资源与环境
中国农作物秸秆资源丰富，厌氧干发酵生产沼气是其高效利用的重要途径。然而，由于秸秆的木质纤维素结构致密，限制了其水解酸化及厌氧菌的降解效率。本研究系统阐述了厌氧干发酵机制，并总结了多种预处理方法对提高秸秆厌氧干发酵产沼气效率的影响，包括物理、化学、生物和联合预处理技术。通过文献综述得出的结论表明，不同预处理方法各有优缺点，单一方法难以完全满足高效、低成本的要求。本研究在阐述厌氧干发酵机制的基础上，从优化现有工艺、提升预处理效率、降低预处理成本等方面对未来的研究方向提出了建议并对秸秆预处理技术进行了展望。研究为实现秸秆资源的高效利用和可持续发展提供了思路。
本研究综合评估了壳寡糖(Chitosan oligosaccharide, COS)的制备技术，并深入分析了COS和微生物代谢产物对植物生长、作物品质提升及病虫害管理的影响，旨在增强农业生产效率和推动环境的可持续性。通过实验研究发现，COS和微生物代谢产物在提高农业产量和维持环境稳定方面具有重要作用。针对由自然和人为活动引起的气候和生态系统变化对粮食安全构成的挑战，我们提出未来开展关于COS等有机纳米颗粒以及微生物代谢产物活性的深入研究，并强调加强发展新兴肥料研究的必要性，以期为农业生产的可持续发展提供科学依据和技术支持。
系统了解16份柑橘砧木资源枳及枳橙的开花生物学特性，为砧木种质创制及新品种选育提供参考。以收集的16份枳及枳橙资源为材料，观察其物候期，并比较花苞颜色、花瓣数、花瓣横纵径、花药数、花丝数、花丝颜色、柱头数等花器官特征，同时利用光学显微镜和离体萌发法测量花粉量、花粉粒大小、花粉活力和花粉萌发力，最后采用加权隶属函数法对其开花生物学特性进行综合评价。结果表明：（1）枳和多数枳橙资源为落叶型乔木，枳橙直立树型较多且物候期稍晚于枳。枳和枳橙均以淡紫色花丝为主，多数花药数和花丝数为20~24个，但枳的花瓣普遍比枳橙小；（2）枳与枳橙资源的花粉活力、花粉量和花粉粒大小均存在显著差异。枳资源的花粉染色活力和花粉萌发率在整体上显著高于枳橙资源；（3）利用加权隶属函数法综合性评价筛选出普通小叶枳、M-3枳和大庸3号枳橙等有较好花粉育性的砧木资源。研究结果可为砧木资源评价及其利用砧木资源开展柑橘属种间/种内杂交育种、创制柑橘砧木新种质提供参考。
本研究旨在探明不同有机物料施用对洱海流域露地蔬菜和水旱轮作2种典型种植模式农田土壤温室气体排放的影响。采用室内培养试验，设置了不添加有机物料(CK)、秸秆、生物炭和牛粪添加4个处理，在恒温恒湿下培养15 d。结果表明：（1）与CK相比，有机物料对菜地土壤N2O排放均有抑制作用，对水旱轮作土壤则为促进作用，其中秸秆的促进作用最高。与秸秆处理相比，生物炭和牛粪处理水旱轮作土壤N2O排放分别降低了64.9%和68.3% (P<0.05)。3种有机物料均降低了菜地土壤N2O排放比率，但仅秸秆添加显著增加了水旱轮作土壤N2O排放比率(P<0.05)。（2）与CK相比，生物炭和牛粪处理对菜地和水旱轮作土壤CO2排放均表现出轻微的抑制作用，生物炭和牛粪处理CO2排放量比秸秆处理分别降低了84.9%~85.1%和41.7%~43.1% (P<0.05)。（3）有机物料添加增加了菜地土壤CH4排放量，而仅秸秆添加提高了水旱轮作土壤CH4排放量(P<0.05)。（4）与CK相比，有机物料添加后菜地土壤硝化速率显著升高(P<0.05)，土壤矿化速率也均升高，但仅秸秆和牛粪处理效果显著(P<0.05)；而水旱轮作土壤硝化速率和矿化速率则均有所降低，其中秸秆和生物炭显著降低(P<0.05)。长期仅施有机肥的水旱轮作农田土壤全球增温潜势比菜地高，其中秸秆添加显著提高了水旱轮作土壤增温潜势，而3种有机物料均显著降低了菜地土壤增温潜势。研究可为洱海流域农田合理添加有机物料以降低温室气体排放和提高土壤供氮能力提供了科学依据。
本研究旨在评估不同前作对大理烟区烤烟生产的适宜性。从大理州12个烟区采集烤烟前作连续种植小麦、大麦、蚕豆、油菜、豌豆、大蒜、冬闲5 a的土壤样品，进行土壤养分含量测定，采用模糊数学计算出各个养分指标的隶属度，并据土壤养分隶属度对大理烤烟前作的适宜性进行综合性评价。结果表明，烤烟前作种植小麦后适宜烤烟生长的土壤碱解氮、水溶性氯含量分布比例和隶属度高，有效磷、速效钾含量分布比例和隶属度中等。烤烟前作冬闲后适宜烤烟生长的土壤碱解氮、速效钾、水溶性氯含量分布比例和隶属度高，有效磷含量分布比例和隶属度中等。综上，研究表明在大理烟区烤烟与小麦轮作和冬闲是最适宜的轮作模式。
氮肥过量或不合理施用不仅会增加农田氮损失，降低氮肥利用率(NUE)，不利于产量的提高，还会引起环境问题。硝化抑制剂可通过抑制硝化作用减少氮损失，提高氮利用。尽管硝化抑制剂降低中国农田氧化亚氮(N2O)排放和促进作物产量的相关研究较多，但仍缺乏系统分析。本研究基于数据整合分析的方法，系统分析了氮肥配施硝化抑制剂对中国农田N2O减排效应、主要作物产量及农田NUE的影响，以明确土壤pH、施氮量和作物类型对硝化抑制剂应用效果的具体影响。结果表明：氮肥配施硝化抑制剂可使农田N2O排放效应量降低38.66% (P<0.05)，主要作物产量效应量增加7.31% (P>0.05)，作物氮素吸收效应量和氮肥利用率效应量分别提升10.97% (P>0.05)和25.64% (P>0.05)。不同类型硝化抑制剂中，DMPP对N2O的减排效应最大(57.30%)，其次是CP (35.07%)与DCD (32.28%)；CP的增产效应最高(12.76%)，其次为DCD (5.65%)与DMPP (4.25%)。硝化抑制剂对高氮投入农田(≥300 kg/hm2) N2O的减排效应大于中、低氮投入农田(<300 kg/hm2)；硝化抑制剂对中氮投入农田(200~300 kg/hm2)主要作物的增产效应大于高氮和低氮投入农田；硝化抑制剂对中性农田土壤N2O减排和作物增产效应最大，其次是碱性土壤。主成分分析结果表明，在硝化抑制剂与氮肥配施的条件下，土壤pH是影响作物产量和N2O排放的主要因素。综上，氮肥配施硝化抑制剂能显著降低中国农田N2O排放，在一定程度上提高作物产量、吸氮量和氮肥利用率，是减少氮肥损失，促进氮肥高效利用的有效措施。
掌握巴州地区小麦干热风灾害的发生发展规律，有针对性地采取防御措施，对于保障当地粮食安全具有重要意义。选取若羌县、轮台县和焉耆县作为代表地，根据不同地区干热风对小麦的影响，参照小麦干热风气象行业标准，利用1981—2023年5—6月巴州地区9个国家级气象站及农区114区域自动站逐日气象观测数据、农业气象观测站小麦发育期数据及地理基础信息等资料，结合ArcGIS10.8作图，分析巴州地区小麦干热风日数和过程的时空变化特征，并进行风险区划与评估。结果表明，近43 a来巴州地区干热风整体呈波动上升趋势，趋势倾向率分别为2.2 d/10a、1.2次/10a。20世纪80年代减少较为明显，20世纪90年代、21世纪10年代呈增多趋势，2011年后明显增多，具有时间阶段性特征，其中2017、2022年为干热风高发年份。从3种不同等级的干热风占比来看，轻型>中型>重型。研究发现，巴州地区小麦干热风高风险区主要分布在塔里木盆地南缘且末、若羌沿车尔臣河以南小麦种植区域，塔里木盆地东南部的若羌、铁干里克一带以及尉犁县沿塔里木河北部的部分地区，低风险区主要分布在焉耆盆地平原农区大部，库尔勒东部、轮台县西部等地，其余区域为较重及中度风险区。根据不同风险区，可因地制宜采取不同的灾害防御措施。
为探究不同改良物料对盐碱土壤理化性质及玉米产量的影响，在内蒙古土默特右旗中度盐碱地上开展了脱硫石膏、新型改良剂和有机肥对盐碱土壤改良和玉米生长的影响研究。结果表明：（1）施用改良物料降低了0~20 cm和20~40 cm土层土壤pH和全盐含量，其中，T4处理对土壤pH降低效果最好，不同土层土壤pH较对照分别显著下降了8.38%和6.65%；T6处理对0~20 cm土层盐分抑制效果最好，较对照显著下降了44.84%，T4处理对20~40 cm土层盐分抑制效果最好，较对照显著下降了44.84%。（2）施用改良物料增加了0~20 cm和20~40 cm土层土壤速效磷、速效钾和碱解氮含量，平均增幅分别为15.8%~65.48%、3.06%~19.07%和3.45%~20.24%。（3）施用改良物料增加了不同生育时期玉米株高、茎粗，提高了玉米产量和产量构成，T7处理较其他改良处理对玉米生长和产量提升效果较好，玉米株高、茎粗、百粒重、产量较对照分别显著提高了26.21%、20.64%、21.56%、55.21%。综上，施用改良物料可以改善盐碱土壤质量，提升土壤养分，促进玉米生长和提高玉米产量。
研究旨在应用不同人工植草模式对石漠化草地进行生态修复，筛选适宜石漠化草地生态功能恢复的植被模式。在砚山典型石漠化区域，采用黑麦草单播、鸭茅单播、非洲狗尾草单播、鸭茅与猪屎豆、非洲狗尾草和白三叶、非洲狗尾草和紫花苜蓿混播等6种人工植草模式，于3个不同程度的石漠化区域进行修复实验。结果表明：（1）修复后地上生物量、地下生物量、群落总盖度以及土壤有机质、全磷、有效磷、速效钾显著增加；（2）不同植草模式之间土壤含水量、水分利用效率、群落总盖度、地上生物量、地下生物量、地上地下生物量比等存在显著差异，土壤含水量、水分利用率、地上生物量、地上地下生物量比值均以黑麦草单播模式最高，群落总盖度以非洲狗尾草和紫花苜蓿混播模式最高，根系生物量以鸭茅与猪屎豆混播模式最高。研究表明，人工植草对于恢复目标地区植被和土壤养分有显著的积极作用，不同植草模式所起作用不同，但混播模式没有表现出特别的优势。
通过分析土壤有机质含量对粮食单产的影响方式和程度，为耕地土壤测土配方施肥工作中有机质含量的确定提供理论参考，也为粮食生产中的降本增效提供相关建议。以兰考县为例，用3种方式对样点进行处理，分别采用趋势分析法，在散点图中添加拟合曲线，系统研究了2019年耕地质量等别成果中的土壤有机质含量因素和当年203个行政村粮食单产的相关关系，分析了土壤有机质含量对粮食单产的影响。结果表明：粮食单产不会随土壤有机质含量的增加而一直增加，二者的关系在图形上呈开口向下的抛物线形态，理论上存在一个能让粮食单产达到最大值的土壤有机质含量临界值。根据3种拟合曲线，计算出兰考县的土壤有机质含量临界值在12.50~13.00 g/kg之间。参考《高标准农田建设通则》(GB/T 30600—2022)中的相关要求，经过验算和分析，将兰考县土壤有机质含量的临界值确定为15.00 g/kg。建议不同的地区要根据自身情况严格论证土壤有机质含量的临界值，当有机质含量达到临界值后，可以适当减少有机质方面的投入，降低粮食生产成本，同时也不会因过多增加土壤有机质含量而影响粮食产量。
真菌作为土壤中不可或缺的微生物群体，对苹果的生长和病害防治具有至关重要的影响。本研究的目的是比较中国西南地区老龄苹果园土壤类型对土壤真菌多样性的影响。试验包括4种土壤类型：棕壤(Brown soil，BS)、沙壤(Sandy soil，SS)、黄壤(Yellow soil，YS)和重茬土壤(Apple replant disease soil，ARDS)。结果显示：尽管4种土壤的α多样性没有差异，但SS的Sobs和Ace最低，ARDS具有最高的Sobs。ARDS、BS、SS和YS分别有326、301、265和303个操作分类单元(Operational Taxonomic Unit，OUT)，4种土壤共享了178个OUT。4种土壤单独拥有的OTU介于23到47个(ARDS>BS>YS>SS)。在4种土壤中，Solicoccozyma、Mortierella、Rhodotorula、Vishniacozyma是相对丰度最高的前4种真菌属。在属水平，4种土壤对包括Bionectria、Cladosporium、Mycoarthris、Cylindrocarpon和Clonostachys在内的15种真菌的相对丰度具有显著影响(P<0.05)。重茬土壤具有较多的物种，出现指示重茬现象的物种相对丰度较高。尽管所有土壤类型都出现致病菌，但相对丰度较低。
为探索昆明地区大白菜在微喷条件下的耗水规律和节水潜力，在云南省灌溉试验中心站以‘青岛83-1’为试验作物，于2019年7月7日和9月26日播种2茬大白菜，采用当地群众高产种植灌溉经验为水分处理，使用云智能土壤水分仪研究微喷条件下的夏季和秋季大白菜生育期内耗水量和耗水规律。结果表明，2茬大白菜全生育期蒸发蒸腾量为119.23、102.57 mm，日均蒸发蒸腾强度为1.66、1.27 mm/d，其中结球期平均蒸发蒸腾量最高(47.54 mm)，苗期平均蒸发蒸腾量最小(2.36 mm)。不同生育期大白菜蒸发蒸腾量表现为结球期>莲座期>采收期>团棵期>苗期。典型日大白菜蒸发蒸腾量变化曲线呈单峰变化，蒸发蒸腾量高值主要集中在11:00—14:00，且出现明显的“午休”现象。大白菜蒸发蒸腾量随土壤深度增加而减少，0~10 cm处蒸发蒸腾量最多，平均占比达到45.25%，30~40 cm处蒸发蒸腾量最小，平均占比为7.74%。根据大白菜不同生育期土壤含水量的适宜区间，2茬大白菜分别存在2次和3次过度灌水情况，如能避免过度灌水，2茬大白菜可分别节水160.0、180.0 m3/hm2。
预测月见草(Oenothera biennis)在黑龙江省的潜在适生区及未来气候条件下的变化规律，以期为进一步监测和防治提供依据。运用MaxEnt模型、ArcGIS软件等软件预测当前及未来2个时期（2021—2040、2041—2060年）3种碳排放(ssp126、ssp370、ssp585)气候情景下月见草分布的变化规律，分析影响黑龙江省月见草分布的主导环境因子及扩张趋势。结果表明：（1）Maxent模型预测的AUC值达0.864，预测结果准确。（2）对月见草生境影响较大的环境因子为年平均降水量(26.5%)、最冷月最低温度(21.3%)、年平均温度(16.9%)。（3）月见草在黑龙江省的适生面积达23.16×104 km2。其中高适生区面积占全省的9.11%。（4）在未来气候21世纪40年代变化情景下，月见草适生区在ssp126、ssp370、ssp585气候条件下分别增加了5.78%、5.16%、8.52%，21世纪60年代变化情景下，月见草适生区在3种气候条件下分别增加了7.51%、8.95%、8.66%。未来气候变化下，入侵植物月见草适生区呈现由中心向四周扩散趋势，年平均降水是影响月见草分布的主要影响因子。
为了给Bacillus megaterium选择理想的吸附载体。测定了草炭、金针菇渣、腐熟鸡粪、牛粪、羊粪的吸菌量及其载体菌剂的有效活菌数、胞外多糖（EPS）含量和发芽指数。草炭的吸菌量最高为1.64 mL/g，但随存放时间延长，草炭载体菌剂的有效活菌数和EPS含量急剧降低，且38 d内的发芽指数均小于80%，表现植物毒性。鸡粪和金针菇渣的吸菌量虽小于草炭，但随存放时间延长，鸡粪载体菌剂的有效活菌数和EPS含量逐渐增大，金针菇渣载体菌剂的EPS含量逐渐增加、有效活菌数降低幅度缓慢，且存放7 d后发芽指数均大于80%，表现植物无毒性。第38天时鸡粪和金针菇渣载体菌剂的有效活菌数分别为1.29×109 CFU/g和6.20×108 CFU/g，EPS含量分别为535.29 mg/kg和559.34 mg/kg，均显著高于其他载体菌剂。鸡粪和金针菇渣是B. megaterium较为理想的吸附载体。
本研究旨在探讨有机肥配施化肥的施肥管理方式在北京郊区低肥力粮田的应用效果。研究总结出了一套适用于北京郊区冬小麦—夏玉米轮作下的低肥力粮田快速培肥和高产施肥技术。通过在北京市密云区和顺义区进行的田间试验，比较了常规单施化肥、快速培肥处理和高产施肥处理3种模式下的作物产量和土壤有机碳含量变化。结果显示，与常规单施化肥处理相比，快速培肥处理增产效果不显著，增产率仅为1%~2%左右，但土壤有机碳含量增加，其中密云区增加了1.06 g/kg、顺义区增加了0.96 g/kg；高产施肥处理的增产效果显著，其中密云区增产率分别达到了9.9%（冬小麦）和11.5%（夏玉米），顺义区增产率分别达到了10.9%（冬小麦）和10.1%（夏玉米），但密云区土壤有机碳含量仅增加了0.06 g/kg，顺义区土壤有机碳含量未增加。本研究为北京郊区低肥力粮田提供了一种既能提高作物产量又能改善土壤质量的施肥策略。
为探究畜禽粪便与脱硫石膏配施改良滨海盐碱土的作用，本文以天津静海地区滨海盐碱土为试验对象，通过设置田间小区试验，分析牛粪和脱硫石膏的不同用量在配施处理下对土壤pH、全盐、土壤离子组成以及小麦株高、千粒重、穗粒数、产量的影响，以期为滨海盐碱地治理提供技术参考。结果表明：9种不同脱硫石膏和牛粪组合均可以降低土壤pH，LDLG、LDMG、LDHG处理效果最好，pH下降2%~5%。相交于CK的离子组成，在相同牛粪施用量的情况下，LDLG、LDMG、LDHG的Na+、HCO3-、Cl-含量均明显降低，K+、SO42-、Mg2+和Ca2+的含量有上升趋势。Na+较CK降低15.71%~24.21%；Ca2+较CK增加110.69%~880.67%。Mg2+则增加133.41%~525.31%；HCO3-降低幅度为22.91%~59.01%；Cl-降低幅度35.51%~48.22%；K+的上升幅度为16.41%~70.02%；SO42-的上升幅度为123.21%~351.19%，SAR值降低65.59%~89.81%。施用脱硫石膏和牛粪可显著提高小麦株高、产量，株高提高幅度为4.78%~14.79%，HDLG处理株高达最大值为64.67 cm；产量增产幅度为-11.37%~19.55%，并在LDMG达到最大值。研究表明，脱硫石膏用量与土壤全盐量呈显著正相关，脱硫石膏和牛粪用量与土壤pH呈显著负相关。在牛粪定量的情况下，土壤全盐会随着脱硫石膏的用量增加呈上升趋势；在脱硫石膏用量一定的情况下，土壤的全盐含量由于牛粪施用量的增加而降低。
贺兰山东麓地区具有独特的地理环境和良好生态条件，是中国优质的葡萄酒产区，土壤营养条件与葡萄酒的品质紧密相关。本研究旨在探究贺兰山东麓不同种植年限葡萄园土壤化学性质及养分状况，以期对该地区特色产业结构调整提供依据。通过方差分析和Pearson相关性分析，对树龄小于5 a、5~10 a、超过10 a的3种不同种植年限葡萄园样地土壤进行了评估。结果显示，当种植年限在5~10 a之间时，土壤pH呈现下降趋势；而当种植年限超过10 a时，pH开始上升。在树龄为5~10 a的土壤中，有效磷和速效钾含量表现出明显的波动，但当树龄超过10 a时，这些含量开始恢复。不同深度层土壤中的有机质、碱解氮、全磷和全钾含量受树龄的影响较小，存在一定范围的波动。养分因子之间的相关性分析发现，当种植年限超过10 a后，养分因子之间的相关性显著降低。这些结果表明，随着种植年限的增加，土壤养分因子以及养分因子之间的关系会发生变化，这为优化贺兰山东麓地区葡萄园土壤管理和改良提供了依据。
基于招远地区2023年苹果物候期观测资料，苹果花期、坐果期、果实膨大期、成熟期四大物候期间的光、温、水等气象要素，分析招远地区月气象条件变化特征及其对苹果生长的影响，并对苹果关键生长期间农业气象特征进行分析。结果表明：整个生育期间气象条件对苹果生长利大于弊；春季气温回升较快，物候期比前一年提前10 d、苹果成熟采摘期比前一年推迟12 d，苹果整个生长期延长；4月开花期降水偏少，有利于苹果授粉和提高坐果率；果实膨大期气温偏高，积温偏多，光照充足，苹果膨大期时间有所延长；苹果生长后期气温偏高、光照适宜、降水偏少，对苹果上色、增加甜度和改善苹果的品质十分有利，苹果的甜度、色泽和品质较好。研究结果提出苹果生育期间最佳气象条件，为合理利用有利的农业气候资源、协助果农科学管理苹果种植、趋利避害、发展果业生产、提高苹果品质和经济效益提供有力的气象科技支撑，为特色气象服务提供科学参考依据。
甘薯是世界上重要的粮食、饲料、工业原料作物。随着高通量测序技术的快速发展，转录组测序技术已广泛应用于甘薯研究之中。为了今后利用转录组学技术更好地开展甘薯功能基因挖掘、重要性状调控机制解析等研究，本综述分析了各国研究机构共享的甘薯转录组数据，并总结了近年来转录组测序技术在甘薯逆境胁迫响应、块根发育和淀粉合成等方面的应用及取得的成果。认为目前甘薯转录组研究在试验设计、数据挖掘以及研究结果实用性方面仍存在不足。提出在未来研究中，可将转录组学技术与其他组学技术及遗传学分析方法相结合，以推动甘薯研究的不断深入。
为了解杭州市规模化设施蔬菜基地连作障碍状况，选择20个代表性蔬菜基地，在对其调查的基础上采样分析了耕层土壤的理化性状。结果表明：基地平均种植年限13.75 a，连作现象较为普遍，连作障碍较为突出，作物平均减产15.0%，化肥施用量偏大；基地土壤退化严重，土壤pH≤5.5的样品占比55.0%，含盐量>0.2%的样品占比35.0%；土壤中有效磷和速效钾富集明显，平均值分别达到93.8 mg/kg和516 mg/kg。针对退化问题，提出了相应的防治对策。
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