为探索高效纤维素降解菌在农业领域应用研究的新思路,通过检索分析近年来纤维素降解菌筛选及产酶优化相关研究的文献,从菌株种类、产酶条件优化研究、复合菌(群)构建和菌(群)在农业应用等4个方面进行了总结,归纳了不同种类菌株筛选策略和优势特点,分析了纤维素降解菌产酶条件优化的原料种类及菌株的各异性,阐述了复合菌(群)构建的必要性及其重要意义,综合概括了纤维素降解菌(群)在生物肥料、农作物废弃物、生物能源三个方面的应用概况。提出当前研究在单一菌体所产纤维素酶种类单一、复合菌(群)产酶条件优化等方面存在不足,提出加强高效纤维素降解菌筛选、利用分子生物学技术构建纤维素降解菌的基因库以及降解机制研究等建议,以期为提高纤维素降解菌筛选效率,减少农业废弃物资源浪费,促进农业快速发展和资源循环利用提供理论支撑。
牛蒡根富含多种功能活性物质,具有降血糖、抗菌、抗炎、抗氧化、调节脂质代谢和肠道菌群等功能,被称为“蔬菜之王”、“东洋人参”。本研究着重论述了牛蒡根中多糖、多酚、膳食纤维、氨基酸、脂肪酸、挥发油、木脂素、植物甾醇和五环三萜等活性物质的种类和生理功能,归纳总结了牛蒡根初加工和精深加工产品的开发利用现状,在此基础上对牛蒡根产业发展进行了展望,旨在为牛蒡根在食品、医药、化工等领域的应用和其产业化的高质量发展提供参考。
本研究旨在探究不同灌溉方式及肥料处理对冬小麦群体动态、干物质积累分配及产量的影响。以冬小麦品种‘淄麦28’为供试材料,于2017—2018年小麦生长季进行大田试验,试验采用裂区设计,主区为2个灌溉方式:分别为传统畦灌、按需补灌;副区为2个肥料处理:分别为传统施肥、减量施肥。测定冬小麦生长发育指标及产量。结果表明,与传统施肥处理相比较,按需补灌配合减量施肥处理显著提高成熟期籽粒及颖壳+穗轴干物质积累量,增加幅度分别为11.98%、12.47%,提高花后同化干物质对籽粒的贡献率,提高幅度为10.87%,有利于产量的形成,最终提高综合收益。在与本试验自然环境及生产条件相似的地区,采用按需补灌技术并适当降低施肥量是可兼顾产量及经济效益的有效途径。
文章总结了生防微生物(细菌、真菌)的研究进展及其主要作用机制,简述了烟草黑胫病的发病症状、发病机理以及影响因素。结合当前生防微生物在烟草黑胫病防控领域的进展,对未来的研究趋势进行展望,建议拓宽生防菌的筛选范围,深化对生防菌分子作用机制的研究,并利用基因工程技术对生防菌进行改良。此外,探讨将生防菌与纳米材料等新型材料复配的可能性,以期达到更好的防治效果。
本研究采用文献计量学方法,总结当前土壤质量研究中最小数据集(MDS)选取的方法和指标,定量分析并指出土壤质量评价中最小数据集的热点和前沿,为中国土壤质量评价和农业绿色发展提供科学参考。通过检索1991—2022年CNKI和Web of Science相关文献,收集了文献中310个最小数据集进行筛选,借助CiteSpace和VOSviewer对年度发文量、国家/地区、机构、期刊进行共现分析,对关键词进行突现词和聚类分析。31年来该领域文献量逐步增加并仍处于快速发展阶段,中国是发文量最多的国家,期刊载文量最多的为《土壤通报》《生态学报》和Ecological Indicators;主要研究热点表现在“农业管理对土壤质量影响、土壤退化与修复、土壤质量对气候变化的响应与应对及最小数据集筛选方法与模型构建”等方面;前期MDS在土壤质量评价中选用较多的主要为物理、化学指标,但随着土壤健康的发展,生物学指标逐步增长。在未来一段时间内MDS发文量仍为快速增长阶段,发展中国家在全球起着重要节点作用;MDS核心指标为土壤有机质/碳(SOM/SOC)、pH、全氮、速效磷和容重;未来研究应注重在基于大数据平台构建不同尺度下静态评价与动态监测相结合的综合反映土壤功能的土壤健康质量评价框架体系,探讨气候变化背景下与土壤质量变化相对应的MDS及其指标体系,构建精准反映土壤质量变化规律的评价模型与最优最小数据集。
针对土地资源匮乏、气候变化和环境污染等严峻现实,本研究通过设计一种基于AIoT技术的无土栽培智慧系统,将无土栽培与现代信息技术相融合,旨在突破传统农业的瓶颈,推动农业自动化、智能化和精细化管理的发展。该系统融合了物联网感知、视觉识别、大数据分析和机器学习等技术,采用多源异构数据融合分析作物生长状况,利用人工智能算法对温室环境智能调控,并通过Web/移动端实现远程可视化监控。整个系统在Jetson nano平台上实现软硬件高度集成,具备优良的并行计算能力和扩展性。实验结果表明,相较于人工管理组,该系统智能调控下的蔬菜生长周期缩短了15.4%,植株高度增加了17.0%,叶片数量增加了26.7%,株重提高了27.4%,且远程操控界面便利高效,验证了系统在促进无土栽培农业现代化方面的卓越性能。该系统为精准农业发展提供有力技术支撑,有望推动现代农业实现可持续高效绿色发展。
为了给韭菜科学合理施肥提供理论依据,本研究分析不同氮磷钾配比对韭菜产量、品质的影响。采用“3414”肥效试验设计,设定氮(N)、磷(P)、钾(K)这3个因素,每个因素设置0、112.5、225、337.5 kg/hm²共4个水平,总共形成14个处理。测定韭菜分蘖数、单株鲜重、产量和丙酮酸含量等指标,通过拟合产量与氮、磷、钾肥料效应函数得出最佳施用量。结果显示,施用氮、磷、钾肥提高了韭菜的分蘖数、单株鲜重和产量,其中氮肥对产量的影响最大,磷肥次之,钾肥最小。N1、P1、K1时农学效率最高,分别为116.04、73.22、61.75 kg/kg;N2、P2、K2时肥料的贡献率最高,分别为44.34%、27.76%、25.43%;过量施用N、P、K肥的农学效率和贡献率最低。N、P、K肥均能显著影响韭菜丙酮酸含量。高肥力土壤中,N、P、K最佳施肥量为186.32、183.98、179.58 kg/hm2。
5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)广泛存在于动物、植物和微生物细胞中,是四吡咯化合物的关键前体物,参与了血红素、维生素B12以及叶绿素等重要代谢物的合成,具有丰富的生理功能。本研究归纳了5-ALA生物合成途径及其在不同细胞中的转运机制,分析了5-ALA下游重要代谢物的功能和调控机制,总结了5-ALA在医药和农业领域的应用研究现状。指出5-ALA目前存在生物合成技术不成熟、应用标准体系缺乏等问题,并对未来研究方向进行了展望,为其在农业领域的应用提供参考。
为简化南瓜多糖育种过程中多糖含量测定方法,开展了优化高通量热水浸提南瓜多糖苯酚-硫酸法测定体系的试验。以23S18等南瓜果肉为试材,以单因素试验确定检测波长和浓硫酸用量,并明确测定结果与纯化后测定多糖结果的相关性。结果表明,苯酚-硫酸法测定南瓜多糖波长为490 nm,反应体系中样品用量:5%苯酚:浓硫酸为2:2:7。建立高通量测定多糖回归方程y=0.0061x+0.1476(R²=0.9965),吸光值在0.084~3.684线性关系良好。微量提取高通量测定方法与纯化后测定多糖的结果显著相关。分析测定53份南瓜多糖含量,筛选到含量>100 mg/g的高多糖亲本(23S2和23S14)和组合(23FV5和23FV26)用以育种。南瓜多糖高通量提取测定体系操作简单、线性范围广,测定结果与纯化测定多糖结果显著相关,对提高南瓜多糖育种效率行之有效。
土壤重金属污染是全球面临的环境问题之一,其不仅影响土壤和作物质量,还对人类健康构成潜在威胁。传统的植物修复技术面临着修复周期长、适应性差、污染复杂性等挑战,因此,探索强化技术在植物修复重金属污染土壤过程中去除、分解和解毒机理具有重要意义。通过对强化植物修复重金属污染土壤文献的收集,简明描述基因工程技术、植物生长调节剂应用、微生物协同修复、添加螯合剂等技术,重点剖析了这些技术如何提高植物对重金属离子的耐受能力,影响重金属离子在植物体内的转运。本研究提出了在未来农业生产中可以更加专注于了解植物的分子机制和基因调控网络和不同植物对特定营养元素的需求和吸收能力,探索更多的原位生物抗性资源和组合模式,丰富污染范围内的细菌和植株的共生系统,进行螯合剂剂量优化研究,优选可降解的螯合剂或开发环境友好型的替代物,以期为强化植物技术解决土壤重金属污染问题提供理论基础和实践依据。
为总结“十一五”以来贵州茶树育种研究实践,根据相关茶经济、技术成果、人才培养、学科建设、品种资源研究等文献资料,从产业技术经济及科技史角度,系统综述了贵州茶树育种主要研发活动和标志成果。贵州在茶树资源的多样性、功能基因及组学、生理特性、繁殖技术、品种适应性及野生茶树保护等方面开展了系列研究,有15个茶树品种获得了植物新品种保护权,2个品种通过了省级审定,4个品种获国家级非主要农作物品种登记,制定发布省级标准1项,获得发明专利1项,获得省级二等奖2项、省部级三等奖2项。总结“十一五”以来贵州茶树育种研究的实践,可以为全省茶产业高质量发展提供优良种源保障,为今后深入开展茶树育种研究奠定基础。
汉中市南屏巴山,北依秦岭,位于中国南北气候的分界区,属北亚热带向暖温带过渡气候带,有“生物基因库”之称。该区野生樱桃品种资源十分丰富。通过对秦岭南坡和巴山北坡(光雾山)走访和实地调查研究,结果说明:该区有樱桃野生品种资源23个,分布在秦岭山脉、巴山(光雾山)山脉海拔为600~1500 m的区域内,各品种的开花时间,花瓣颜色,果实形状,口感风味,可溶性固形物含量,种子形状、大小,花粉粒形状等表型特性具有明显的形态多样性。本次调查研究为进一步探究秦巴山区野生樱桃品种资源、利用和改良生产品种等方面提供了科学依据。
为了研究不同水分管理措施在镉(Cd)中度污染农田中的应用效果,本试验采取了5种水分管理措施(全生育期淹水、湿润灌溉、阶段性湿润灌溉、分蘖—抽穗2次晒田和常规灌溉),进行室内盆栽试验,测定了水稻生长状况,水稻不同生育阶段(分蘖期、孕穗期、灌浆期和成熟期)各部位中Cd含量,计算Cd富集和转运系数及土壤pH和有机质变化情况。结果表明:在湿润灌溉处理下,水稻千粒重增加8.64%,显著降低水稻分蘖期根部、茎部和叶部中的Cd含量。与常规灌溉处理相比湿润灌溉能够显著降低成熟期水稻籽粒中Cd含量,降幅达78.83%(P<0.05),全生育期淹水处理降低效果次之(降幅39.69%)。此外,全生育期淹水和湿润灌溉处理主要通过抑制Cd由茎部和叶部向籽粒的迁移,进而降低稻谷中的Cd含量。从水稻生产和实际情况出发,建议采用湿润灌溉作为Cd中度污染农田水稻种植的水分管理措施。研究旨在为Cd中度污染农田水稻种植提供理论依据和数据支撑。
藻源生物刺激素来源广泛、环境友好,含有多种矿质元素和有机活性物质,在作物栽培领域不仅可以直接应用,还可以通过与肥料复配制备海藻肥,市场前景广阔,本研究围绕藻源生物刺激素的开发及应用进行了综述。概述了藻源生物刺激素的来源和有效成分,总结了藻源生物刺激素在促进植物生长、抗逆境胁迫和改善土壤生态环境方面的应用,介绍了藻源生物刺激素的物理、化学、生物提取法的优劣势并提出了一种高效的复合提取工艺,讨论了藻源生物刺激素在尿基高塔复合肥、硝基高塔复合肥、水溶肥和有机肥中的应用方式。针对海藻肥产业发展存在的问题,提出了推进技术创新控制海藻肥生产成本、加强市场监督优化海藻肥市场环境、创新技术服务加大产品推广力度等3条建议。