当期目录

2025年 第27卷 第6期    刊出日期：2025-06-15

上一期   

农业创新论坛

联邦学习在智慧农业系统中的应用研究综述

汤敏睿, 何亮, 顾生浩, 杨婉霞, 岳瑞君, 谭艺, 王磊, 冯腾飞

2025, 27(6):  1-15.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0002

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2587KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着信息化的发展，农情数据采集、处理、分析和应用已成为智慧农业的第一驱动力。在传统智慧农业管理系统中，通常需要将农业数据集中到中心服务器上进行分析和模型训练，这种方式存在数据泄露的风险。关键农业隐私数据泄漏严重影响到农户和农业机构的利益，因此很多农户和机构会谨慎处理原始数据的共享问题。针对这一问题，联邦学习允许不同农业机构、农场和农业企业在只共享加密模型的条件下完成农事决策模型训练，降低了农业隐私数据泄漏风险，保护了数据提供方的合理权益。介绍了联邦学习技术在智慧农业领域中的理论发展、技术创新和应用实践，并根据智慧农业系统的发展趋势提出基于联邦学习的智慧农业系统的设计建议。为相关领域研究者和实践者提供了参考，对推动农业数据科学的进步、保障农业数据安全和提升农业智能化水平有理论参考价值和实践指导意义。

我国作物多性化时空变化特征及影响因素

王伟明, 潘欣, 孔德平, 安宇, 郭爽, 孙志梅, 薛澄, 孙荣军, 马文奇, 许华森

2025, 27(6):  16-27.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0086

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4311KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

集约化生产造成农作物种植渐趋简单化，目前对我国作物多样化时空变异定量及其影响因素的研究比较缺乏。基于我国1949—2021年作物生产、耕地利用、社会经济和生产技术数据，利用时间序列变异位点检测和随机森林模型定量分析全国作物多样性的时空变化特征及其驱动因素。结果表明，在时间上，全国作物和粮食作物的多样化指数表现出多次明显历史变动，其中1991—2005年是历史最高时期。在空间上，作物和粮食作物的多样化指数均以四川盆地及周边地区为全国最高，华南区最低。在全国尺度上，农村居民人均可支配收入对作物和粮食作物多样化指数变化的贡献率最大，分别为21.0%和27.5%。在区域尺度上，在东北平原区，禾本科作物规模、豆科作物规模和农村居民人均可支配收入是影响作物和粮食作物多样化指数最高的因素；在北方干旱半干旱区和黄淮海平原区，禾本科作物规模和农村居民人均可支配收入是影响作物和粮食作物多样化指数最高的因素；在其他6个农业区，作物和粮食作物多样化指数明显受社会经济因素的影响。因此，在我国作物种植结构调整中，应根据农村经济的实际，进一步明确农业区作物生产功能定位、优化禾本科和豆科作物种植面积，以夯实粮食安全根基、推动农业绿色发展和提高农业应对气候变化能力。

生物技术 生命科学

二倍体长穗偃麦草HSP70基因家族鉴定及表达模式分析

孙吉林, 张家琦, 孟凡森, 孙思龙

2025, 27(6):  28-38.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0409

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3877KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

热激蛋白HSP70（heat shock protein 70）家族是一类结构高度保守和功能强大的蛋白家族，然而有关其在二倍体长穗偃麦草（Thinopyrum elongatum）中的研究尚未报道。为研究二倍体长穗偃麦草HSP70基因家族（TeHSP70），基于生物信息学方法对二倍体长穗偃麦草TeHSP70基因进行鉴定，并系统分析其在盐胁迫和多组织中的表达模式。结果表明，在二倍体长穗偃麦草中共鉴定到29个TeHSP70基因，可分为3个亚族，均匀地分布在7条染色体上；其中有26个TeHSP70基因定位于细胞质，且都包含α-螺旋、延伸链、β-折叠和无规则卷曲结构。29个TeHSP70基因在基序上高度保守，但基因结构存在差异，此外在各基因上游均包含多种激素和胁迫响应的顺式作用元件。共线性分析显示，29个TeHSP70基因间存在3对串联重复和片段重复事件；同时与水稻和小麦有着多对同源基因，而与拟南芥同源基因较少。蛋白质互作网络分析显示，有11个TeHSP70蛋白间存在复杂且密切的蛋白质互作网络。表达分析显示，随着盐胁迫的增加（0~300 mmol·L^-1）有7个TeHSP70基因持续上调，有6个TeHSP70基因持续下调，其余16个TeHSP70基因未表达或变化特征不连续；有25个TeHSP70基因在10个不同组织中均有表达，有4个TeHSP70s基因仅在部分组织中表达。以上研究结果为深入解析二倍体长穗偃麦草HSP70功能提供了有效的借鉴和参考。

86份谷子种质资源萌发期抗旱性综合评价及筛选

薛新伟, 刘丹, 张姼, 韩雯毓, 穆安康, 于智坤, 杨帆, 温雅辉, 张家林, 张永平, 王显瑞

2025, 27(6):  39-51.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0515

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2851KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

种子萌发阶段是对外界环境最敏感阶段。为筛选萌发期具有较强抗旱性的谷子种质资源，以内蒙古地区86份谷子种质为研究对象，分别设置质量体积分数0%和20% PEG-6000干旱胁迫处理，测定不同处理下各种质萌发期的发芽势、发芽率、萌发指数、根长、芽长、芽根比、鲜重共7个性状，并采用综合评价法对不同谷子种质萌发期的抗旱性进行评价。结果表明，干旱胁迫影响谷子种子萌发，7个性状的变异系数为4.00%~37.44%，抗旱系数的变异系数为20.06%~33.84%；各指标的抗旱系数间均呈现出一定的相关性，其中萌发指数与发芽率的相关性最强，相关系数为0.92。主成分分析提取出5个主成分，累计贡献率达99.25%。聚类分析将86份谷子种质划分为5个类群，筛选出高抗旱种质12份，分别为CMG01、CMG04、CMG05、CMG20、CMG30、CMG37、赤谷K9、公谷2号、金苗K10、CMG58、CMG60、CMG62。通过逐步回归分析建立谷子萌发期抗旱性评价预测模型为：Y=-0.225+0.838x₃+0.170x₄+0.219x₅+0.116x₆，x₃、x₄、x₅、x₆分别为萌发指数、根长、芽长、鲜重，这4个性状可作为谷子萌发期抗旱性的鉴定指标。以上研究结果为谷子抗旱新品种培育和抗旱机理研究提供种质基础和理论参考。

高粱苗期耐盐性鉴定与评价

王满红, 肖梅娟, IRSHAD Ahmad, NIMIR Eltyb Ahmed Nimir, HANADI Ibrahim El Dessougi, 周桂生, 朱广龙

2025, 27(6):  52-63.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0616

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1275KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探究不同高粱品种苗期的耐盐性，为开发和利用盐碱地筛选耐盐品种，以19份高粱品种为试验材料，设置0（CK）、100（S1）、150（S2）、200 mmol·L^-1 NaCl（S3）共4个盐处理，在萌发期和苗期对萌发指标和地上与地下部11个表型指标进行统计，通过差异性分析、相关性分析、主成分分析、隶属函数分析和聚类分析方法，评价高粱苗期耐盐性。结果表明，盐胁迫显著影响高粱萌发和生长相关指标，各指标均随盐梯度的增加逐渐降低。其中，在S3水平下降幅最大，与CK相比，各品种平均株高降低79.60%，茎粗降低44.60%，地上部鲜重降低89.97%、地上部干重降低62.30%、总根长降低95.65%、根系总表面积降低94.56%，根系体积降低91.97%。在此水平下，通过综合耐盐系数、耐盐性度量值和系统聚类分析将19份高粱品种划分为4个级别，其中，强耐盐级别包括5个品种，较强耐盐级别包括5个品种，弱耐盐级别包括7个品种，盐敏感级别包括2个品种。主成分分析表明，3个主成分可以代表原11个指标78.50%的数据量，其中根总表面积、地上部干重和地下部鲜重可以作为高粱苗期耐盐的主要评价指标。通过整合地上部表型与地下部根系形态指标构建了高粱综合耐盐评价方法，结果可为耐盐高粱选育提供理论支撑。

外源小球藻对干旱胁迫下烤烟幼苗生理特性的影响

邹声浩, 喻奇伟, 贺帅, 张学伟, 马黔, 马关凯, 席飞虎, 罗东升, 王茂贤, 罗贞宝, 景延秋

2025, 27(6):  64-71.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0797

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1406KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究外源小球藻对干旱胁迫下烤烟幼苗生理特性的影响，以烤烟品种‘中烟100’为试验材料，以喷施清水为对照（CK），分别设置干旱处理（D）及在干旱处理的基础上将小球藻稀释50（T1）、100（T2）、150倍（T3）后施用于烤烟幼苗，对不同处理下烤烟幼苗的生理特性进行比较。结果表明，施用小球藻后，烤烟幼苗的抗氧化酶活性、光合特性及可溶性蛋白和叶绿素含量均得到提升，丙二醛和脯氨酸含量下降，其中T1处理对于缓解干旱胁迫对烤烟的生长发育的效果最佳。综上，施用小球藻能有效缓解干旱胁迫对烤烟幼苗的影响。

干旱胁迫下小粒咖啡SNP位点与可变剪接分析

喻好好, 董相书, 赵颢, 李忠贤, 胡发广, 李亚男, 娄予强, 何飞飞

2025, 27(6):  72-82.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0903

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3283KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为丰富小粒咖啡的SNP（single nucleotide polymorphism）位点，并阐明可变剪接（alternative splicing，AS）事件在小粒咖啡响应干旱胁迫中的作用，以小粒咖啡‘Catimor’为供试材料，分别进行7和14 d的干旱胁迫处理，利用RNA-seq技术结合生物信息学方法对小粒咖啡抗旱相关SNP位点和AS事件进行统计分析。结果表明，在所有样品中共鉴定到265 047个SNP位点，转换率和颠换率分别为60.72%和39.28%，分布于11条染色体，其中2号染色体上的SNP最多。位于基因外显子和内含子的SNP位点分别为110 582和100 936个。对SNP位点序列注释发现，SNP位点主要富集于氨基酸合成、运输及碳代谢等方面。AS事件分析表明，在干旱0 d与干旱7 d、干旱7 d与干旱14 d的比较中，分别鉴定到3 809、4 142个差异AS，其中外显子跳跃（skipped exon，SE）是最主要的剪接方式，这些发生AS事件的基因主要与剪接体、mRNA监控等途径显著关联。经差异表达基因与AS基因的比较分析，筛选出LOC113699257、LOC113712703、LOC113741326、LOC113730764共4个在干旱胁迫下持续显著上调的剪接因子，这些因子可能在调控咖啡响应干旱胁迫或根系发育中发挥重要作用。以上研究结果为进一步揭示小粒咖啡响应干旱胁迫的分子机制奠定了基础。

塔宾曲霉的鉴定及基因编辑方法对其同源重组效率的影响

梁丽存, 于会民, 管晓晨, 黄火清, 姚斌, 杨浩萌

2025, 27(6):  83-92.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0923

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4242KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

塔宾曲霉是一种丝状真菌，在饲料、食品、生物防治、环境修复等领域都有广泛的应用前景。通过形态学观察结合分子检测和Ehrlich试剂染色法，成功地鉴定了1株塔宾曲霉，将其命名为F316。为探索适合F316的基因编辑方法，便于基因工程改造，应用CRISPR/Cas9系统，在F316的孢子色素合成相关基因fwnA的内部插入潮霉素抗性基因，通过孢子颜色统计和抗性基因PCR验证，比较不同基因编辑元件的递送方式对同源重组效率的影响。结果表明，在F316菌株中，表达盒法、自主复制质粒法和核糖核蛋白复合体法3种不同递送方式的同源重组效率分别为70.14%、66.67%和25.70%；另外，供体DNA中同源臂的长度对同源重组效率也有影响，当同源臂长度为2 000 bp时，重组效率最好。

智慧农业 农机装备

基于无人机高光谱和集成学习的春小麦叶绿素含量反演

呼斯乐, 包玉龙, 图布新巴雅尔null, 陶际峰, 郭恩亮

2025, 27(6):  93-103.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0010

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2790KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

叶绿素含量是监测作物长势的关键指标，快速、有效、准确的估算对作物健康评估具有重要意义。通过采集3个生长期的无人机高光谱影像，结合地面叶绿素实测数据，选用多种机器学习和集成学习模型，反演春小麦叶绿素含量，并对比不同模型的反演精度。结果表明，春小麦不同生长期冠层反射率基本一致，但在770~900 nm 波长范围内显示出明显的光谱反射率强度差异。16种光谱指数均与叶绿素含量呈显著相关，其中优化植被指数1、植物生化指数和归一化差异红边指数在整个生长周期内均与叶绿素含量保持高相关性。Stacking和Voting集成学习模型的预测精度高于基础模型，其中Voting集成学习模型表现更突出，测试集中3个生长期的决定系数（R²）分别为0.78、0.77和0.73，均方根误差（root mean square error，RMSE）分别为8.70、11.36和16.17；与随机森林、支持向量机、K_近邻和岭回归相比，其R²平均分别提高约0.17、0.14和0.22，RMSE平均降低4.64、2.54和6.51，显示出良好的预测能力。研究结果可为精准农业和作物健康监测提供新的视角和方法。

沙地鲜食甘薯收获机输送分离装置设计与试验

郑刚, 许鹏, 陈栋泉, 杨松梅, 吴敏生, 杨然兵

2025, 27(6):  104-112.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0092

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2798KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对沙地鲜食甘薯机械化收获破皮率高的问题，设计了一种橡胶包裹的一体式输送分离装置。对该装置的关键部件进行设计，以输送分离装置线速度、抖动装置振幅和挖掘深度为试验因素，以甘薯破皮率和损失率为评价指标，采用二次回归正交旋转组合设计进行田间试验和性能测试，并使用Design Expert软件对试验结果进行方差分析、响应面绘制以及参数优化。优化后最佳工作参数组合为：输送分离装置线速度为0.28 m·s^-1、抖动装置振幅为14 mm、挖掘深度为232 mm，预测破皮率为0.851%，损失率为0.678%。验证结果显示，该参数组合下破皮率为0.866%，损失率为0.694%，优化结果与验证结果基本一致，满足沙地鲜食甘薯收获要求。

融合亮度自适应模块的端到端低光环境黑猪检测技术研究

黄梦真, 李皞, 胡桓浚, 李梓芃, 盛钟尹, 刘义凡, 夏震言, 郑奥运

2025, 27(6):  113-125.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0493

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6149KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决低光环境下黑猪图像质量差、识别与定位难度大，以及黑猪聚集时因遮挡和粘连导致的误检与漏检问题，提出LADnet（low-light animal detection network）检测模型。首先，采用亮度自适应模块（illumination-adaptive-transformer，IAT）及坐标注意力机制 （coordinate attention，CA）对图像进行增亮与降噪处理；接着，设计了选择核卷积注意力（selective kernel convolutional attention，SKCA）模块，以提高模型对黑猪的感知能力；最后，利用ReLU激活函数解决了梯度消失和梯度爆炸等问题。结果表明，LADnet模型的精确率、召回率和平均准确率（mAP@0.5）分别达到97.32%、86.61%和92.73%，与基准模型相比，分别提升1.07、6.15和3.05个百分点；与单阶段目标检测模型SSD、YOLOv5相比，LADnet的平均准确率分别高出8.33、7.35个百分点；与两阶段目标检测模型Cascade R-CNN、Faster R-CNN、DAB_DETR相比，LADnet在检测精度提高的同时，具有更小的参数量和更快的检测速度，更符合实时检测要求。LADnet模型在低光黑猪检测任务中展现出卓越的检测性能和更高的鲁棒性，为低光环境下的黑猪精准识别提供了一种高效可靠的工具，对推动低光智慧养殖的发展具有重要意义。

动植物健康

水稻对恶苗病菌侵染响应的蛋白质组分析

邵丽华, 李鹏

2025, 27(6):  126-135.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0337

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5181KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

恶苗病是危害性强的水稻常见真菌性病害，严重影响水稻产量。为明确高抗品种响应恶苗病菌的上调差异蛋白质，采用 TMT （tandem mass tag）定量蛋白质组学技术比较感染恶苗病菌前后的蛋白质组，筛选P≤0.05且差异倍数（fold change，FC）>1.2或<0.83的显著差异表达蛋白质。结果表明，共筛选出124个上调差异表达蛋白质和75个下调差异表达蛋白质。将上调表达的124个蛋白质进行GO（gene ontology）富集分析，得到88个富集条目，其中显著性富集条目4个，包括生物过程2个、分子功能2个，分别为对应激的反应、对氧化应激的反应及过氧化物酶活性、血红素结合，有利于清除水稻芽组织内过氧化物，对细胞起保护作用。KEGG（kyoto encyclopedia of genes and genomes）富集分析共得到45条通路，其中上调差异蛋白质显著富集通路3条，分别为苯丙素生物合成、次生代谢物的生物合成和苯丙氨酸代谢，有利于提高水稻抗病性。在显著性GO富集的4个条目和KEGG显著性富集的3条通路中，共有的上调差异蛋白质有3个（Os01t0327400-01、Os12t0112000-01、Os01t0963000-04），推测这3个上调差异蛋白质是抗恶苗病的关键蛋白。以上研究结果为抗病研究工作提供科学的基础理论依据。

槐米制备槲皮素及其与粘杆菌素联用对沙门氏菌的作用

熊小艳, 田丹丹, 弓雨欣, 乔宇, 徐小轻, 何孟欣, 石波, 彭晴

2025, 27(6):  136-147.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0157

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3534KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

槲皮素是一种黄酮类化合物，具有多种生物活性，大多以糖苷类化合物形式存在植物中。槐米是一种理想的制备槲皮素的原料，具有种植面积广、价格低廉等优点。探讨了黑曲霉发酵槐米制备的槲皮素与粘杆菌素联合作用对沙门氏菌（Salmonella spp.）的抑制效果。通过黑曲霉与槐米的半固体发酵及超声提取方法，从发酵产物中提取槲皮素，采用HPLC和ESI-MS/NMR技术进行纯化和结构鉴定，并利用肉汤稀释法和棋盘格法评估了槲皮素与粘杆菌素对沙门氏菌的单独及联合抑制效果。结果表明，槲皮素含量在发酵96 h达到最高，为73.7 mg·g^-1。经提取、纯化和结构鉴定的槲皮素纯度≥98%。在抗菌活性评估中，粘杆菌素对鼠伤寒沙门氏菌（S. typhimurium）、鸡白痢沙门氏菌1789（S. pullorum 1789）和鸡白痢沙门氏菌520（S. pullorum 520）的最小抑菌质量浓度（minimal inhibitory concentration，MIC）分别为2、8和4 μg·mL^-1，而槲皮素对上述菌株的MIC均超过500 μg·mL^-1。制备的槲皮素与粘杆菌素联用时，对3株沙门氏菌均表现出联合抗菌效果，尤其对鸡白痢沙门氏菌1789和520，其分数抑制浓度指数（fractional inhibitory concentration index，FICI）值均低于0.5，并且粘杆菌素的MIC值在联用后均降为1 μg·mL^-1，表明槲皮素与粘杆菌素之间存在显著的协同抑制作用。研究结果证明了通过黑曲霉发酵槐米制备的槲皮素与粘杆菌素联合对沙门氏菌具有协同抑制作用，为开发新型抗菌组合策略提供了科学参考依据。

食品质量 加工储运

薯类淀粉晶区/非晶区结构及热变性三级中红外光谱研究

王维, 杜林楠, 徐元媛, 于宏伟

2025, 27(6):  148-157.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0961

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2517KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用一维中红外光谱（mid-infrared spectroscopy，MIR）和二阶导数中红外光谱研究薯类淀粉（红薯淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉）的结构，并进一步采用二维中红外光谱（2D-MIR）进行薯类淀粉晶区/非晶区的结构及热变性研究。结果表明，薯类淀粉结构的红外吸收模式主要包括C-O伸缩振动模式（ν_C-O-薯类），薯类淀粉均含有晶区结构及非晶区结构。随着测定温度的升高（303~433 K），薯类淀粉晶区/非晶区结构对于热的敏感程度及变化快慢顺序均存在着一定的差异性。3种淀粉非晶区结构对于温度变化比较敏感，其结构最先改变，而晶区结构相对稳定。以上结果为研究薯类淀粉的性能提供了理论基础，拓宽了中红外光谱在食品领域的应用。

赤霉素处理对波尔莱特葡萄及葡萄干品质的影响

白世践, 户金鸽

2025, 27(6):  158-169.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0231

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2781KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探究外源赤霉素（gibberellic acid， GA₃）处理对波尔莱特葡萄及葡萄干品质的影响，设置花期不进行GA₃处理（A）、花序盛开75%时进行75 mg·L^-1 GA₃处理（B）、花序盛开100%时进行75 mg·L^-1 GA₃处理（C）、花后2 d进行75 mg·L^-1 GA₃ 处理（D）和花后4 d进行75 mg·L^-1 GA₃（E），以上5种处理均在花后10 d时用150 mg·L^-1 GA₃ 进行处理，以花期和花后10 d均不进行GA₃处理为对照（CK），测定葡萄、葡萄干品质及产量指标。结果表明，GA₃处理可显著增大波尔莱特葡萄果穗、果粒质量，提高鲜果硬度，但会显著降低可溶性固形物含量；经GA₃处理的波尔莱特葡萄所制葡萄干单粒质量显著增大，酚类物质含量及抗氧化活性提高，但饱满度降低、褐变度增大；花期GA₃处理可显著增大葡萄及葡萄干果形指数，促进葡萄及葡萄干色泽变绿。D处理的葡萄干产量最高，为12.56 t·hm^-2，葡萄干单粒质量最大，为1.30 g，果形指数2.42，较饱满。主成分分析结果直观地反映了各处理葡萄及葡萄干品质、产量分布状况，建立综合评价模型得出D处理综合得分最高。波尔莱特葡萄采用花后2 d施GA₃ 75 mg·L^-1+花后10 d施GA₃ 150 mg·L^-1处理效果最优。以上研究结果为进一步优化和规范波尔莱特葡萄GA₃使用技术、提升葡萄及葡萄干品质提供技术参考。

生物制造 资源生态

丛枝菌根真菌对土壤碳平衡的影响研究进展

张莹, 谷海红, 艾艳君, 李富平, 吴梓敬

2025, 27(6):  170-183.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023-0971

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1426KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

人类生产活动导致CO₂排放量增加，全球变暖问题严重威胁生态系统的安全。丛枝菌根真菌可以与80%陆生植物形成共生系统，具有提高植物抗逆性、促进植物生长等作用，具有良好的应用前景，然而丛枝菌根真菌在实际应用过程中存在对土壤碳储量的影响效果不稳定、应用技术不成熟等问题，严重限制其应用。从丛枝菌根真菌影响土壤碳的固定和分解2方面，对其影响植物光合作用、养分在植物体内吸收转化、根系附近微生物群落活性、根系附近土壤碳的分解进行系统梳理，并对实际应用中存在的问题进行说明，以期为丛枝菌根真菌在土壤碳平衡方面的研究提供理论支撑。

典型草原矿区排土场边坡不同治理模式的径流产沙特征

史鹏莉, 刘艳萍, 郭建英, 杨振奇, 范进昇

2025, 27(6):  184-194.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0906

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3665KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为分析典型草原矿区排土场边坡不同治理模式的径流和产沙特征，以锡林郭勒盟贺斯格乌拉南露天煤矿为研究对象，设置混草（HC）、混草+灌木（HCG）、混草+菱形网格整地（HCS）、混草+品字形整地（HCP）、混草+行带状整地（HCH）、裸坡（CK）6种处理，运用K-均值聚类法，划分研究区降雨类型，结合径流小区2021—2023年15场天然降雨的径流、产沙数据，分析不同治理模式的产流产沙特征及其对降雨的响应。结果表明，以降雨历时、降雨量和降雨强度为特征指标，侵蚀性降雨可分为3种类型，其中雨型Ⅰ表现为历时短、降雨量小、降雨强度大；雨型Ⅱ表现为历时中、降雨量中、降雨强度中；雨型Ⅲ表现为历时长、降雨量大、降雨强度小。各类型治理措施的累积径流量随着降雨类型的变化并无统一规律，其中，HC处理在雨型Ⅰ时的径流量最少，为36.15 L；HCS处理在雨型Ⅱ、Ⅲ时的径流量最少，分别为36.14、23.15 L。在单一植被措施下，HC处理的累积径流量和产沙量显著低于HCG处理；在复合模式下，HCS处理的径流量和产沙量显著低于其他处理。总体而言，各治理措施的多年累积径流量、产沙量呈现为HCS<HCH<HCP<HCG<HC<CK。降雨量是影响径流量与产沙量最显著的降雨指标，不同治理处理的径流量、产沙量对各降雨参数的响应特征不同。减流、减沙效果最好的HCS处理，受降雨影响最小，CK的径流量和产沙量受降雨影响最大。以上结果表明，布设治理措施均可有效防治排土场边坡的水土流失问题，其中布设混草+菱形网格整地措施的减流、减沙效果最优。

生物炭-氮肥配施对东北黑土团聚体及有机碳含量的影响

庆福, 梁洪月, 孙静, 鲁新蕊, 梁运江

2025, 27(6):  195-204.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0007

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1377KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为改善黑土区土壤结构、提高土壤肥力，以黑土区长期定位试验为研究平台，以不施生物炭和氮肥为对照（CK），设置10（C1）、20（C2）和50 g·kg^-1（C3）3个生物炭水平和0（N0）、300（N1）和600 kg·hm^-2（N2）3个氮肥水平，研究生物炭-氮肥配施对土壤团聚体和有机碳含量的影响，并探讨其最大影响因子。结果表明，与CK相比，生物炭-氮肥配施使土壤容重降低2.73%~8.20%，土壤含水量增加1.04%~31.24%，各处理间差异不显著。生物炭-氮肥配施促进了<0.053 mm团聚体向≥2 mm团聚体的转化；团聚体稳定性显著提高，≥0.25 mm土壤团聚体质量比（R_0.25）、平均重量直径（mean weigh diameter，MWD）和几何平均直径（geometric mean diameter，GMD）的增幅分别为25.06%、21.71%和12.50%；各粒级团聚体的有机碳含量均增加，其中≥2 mm团聚体和<0.053 mm团聚体的有机碳含量显著增加，增幅分别为13.19%~54.42%和13.78%~41.34%。主成分分析表明，R_0.25是影响土壤有机碳含量的关键因子，C2N1处理是改良黑土结构的最佳配施处理。以上研究结果为遏制东北地区黑土退化、提升地力提供了理论依据。

不同叶面肥对‘黑比诺’葡萄生长发育和果实品质的影响

黄娟娟, 张志强, 毛娟, 马宗桓, 陈佰鸿

2025, 27(6):  205-217.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0890

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5684KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探究不同叶面肥对‘黑比诺’葡萄生长发育和果实品质的影响，以5年生‘黑比诺’葡萄为试材，分别喷施无机营养型（T1）、氨基酸型（T2）、激素型（T3）、大量元素水溶型（T4）、腐殖酸型（T5）、抗性诱导型（T6）叶面肥，以喷施清水为对照（CK），分析不同时期葡萄植株叶面积、新梢基部粗度、叶片SPAD值、矿质元素含量变化，并对成熟期果实的品质进行测定。结果表明，T5处理的叶面积显著增大，在花后15、30、45、60、75 d分别较CK增加14.10%、12.34%、15.47%、15.27%、15.70%。叶面肥处理均增加了葡萄植株的新梢基部粗度，其中T5处理效果最佳。与CK相比，各处理不同时期的叶片SPAD值均有所提高，但差异不显著。对矿质元素含量测定结果表明，T1处理叶片中的大量元素含量显著提高，其中K含量的增幅最大；T6处理对中量元素的提升效果最佳；T5处理对微量元素的积累效果较好，且在花后60和75 d时叶片中的Cu含量显著增加。在果实品质方面，T5处理葡萄果实中的花青素、类黄酮、单宁、总酚含量分别较CK显著提高16.88%、38.38%、24.74%、43.13%。对采收期葡萄的果实品质相关指标进行主成分分析表明，T5处理的得分最高。综上，6种不同类型叶面肥对‘黑比诺’葡萄植株的生长与果实品质均起促进作用，其中腐殖酸型叶面肥效果最优，能显著改善果实品质。以上研究结果为葡萄提质增产提供理论指导。

种植年限对设施葡萄园土壤盐渍化及微生物群落的影响

齐潇雨, 郭艳杰, 柳鹭, 张子涛, 张丽娟, 吉艳芝

2025, 27(6):  218-228.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0953

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5246KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为揭示不同种植年限的设施葡萄园土壤盐渍化特征及其对微生物群落的影响，选取种植0（农田土壤）、1~5、6~10、10~15、>15 a的设施葡萄园进行调研取样，分析土壤含盐量、盐分离子、微生物量碳氮与微生物群落结构。结果表明，设施葡萄园土壤含盐量显著高于农田土壤，有明显的盐渍化趋势；种植年限的增加加剧了土壤盐渍化风险，表层土壤中仅农田土壤为轻度盐渍土，设施葡萄园土壤均为中度或重度盐渍土，含盐量在3.47~5.12 g·kg^-1。随种植年限的增加，各土层可溶性阴、阳离子以SO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}}^-和Na⁺的增加为主，并且表层土壤中Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺、SO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}}^-、Cl^-含量与含盐量之间均呈正相关，Cl^-、SO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}}^-与含盐量的相关性均达到显著水平；土壤微生物量碳、氮与含盐量呈正相关，其中含盐量与微生物量氮呈显著正相关，6~10 a的设施葡萄园土壤微生物量碳、氮含量最低，分别为108.49 和7.72 mg·kg^-1，比农田土壤降低55.66%和80.97%。不同种植年限土壤细菌群落中变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度均随种植年限的增加呈下降趋势，由1~5 a的35.71%、23.46%分别降低到>15 a的31.60%、11.61%；厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度随种植年限的增加表现出上升的趋势。Cl^-、Ca²⁺、K⁺、Na⁺含量与细菌Shannon指数呈显著负相关，相关系数在0.89~0.98。综上所述，随着种植年限的增加，设施葡萄园土壤盐渍化程度加重，土壤细菌多样性下降，真菌多样性上升。

长期施肥对葡萄土壤细菌群落多样性及ARGs分布的影响

王会来, 李帅, 王寅, 吴东涛, 马嘉伟, 叶正钱, 池永清, 王美

2025, 27(6):  229-239.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0675

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2121KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究长期施肥对葡萄土壤微生物群落多样性与抗生素耐药基因（antibiotics resistance genes，ARGs）的影响，以连续施肥5年的葡萄土壤为研究对象，并以邻近无种植且未施肥的地块表层土壤作为对照（CK），结合宏基因组测序技术和土壤理化性质分析，系统研究长期施肥对葡萄土壤微生物群落多样性及ARGs分布的影响。结果表明，与CK相比，长期施肥显著降低了土壤pH，且土壤养分含量也发生了显著变化。其中土壤有机质、全氮和全钾含量分别增加236.0%、243.3%和7.4%；碱解氮和铵态氮含量分别提升9.61和9.28倍；土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮分别增加19.2%和8.53倍。此外，与CK相比，长期施肥使葡萄土壤中新增218种特定耐药基因，减少86种天然耐药基因。在土壤pH、有机质、全氮、全钾等理化因素的驱动下，硝化螺旋菌属（Nitrospira）和厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）的相对丰度分别降低11.4%和3.1%；而假纤细芽孢杆菌属（Pseudogracilibacillus）、葡萄球菌属（Staphylococcus）、假双头斧形菌属（Pseudolabrys）和枝芽胞杆菌属（Virgibacillus）的相对丰度分别增加10.5%、6.1%、0.6%和5.4%。这些优势菌群的变化与耐药基因存在密切联系，且参与调节葡萄土壤菌群的整体功能与代谢。综上所述，长期施肥显著改善了葡萄土壤的理化性质，同时对土壤微生物群落多样性和ARGs数量产生了深远影响。

不同水氮耦合对蛋白桑生理指标及产量的影响

陈士超, 王举, 郭富强, 郝瑞, 石建平

2025, 27(6):  240-249.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0096

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4112KB) ( )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决目前干旱半干旱地区蛋白桑生长缓慢、产量及水肥利用效率低等问题，开展蛋白桑水氮耦合试验，分析蛋白桑株高、基径、地上生物量和蛋白质含量等指标对不同水氮处理的响应特征；同时，以产量、水分利用效率及氮肥偏生产力为最优目标，采用回归分析法分析不同水氮耦合处理对蛋白桑产量及水、肥利用效率的影响，并提出促生水氮调控模式。结果表明，水氮耦合对20—40 cm土层土壤含水率影响显著；施氮量和灌水量的交互作用对蛋白桑的株高和基径影响显著，对地上生物量和叶片蛋白质含量影响极显著。回归分析表明，施氮量为67.24~82.06 kg·hm^-2、灌水量为164.30~200.59 mm时，蛋白桑的产量、水分利用效率和氮肥偏生产力最优。以上研究成果为干旱半干旱地区蛋白桑高效种植及水肥科学管理提供了理论支撑，对提升蛋白桑生物产量及经济效益具有重要意义。