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土壤中铬的毒性阈值(EC_(x))及其预测模型

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地学前缘 2024年第2期31卷 121-129页

作者：孙晓艺王萌秦璐瑶俞磊王静陈世宝中国农业科学院、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

毒物学资料的缺乏成为制约我国污染土壤中Cr生态风险评价及土壤环境质量标准修订的主要瓶颈。本研究选取了我国7种不同性质土壤,分别以蚯蚓生物量、小白菜生物量和微生物基质诱导呼吸(SIR)为毒性测试终点,基于Log-logistic剂量效应关系... 详细信息

毒物学资料的缺乏成为制约我国污染土壤中Cr生态风险评价及土壤环境质量标准修订的主要瓶颈。本研究选取了我国7种不同性质土壤,分别以蚯蚓生物量、小白菜生物量和微生物基质诱导呼吸(SIR)为毒性测试终点,基于Log-logistic剂量效应关系及低剂量刺激效应函数模型对不同土壤中铬的毒性阈值(EC x)进行了测定,在此基础上,对不同性质土壤中Cr的毒性阈值进行了预测。研究结果表明:不同性质土壤中Cr对蚯蚓、小白菜、土壤微生物毒性均随着土壤Cr含量的增加而表现出明显抑制效应,剂量效应关系呈现明显的S型曲线;不同性质土壤中,基于微生物(SIR)、蚯蚓、小白菜毒性测试的EC 10分别为22.1~53.7、65.0~137.2和82.1~220.2 mg/kg,EC 50分别为50.3~103.7、103.9~369.0和159.9~441.9 mg/kg;不同物种Cr毒性阈值由大到小顺序为小白菜>蚯蚓>土壤微生物,土壤微生物对Cr毒性最为敏感;在土壤Cr低含量(<112 mg/kg)条件下,3种测试物种对Cr毒性表现出明显的低剂量刺激效应,其中,蚯蚓在不同性质土壤中最大刺激效应为102%~108%,小白菜为105%~112%,相对来说,土壤中Cr对微生物的低剂量刺激效应较小,最大刺激效应为104%;pH、黏土含量和土壤阳离子交换量(CEC)可以较好预测不同性质土壤中Cr的毒性阈值。研究结果对土壤中Cr的生态风险评价及土壤中Cr环境质量标准制、修订提供了科学依据。

关键词：铬剂量效应低剂量毒物刺激效应毒性阈值

土壤环境基准的科学问题与研究方法:以Cd为例

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地学前缘 2024年第2期31卷 147-156页

作者：王萌俞磊秦璐瑶孙晓艺王静刘佳晓陈世宝中国农业科学院、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

土壤环境基准是土壤环境质量标准制定的科学依据和基础。环境基准是土壤环境保护研究的前沿领域,涉及土壤环境化学、环境毒理学、生物学和风险评估等多学科交叉与基础性科学问题,了解和解决其所涉及的这些科学问题,是土壤环境基准研究... 详细信息

土壤环境基准是土壤环境质量标准制定的科学依据和基础。环境基准是土壤环境保护研究的前沿领域,涉及土壤环境化学、环境毒理学、生物学和风险评估等多学科交叉与基础性科学问题,了解和解决其所涉及的这些科学问题,是土壤环境基准研究的前提。本文针对土壤环境基准研究中影响重金属毒性阈值的非生物因子、生物因子、剂量效应关系测定中等几个关键科学问题进行了阐述,包括土壤老化因子与淋洗因子的矫正,低剂量刺激效应拟合及毒性数据归一化方法等,最后以农田土壤Cd为例,推导出不同性质土壤中Cd环境基准(HC_(5))及其与土壤性质的连续性分布曲线方程(LogHC_(5)=0.132pH+0.083OC+0.008CEC-1.448),以期为农田土壤环境指标基准的研究提供参考与借鉴。

关键词：土壤环境质量土壤环境基准土壤污染重金属毒性阈值

皖江平原冬闲田油菜扩种空间潜力及影响因子研究

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中国农业资源与区划 2024年

作者：陈实黄银兰陈家芳刘丹杨梦婷陈亦辉张驰邹金秋池州学院地理与规划学院中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

[目的] 长江流域开发冬闲田扩种油菜是实施油料产能提升的重大举措，对保障国家食用油供给安全具有重大意义。然而，在具备冬闲田扩种油菜潜能的皖江平原，冬闲田和油菜的空间布局尚不明晰，如何在冬闲田扩种油菜还有待深入研究。[方法]... 详细信息

[目的] 长江流域开发冬闲田扩种油菜是实施油料产能提升的重大举措，对保障国家食用油供给安全具有重大意义。然而，在具备冬闲田扩种油菜潜能的皖江平原，冬闲田和油菜的空间布局尚不明晰，如何在冬闲田扩种油菜还有待深入研究。[方法] 文章基于Sentinel-2影像，利用随机森林法提取冬闲田与油菜空间分布数据，并分析其空间格局特征，同时，选取影响油菜种植分布的高程、坡度、水系、道路、居民点和土壤类型等因子，借助MaxEnt模型模拟皖江平原地区冬闲田扩种油菜适宜分布空间，并结合冬闲田进行油菜扩种分区。[结果] (1)皖江平原约有冬闲田7422.02 km2，冬季耕地闲置率为64.63%，油菜种植约为495.76 km2，种植率仅为4.32%，冬闲田主要分布在无为市、芜湖市南陵县等地区，整体主要分布于大别山沿线县区，油菜种植整体主要分布在长江沿线的县区；(2)影响油菜种植分布的因子主要是坡度与高程，贡献率达到64.5%，皖江平原约有6618.41 km2的耕地适宜和较适宜种植油菜，占耕地面积的57.65%，主要分布在长江沿线的县区，42.35%的耕地不适宜种植油菜，主要分布在长江沿线以北的县区；(3)在冬闲田扩种油菜适宜和较适宜的面积分别为616.38 km2和3247.85 km2，占冬闲田面积的8.30%和43.76%，主要分布在安庆市望江县、芜湖市南陵县、鸠江区、马鞍山市和县、含山县等主要沿江沿湖地区。[结论] 皖江平原冬闲田扩种油菜潜力较大，52.06%的冬闲田适宜扩种油菜，年生产油菜约7.65 × 105t。

关键词：冬闲田油菜 MaxEnt模型空间潜力皖江平原

盐胁迫对食用型向日葵现蕾期叶片光合性能与冠层结构的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第1期32卷 141-152页

作者：董睿潇王永庆王鑫博李玉义王希全张宏媛宋佳珅于茹逄焕成王婧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北京100081

为探明不同程度盐胁迫对现蕾期食用型向日葵(下称“食葵”)光合作用的影响,测定分析轻度(全盐量1.00 g∙kg^(−1),LS)、中度(全盐量2.68 g∙kg^(−1),MS)和重度(全盐量4.93 g∙kg^(−1),HS)盐胁迫下,现蕾期食葵不同叶位叶片的光合性能和冠层... 详细信息

为探明不同程度盐胁迫对现蕾期食用型向日葵(下称“食葵”)光合作用的影响,测定分析轻度(全盐量1.00 g∙kg^(−1),LS)、中度(全盐量2.68 g∙kg^(−1),MS)和重度(全盐量4.93 g∙kg^(−1),HS)盐胁迫下,现蕾期食葵不同叶位叶片的光合性能和冠层结构参数。结果表明,盐胁迫降低了食葵叶片的净光合速率(Pn),其中MS和HS处理的Pn最大值较LS分别降低5.09%和38.69%,并减少了具有较高光合速率的叶片数量。盐胁迫降低了食葵顶叶的Pn,MS、HS处理的食葵顶叶Pn最大值较LS分别降低8.08%、14.66%。LS处理的光合速率受到气孔和非气孔双重因素的影响,而MS、HS处理主要受非气孔因素的影响。盐胁迫改变了食葵的株型,LS处理的冠层结构呈宝塔型,而MS和HS处理的冠层结构分别呈平展型和圆柱体型。盐胁迫会减小食葵总叶面积和主要功能叶面积,其中HS处理的总叶面积较LS、MS处理分别降低56.03%、47.74%,HS处理的最大单叶面积较LS、MS处理分别降低38.71%、49.46%;同时HS处理叶倾角最大值与LS、MS处理相比分别提高30.92%、14.59%。总之,盐胁迫会明显降低食葵主要功能叶片的光合性能和叶面积,并使其冠层结构由伸展型向收缩型变化,进而抑制植株正常生长。

关键词：食用型向日葵盐胁迫光合速率冠层结构

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新阶段植物营养学的研究重点

植物营养与肥料学报 2024年第7期30卷 1243-1252页

作者：周卫艾超易可可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北京100081

植物营养学是研究营养元素在土壤-植物系统迁移、转化和利用规律的基础性学科,是支撑全球粮食安全、耕地质量安全、生态环境安全的重要学科。以组学技术和人工智能为代表的学科前沿不断拓展了植物营养学的研究范畴,同时,耕地高强度利用... 详细信息

植物营养学是研究营养元素在土壤-植物系统迁移、转化和利用规律的基础性学科,是支撑全球粮食安全、耕地质量安全、生态环境安全的重要学科。以组学技术和人工智能为代表的学科前沿不断拓展了植物营养学的研究范畴,同时,耕地高强度利用下如何实现作物高产、养分高效、生态健康等多重目标成为新阶段植物营养学的研究重点和难点。本文回顾了近年来植物营养学在营养遗传、养分循环、新型肥料、高效施肥等方向取得的创新进展,同时,基于我国植物营养学研究短板,提出了新阶段植物营养学研究的重点任务,主要包括作物养分高效与抗逆分子调控网络、土壤养分循环与微生物组功能挖掘、新型绿色高效肥料创制与应用、农田养分协同优化原理与方法等方面,旨在推动农业高质量发展,为保障粮食安全和农业绿色发展提供科技支撑。

关键词：植物营养养分高效营养遗传养分循环高效施肥新型肥料

东北黑土区农户采纳玉米秸秆还田技术支付意愿研究

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中国农业资源与区划 2024年

作者：杨万青周颖王立刚刘玲洁魏禾雅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

[目的]秸秆还田是实现秸秆资源化利用，提高黑土地土壤肥力，推动农田固碳减排的重要绿色生产技术，具有显著的正外部性，技术应用者理应得到合理补偿。然而东北地区现行的秸秆还田补贴标准偏低，难以有效发挥政策激励作用。为提高秸秆... 详细信息

[目的]秸秆还田是实现秸秆资源化利用，提高黑土地土壤肥力，推动农田固碳减排的重要绿色生产技术，具有显著的正外部性，技术应用者理应得到合理补偿。然而东北地区现行的秸秆还田补贴标准偏低，难以有效发挥政策激励作用。为提高秸秆还田补贴政策准确性，调动农户生产积极性，应充分考虑以农户支付意愿作为秸秆还田补贴标准定价依据。[方法]文章基于黑龙江省哈尔滨市224份调研数据，运用意愿价值评估法和双栏模型识别农户采纳秸秆还田技术支付意愿影响因素，在此基础上测算农户技术支付水平。[结果]（1）愿意支付秸秆还田技术费用的受访者占比67.41%，基于描述性统计分析得出受访样本愿意支付的额度平均值为316.14元/hm2；（2）农户秸秆还田技术采纳意愿受文化程度、务农年限、机械成本、种子成本、还田作用、地权稳定性、信息渠道等因素影响，支付水平除受上述因素影响外，另受化肥成本和生产经营贷款权影响；（3）基于双栏模型测算得出研究区农户秸秆还田技术支付水平为320.75元/hm2。[结论]政府需结合农户支付意愿优化秸秆还田补贴政策，建议给予哈尔滨郊区普通农户802.11元/hm2(53.47元/0.067hm2)补偿，应拓宽农户信息获取渠道、保障土地承包经营权稳定性、健全农村金融服务体系，以调动农户技术应用积极性，促进黑土地资源可持续利用。

关键词：东北黑土区秸秆还田意愿价值评估法支付意愿双栏模型

科技进步对马铃薯单产的影响：全要素生产率视角

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中国农业资源与区划 2024年

作者：王澳雪高明杰罗其友李国景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

[目的]开展科技进步对马铃薯单产的影响，为提升单产水平提供路径借鉴。[方法]使用2011—2021年16个主产省份的马铃薯成本收益数据，运用索洛余值法测算广义科技进步对马铃薯单产的贡献，运用DEA-Malmquist指数测度马铃薯全要素生产率... 详细信息

[目的]开展科技进步对马铃薯单产的影响，为提升单产水平提供路径借鉴。[方法]使用2011—2021年16个主产省份的马铃薯成本收益数据，运用索洛余值法测算广义科技进步对马铃薯单产的贡献，运用DEA-Malmquist指数测度马铃薯全要素生产率及其变化来源构成。[结果]（1）2021年广义的技术进步对马铃薯单产的贡献份额为59.25%，处于较高水平。（2）2011—2021年我国马铃薯全要素生产率呈现持续下降而后恢复上升并保持稳定的特征。其中，2011—2012年降幅最大，源于技术进步贡献率下降；2020—2021年的上升源于技术进步和技术效率的双驱动。（3）五大产区分析显示，南部产区全要素生产率整体上呈现年均上升态势，年均涨幅2.1%，主要源于技术进步；其余四个产区呈现年均下降态势，其中西南产区年均降幅最大，为2.9%，技术进步的下降起到决定作用；技术进步和技术效率变化对东北产区下降都有作用，但仍以技术进步变化影响为主。（4）2011—2021年16个主产省份中马铃薯全要素生产率年均出现涨幅的省份有6个，按排名分别为新疆、四川、宁夏、湖北、黑龙江、山西，但增长来源不同，新疆和黑龙江以纯技术效率贡献为主，四川和山西以规模效率贡献为主，技术进步变化主导宁夏和湖北全要素生产率的上升；其余11个主产省份全要素生产率年均变化均出现不同程度下降，下降来源存在差异，华北产区的河北和山东、西南产区的贵州和云南、西北产区的甘肃和青海马铃薯全要素生产率下降主要源于技术进步，重庆和陕西则是受到技术进步和技术效率的双重拖累。[结论]加大优质脱毒种薯的研发和推广力度，推广机械化种植技术，走规模化、集约化道路，精准控药，加快高产技术的研究和提高薯农的技术知识水平。

关键词：马铃薯单产科技进步全要素生产率区域差异

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日本稻米产业保护政策：措施、效果及启示

中国农业资源与区划 2024年

作者：吴海霞李俊杰肖琴李建平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

[目的]文章以日本稻米产业保护政策为视角，从日本高度重视稻米产业保护的原因、稻米产业保护的主要政策措施及效果等方面分析了日本稻米产业的发展特征及变化。[方法]采用文献整理法和趋势分析法对相关研究进展和数据资料进行整合分析... 详细信息

[目的]文章以日本稻米产业保护政策为视角，从日本高度重视稻米产业保护的原因、稻米产业保护的主要政策措施及效果等方面分析了日本稻米产业的发展特征及变化。[方法]采用文献整理法和趋势分析法对相关研究进展和数据资料进行整合分析。[结果]日本粮食自给率近年来一直维持在37%左右，稻谷自给率却接近100%，在其他粮食已经严重依赖进口的背景下，日本唯独坚守高度保护稻米产业，既有政治经济原因，也有文化社会原因。为实现对稻米产业的高度保护，日本对外利用贸易规则设置多重限制，对内实施全链条、全方位、全过程的支持政策发展稻米产业，并通过农协组织体系对稻米生产进行“调控”。日本通过一系列稻米产业保护政策，为稻米产业的可持续发展提供了坚实保障，不仅提升了稻米的自给能力、提高了优质大米的国际竞争力、保护了稻农的种粮积极性和种植收益，还形成了保护日本整体贸易利益的谈判筹码。[结论]借鉴日本经验，结合我国基本国情，提出从坚持将口粮自给为核心的大食物观纳入国策、加强以全产业链为核心的国家顶层政策设计、构建立体化农业补贴和技术推广体系、坚守贸易谈判底线、提高“两种资源、两个市场”利用效率以及重塑中华民族粮魂六个方面强化我国粮食安全。

关键词：稻米措施实施效果政策启示日本

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除臭菌的筛选及其在堆肥中的应用效果

中国农业科学 2024年第13期57卷 2623-2634页

作者：魏启航冯瑶王晓醒朱宏岗方昭李兆君中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室中国农业大学有机循环研究院(苏州)

【目的】筛选新型除臭菌，解决以鸡粪为主要原料的有机肥厂的臭气排放问题，为好氧堆肥生物除臭技术提供理论依据和支撑。【方法】以鸡粪为筛菌样品，利用定性初筛、驯化富集、分离纯化、定量复筛、拮抗试验以及耐药性试验筛选能够满足... 详细信息

【目的】筛选新型除臭菌，解决以鸡粪为主要原料的有机肥厂的臭气排放问题，为好氧堆肥生物除臭技术提供理论依据和支撑。【方法】以鸡粪为筛菌样品，利用定性初筛、驯化富集、分离纯化、定量复筛、拮抗试验以及耐药性试验筛选能够满足多重目标的除臭菌，并通过形态观察与16S rDNA测序鉴定菌株。将筛选获得的除臭菌株制成复合菌剂BH并应用于鸡粪堆肥，共设置3个处理，分别为对照CK（原料中不添加菌剂）、DT1（原料中添加1%除臭菌剂BH）、DT2（原料中添加1%的市售商品除臭菌剂）。在堆肥不同时期，分析测定堆体温度、pH、电导率（EC）、庆大霉素（GM）含量以及NH3排放量等指标，探讨耐药性除臭菌剂BH对堆肥过程的影响。【结果】初步筛选分离获得15株细菌，命名为BH1—BH15，未筛选到真菌；经复筛发现，菌株BH2、BH5、BH9、BH11、BH12和BH15对NH3的去除率较高，分别为48.8%、49.4%、45.8%、48.3%、51.0%和51.8%，且各菌株间无拮抗作用。对除臭菌株耐药性研究发现，菌株BH11和BH12对庆大霉素具有较强的耐受性；经形态学特征与分子生物学鉴定，菌株BH11为Bordetella sp.,BH12为Weeksella massiliensis。将菌株BH11和BH12制成复合菌剂BH，其除臭效果显著优于单一菌剂，NH3去除率高达65.8%。堆肥试验中，各处理高温期均持续9 d以上，实现了鸡粪的无害化处理；堆肥结束时各处理的pH稳定在8.4左右，处于5.5—8.5之间，EC在2.73—3.43 mS·cm-1之间，低于4 mS·cm-1，表明物料可用作植物肥料且符合有机肥标准。研究发现，DT2处理的GM降解效率显著高于CK处理，表明商品菌剂能够促进庆大霉素降解。此外，堆肥过程中NH3的排放主要发生在堆肥升温期与高温期，且高温期的排放量高于升温期；与CK处理相比，菌剂BH显著抑制升温期NH3的排放，且除臭效果优于商品菌剂；而进入高温期后，商品菌剂除臭效果优于菌剂BH。【结论】筛选获得2株耐药性除臭菌，对NH3的去除率分别为48.3%（BH11）和51.0%（BH12），制成的复合菌剂BH对NH3的去除率高达65.8%。将菌剂BH应用于鸡粪堆肥，可以有效减少堆肥过程中NH3的排放，且各指标均符合堆肥腐熟标准。

关键词：除臭菌耐药性筛选复合菌剂鸡粪堆肥