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京津冀农牧业氮素环境排放特征和脆弱风险评价

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第6期32卷 1043-1053页

作者：杨颂祺张楠楠柏兆海王选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石家庄050022 中国科学院大学北京100049

为满足人们日益增长的食物需求,农牧系统发展迅速,进而导致源于农牧生产系统的氮素损失增加,给生态环境和人体健康带来巨大威胁,因此农牧系统精准优化调控具有重要意义。农牧系统氮素损失风险评价则是系统精准优化调控的重要前提。鉴于... 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,进而导致源于农牧生产系统的氮素损失增加,给生态环境和人体健康带来巨大威胁,因此农牧系统精准优化调控具有重要意义。农牧系统氮素损失风险评价则是系统精准优化调控的重要前提。鉴于此,本文利用NUFER-county模型对京津冀地区农牧业氮素环境排放进行估算,并根据《河北省现代农业发展“十三五”规划》划定的京津冀5个农业生态功能区,结合文献综述,确定不同地区不同形态氮素损失风险阈值,并划定该地区氮素损失风险脆弱区,从而实现根据区域功能分区进行区域尺度不同形态氮素损失风险的精准划定。本研究发现,京津冀地区农牧系统总氮损失约为157.001万吨,单位面积氮素损失量为221.64 kg·hm^(-2),氮素损失风险总体较高,所有区域均存在风险。就空间分布来看,氮素损失较为严重的地区为山前平原高产区、生态涵养山区和都市高值农业区,且不同形态氮素损失拥有相似的空间变异规律,主要与当地的农业生产强度、化肥施用量和畜禽养殖量有关。此外,京津冀地区整体来看,氨挥发损失风险较高,硝酸盐损失风险相对较低。基于以上内容,未来可以针对京津冀不同农业生态功能区的氮素损失风险区进行分区分步优化,积极推广应用农牧业氮素分区精准管理调控措施,降低并尽可能消除农牧业导致的氮素损失风险,这对于该地区农牧业未来的绿色可持续发展具有重要意义。

关键词：农业生态区京津冀地区氨排放硝酸盐损失氨挥发风险脆弱区硝酸盐损失风险脆弱区

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酪氨酸酶、过氧化物酶和碱性磷酸酶基因在皱纹盘鲍初生壳形成中的表达分析

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水产学报 2024年第9期48卷 78-86页

作者：殷晓雯谭素建许飞郇聘刘保忠中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室中国科学院大学

为研究软体动物贝壳发育区形成机制，实验通过扫描电子显微镜观察分析了皱纹盘鲍贝壳发育区的形态特征，鉴定了皱纹盘鲍的酪氨酸酶(Hdi-Tyr1和Hdi-Tyr2)、过氧化物酶(Hdi-Prx1、Hdi-Prx2)和碱性磷酸酶(Hdi-Alp)等5个贝壳形成相关的候选... 详细信息

为研究软体动物贝壳发育区形成机制，实验通过扫描电子显微镜观察分析了皱纹盘鲍贝壳发育区的形态特征，鉴定了皱纹盘鲍的酪氨酸酶(Hdi-Tyr1和Hdi-Tyr2)、过氧化物酶(Hdi-Prx1、Hdi-Prx2)和碱性磷酸酶(Hdi-Alp)等5个贝壳形成相关的候选基因，并通过整装原位杂交技术解析了各基因在皱纹盘鲍早期幼虫发育过程中的表达模式。结果显示，皱纹盘鲍贝壳发育区由至少3种特征差异明显的细胞组成，酪氨酸酶基因(Hdi-Tyr1和HdiTyr2)在担轮幼虫的贝壳发育区呈“U”形表达，在面盘幼虫外套膜的长柱状细胞中表达，而碱性磷酸酶(Hdi-Alp)和过氧化物酶(Hdi-Prx1和Hdi-Prx2)基因仅表达在幼虫的担轮环和头部。研究表明，Hdi-Tyr1和Hdi-Tyr2基因可能参与了皱纹盘鲍担轮幼虫和面盘幼虫的贝壳形成过程，而过氧化物酶基因Hdi-Prx1和Hdi-Prx2以及碱性磷酸酶基因Hdi-Alp并不参与初生壳的发育过程，实验结果为深入解析软体动物的贝壳发育机制和贝壳相关性状的种质创新提供了基础支撑。

关键词：皱纹盘鲍贝壳发育区酪氨酸酶过氧化物酶碱性磷酸酶

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我国种子丸粒化研究现状及展望

中国生态农业学报（中英文） 2024年第4期32卷 605-615页

作者：谢锦韩立朴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石家庄050022 中国科学院大学北京100049

种子是农业的“芯片”,在农业现代化进程中发挥重要作用。丸粒化是适应精量播种需要的新型种子处理技术,将填充剂、粘合剂、营养物质、保护剂、生长调节剂、染色剂等物料分层或混合包裹在种子表面,不仅能改变种子形状和大小,还具有保护... 详细信息

种子是农业的“芯片”,在农业现代化进程中发挥重要作用。丸粒化是适应精量播种需要的新型种子处理技术,将填充剂、粘合剂、营养物质、保护剂、生长调节剂、染色剂等物料分层或混合包裹在种子表面,不仅能改变种子形状和大小,还具有保护种子、促进逆境下种子萌发和幼苗生长的作用。从种子萌发到幼苗建植是作物生产周期中最为脆弱的生育阶段,利用种子丸粒化技术促进种子萌发、提升幼苗素质对作物增产具有重要意义。本文综述了种子丸粒化技术的发展过程,种子丸粒化的作用原理、工艺流程及质量检验标准;总结了丸粒化技术在蔬菜和花卉、粮食和经济作物、牧草和绿肥、药用作物、林木的应用现状,明确了各自的研究重点和难点。在此基础上,提出今后的研究需加强跨学科交流协同,利用基因组学、代谢组学等高新技术加强种子休眠和萌发的信号途径研究和信号分子提取,明确丸粒化种子萌发的环境阈值,关注专用型丸粒化物料和特异性丸粒化工艺的研发,建立健全丸粒化种子质量标准,评估种子丸粒化对环境的长期影响,以期为促进我国种子处理技术快速发展提供理论支持。

关键词：种子丸粒化加工工艺质量标准抗逆性

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河北省畜禽粪污全链条氨气和甲烷减排技术模式的生命周期分析

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第6期32卷 1054-1062页

作者：王宏戈张陆王选柏兆海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石家庄050022 中国科学院大学北京100049

目前畜禽养殖粪污流动过程中存在氨气和甲烷排放严重的问题。本文针对传统技术模式(S1:常规清粪技术、氧化塘静置处理、表层施用还田)和全链条氨气和甲烷减排优化处理技术模式(S2:圈舍表面酸化技术、分层供气反应器堆肥处理、深层/注射... 详细信息

目前畜禽养殖粪污流动过程中存在氨气和甲烷排放严重的问题。本文针对传统技术模式(S1:常规清粪技术、氧化塘静置处理、表层施用还田)和全链条氨气和甲烷减排优化处理技术模式(S2:圈舍表面酸化技术、分层供气反应器堆肥处理、深层/注射施用),从全生命周期的角度进行环境代价和经济成本的比较和分析。结果显示:圈舍酸化(圈舍阶段)、多层供气反应器堆肥处理(储存/处理阶段)和注射施用(施用阶段)技术的应用可分别降低相应环节环境代价的17.40%、40.00%和79.30%;整体来看,全链条优化处理技术模式的环境代价比传统模式减少40.40%。传统技术模式处理粪便的直接成本投入为70.00￥·t^(-1),优化处理技术模式的直接成本投入与传统技术模式相比增加了31.00￥·t^(-1)。由于氨气减排可带来一定的社会经济效益,全链条优化处理技术模式处理畜禽粪污可实现51.52￥·t^(-1)的社会经济收益。最终,利用畜禽粪污“圈舍—储存/处理—施用”全链条优化处理技术模式处理畜禽粪便可比传统技术模式节省20.52￥·t^(-1)。如果该模式在河北省所有养殖场推广,以河北省2019年1.40亿t的畜禽粪污产生量计算,可实现年28.70亿元的经济效益。

关键词：全生命周期分析氨气甲烷粪污管理减排技术

基于转录组和代谢组探究植物应答干旱和植食性昆虫的研究进展

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第3期32卷 369-379页

作者：冯振郑春燕薄玉琨李烨华朱峰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石家庄 050022 中国科学院大学北京 100049 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石家庄 050022 江苏省农业科学院南京 210014

胁迫是制约植物生长发育的重要环境因素,植物应对不同胁迫的反应是复杂多样的.在面临生物胁迫和非生物胁迫时,植物主要通过重新分配调整一系列的转录调控网络以及代谢网络来维持平衡,以致在转录及代谢水平上都会发生变化.随着组学技术... 详细信息

胁迫是制约植物生长发育的重要环境因素,植物应对不同胁迫的反应是复杂多样的.在面临生物胁迫和非生物胁迫时,植物主要通过重新分配调整一系列的转录调控网络以及代谢网络来维持平衡,以致在转录及代谢水平上都会发生变化.随着组学技术的发展,转录组学和代谢组学作为新兴学科被广泛应用于植物抗逆相关研究中,进而从转录和代谢水平上揭示植物响应逆境胁迫的机制.植物生长过程中面临的多种胁迫,其中干旱和虫害尤为严重,给我国农业生产造成巨大损失.本文针对植物在干旱、植食性昆虫以及双重胁迫下的转录和代谢调控机制相关研究进行了综述,发现在干旱胁迫下植物通过调控合成脱落酸、脯氨酸以及光合作用中间体相关基因表达及其代谢物合成来抵御胁迫,在植食性昆虫胁迫下植物通过调控茉莉酸、水杨酸以及黄酮类等物质相关基因的表达及其代谢物合成进行响应,在双重胁迫下植物通过调控激素相互作用以及一些次生代谢物的产生来影响干旱胁迫下植物的抗虫性.通过探讨植物在逆境胁迫下转录和代谢差异及其关键调控因子的变化,可以为培育耐受逆境胁迫的品种,提高农作物产量提供理论依据和参考.

关键词：干旱植食性昆虫植物激素次级代谢物生长权衡

来源：博看期刊评论

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基于质谱的单细胞分析技术研究新进展

质谱学报 2024年第3期45卷 316-331,I0001页

作者：尤穆英楠刘心昱石先哲许国旺中国科学院大连化学物理研究所中国科学院分离分析化学重点实验室辽宁大连116023 辽宁省代谢组学重点实验室辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049

细胞是生物体最基本的结构和功能单位。近年来,人们对细胞异质性的关注越来越多。为了分析细胞的这种异质性,避免单细胞信息被群体细胞的平均值所淹没,单细胞分析技术不断发展起来。由于单细胞的体积小,内含物质含量低且种类繁多,某些... 详细信息

细胞是生物体最基本的结构和功能单位。近年来,人们对细胞异质性的关注越来越多。为了分析细胞的这种异质性,避免单细胞信息被群体细胞的平均值所淹没,单细胞分析技术不断发展起来。由于单细胞的体积小,内含物质含量低且种类繁多,某些物质在细胞内的变化迅速,分析过程中不同物质之间相互干扰,造成了单细胞分析极具挑战性。基于质谱的单细胞分析技术具有通用性强、无需标记、高灵敏度、高分辨率、高选择性的优点,已逐渐在单细胞分析技术中脱颖而出,成为单细胞分析的理想工具。本文系统地总结了近5年来基于质谱的单细胞分析技术的最新进展,包括电喷雾电离质谱、激光解吸电离质谱、二次离子质谱、电感耦合等离子体质谱,并对未来的研究和技术方向进行展望,希望为单细胞质谱分析技术的研究提供参考。

关键词：单细胞电喷雾电离质谱(ESI-MS) 激光解吸电离质谱(LDI-MS) 二次离子质谱(SIMS) 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)

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畜禽饲料磷源和粪尿磷施用量对磷淋失的影响

中国生态农业学报（中英文） 2024年第7期32卷 1218-1226页

作者：刘玲柏兆海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石家庄050022

近年来集约化养殖业发展和畜禽粪尿的不合理还田导致大量畜禽粪尿磷流失到环境。针对该问题,我国完善了饲料磷推荐使用标准,提出了加强畜禽废弃物资源化等措施,这些措施显著降低了畜禽粪尿磷排泄量和磷环境排放。然而,将优化饲料磷与畜... 详细信息

近年来集约化养殖业发展和畜禽粪尿的不合理还田导致大量畜禽粪尿磷流失到环境。针对该问题,我国完善了饲料磷推荐使用标准,提出了加强畜禽废弃物资源化等措施,这些措施显著降低了畜禽粪尿磷排泄量和磷环境排放。然而,将优化饲料磷与畜禽粪尿施用协同管理能否降低畜禽粪尿磷淋溶风险及损失尚不明确。基于此,本文以饲喂高水溶性饲料磷源(磷酸一二钙, MDCP)和常规饲料磷源(磷酸氢钙, DCP)的畜禽粪尿为供试肥料,设计淋溶模拟试验,分析“饲料-粪尿-农田”磷素协同管理对不同形态磷淋溶量的影响,以期为我国畜禽粪尿还田的深入推进提供理论支撑。结果表明,与DCP相比, MDCP可降低仔猪、肉鸡、肉鸭和蛋鸡畜禽粪尿淋溶液中溶解性无机磷和溶解性有机磷浓度,其降低范围分别为18.2%~31.0%和19.4%~55.9%。MDCP处理降低了畜禽粪尿活性磷以溶解性无机磷和溶解性有机磷形式的损失。施用来源于DCP饲料磷源的畜禽粪尿时,仔猪、肉鸡、肉鸭和蛋鸡粪尿输入的活性磷分别有19.7%、6.9%、16.7%和6.3%以溶解性无机磷形态淋溶损失;然而,施用来源于MDCP的畜禽粪尿,上述4种畜禽粪尿输入的活性磷分别有18.3%、6.4%、12.8%和4.7%以溶解性无机磷形态淋溶损失。因此,未来为了促进畜禽粪尿科学还田,降低畜禽粪尿磷淋溶风险,建议采取“饲料-粪尿-农田”磷素协同管理措施。

关键词：饲料磷酸盐畜禽粪尿磷形态磷施用淋溶磷管理

湖北宜昌埃迪卡拉系陡山沱组下部无机碳同位素再研究:探寻碳酸盐岩碳同位素组成的原始海水信号

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地质学报 2024年第3期98卷 712-724页

作者：关成国王伟周传明中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学南京学院江苏南京211135

湖北宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组记录了多次显著的无机碳同位素(δ^(13)C_(carb))波动事件,它们可以在华南乃至全球范围内进行广泛对比。然而,在一些特定剖面中,陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩记录了δ^(13)C_(carb)极负值(<-30‰,VPDB),以... 详细信息

湖北宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组记录了多次显著的无机碳同位素(δ^(13)C_(carb))波动事件,它们可以在华南乃至全球范围内进行广泛对比。然而,在一些特定剖面中,陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩记录了δ^(13)C_(carb)极负值(学观察和碳同位素分析。研究结果表明,陡山沱组下部的碳酸盐岩中存在形成于成岩过程中的方解石矿物,而碳酸盐岩中的白云石组分并未遭受严重的后期成岩作用改造,白云石组分的碳同位素(δ^(13)C_(dolo))组成能够更加准确地反映沉积时的海水信息。为获得样品的δ^(13)C_(dolo)信息,本研究首先将全岩粉末样品与30%磷酸反应2 h,去除其中的方解石组分,然后测试残余样品的碳同位素。实验结果显示,该方法可以有效去除岩石粉末中的方解石组分,最终获得的数据能够准确地反映δ^(13)C_(dolo)特征。陡山沱组二段下部样品δ^(13)C_(dolo)为连续稳定的正值,且明显高于δ^(13)C_(bulk),δ^(13)C_(dolo)曲线更加真实地反映了新元古代冰期结束之后海洋碳同位素组成的变化特征。

关键词：埃迪卡拉纪陡山沱组碳同位素组成白云石方解石成岩作用

华北北纬38°带极端强降水氢氧稳定同位素特征与水汽来源的关系

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地理研究 2024年第5期43卷 1288-1303页

作者：张一杨丽虎王仕琴檀康达郑文波曹建生沈彦俊孙宏勇中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室/河北省节水农业重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049 中国科学院地理科学与资源研究所/陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101

华北北纬38°带是华北地区的重要农业区,降水是区域地下水的主要补给源。近年来,极端强降水频率增加改变了地下水补给方式,明确极端强降水氢氧稳定同位素特征及其水汽来源对于深入认识区域水循环特征具有重要意义。本研究基于2016年1月... 详细信息

华北北纬38°带是华北地区的重要农业区,降水是区域地下水的主要补给源。近年来,极端强降水频率增加改变了地下水补给方式,明确极端强降水氢氧稳定同位素特征及其水汽来源对于深入认识区域水循环特征具有重要意义。本研究基于2016年1月至2021年12月华北北纬38°带的1个山区站点(太行山站)和2个平原区站点(栾城站和南皮站)降水样品采集,采用相关分析和HYSPLIT模型,揭示了研究区极端强降水δ2H和δ18O的时空分布特征与水汽来源的关系。结果表明:降水氢氧稳定同位素呈现丰水年贫化的年际特征,雨季富集、旱季贫化的季节性变化特征,极端强降水同位素最为贫化(-105.7‰~-39.1‰,-14.6‰~-5.7‰)。大气降水同位素关系表明位于山前平原的栾城站斜率和截距最小,蒸发作用最强。HYSPLIT模型结果表明,太行山站极端强降水水汽主要来自于东南季风和西南季风水汽,而栾城站和南皮站极端强降水水汽主要来自于西风水汽和东南季风水汽,西南季风水汽比例增加(16.67%~58.33%)是导致山区极端强降水同位素比平原区贫化的主要原因。水汽来源的差异导致研究区2021年“7·21”极端强降水事件δ18O值高于2016年“7·19”极端强降水事件。上述认识可为华北北纬38°带大气环流和水文循环过程研究提供基础。

关键词：华北北纬38°带极端强降水氢氧稳定同位素 HYSPLIT模型水汽来源