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中国大豆起源、育种及栽培技术的发展

分子植物育种 2024年

作者：谭化孙浩轩孔明明王佳江李闯吉林省农业科学院农业经济与信息研究所

大豆是人类和动物的优质蛋白来源，随着人民生活水平的不断提升，对大豆的需求量不断增加。大豆起源于中国，距今已有几千的历史，但具体的起源中心一直没有定论，目前主要形成北方、黄河流域、南方流域和多中心起源四种起源学说。中国... 详细信息

大豆是人类和动物的优质蛋白来源，随着人民生活水平的不断提升，对大豆的需求量不断增加。大豆起源于中国，距今已有几千的历史，但具体的起源中心一直没有定论，目前主要形成北方、黄河流域、南方流域和多中心起源四种起源学说。中国大豆种质资源丰富，中国国家作物种质资源库的栽培大豆资源达四万余份。中国大豆育种技术在不断的发展，从传统育种已经走向分子设计育种和全基因组关联选择育种，单产水平从1978年的1400 kg/hm2提升到2019年的1 900 kg/hm2，提高了35.7%。与此同时，大豆栽培技术根据品种特点也在不断发展，主要有垄作、窄行密植、行间覆膜、间套作等栽培模式。在新的国际形势下，中国大豆正面临着机遇与挑战，正处在快速发展期，大豆产业未来可期。

关键词：大豆起源育种栽培

稻秸-紫云英联合还田对水稻光合特性及产量品质的影响

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中国农业科技导报 2024年第2期26卷 171-180页

作者：李忠义唐红琴董文斌韦彩会何铁光广西农业科学院农业资源与环境研究所广西耕地保育重点试验室南宁530007

为评价稻秸-紫云英联合还田对水稻光合特性、产量及稻米品质的影响,采用田间随机试验,以不施氮肥为对照(CK),设置常规氮肥(N)、稻秸还田+常规氮肥(RN)、紫云英还田+常规氮肥(MN)、稻秸还田+紫云英还田+常规氮肥(MRN)、稻秸还田+紫云英还... 详细信息

为评价稻秸-紫云英联合还田对水稻光合特性、产量及稻米品质的影响,采用田间随机试验,以不施氮肥为对照(CK),设置常规氮肥(N)、稻秸还田+常规氮肥(RN)、紫云英还田+常规氮肥(MN)、稻秸还田+紫云英还田+常规氮肥(MRN)、稻秸还田+紫云英还田+60%氮肥(MRN60%),共计6个处理。对不同处理下的叶绿素含量(SPAD值)、净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、胞间CO_(2)浓度(intercellular CO_(2)concentration,Ci)、蒸腾速率(transpiration rate,Tr)和干物质积累量、产量及稻米品质进行比较。结果表明,与CK相比,N、RN、MN、MRN和MRN60%处理均可显著提高水稻剑叶的SPAD值、Pn、Gs、稻谷产量及稻米糙米率、整精米率和蛋白含量,并显著降低直链淀粉含量。与N处理相比,在光合特性方面,MRN处理剑叶的SPAD值、净光合速率、气孔导度分别显著提高2.36%、5.95%、7.80%;在干物质积累量方面,MRN处理分蘖期、孕穗期、乳熟期的干物质积累量分别显著提高14.77%、3.52%、4.95%;在产量及构成因素方面,MRN处理的有效穗数、穗粒数、稻谷产量分别显著提高7.38%、3.08%、15.96%;在稻米品质方面,MRN处理的整精米率显著提高4.63%,直链淀粉含量显著降低6.54%。与N处理相比,MN处理仅净光合速率显著提高4.75%;MRN60%处理仅直链淀粉含量显著降低7.00%。相关分析结果表明,剑叶SPAD值、Pn和Gs均与有效穗数、穗粒数、产量、糙米率、整精米率呈极显著正相关,与直链淀粉含量呈极显著负相关;SPAD值和Pn与蛋白含量呈极显著正相关;Gs与蛋白含量呈显著正相关。综上,在常规施氮下,稻秸-紫云英联合还田可显著提高水稻剑叶的SPAD值、Pn、Gs等光合指标及水稻产量和蒸煮品质;在60%氮肥施用下,稻秸-紫云英联合还田有利于稳定水稻剑叶光合特性,保持水稻增产和品质特征,可应用于优质水稻生产。

关键词：稻秸紫云英光合特性产量稻米品质

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我国水稻种质资源创新研究与利用进展

植物遗传资源学报 2024年第4期25卷 495-508页

作者：杨德卫张海峰余文权福建省农业科学院水稻研究所福州350019 福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所福州350000 福建省农业科学院茶叶研究所福州350000

农业种质资源主要包括农作物、畜禽、农业微生物和药用植物等种质资源。截止到2023年,我国保存的作物种质资源有超过54万份,其中有8万多份是水稻种质资源,如何对这么庞大的水稻种质资源进行精确评价与利用,这将对今后水稻种质创新与育... 详细信息

农业种质资源主要包括农作物、畜禽、农业微生物和药用植物等种质资源。截止到2023年,我国保存的作物种质资源有超过54万份,其中有8万多份是水稻种质资源,如何对这么庞大的水稻种质资源进行精确评价与利用,这将对今后水稻种质创新与育种具有重要意义。本文梳理了我国水稻种质资源收集、评价与精确鉴定、水稻新品系创制、水稻杂种优势利用、水稻种质创制新技术、新方法以及水稻优异基因资源的挖掘与利用等方面的进展,并归纳形成了水稻种质资源创制与利用的新模式。最后,本文就当前水稻核心种质构建、种质资源鉴定与挖掘以及种质资源共享共赢机制等方面的问题进行了探讨,并就如何加强专用型核心种资的构建、种质资源的精确鉴定、种质资源的创新研究、种质资源的共享机制以及种质资源的合作交流进行了分析与展望,以期为进一步深入开展水稻种质资源鉴定评价与创新利用提供一定的参考和帮助。

关键词：水稻种质资源创新利用基因

长期不同施氮量下黑土团聚体稳定性及有机碳含量的变化

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农业环境科学学报 2024年第1期43卷 102-110页

作者：姚俊红武俊男王呈玉崔炎田高云航孙嘉璐刘淑霞吉林农业大学资源与环境学院长春130118 吉林省商品粮基地土壤资源可持续利用重点实验室长春130118 吉林省农业科学院农业资源与环境研究所长春130033 吉林农业大学动物科技学院长春130118

为测定不同氮肥施用量对黑土团聚体组成及稳定性、有机碳含量及团聚体有机碳分布的影响,阐明黑土有机碳稳定性对不同施氮水平的响应机制,本研究在吉林省梨树县不同施氮水平长期定位试验田进行取样,以施氮水平不同设置5个处理,分别为T1(0... 详细信息

为测定不同氮肥施用量对黑土团聚体组成及稳定性、有机碳含量及团聚体有机碳分布的影响,阐明黑土有机碳稳定性对不同施氮水平的响应机制,本研究在吉林省梨树县不同施氮水平长期定位试验田进行取样,以施氮水平不同设置5个处理,分别为T1(0)、T2(160 kg·hm^(-2))、T3(240 kg·hm^(-2))、T4(280 kg·hm^(-2))、T5(320 kg·hm^(-2)),分析长期不同施氮量下水稳性团聚体组成、团聚体结构特征、土壤总有机碳含量及团聚体有机碳分布的变化,探究酸化黑土有机碳含量影响特征。结果表明:随氮肥施用水平的升高,土壤碱解氮(AN)和全氮(TN)含量先增后减,T3处理含量最高,AN和TN分别比T1处理高24.90%、10.28%;土壤速效磷(AP)的含量呈下降趋势。随氮肥用量的提高,土壤团聚体呈现大粒径团聚体向小粒径团聚体转变的趋势,>2 mm粒径团聚体下降14.55%。土壤有机碳总量随施氮水平的提高呈先增后减的趋势,施氮量为280 kg·hm^(-2)有机碳含量最高;>2 mm和2~0.25 mm粒径团聚体有机碳含量较高;不同施氮水平下有机碳含量与团聚体稳定性特征的几何平均直径、土壤团聚体破坏率、不稳定团粒指数和土壤化学性质的相关度较高。研究表明:通过13 a连续施入不同水平氮肥,土壤有机碳含量随氮肥施用量的增加呈先增后减的趋势;氮肥施用量增加会显著降低土壤pH,土壤团聚体有机碳主要分布在2~0.25 mm粒径中。

关键词：氮肥施用量黑土土壤理化性质团聚体有机碳团聚体稳定性

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大豆种质抗旱性评价及抗旱候选基因的挖掘

中国农业科学 2024年第10期57卷 1857-1869页

作者：李盛有王昌陵闫春娟张立军孙旭刚曹永强王文斌宋书宏辽宁省农业科学院作物研究所

【目的】综合运用不同抗旱评价指标，筛选大豆优异抗旱种质，发掘重要抗旱基因，为大豆抗旱分子育种提供理论基础。【方法】利用188份大豆种质资源，于2018、2019、2020和2021年测定正常供水和干旱胁迫下的单株荚数、单株生物量和单株... 详细信息

【目的】综合运用不同抗旱评价指标，筛选大豆优异抗旱种质，发掘重要抗旱基因，为大豆抗旱分子育种提供理论基础。【方法】利用188份大豆种质资源，于2018、2019、2020和2021年测定正常供水和干旱胁迫下的单株荚数、单株生物量和单株产量，利用抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数等参数鉴定大豆种质的抗旱性，通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）检测与大豆抗旱参数显著相关的SNP(single nucleotide polymorphisms)标记，并结合干旱胁迫下大豆幼苗叶片基因表达谱分析，筛选抗旱候选基因。【结果】188份大豆种质资源的抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数存在广泛变异，分别利用逐级分类法将供试材料划分为5个等级。其中，辽豆15、辽豆69、辽豆14、金杖子黄豆、中黄606、科新3号、Koreane 4等7份种质在不同评价方法中均被鉴定为一级抗旱。对抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数进行GWAS分析，共定位到15个显著关联的SNP位点能够在多环境下稳定表达，这些位点对表型变异的贡献率为12.46%—25.60%。在显著SNP位点上、下游各200 kb区间内共有注释基因226个。通过对抗旱品种辽豆14和干旱敏感型品种辽豆21在干旱胁迫下进行转录组测序和实时荧光定量PCR分析，鉴定出32个注释基因受干旱胁迫诱导显著差异表达。其中，Glyma.02G182900、Glyma.04G012400、Glyma.06G258900、Glyma.15G100900、Glyma.01G172600、Glyma.04G012300、Glyma.01G172200和Glyma.04G010300等8个候选基因分别编码钙依赖性蛋白激酶、通用应激蛋白A、G型凝集素S受体样丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、蛋白磷酸酶2C、异黄酮还原酶、异黄酮还原酶同源物、生长素蛋白和b ZIP转录因子。【结论】综合运用不同抗旱参数，在188份大豆种质资源中筛选出7份抗旱种质资源，鉴定了15个与抗旱参数显著关联的SNP位点，并鉴定出抗旱候选基因8个。

关键词：大豆种质资源抗旱性评价全基因组关联分析候选基因

冬春季生态沟渠对农田径流污染物的净化效果分析

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环境工程技术学报 2024年第3期14卷 897-906页

作者：张迎颖闻学政宋雪飞王岩姜智绘刘海琴张志勇江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室江苏大学环境与安全工程学院

为有效提高冬春季沟渠的净化效率,在原有土质沟渠中增设耐寒植物黑麦草浮毯与填料透水坝构建生态沟渠,分析生态沟渠对农田径流中主要污染物的削减率,对比沿程不同处理段对污染物的净化效果,估算植物吸收对于污染通量降低总量的贡献。结... 详细信息

为有效提高冬春季沟渠的净化效率,在原有土质沟渠中增设耐寒植物黑麦草浮毯与填料透水坝构建生态沟渠,分析生态沟渠对农田径流中主要污染物的削减率,对比沿程不同处理段对污染物的净化效果,估算植物吸收对于污染通量降低总量的贡献。结果显示:在冬春季节,生态沟渠对总氮(TN)、硝氮(NO_(3)^(-)-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和悬浮物(SS)的总削减率均值分别为29.06%、54.93%、20.76%、54.08%和49.85%。透水坝段的TN和NO_(3)^(-)-N沿程削减率最高;植物浮毯+透水坝段的TP和COD沿程削减率最高;植物浮毯段的SS沿程削减率最高,其对NO_(3)^(-)-N、TP和COD也有较好的净化效果。在降水量达到10 mm以上的9 d内,TN和TP的污染通量降低总量分别为11.43和0.27 kg;黑麦草吸收的氮、磷量分别约占污染通量降低总量的20.6%和55.6%。大雪融化后气温降至0℃以下,可能引起土壤冻融作用,雪水径流中的氮、磷浓度显著升高,此时生态沟渠对径流中氮、磷的净化效果不明显,可利用周边河塘暂存雪水径流,后续结合生态措施对污染物实施强化处理。

关键词：冬春季生态沟渠农田径流氮磷

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潮土磷库组成及累积磷的消耗转化特征

植物营养与肥料学报 2024年第1期30卷 87-98页

作者：郭斗斗张珂珂黄绍敏宋晓张水清岳克郭腾飞河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002

【目的】长期施用磷肥致使潮土中累积了大量的磷,为精确管控和合理利用累积磷素,我们研究了小麦–玉米连续种植下,停止使用磷肥后磷库的组成和消耗转化特征。【方法】本研究依托位于河南新乡的“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基... 详细信息

【目的】长期施用磷肥致使潮土中累积了大量的磷,为精确管控和合理利用累积磷素,我们研究了小麦–玉米连续种植下,停止使用磷肥后磷库的组成和消耗转化特征。【方法】本研究依托位于河南新乡的“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地”进行,连续26年施用不同量磷肥,处理间土壤磷积累量差异很大。利用单个处理或两个处理耕层土壤混合的方法,制备Olsen-P含量分别为6.7、14.3、27.6、55.4、72.3 mg/kg的土壤(分别记为L1、L2、L3、L4、L5),用于进行微区耗竭试验,种植制度为冬小麦–夏玉米轮作。在耗竭试验的5年间,测定了土壤全磷、Olsen-P和各磷库组分含量。【结果】潮土磷库中无机磷占比超过90%,L5处理土壤中的有效磷库组分Resin-P、NaHCO_(3)-Pt、NaOH-Pt含量分别为L1的5.0、3.5、2.8倍。L1处理(缺磷土壤)的有效磷组分在全磷中的比例仅为10.4%,而难利用磷组分(C.HCl-Pt, Residual-P)的比例高达24.0%;L5处理(高磷土壤)有效磷组分比例高达20.6%,难利用组分比例低至14.3%。缓效磷组分(D.HCl-Pi)在全磷中的比例基本维持在66%。有效磷水平高于农学阈值(L2处理)之后,Resin-P组分才开始增加,增加量占有效磷库增加量的17.3%~22.6%。磷库耗竭过程中,有效磷库是作物吸收的第一磷库,且以Resin-P、NaHCO_(3)-Pi、NaOH-Pi的先后顺序被利用。Resin-P、NaHCO_(3)-Pi、NaOH-Pi每消耗1 mg/kg,Olsen-P分别减少1.3、0.7和1.0 mg/kg。有效磷库组分与缓效磷库、难利用磷库组分可以互相转化。5年耗竭过程中,L1处理有18.0 mg/kg难利用磷转化为D.HCl-Pi,L2、L3处理分别有22.3和7.2 mg/kg D.HCl-Pi转化为有效态磷,提升了土壤累积磷素的生物有效性;而L4、L5处理分别有29.9和43.1 mg/kg有效态磷组分转化为D.HCl-Pi,降低了土壤累积磷的生物有效性。【结论】随着土壤Olsen-P水平的提高,有效磷库组分Resin-P、NaHCO_(3)-Pt、NaOH-Pt占比增加,难利用磷库占比减少,而缓效磷库占比高且稳定。有效态Resin-P在Olsen-P超过农学阈值后才开始累积。作物吸收可促进缺磷土壤难利用磷库组分转化为缓效磷库组分,中磷土壤缓效磷库组分转化为有效磷库组分,最终土壤累积磷素均被活化利用;而高磷土壤中30%以上的有效磷库组分被转化为缓效磷库组分,作物奢侈吸磷量显著增加,造成一定的磷肥养分浪费。中磷土壤是维持磷资源高效利用和作物高产的最佳磷库组成状态。

关键词：潮土累积磷有效性磷转化缓效磷库生物耗竭磷地力

秸秆和肥料管理措施对太湖流域水稻种植氮流失的影响

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环境科学 2024年第7期 4023-4031页

作者：俞映倞钱聪杨梖杨林章何世颖薛利红江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业部长江下游平原农业环境重点实验室

稻田系统的氮流失是农业面源污染的重要组成部分.当前，氮肥投入量已得到有效控制，针对不同秸秆和肥料管理措施的多途径（径流、侧渗、下渗）氮流失特征研究还较为缺乏.对此，选取太湖流域种植时长超过20 a且持续秸秆还田超过5 a的稻... 详细信息

稻田系统的氮流失是农业面源污染的重要组成部分.当前，氮肥投入量已得到有效控制，针对不同秸秆和肥料管理措施的多途径（径流、侧渗、下渗）氮流失特征研究还较为缺乏.对此，选取太湖流域种植时长超过20 a且持续秸秆还田超过5 a的稻田，研究秸秆和肥料管理措施对水稻全生育期不同途径氮流失的影响，并基于作物产量、氮利用效率及氮流失强度，对秸秆和肥料管理措施的生产适宜性和环境友好性进行研判.结果表明，秸秆离田会提升水稻植株对施氮的敏感度.稻季氮总流失量为9～17 kg·hm-2，占氮肥施用量的5%～7%.对秸秆管理而言，秸秆离田的泡田排水具有更高氮流失风险；秸秆还田可降低15%以上的下渗途径氮流失量，但是对侧渗途径的氮流失作用并不明确.对肥料管理而言，有机肥的适宜替代可较同施氮梯度下的化肥施用减少16%的种植期径流氮流失、26%的下渗氮流失，以及37%的侧渗氮流失.综合产量数据，实施秸秆还田和肥料类型优化能够有效降低生产单位重量稻米的氮流失量，切实实现对农业生产和环境友好的双向兼顾.

关键词：氮流失水稻秸秆肥料径流下渗侧渗

黑土长缓坡地形与横垄对土壤有机碳空间分异的交互作用

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农业工程学报 2024年第3期40卷 103-113页

作者：李雪亮张晴雯李孟妮石玉龙于博威荆雪锴蒋嫄可刘国成青岛农业大学资源与环境学院青岛266109 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

横坡垄作对坡耕地土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)流失有一定的阻控作用,但黑土区特有长而缓的地形与横垄对坡耕地SOC空间分异会产生交互作用,而这种交互作用引发的SOC流失风险没引起足够的重视。该研究以典型黑土区黑龙江省黑河... 详细信息

横坡垄作对坡耕地土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)流失有一定的阻控作用,但黑土区特有长而缓的地形与横垄对坡耕地SOC空间分异会产生交互作用,而这种交互作用引发的SOC流失风险没引起足够的重视。该研究以典型黑土区黑龙江省黑河市北安分局红星农场为研究区域,2022年在横坡垄作与顺坡水线方向上共布设25个采样点,采用地理探测器模型、单因素方差分析(one-way ANOVA)和Pearson相关性分析,探讨土壤有机碳的空间分异及其交互作用。结果表明,横坡垄作方向上垄沟土壤有机碳含量从坡顶到水线呈现逐渐增大的变化趋势;在垄台从坡顶到水线呈现先增大后减小的变化趋势。顺坡水线方向,土壤有机碳含量在垄沟呈现从上坡到下坡增大的变化趋势;在垄台呈现先增大后减小的变化趋势。由于断垄产生水线,顺坡土壤有机碳含量上坡与下坡仍有显著差异(P<0.05)。Pearson相关性分析表明,有机碳与可蚀性K因子呈显著负相关(垄沟和垄台相关系数分别为–0.228和–0.238,P<0.05),与碳循环相关的β-葡萄糖苷酶和微生物生物量碳在垄沟呈极显著正相关(相关系数为0.398和0.676,P<0.01)。地理探测器分析表明,顺坡水线对土壤有机碳空间分异的影响最大,其对垄沟和垄台SOC的解释力分别达到61%和52%以上;顺坡水线与其他因子的交互作用共同增强了对土壤有机碳的解释力,尤其是顺坡水线与高程的交互作用最为明显。黑土区坡耕地土壤有机碳空间分异主要受顺坡水线与高程的交互作用,横坡垄作虽然能够拦截径流,但由于长缓坡地形影响产生的断垄会加剧土壤侵蚀诱发的有机碳流失。因此,黑土坡耕地治理需要同时考虑横垄与地形的共同影响,从而实现防蚀的优化效果。

关键词：土壤侵蚀有机碳坡耕地横坡垄作交互作用