资源与环境
为了探寻PAM（聚丙烯酰胺）的适宜干撒量，以减少工程堆积体的侵蚀泥沙和维持工程堆积体的稳定性，在黄土丘陵沟壑区，以不撒PAM（聚丙烯酰胺）为对照(CK)，将0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/m2的PAM干撒于圆锥状黄绵土工程堆积体的表层，监测自然降雨状况下PAM对黄绵土工程堆积体的地表径流、侵蚀泥沙、细沟发育和堆积体土壤水分含量等的影响。结果表明：不同处理的径流量、产流次数和径流系数均随PAM干撒量的增加表现为先降低后升高，其中干撒量为1.0 g/m2的最低，2.5 g/m2的最高。侵蚀泥沙量、细沟侵蚀量和细沟侵蚀系数则随PAM干撒量的增加而降低，其中干撒量为1.5、2.0、2.5 g/m2的显著低于CK、0.5、1.0 g/m2。当PAM干撒量为1.0 g/m2时，工程堆积体的土壤水分含量最高，当PAM干撒量为2.5 g/m2时则最低。PAM干撒量达到1.5 g/m2可促进径流形成，减少侵蚀泥沙量及细沟侵蚀系数，降低黄绵土堆积体的土壤水分含量。为了减少侵蚀泥沙量，维持黄绵土工程堆积体的稳定性，PAM的干撒量应为2.0 g/m2左右。
为研究冻融循环作用对东北农田黑土土壤团聚体及结合碳的影响，本研究以黑龙江省海伦市农田黑土为研究对象，利用室内培养试验研究了-9、-18、-26℃ 3个温度下冻融频次对农田黑土团聚体及有机碳含量的影响。结果表明：随着冻融循环次数的增加，1~0.5 mm和0.25~0.053 mm团聚体含量在3种冻融温度下均发生了显著变化(P<0.05)。与冻融循环1次相比，在相同温度下冻融循环17次后1~ 0.5 mm团聚体含量在-9、-18、-26℃下分别降低了68.53%、10.91%和40.96%，0.25~0.053 mm团聚体含量分别升高了10.93%、40.89%和99.72%。在-9℃下土壤团聚体分形维数显著升高(P<0.05)，由2.09增加到2.74，在-18、-26℃下则变化幅度较小，分别变化了0.1和0.05。土壤团聚体结合碳随着冻融频次的增加没有出现显著的变化(P>0.05)，在-18℃和-26℃下，<0.053 mm团聚体有逐渐降低的趋势，在冻融循环17次后分别降低了10.31%和13.73%。冻融作用会显著降低东北农田黑土土壤团聚体的稳定性，冻融作用会显著降低1~0.5 mm团聚体含量并提高0.25~0.053 mm团聚体含量(P<0.05)；冻融次数和冻融温度均是影响土壤团聚体稳定性的重要因素。
高度集约化的农业措施致使蕉园土壤退化日趋严重，制约了中国香蕉产业的健康可持续发展。植物覆盖能够改善土壤理化性质，优化土壤微生物群落结构，是一种重要的改善农业生态系统土壤退化的耕作措施。本研究通过宽窄行种植方式，以传统的裸露土壤种植方式为对照，在宽行中人工种植大翼豆[Macroptilium atropurpureum (DC.) Urb.]和自然生杂草为植物覆盖处理，通过连续定位试验，采集土壤样品并进行高通量测序，分析蕉园在植物覆盖下的土壤真菌多样性及群落结构的差异特征，以期探索蕉园土壤可持续利用种植模式。结果表明：蕉园植物覆盖处理下真菌群落组成差异显著，并随着覆盖年限增加呈现加强的趋势。根据FUNguild功能预测，与对照相比，大翼豆覆盖处理2019年和2020年Saprotroph_Symbiotroph真菌种群显著地(P≤0.05)增加，2020年Pathogen_Saprotroph真菌种落显著(P≤0.05)降低。共线性网络分析结果表明大翼豆覆盖处理与对照相比，群落复杂性无差异，但群落稳定性更高。同时核心物种无镰刀菌属ASVs，这可能反映了大翼豆覆盖可以减少镰刀属ASVs在群落中主导力，降低土传病害香蕉枯萎病的潜在发生风险。大翼豆处理有效提高了共生有益真菌群，减少了潜在的致病真菌群，有利于保持香蕉种植中的土壤健康。宽窄行与行间覆盖植物相结合的种植技术可有效改善土壤微生物多样性，有利于香蕉产业的可持续发展。
草甘膦作为一种广泛使用的除草剂，因其高效和低成本的特点在农业生产中得到了广泛应用。然而，这种化学物质的使用也给环境带来了一系列的问题。本研究简述了草甘膦作用机理和毒性等概况，阐明草甘膦对水环境的危害主要在影响水质、水生生物和生态系统等方面，对土壤的危害主要体现在破坏土壤微生物生态、破坏土壤微生物群落的结构和功能、影响土壤酶活性。介绍了生物降解的草甘膦污染土壤修复方式的研究进展，草甘膦污染土壤的修复主要运用微生物降解手段。相比于吸附、光解等非生物降解，微生物降解更环保更高效且更具有前景。最后对草甘膦污染土壤修复的微生物降解方式进行了展望，以期为草甘膦微生物降解技术在草甘膦污染土壤中的应用和改进提供参考。
针对南方喀斯特矿区的镉污染问题，本研究旨在评估不同营养修复剂对污染稻田土壤的原位修复效果。通过设置3个处理组：对照组（T1，不添加修复剂）、无机营养修复剂组（T2）及有机无机营养修复剂组（T3），利用梯度扩散薄膜法（DGT）分析了水稻根际土壤中镉的形态变化和生物有效性，并探讨了这些变化与土壤质量之间的相关性。研究结果显示：（1）营养修复剂显著影响了稻田土壤中镉的形态分布，促进了可交换态镉向残渣态镉的转化。具体来看，与对照组相比，T2、T3分别降低了可交换态镉含量占比14.71%、5.88%，增加了可还原态镉含量占比8.51%、6.38%。虽然T3对残渣态镉含量的影响不明显，但T2使其增加了10%。（2）T2、T3 2种营养修复剂均显著降低了水稻收获期根际土壤中镉的生物有效性，T2、T3分别降低了54.21%、50.47%。（3）与对照组比较，T2、T3显著提升了土壤的有机质（7.37%、7.50%）、pH（5.29%、17.06%）和阳离子交换量（12.24%、11.10%）。营养型修复剂利于矿区镉污染稻田土壤修复并实现土壤质量同步提升。
为明确广东省种植业的碳排放特征及其与农业经济增长的脱钩状态，预测2022—2060年种植业碳排放趋势，为广东省制定农业减排增汇政策提供理论依据。基于农业物质投入和农田土壤利用两大类碳源，采用IPCC（政府间气候变化专门委员会）碳排放系数法，测算广东省1990—2021年种植业碳排放量、碳汇量、净碳排放量、碳排放强度、净碳排放强度，分析其动态演变趋势，运用Tapio脱钩模型分析种植业碳排放与农业经济增长的脱钩关系，并利用灰色预测模型GM (1，1)，预测2022—2060年广东省种植业碳排放量、净碳排放量。结果表明：（1）1990—2021年广东省种植业碳排放量、净碳排放量总体均呈波动下降趋势，下降幅度分别为25.23%、30.58%，排放构成方面，农田土壤利用碳排放量占比为63.94%~79.69%，农业物质投入碳排放量占比为20.31%~36.06%，化肥、农药、农膜是农业物质投入碳排放的前三来源，水稻、蔬菜种植是主要的农田土壤利用碳排放源；（2）1990—2021年广东省种植业碳汇量在波动中下降，下降幅度为22.23%，碳汇主要来源于稻谷、甘蔗和蔬菜，三者碳汇量占比为87.23%~94.03%；（3）1990—2021年广东省以农业产值为单位的碳排放强度、净碳排放强度均显著下降，下降幅度分别达93.20%、93.69%；（4）广东省种植业碳排放、净碳排放与农业经济的脱钩状态以强脱钩和弱脱钩为主，农业经济增长与种植业碳排放的协调状态较好；（5）以1991—2021、2001—2021、2011—2021年的数据为样本进行预测，均发现广东省种植业碳排放量、净碳排放量在2022年后呈持续降低趋势，但降低幅度有所不同，以2011—2021年数据为样本的预测值最小、降低幅度最大。基于此，提出持续实施化肥、农药、农膜减量增效措施，优化稻田管理，强化农业绿色低碳发展科技支撑等政策建议。
研究基于1961—2020年河南省95个气象站的逐日气象数据，采用气候倾向率分析方法，并结合Matlab和ArcGIS软件工具，系统分析了河南省设施农业气候资源及主要农业气象灾害的时空变化特征。研究结果揭示了在河南省设施农业生长季内，平均气温和平均最低气温均呈显著上升趋势，日照时数呈显著下降趋势。这些变量在空间分布上显示出明显的纬向模式，其中平均气温和平均最低气温从北向南递增，日照时数则相反。日平均气温低于-8℃的低温站次有明显减少趋势，寡照日数有显著增加趋势，暴雪发生站次无明显变化趋势，低温日数和寡照日数呈纬向分布，低温日数自北向南递减，寡照日数自北向南递增，暴雪日数空间分布不明显。综上所述，河南省设施农业气象灾害的发生规律具有区域性特点，因此，在发展设施农业时，应考虑区域差异，科学规划布局。
本研究旨在评估冰酒葡萄(Ice wine grape) 在秦岭北麓西安段的生态适宜性，以促进该作物种植的经济潜力并优化当地葡萄产业结构。根据冰酒葡萄生长需求和秦岭北麓自然气候特点，研究选取最冷月均温、≥10℃有效积温、生长季干燥度、坡度、土壤pH等评价因子，确立冰酒葡萄适宜性评价体系。基于秦岭北麓西安段2000—2021年逐日气象观测数据、生态数据，采用层次分析法(AHP)、改进熵值法(EWM)、TOPSIS综合评价法，本研究构建了一个冰酒葡萄种植综合区划评估模型，对影响冰酒葡萄种植的气候、地形、土壤三大指标的空间分布进行分析。经统计分析得出最适宜区、适宜区、次适宜区和不适宜区4个等级。结果表明，所提出的方法能够有效地识别秦岭北麓西安段内冰酒葡萄种植的生态优势区域，且所得区划结果与实际情况高度一致。这一发现对冰酒葡萄种植的区域布局和科学规划提供了重要参考。
为了解湘南烟稻轮作区植烟土壤肥力变化特征及当前土壤肥力水平，更好地管理植烟土壤资源及培肥改良土壤提供依据。以郴州市和永州市下辖10个地区为研究区域，通过对2010、2015、2022年土壤pH、有机质及其关键元素进行综合分析，系统评价了土壤肥力的变化情况。结果表明：相比2010年，2022年湘南烟稻轮作区植烟土壤pH和有效锰相对稳定，土壤有机质、碱解氮、全钾和有效钼分别下降了9.78%、19.71%、32.37%和66.67%，而全磷、有效磷和速效钾却分别显著上升了26.37%、76.78%和122.53%，土壤中微量元素（水溶性氯、有效铁、有效铜、有效硼和交换性镁）也出现显著增加。经过12年的生产利用，湘南各地区土壤综合肥力值均有提升，稻作烟区综合肥力指数整体提高了0.190个单位，肥力等级由中等提升至较高等级，肥力显著提高。烟草施肥应稳pH控氮、磷增钾，增施钼元素肥料，保持锰元素施肥水平，减少氯和锌等中微量元素肥料的用量。
本研究聚焦于评估厌氧消化技术在处理有机废弃物、转化为再生能源和有机肥料方面的应用，并探讨了其对环境影响的减缓作用。采用文献综述方法，深入分析了温度、碳氮比、有机负荷率、挥发性脂肪酸、水力停留时间和pH等因素如何影响厌氧消化过程的效率与稳定性。研究表明，这些参数对促进微生物活动、加快有机物分解以及维持系统稳定运行均具有显著影响。通过对玉米秸秆、畜禽粪便和厨余垃圾等典型有机废弃物的案例分析，验证了厌氧消化技术的有效性，并详细阐述了该过程中关键微生物群落的结构和功能，包括细菌和古菌在不同阶段如水解、酸化、乙酸化和产甲烷中的作用机制。此外，文章还讨论了有毒物质生成问题及其管理策略。最终，文章建议通过提升厌氧消化效率、开发新型反应器技术以及加强微生物种群研究，将有助于使厌氧消化技术在未来实现更高效、稳定且广泛的运用。
聚乙烯(Polyethylene，PE)作为全世界使用量最多的塑料之一，因其耐磨性、高分子量和抗损坏特性而在自然环境中持久存在。PE的破裂形成微塑料（Microplastics, MPs），这些微塑料已大量积累并对生态系统构成威胁。目前，已有研究表明PE能够被部分降解，但在寻找能够完全降解PE的微生物或酶，以及构建更完整的PE生物降解途径方面仍需深入研究。本文通过综述PE的分类、回收技术、表征方法、以及降解PE的微生物和酶的种类，探讨了生物降解的途径及其影响因素，并对未来研究方向从理论和应用两方面提出了建议，为继续探索其降解机制提供理论依据。
氮是植物生长所需的三大主要营养元素之一，而硝态氮和铵态氮是植物吸收的2种主要氮素形态。硝态氮与铵态氮在植物生长过程中发挥着不同的作用。植物主要通过根系吸收硝态氮来满足生长过程中氮的需求，并转化为氨基酸、蛋白质等生物活性物质的合成原料，同时硝态氮参与叶绿素的合成，促进光合作用的进行；铵态氮也可被植物根系吸收，并用于植物体内蛋白质和氨基酸的合成，而且铵态氮的吸收速度较快，能够满足植物对氮素的迅速需求。由于植物生长特性不同，植物对硝态氮和铵态氮的利用效率有所差异。植物的基因型和环境因素都会影响其对不同氮素形态的利用能力，形成一些植物对硝态氮偏爱，而另一些植物则对铵态氮更为偏爱。本文从土壤氮素形态与转化影响因子、植物对氮素吸收机制以及高效氮素循环转化展望3个层面综述相关的研究进展，为作物生产中氮肥调控、土壤生态修复等科学研究提供技术理论参考依据。
渭河流域生态系统的稳定和可持续发展是实现黄河流域保护和高质量发展战略的关键。本研究以渭河流域甘肃段为研究对象，采用生态足迹理论和改进的三维生态足迹模型，评估了2005—2020年期间该区域的生态安全状况及其变化趋势。基于此，对渭河流域的生态可持续性以及资源供需平衡进行了综合评价。结果表明，该时段内，渭河流域甘肃段的生态足迹、生态承载力和生态赤字均呈增长趋势，其中生态足迹的增速超过了生态承载力的增速，导致生态赤字持续增加，反映出该地区资源供给不足以满足需求。生态足迹分析的广度与深度均有所增加，反映出该区域存量资本被过度利用，且耕地、林地和建设用地对资源流量的占用水平上升，而水域和草地的占用水平下降。此外，生态足迹的变化受多种因素驱动，包括自然环境、经济增长和社会发展等，其中建成区面积、城镇化率、人均GDP和各产业产值与之正相关。研究还发现，区域土地的生态可持续性已从基本平衡转变为轻度不可持续状态，并且有进一步恶化的趋势。适度人口比例实际人口的比例下降，人口增长空间减小，使得生态可持续性难以稳定保障。本研究为黄河流域保护和高质量发展战略提供了科学依据。
为进一步推动沿黄地区农业水资源集约利用，笔者对山东沿黄9市25个县（区）地下水和地表水使用情况、农业灌溉模式等进行系统调研分析，借鉴发达国家经验和前人研究成果，力求通过系统性、前瞻性和全局性视角，综合农业技术、设施管护、行政管理、科技创新、理念转变等多方因素，提出促进农业水资源集约高效利用的对策和建议。研究认为，应以县域为单位做好水资源利用总体规划，将农业节水灌溉要求落实到县域规划和农业发展等各环节，通过科学调整乡村产业布局、推广先进节水技术，让有限的黄河水资源发挥最大效益。
土壤酸化已成为制约茶产业发展的一个重要因素。以促进杭州地区茶园的可持续发展为目标，作者在杭州主导的茶园中设立了30个持久固定的监测点，通过连续8年的观察和监测，分析了土壤酸化的现状、酸化速率以及它们与酸雨、土壤特性的关系。研究结果表明，有90.0%的茶园面临着土壤酸化的严重问题，其中pH<4.0的严重酸化茶园占到了50.0%；相比于2015年的基准监测数据，有29个茶园的土壤pH出现了不同程度的降低，只有1个茶园的土壤pH有所上升。平均酸化速率每年下降0.022个单位。茶园土壤酸化程度与酸雨的强度和成土条件有关，其pH的下降速率与有机质、阳离子交换量及交换性盐基总量呈极显著负相关。
研究旨在评估黑龙江省东南部水稻气候生产潜力，并分析其增产空间，以便为该地区合理有效利用气候资源、提高水稻生产力提供科学依据。通过收集发育期观测数据，确定了水稻播种、移栽及成熟的临界温度指标，并采用联合国粮食和农业组织(FAO)推荐的逐步订正法计算了水稻的气候生产潜力。进而还分析了多年气候变化对水稻生产潜力的影响。研究结果显示，播种期、出苗期和成熟期的临界温度分别为5℃、12.5℃、10℃。在五常、宾县、宁安地区，无论是从播种到成熟期间，还是从移栽到成熟期间，水稻的气候生产潜力均呈现出增长趋势。特别是在气候变暖的情况下，宁安地区的水稻生产受到了积极影响。通过对1961—2020年的数据进行分析，发现黑龙江省东南部从播种到成熟期的水稻单产增产潜力呈现先下降后升高的趋势，该地区的水稻实际生产力逐渐提高，即实际单产有所增加。然而，与其气候生产潜力相比，仍存在较大的差距，表明该地区水稻的增产空间仍然巨大。本研究的结果不仅为水稻生产的合理布局提供了科学依据，还为充分有效利用气候资源提供了指导。
中国盐碱地面积占全球盐碱地总面积的1/10，严重制约了农业生产的发展。因此，寻找有效的盐碱地修复方法对于提高农业产量和保障粮食安全具有重要意义。目前，盐碱地修复的方法有化学修复、工程修复和生物修复等，而生物修复以其经济高效和绿色环保的特点受到了广泛关注。生物修复通过植物和微生物等生物资源来改善盐碱地的土壤和环境。具体而言，盐生植物能够在盐碱地中生长繁殖，通过其特殊的生理机制，能够有效修复高浓度盐碱地，为后续作物种植创造良好条件。此外，普通作物也可以通过基因挖掘和品种培育的方式，增强其耐盐性，从而在盐碱地上实现正常生长，达到修复盐碱地的目的。除了植物，微生物也在盐碱地修复中发挥着重要作用。一些特定的微生物能够提高作物的耐盐性，或者通过降解盐碱土壤中的盐分和碱性物质，从而降低土壤的盐碱度，改善土壤环境。总的来说，生物修复是一种绿色环保，且符合中国可持续农业和循环经济发展战略的盐碱地修复方法。
为探讨镉与砷复合污染农田适用的钝化材料，采用盆栽试验，比较研究了赤泥、赤泥+铁粉、玄武岩红泥+石灰石粉、石灰石粉+铁粉和石灰石粉+生物质炭+硫酸亚铁等5种钝化材料对降低水稻籽粒中镉和砷的效果。试验结果揭示了所有测试的钝化材料均能显著改变土壤中镉和砷的化学形态，并降低它们的生物有效性，从而有效减少了水稻籽粒中的镉和砷含量。特别是，以赤泥+铁粉、石灰石粉+铁粉和石灰石粉+生物质炭+硫酸亚铁等3种复合钝化材料的效果最为明显，能够使籽粒中的镉和砷分别降低58%~63%和56%~67%。在试验条件下，5种钝化材料均不会导致土壤质量的明显下降，施用含石灰石粉和生物质炭的钝化材料还有利于降低土壤酸度、增加土壤有机质和阳离子交换量。综合效果，研究表明赤泥+铁粉是一种治理镉砷复合污染农田土壤较为理想的钝化材料。
中国化肥和农药使用量仍位居高水平状态，阻碍绿色农业发展。海藻寡糖可有效促进绿色农业的可持续发展、提高农业生产效率、保证粮食生产安全。对海藻寡糖系统总结了分类、制备技术及在农业领域的作用和应用现状。首先，对海藻寡糖进行了分类和结构的概述，其次详细讨论了海藻寡糖的物理制备法、化学制备法和生物制备法，并分别从海藻寡糖提高肥料利用率和土壤肥力，农作物增产提质，诱导农作物抗病性方面探讨了海藻寡糖在农业方面的应用。结果表明：海藻寡糖具备提高肥料利用率、帮助农作物增产提质、改善农作物提高抗病性等农业功能。最后，对海藻寡糖在农业生产领域的应用前景进行了展望，为进一步推动海藻寡糖助力实现绿色农业发展提供了参考与借鉴。
气候适宜度可以表征气候条件对作物生长发育的影响程度。利用黄土高原半干旱区通渭县近40 a气象资料和农业气象观测资料，基于模糊数学方法，根据冬小麦各发育时段对温度、水分、光照的需求，对黄土高原半干旱雨养农业区冬小麦全生育期气候适宜度进行评价。结果表明：通渭县近40 a冬小麦全生育期温度适宜度为0.58，停止生长—返青期的温度适宜度最高，达0.95，三叶期—停止生长的温度适宜度低，仅为-0.42，年际间差异小，全生育期温度适宜度以0.019/10 a的速率上升；水分适宜度为0.46，乳熟期—成熟期的水分适宜度最高，为0.66，其次为返青期—拔节期，为0.63，年际间差异大，全生育期水分适宜度以0.017/10 a的速率上升；光照适宜度为0.62，三叶期—停止生长和返青期—拔节期的光照适宜度最高，为0.68，乳熟期—成熟期最低，为0.51，全生育期光照适宜度以0.011/10 a的速率上升；综合适宜度为0.54，返青期—拔节期的综合适宜度最高，为0.70，三叶期—停止生长最低，为-0.36，全生育期综合适宜度以0.014/10 a的速率上升。冬小麦产量与抽穗期—乳熟期温度适宜度、乳熟期—成熟期水分适宜度、乳熟期—成熟期综合适宜度呈显著相关。气候适宜度能够较准确地反映出黄土高原半干旱雨养农业区冬小麦生育期内气象条件的优劣变化。
资源与环境
