型东北黑土地区