楊勤忠，林菲，馮淑杰，等

農(nóng)業(yè)綜合

水稻稻瘟病抗性基因的分子定位及克隆研究進(jìn)展

楊勤忠，林菲，馮淑杰，等

目的：稻瘟病是世界范圍內(nèi)影響水稻（Oryza sativa）生產(chǎn)最主要的病害之一。培育和合理利用抗病品種是控制稻瘟病最經(jīng)濟(jì)、有效的措施。隨著水稻及稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）基因組測序的完成，水稻-稻瘟病菌的互作已成為研究植物與真菌相互作用的模式系統(tǒng)。本文根據(jù)已定位的稻瘟病抗性基因的信息將這些基因整合到一張連鎖圖譜中，為抗病基因的研究及利用提供信息。方法：利用與抗性基因緊密連鎖的分子標(biāo)記的DNA序列以及日本晴的基因組參考序列（http：//rgp.dna.affrc.go.jp），通過生物信息學(xué)分析將其錨定到日本晴的基因組參考序列以及連鎖圖上，作成稻瘟病抗性基因的整合連鎖圖譜；根據(jù)已克隆的稻瘟病抗性基因的序列及結(jié)構(gòu)，總結(jié)歸納抗性基因的結(jié)構(gòu)類型。結(jié)果：對相關(guān)文獻(xiàn)的分析可以看出，在過去50多年中，通過廣泛的遺傳分析，從水稻中已經(jīng)鑒定了84個(gè)稻瘟病抗性基因及大量的數(shù)量抗性遺傳位點(diǎn)（quantitative trait locus）。水稻除第3染色體外，在其他染色體上均有稻瘟病抗性基因的分布。稻瘟病抗性基因與其他作物中的抗性基因一樣，具有成簇分布的特點(diǎn)，其中最大的3個(gè)簇分別位于水稻的第6、11和12染色體上。在第6染色體上至少10個(gè)抗性基因（Pi2、Pi9、Pi22、Pi25、Pi26、Pi40、Pi42、Pigm、Piz和Piz-t）成簇分布于短臂近著絲粒附近。在第11染色體上，目前至少定位了21個(gè)抗性基因，其中13個(gè)基因（Pi1、Pi7、Pi18、Pi44、Pif、Pik、Pik-g、Pik-m、Pik-p、Pik-s、Pik-h、Pilm2和Pikur2）成簇分布于Pik位點(diǎn)附近。在第12染色體上，目前至少已定位了16個(gè)抗性基因，其中14個(gè)基因（Pi4、Pi6、Pi12、Pi19、Pi20、Pi21、Pi24、Pi31、Pi32、Pi39、Pi157、Pita、Pita-2和Pitq6）在著絲粒附近構(gòu)成了一個(gè)大的抗性基因簇。另一方面，通過圖位克隆法已從水稻中成功地分離、克隆了9個(gè)稻瘟病抗性基因，即Pib、Pita、Pi2、Pi9、Piz-t、Pid2、pi21、Pi36和Pi37。從基因所編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)來看，Pib與Pita、Pi2、Pi9、Piz-t、Pi36和Pi37等7個(gè)基因均編碼具有核苷酸結(jié)合位點(diǎn)（nucleotide-binding site，NBS）-富含亮氨酸重復(fù)（leucine-rich repeats，LRR）保守結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，而Pid2編碼B-Lectin-激酶（B-Lectin-PK），定位于細(xì)胞質(zhì)膜上，是一類新的蛋白。在這些基因中，單個(gè)氨基酸的突變造成了抗性基因Pita、Pi36及Pid2抗性功能的喪失。此外，隱性的部分抗性基因pi21編碼一類全新的蛋白，在該蛋白的N端具有重金屬結(jié)合域（heavy metal associated domain），C端具有富含脯氨酸域（prolinerichregion）。推測pi21與其他的小種?；剐曰蛟诳共⌒盘杺鲗?dǎo)途徑上不同，該基因可能參與了寄主的基礎(chǔ)抗性。結(jié)論：盡管已經(jīng)鑒定及定位了84個(gè)稻瘟病抗性基因，但是，由于大量的基因只是被粗略地定位于特定的基因簇內(nèi)，而且使用的作圖群體和鑒定菌株不同，因此，基因之間的等位性關(guān)系以及抗譜差異尚不明確，由此很難判斷基因之間的異同。一個(gè)合理的判斷是，實(shí)際鑒定到的基因數(shù)量可能并沒有命名的那么多。經(jīng)典遺傳學(xué)上定義的等位基因可能代表了2個(gè)在分子水平上連鎖非常緊密的基因。因此，通過基因的精細(xì)作圖、克隆以及基因間抗譜的測定將有助于進(jìn)一步澄清基因簇內(nèi)各個(gè)基因之間的關(guān)系。分子生物學(xué)的發(fā)展極大地推進(jìn)了稻瘟病抗性遺傳研究的進(jìn)程，而大量定位的稻瘟病抗性基因?yàn)椴捎肕AS（marker-assisted selection）技術(shù)開展抗性育種奠定了基礎(chǔ)。水稻基因組測序的完成，進(jìn)一步加快了抗病基因的定位、克隆及其演化機(jī)制的研究。越來越多的稻瘟病抗性基因與無毒基因的克隆將有助于揭示抗病信號的傳導(dǎo)途徑，以及水稻-稻瘟病菌協(xié)同進(jìn)化的分子機(jī)制，為建立新的稻瘟病防治策略提供理論依據(jù)。

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42(5)：1601-1615

入選年份：2014

長期施肥對中國3種典型農(nóng)田土壤活性有機(jī)碳庫變化的影響

張璐，張文菊，徐明崗，等

摘要：目的：不均衡施用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量下降，化肥與有機(jī)肥配施可以提高土壤總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量，但由于受到氣候、土壤母質(zhì)和輪作方式等諸多因素的影響，土壤有機(jī)碳及其組分對相同施肥措施的響應(yīng)在不同區(qū)域差異較大。本研究以中國3個(gè)典型區(qū)域（東北、西北和南方）的3種典型農(nóng)田土壤（黑土、灰漠土和紅壤）為研究對象，以3個(gè)長期定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過分析探討長期不同施肥措施下土壤總有機(jī)碳與活性有機(jī)碳在時(shí)間及空間上的變化特征，從而為土壤地力培育和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。方法：3個(gè)長期定位試驗(yàn)分布于中國東北公主嶺（黑土）、西北烏魯木齊（灰漠土）和中南部祁陽（紅壤），均起始于1990年，試驗(yàn)處理包括不施肥（CK）、單施化學(xué)氮肥（N）、化學(xué)氮磷肥（NP）、化學(xué)氮磷鉀肥配施（NPK）、常量有機(jī)與無機(jī)肥配施（NPKM）、增量有機(jī)與無機(jī)肥配施（1.5 NPKM）、秸稈還田配施氮磷鉀肥（NPKS）。公主嶺黑土試驗(yàn)點(diǎn)為一年一熟玉米連作，肥料用量為年施用N 165 kg·hm-2，P2O582.5 kg·hm-2，K2O 82.5 kg·hm-2，有機(jī)肥為豬糞或牛糞，NPKM和1.5NPKM的有機(jī)肥年施用量分別為30和45 t·hm-2，小區(qū)面積400 m2，無重復(fù)。烏魯木齊灰漠土為一年一熟小麥—小麥—玉米輪作，1990—1994年肥料用量為年施用N99 kg·hm-2，P2O559 kg·hm-2，K2O19.8 kg·hm-2，1994年后N、P2O5、K2O分別為242、145、48 kg·hm-2，有機(jī)肥為羊糞，NPKM和1.5NPKM的有機(jī)肥年施用量分別為30和45 t·hm-2，小區(qū)面積468 m2，無重復(fù)。祁陽紅壤為一年兩熟小麥-玉米輪作，肥料用量為年施用N 300 kg·hm-2，P2O5120 kg·hm-2，K2O 120 kg·hm-2，有機(jī)肥為豬糞，NPKM和1.5NPKM處理豬糞年施用量分別為42和63 t·hm-2，玉米季施肥量占施肥總量的70%，小麥季占30%，小區(qū)面積196 m2，隨機(jī)排列，重復(fù)2次。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的NPKM和1.5NPKM處理中，有機(jī)氮施用量占全氮的70%，有機(jī)肥不考慮磷、鉀養(yǎng)分。各試驗(yàn)點(diǎn)每年作物收獲后的9—10月采集土壤樣品，用土鉆取0～20 cm具有代表性的樣點(diǎn)5個(gè)，混合均勻，自然風(fēng)干后，磨細(xì)過0.25 mm篩，分別用常規(guī)K2Cr2O7氧化法和KMnO4氧化法測定土壤總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量。結(jié)果：16年后，不施肥（CK）灰漠土總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳及比例均呈顯著下降趨勢，下降幅度分別為11.7%和34.9%，且活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例也顯著下降了5.4個(gè)百分點(diǎn)，黑土和紅壤總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量基本保持不變；長期施用氮肥（N）3種土壤總有機(jī)碳含量基本保持不變，但活性有機(jī)碳所占比例顯著下降，其中黑土下降幅度高達(dá)9.5個(gè)百分點(diǎn)；化肥配施（NP、NPK）后，黑土和灰漠土活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例仍顯著下降，紅壤則略呈上升趨勢；有機(jī)無機(jī)配施（NPKM、1.5NPKM），3種土壤的總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳及活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例均顯著提高，其中紅壤上升幅度最大，NPKM處理提高幅度分別為80.6%、146.2%和7.5個(gè)百分點(diǎn)，其次是灰漠土，分別提高了64.4%、138.0%和5.0個(gè)百分點(diǎn)；實(shí)施秸稈還田（NPKS）后，紅壤的總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳及活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例分別增加了21.6%、59.0%和7.5個(gè)百分點(diǎn)，黑土和灰漠土則相對較穩(wěn)定。CK、N、NP、NPK、NPKS處理活性有機(jī)碳含量為黑土＞紅壤＞灰漠土，NPKM和1.5NPKM處理表現(xiàn)為黑土＞灰漠土＞紅壤；16年后活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例，不施肥處理表現(xiàn)為黑土大于灰漠土和紅壤，施肥處理表現(xiàn)為紅壤大于黑土和灰漠土。同一土壤上活性有機(jī)碳含量表現(xiàn)為有機(jī)無機(jī)肥配合施用＞秸稈還田＞施化肥處理＞不施肥處理。結(jié)論：16年不施肥或只施氮肥種植，東北黑土與南方紅壤總有機(jī)碳含量基本維持不變，但加速了土壤活性有機(jī)碳的消耗，紅壤活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例顯著下降，長期不施肥西北灰漠土總有機(jī)碳數(shù)量和活性有機(jī)碳及比例均顯著下降，施氮肥比不施肥均有所上升。NPK配施與秸稈還田能有效維持東北黑土總有機(jī)碳與活性有機(jī)碳的含量與比例，遏制西北灰漠土有機(jī)碳數(shù)量和活性有機(jī)碳比例的下降趨勢，提高南方紅壤有機(jī)碳含量和活性碳所占的比例。長期有機(jī)無機(jī)配施是提高3種典型土壤有機(jī)碳含量和活性有機(jī)碳所占比例的有效措施，增施有機(jī)肥的效果更為顯著。

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42(5)：1646-1655

入選年份：2014

不同氮肥群體最高生產(chǎn)力水稻品種的物質(zhì)生產(chǎn)積累

馬群，楊雄，李敏，等

摘要：目的：氮是影響水稻光合作用的重要營養(yǎng)元素，而水稻產(chǎn)量的高低又主要取決于自身光合物質(zhì)的積累及其分配、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化是否協(xié)調(diào)合理。因此，研究氮肥對不同水稻品種在干物質(zhì)生產(chǎn)積累特征方面的影響，進(jìn)而明確氮肥群體最高生產(chǎn)力不同的品種干物質(zhì)生產(chǎn)特征及其變化規(guī)律，可以為水稻生產(chǎn)中氮肥的合理施用和更高產(chǎn)量的形成提供重要理論依據(jù)。方法：于2009—2010年挑選廣泛應(yīng)用且最適宜在長江中下游地區(qū)種植的50個(gè)早熟晚粳品種為供試材料，設(shè)置7個(gè)氮肥群體（0、150.0、187.5、225.0、262.5、300.0、337.5 kg·hm-2），得出各品種在這7個(gè)氮肥群體下出現(xiàn)的最高生產(chǎn)力及其對應(yīng)施氮水平，將該最高生產(chǎn)力定義為氮肥群體最高生產(chǎn)力。根據(jù)各品種的氮肥群體最高生產(chǎn)力將50個(gè)供試材料分成4個(gè)生產(chǎn)力等級：低層水平（氮肥群體最高生產(chǎn)力≤9.00 t·hm-2）、中層水平（9.00 t·hm-2≤氮肥群體最高生產(chǎn)力≤9.75 t·hm-2）、高層水平（9.75 t·hm-2≤氮肥群體最高生產(chǎn)力≤10.50 t·hm-2）、頂層水平（氮肥群體最高生產(chǎn)力≥10.50 t·hm-2）。在此基礎(chǔ)上，分別于拔節(jié)期、抽穗期、成熟期對各類型品種間的干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)、光合勢、群體生長率、凈同化率等方面進(jìn)行系統(tǒng)的比較研究。結(jié)果：（1）在總施氮量0～337.5 kg·hm-2范圍內(nèi)，隨著氮肥群體的增加，50個(gè)粳稻品種在拔節(jié)、抽穗期干物質(zhì)積累量均顯著增加，而成熟期則表現(xiàn)為先增后減的變化趨勢。（2）拔節(jié)期群體干物質(zhì)積累量隨著生產(chǎn)力等級的增加而減小，抽穗期4個(gè)生產(chǎn)力等級間的干物質(zhì)積累量差異較小，成熟期干物質(zhì)積累量則隨著生產(chǎn)力等級的增加而顯著增加。（3）水稻生育前期（播種至拔節(jié)階段）干物質(zhì)積累量與氮肥群體最高生產(chǎn)力呈顯著負(fù)相關(guān)，表現(xiàn)為隨生產(chǎn)力等級增加而減??；而生育中、后期（拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段）干物質(zhì)積累量與氮肥群體最高生產(chǎn)力呈顯著正相關(guān)，表現(xiàn)為隨生產(chǎn)力等級增加而增加。各生育階段干物質(zhì)積累量占總干物重的比例變化規(guī)律與階段干物質(zhì)積累量一致。（4）不同生產(chǎn)力等級水稻品種的經(jīng)濟(jì)系數(shù)隨著生產(chǎn)力等級的增加而顯著增加。（5）拔節(jié)前4個(gè)生產(chǎn)力等級品種間葉面積指數(shù)和光合勢差異較小，而群體生長率和凈同化率則隨著生產(chǎn)力等級的遞增呈顯著遞減趨勢；拔節(jié)至抽穗及抽穗至成熟階段，葉面積指數(shù)、光合勢、群體生長率和凈同化率均隨著生產(chǎn)力等級的遞增呈增加趨勢。結(jié)論：水稻品種的干物質(zhì)積累量與氮肥群體最高生產(chǎn)力在拔節(jié)前呈顯著負(fù)相關(guān)，而在拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段則呈顯著正相關(guān)。氮肥群體最高生產(chǎn)力處于頂層水平的品種干物質(zhì)生產(chǎn)在抽穗至成熟階段優(yōu)勢明顯，抽穗至成熟階段較高的葉面積指數(shù)、光合勢、群體生長率和凈同化率以及較高的經(jīng)濟(jì)系數(shù)是水稻品種獲得氮肥群體最高生產(chǎn)力的重要保證。

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(20)：4159-4169

入選年份：2014

大麥SSR標(biāo)記遺傳多樣性及其與農(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)分析

賴勇，王鵬喜，范貴強(qiáng)，等

摘要：目的：隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，分子標(biāo)記種類及檢測手段日趨完善，分子標(biāo)記技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大麥遺傳多樣性和輔助選擇育種等研究。對親本材料進(jìn)行遺傳多樣性研究，可有效減少相似遺傳背景的組合，指導(dǎo)親本雜交組合配置。尋找與目標(biāo)性狀相關(guān)聯(lián)的分子標(biāo)記，可以為分子標(biāo)記輔助育種奠定重要基礎(chǔ)。論文利用SSR標(biāo)記分析大麥親本材料的遺傳多樣性，尋找與部分農(nóng)藝性狀相關(guān)聯(lián)的分子標(biāo)記，為大麥雜交組合的配置及分子標(biāo)記輔助育種提供依據(jù)。方法：田間統(tǒng)計(jì)113份大麥親本材料的株高、穗長、芒長、穗粒數(shù)和小穗著生密度等農(nóng)藝性狀。利用86個(gè)SSR標(biāo)記對113份大麥親本材料進(jìn)行多態(tài)性掃描，以二進(jìn)制和基因型記錄SSR分析結(jié)果：相同遷移率條帶的記為1，無帶記為0；等位基因以大寫字母A、B、C等表示。通過軟件Popgene 32進(jìn)行基因頻率和Shannon指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，以NTSYS-pc計(jì)算遺傳相似系數(shù)并進(jìn)行聚類分析。挑選合適的57個(gè)標(biāo)記用Structure 2.3.1軟件進(jìn)行群體遺傳結(jié)構(gòu)分析，計(jì)算每個(gè)材料的Q參數(shù)。在此基礎(chǔ)上采用Tassel 2.1 GLM（general linear model）和MLM（mixed linear model）方法進(jìn)行標(biāo)記與農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)分析：GLM分析中以Q作為協(xié)變量進(jìn)行回歸分析；MLM采用Q+K方法分析。結(jié)果：86對引物在113份材料中共檢測到200個(gè)等位變異，變幅為1～5個(gè)，平均每個(gè)標(biāo)記2.3個(gè)，其中標(biāo)記EBmac603檢測到的等位變異最多（5個(gè)），HVGLUEN等14個(gè)非多態(tài)標(biāo)記最少，只有1個(gè)等位變異?；蝾l率變幅為0.0088～1.0000，Shannon指數(shù)變幅為0～1.2236，平均值為0.4983，標(biāo)記EBmac603的Shannon指數(shù)最高。113份大麥親本材料的遺傳相似系數(shù)（GS）變異范圍為0.5504～0.9897，平均值為0.7477。其中，P00-1與35490的GS值最大（0.9897），表明二者親緣關(guān)系最近，其次是Sampson與35521（0.9716）和SD84-22與35521（0.9689）。Z120V002W與關(guān)東黃金瓜GS值最?。?.5504），說明二者親緣關(guān)系最遠(yuǎn)，其次是Z193V020W與富士二條（0.5581）。通過群體遺傳結(jié)構(gòu)分析將供試材料分為4個(gè)亞群，分別包含35、31、41、6份材料。以GLM分析，發(fā)現(xiàn)9個(gè)與株高（3個(gè)）、穗長（1個(gè)）、芒長（3個(gè)）、穗粒數(shù)（2個(gè)）和小穗著生密度（3個(gè)）顯著相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記（P＜0.01），各標(biāo)記對表型變異的解釋率在0.0507～0.2766。其中，標(biāo)記HVM31同時(shí)與穗長、小穗著生密度相關(guān)，EBmac788、HVSS1均與芒長和小穗著生密度相關(guān)。以MLM分析，發(fā)現(xiàn)6個(gè)與株高（3個(gè)）、芒長（1個(gè)）和小穗著生密度（3個(gè)）顯著相關(guān)的標(biāo)記（P＜0.01），各標(biāo)記對表型變異的解釋率在0.0238～0.1999。這些標(biāo)記分別位于1H、2H、3H、4H和7H染色體，其中標(biāo)記HVSS1（7HS）在兩種方法中均檢測到且同時(shí)與芒長和小穗著生密度相關(guān)。結(jié)論：利用SSR標(biāo)記分析了113份大麥親本材料的遺傳多樣性及群體遺傳結(jié)構(gòu)，大部分材料親緣關(guān)系較近，需要引入一些新的材料，拓展親本遺傳基礎(chǔ)。并通過兩種關(guān)聯(lián)分析模型，分別尋找到了9個(gè)與株高、穗長、芒長、穗粒數(shù)和小穗著生密度相關(guān)聯(lián)，6個(gè)與株高、芒長和小穗著生密度相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記，這些標(biāo)記分別位于1H、2H、3H、4H和7H染色體。

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(2)：233-242

入選年份：2014

施用生物質(zhì)炭后稻田土壤性質(zhì)、水稻產(chǎn)量和痕量溫室氣體排放的變化

張斌，劉曉雨，潘根興，等

摘要：目的：生物質(zhì)炭的農(nóng)田土壤應(yīng)用是近年來研究的熱點(diǎn)，尤其是生物質(zhì)炭對農(nóng)田土壤的固碳減排作用及對作物生產(chǎn)力的效應(yīng)。目前大多數(shù)研究集中在室內(nèi)培養(yǎng)研究和短期觀測，而生物質(zhì)炭施用對稻田土壤性質(zhì)、水稻產(chǎn)量及CH4和N2O排放的影響隨施用后年限的變化還不是十分清楚。研究稻田一次施用生物炭連續(xù)2年對土壤肥力、溫室氣體排放及水稻產(chǎn)量效應(yīng)，為合理施用生物質(zhì)炭，從而促進(jìn)水稻生產(chǎn)可持續(xù)的低碳發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。方法：（1）試驗(yàn)地選擇與試驗(yàn)設(shè)計(jì)：田間試驗(yàn)在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)所用生物質(zhì)炭由三利新能源有限公司提供，原料為小麥秸稈炭，在施入大田前磨碎過篩。試驗(yàn)開始于2010年，設(shè)生物質(zhì)炭與氮肥兩個(gè)因素，其中生物質(zhì)炭設(shè)0（C0）、20 t·hm-2（C1）和40 t·hm-2（C2）3個(gè)水平，氮肥設(shè)0（N0）和240 kgN·hm-2（N1）2個(gè)水平，共6個(gè)處理，3次重復(fù)。生物質(zhì)炭在2010年5月底水稻移栽前與基肥一起翻埋于土壤耕層10 cm左右，其中施肥依水稻生育期分配進(jìn)行，2011年水稻季氮肥施用同2010年，不再施用生物質(zhì)炭。（2）土壤樣品采集分析與溫室氣體觀測：土壤樣品分別在2010年和2011年水稻收獲后采集，分析測定土壤有機(jī)碳、全氮和pH。稻田土壤CH4和N2O排放通量采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法測定，水稻移栽后每周采氣一次，采氣時(shí)間固定在上午9：00—11：00，所收集氣體樣品帶回實(shí)驗(yàn)室在Agilent7890A氣相色譜儀上同時(shí)測定樣品中CH4和N2O氣體含量。（3）數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)：進(jìn)一步對所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算綜合溫室效應(yīng)（GWP）、碳強(qiáng)度（GHGI）、生物質(zhì)炭效應(yīng)強(qiáng)度、化肥氮的N2O排放系數(shù)等指標(biāo)。結(jié)果：施用生物質(zhì)炭在土壤性質(zhì)改善、溫室氣體排放與作物產(chǎn)量方面具有不同程度的正效應(yīng)。（1）稻田施用生物質(zhì)炭顯著增加土壤有機(jī)碳含量，C1下增加幅度為12%～18%，C2下增加幅度達(dá)50%～55%；土壤pH的變化與之相似，但變化幅度在10%左右；但全氮變化與有機(jī)碳不同，其含量與生物炭用量與施氮與否有關(guān)，且第二年的增加幅度明顯高于第一年。而土壤容重變化與有機(jī)碳與全氮均不相同，不施氮下，其隨生物質(zhì)炭用量的增加而降低，而施氮下當(dāng)年無顯著變化，而次年較對照降低。（2）生物質(zhì)炭施用的不同處理間水稻產(chǎn)量沒有顯著變化，但次年的較前一年顯著增產(chǎn)。（3）施用生物質(zhì)炭下CH4排放兩年對比變化突出，且依氮肥施用而異，不施氮肥下，施用生物質(zhì)炭顯著提高當(dāng)季土壤CH4排放（20 t·hm-2用量時(shí)），但次年無影響。施用氮肥下，不同用量生物質(zhì)炭對土壤CH4排放無顯著影響，僅而次年CH4排放有所降低；生物質(zhì)炭對不施氮肥土壤當(dāng)季N2O排放無顯著影響，并降低次年的排放。然而，施用氮肥條件下，生物質(zhì)炭連續(xù)兩年顯著降低了土壤N2O的排放，其降幅高達(dá)66%。（4）施氮肥條件下，連續(xù)兩年生物質(zhì)炭處理降低稻田痕量溫室氣體的綜合溫室效應(yīng)及其水稻生產(chǎn)的碳強(qiáng)度，特別是40 t·hm-2的高用量下。結(jié)論：在連續(xù)兩年內(nèi)，稻田采用生物質(zhì)炭配施氮肥的管理措施對改善土壤性質(zhì)和穩(wěn)定水稻產(chǎn)量具有持續(xù)效應(yīng)，高用量生物質(zhì)炭（40 t·hm-2）顯著降低稻田CH4和N2O痕量溫室氣體排放的綜合溫室效應(yīng)和水稻生產(chǎn)的碳強(qiáng)度，且在連續(xù)兩年內(nèi)具有穩(wěn)定的持續(xù)性，因此，生物質(zhì)炭在稻作農(nóng)業(yè)中施用可以作為一種低碳生產(chǎn)和穩(wěn)定水稻產(chǎn)量的一種技術(shù)選擇。

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45(23)：4844-4853

入選年份：2014

氣候變化對農(nóng)業(yè)影響研究綜述

趙俊芳，郭建平，張艷紅，等

摘要：目的：近幾十年來，中國科學(xué)界在氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響方面，特別是氣候變化對農(nóng)作物生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)、種植布局、農(nóng)業(yè)成本等方面開展了大量的科學(xué)研究工作，取得了一系列科學(xué)成果。本文擬從這些方面對研究成果進(jìn)行綜述，以期為準(zhǔn)確評價(jià)氣候變化對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響、制訂相應(yīng)對策、采取適應(yīng)措施等提供理論依據(jù)。方法：通過查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)，綜述了氣候變化對農(nóng)業(yè)影響的研究方法和氣候變化對農(nóng)作物生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)、種植布局、農(nóng)業(yè)成本的影響幾個(gè)方面。結(jié)果：通過綜述了近幾十年來中國學(xué)者在氣候變化對農(nóng)業(yè)影響方面的研究成果，主要分氣候變化對農(nóng)業(yè)影響的研究方法和氣候變化對農(nóng)作物生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)、種植布局、農(nóng)業(yè)成本的影響幾個(gè)方面。并指出了存在的問題、有待改進(jìn)的方面和研究發(fā)展的方向：（1）氣候變化對農(nóng)業(yè)影響評價(jià)的不確定性主要來自評估模型的不確定性和氣候變化情景的不確定性。全球氣候模式本身分辨率較低，且模式本身存在諸多不確定性。絕大部分氣候變化影響、適應(yīng)性和脆弱性評估模型是以定量的氣候和非氣候情景包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境情景作為輸人參數(shù)。因而，氣候變化影響評估最主要的不確定性來源之一，就是各種情景假設(shè)的不確定性。氣候變化情景的不確定性主要來源于氣候模式的不完善和未來溫室氣體排放情景的不確定。后者主要來源于不能準(zhǔn)確地描述未來幾十、上百年社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境變化、土地利用變化和技術(shù)進(jìn)步等非氣候情景。這些都將使最后評價(jià)結(jié)果有較大的不確定性，因此，尚需進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)相關(guān)的研究工作。（2）目前作物生長模型還存在諸多不足，有待進(jìn)一步深入研究。作物生長模型現(xiàn)在或今后都將成為農(nóng)業(yè)研究和資源研究的有效工具，但是，目前所研制的作物模型存在諸多不足。主要表現(xiàn)在：（1）作物模型研究的總趨勢是朝向基于過程的動(dòng)態(tài)機(jī)理模型，而已有的作物模型即使是機(jī)理模型，模型中作物生長或環(huán)境動(dòng)態(tài)的某些過程（如LAI的發(fā)展動(dòng)態(tài)、葉片衰老過程、干物質(zhì)分配等）仍然是建立在經(jīng)驗(yàn)關(guān)系之上的。（2）作物模型本身大部分是單點(diǎn)模型，還沒有完全普遍適用的用于大尺度模擬的作物模型。（3）與實(shí)際生產(chǎn)密切相關(guān)的部分模塊考慮的不夠全面，如病蟲害模塊、經(jīng)濟(jì)人文因素模塊、土壤的生理生化過程模塊等。（4）極端天氣氣候?qū)r(nóng)業(yè)影響的研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)。農(nóng)業(yè)是對氣候變化響應(yīng)最為敏感的領(lǐng)域之一。氣候變化背景下，全球范圍異常氣候出現(xiàn)的概率將大大增加，這些極端天氣事件將對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重要影響，尤其是極端天氣事件的增多，勢必導(dǎo)致世界糧食生產(chǎn)的不穩(wěn)定。因此，氣候變化背景下繼續(xù)加強(qiáng)此方面相關(guān)問題的研究將是未來農(nóng)業(yè)科學(xué)家研究的重要課題之一。（5）FACE（Free Air CO2Enrichment）系統(tǒng)是一個(gè)模擬未來CO2濃度增加的微域生態(tài)環(huán)境，F(xiàn)ACE實(shí)驗(yàn)尚需進(jìn)一步推廣。根據(jù)冠層CO2濃度測定的結(jié)果，由控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)FACE圈內(nèi)的CO2濃度，使之保持在高于對照的設(shè)定濃度值。由于FACE圈沒有任何隔離設(shè)施，氣體可以自由流通，因此十分接近自然生態(tài)環(huán)境。在這一微域生態(tài)環(huán)境條件下進(jìn)行CO2增加的模擬試驗(yàn)，獲得的數(shù)據(jù)更接近于真實(shí)情況。另一方面由于FACE研究所提供的水稻材料數(shù)遠(yuǎn)多于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，可同步進(jìn)行生理、生態(tài)和生化等多學(xué)科的研究，有利于揭示水稻對FACE響應(yīng)和適應(yīng)的深層機(jī)理。因此，國際上普遍認(rèn)為FACE是研究大氣CO2濃度增加后陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的最佳方法。目前，開展水稻FACE研究的國家主要是日本和中國，日本于1996年開始在巖手縣建立世界上第1個(gè)水稻FACE系統(tǒng)，并于1998年正式開始運(yùn)行；中國于2001年在江蘇無錫建立了世界上第2個(gè)水稻FACE系統(tǒng)（亦是世界上第1個(gè)稻麥輪作FACE研究平臺），并于當(dāng)年啟動(dòng)了對水稻的研究。通過近10 a的試驗(yàn)研究，已經(jīng)取得了一系列科學(xué)成果，并將在大氣CO2濃度增加對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能影響研究方面獲得一系列有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新認(rèn)識和科學(xué)成果。因此，很有必要進(jìn)一步推廣，這將為研究氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響及其機(jī)理方面起到積極作用。結(jié)論：氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的研究成果，對準(zhǔn)確評價(jià)氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可能影響及其發(fā)展趨勢、制訂適應(yīng)與減緩氣候變化不良影響的對策與措施起到了重要作用。然而，目前關(guān)于氣候變化對農(nóng)業(yè)影響評估方法和結(jié)果方面還存在很大的不確定性和許多亟待解決的問題，尚需進(jìn)一步深入研究。

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)氣象, 2010, 31(2)：200-205

入選年份：2014

植物對低溫環(huán)境的響應(yīng)及其抗寒性研究綜述

曹慧明，史作民，周曉波，等

摘要：目的：極端氣候事件越來越成為全球氣候變化的主要表現(xiàn)形式。作為極端氣候事件特征之一的低溫對植物的生長、發(fā)育和分布有著重要的影響。本文綜合評述植物對低溫環(huán)境的響應(yīng)和適應(yīng)（抗寒性），以期為植物與全球氣候變化關(guān)系的深入研究提供科學(xué)參考。方法：在查閱和分析低溫與植物關(guān)系的科學(xué)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，從植物形態(tài)結(jié)構(gòu)、內(nèi)含物質(zhì)和光合作用等角度綜合述評了植物對低溫環(huán)境的響應(yīng)，進(jìn)而綜合評述了光、水分和溫度等環(huán)境因子與植物對低溫環(huán)境適應(yīng)（抗寒性）的關(guān)系，最后就未來的研究重點(diǎn)提出了建議。結(jié)果：低溫脅迫會(huì)對植物形態(tài)產(chǎn)生顯著影響，耐低溫植物的根、莖、葉等器官會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化以適應(yīng)低溫環(huán)境；植物的解剖結(jié)構(gòu)及超微結(jié)構(gòu)在低溫脅迫下也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化。遭受低溫環(huán)境脅迫，植物體內(nèi)會(huì)發(fā)生復(fù)雜的生理生化變化來響應(yīng)外界的低溫環(huán)境；一旦受到低溫脅迫傷害，細(xì)胞膜的組成物質(zhì)和功能首先會(huì)發(fā)生改變；低溫環(huán)境使植物體內(nèi)積累脯氨酸，可溶性碳水化合物含量也會(huì)在低溫條件下增加。低溫下植物的光合作用主要受非氣孔調(diào)節(jié)因素的限制，這可能與低溫下參與光合反應(yīng)的酶活性降低或光合機(jī)構(gòu)受損有關(guān)；在響應(yīng)溫度的季節(jié)性改變時(shí)，不同的植物表現(xiàn)出不同的適應(yīng)性，多年生木本植物更傾向于增加自身抗凍性來度過寒冷的冬天，而一年生草本植物則維持較高的光合能力，使碳吸收達(dá)到最大水平。植物的抗寒性受所處環(huán)境條件的影響很大，光照、水分和溫度等外界因素會(huì)影響植物的抗寒水平。生理休眠是植物進(jìn)行抗凍鍛煉，提高抗寒能力的前提條件；越冬植物進(jìn)入休眠的動(dòng)因與光周期有關(guān)，單一的短日照即可誘導(dǎo)植物進(jìn)入生理休眠，增強(qiáng)抗寒性。低溫直接引起植物細(xì)胞的傷害，導(dǎo)致水分的典型虧缺，即使水分充足植物也不能繼續(xù)吸收水分，此時(shí)低溫與干旱往往同時(shí)作用于植物體；適度的水分虧缺與植物抗寒性增加有關(guān)，植物組織含水量的下降，減少了冰凍對機(jī)體的機(jī)械損傷，是冷適應(yīng)的一種典型特征，同時(shí)反映了低溫下植物新陳代謝變化的復(fù)雜性。植物的抗寒性存在季節(jié)性波動(dòng)，在秋季，植物適應(yīng)逐漸降低的溫度，進(jìn)入冷馴化階段，抗寒性增加，冬季中期抗寒性達(dá)到最大；在春天，溫度上升，植物脫馴化，抗寒性下降，這也是春季作物易受凍害的重要原因。結(jié)論：在植物對低溫環(huán)境的響應(yīng)及其抗寒性研究方面，國內(nèi)更多側(cè)重于選擇抗寒指標(biāo)對植物的抗寒性進(jìn)行評價(jià)，對植物抗寒機(jī)理及相關(guān)生理過程缺乏深入研究。因此，未來應(yīng)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的工作：（1）植物抗寒生理過程的研究，對植物抗寒性機(jī)理給出深入的解釋；（2）采用人工氣候室模擬低溫脅迫研究的同時(shí)，更加注重野外自然條件下植物對低溫環(huán)境的響應(yīng)和適應(yīng)研究；（3）結(jié)合植物的其他抗逆性（如抗鹽堿、抗旱、抗?jié)澈涂共〉龋╅_展其抗寒性研究。

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)氣象, 2010, 31(2)：310-314，319

入選年份：2014

秸稈覆蓋量對農(nóng)田土壤水分和溫度動(dòng)態(tài)的影響

王兆偉，郝衛(wèi)平，龔道枝，等

摘要：目的：北方典型旱地農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依賴降水，為了提高有限降水資源的生產(chǎn)效率，提高土壤蓄水保墑能力的農(nóng)田水分調(diào)控技術(shù)就成為研究主要方向。秸稈覆蓋可以有效地抑制土壤蒸發(fā)，改善土壤水分狀況，提高作物產(chǎn)量和水分利用效率，是旱地農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)重要栽培技術(shù)措施。本研究主要分析不同秸稈覆蓋量對土壤蒸發(fā)、溫度、含水量、降雨入滲等的影響，旨在確定合理的秸稈覆蓋量或覆蓋厚度。方法：2009年4—11月，在山西壽陽旱地農(nóng)業(yè)試驗(yàn)區(qū)對覆蓋量為1500、3000、4500、6000 kg/hm24個(gè)不同秸稈覆蓋量處理和不覆蓋處理的春玉米試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行田間定位觀測。采用自動(dòng)氣象站監(jiān)測玉米全生育期降雨量，采用自動(dòng)記錄土壤剖面水分測定儀和自計(jì)溫度測定儀實(shí)時(shí)連續(xù)觀測了不同秸稈覆蓋處理的玉米全生育期的土壤水分和溫度動(dòng)態(tài)，實(shí)時(shí)連續(xù)觀測了降雨時(shí)刻、降雨之后土壤水分消退過程和晝夜間土壤水分的變化及玉米全生育期5、10、30 cm土層的土壤溫度動(dòng)態(tài)變化過程，采用微型蒸滲儀觀測了全生育期土壤蒸發(fā)。分析了不同覆蓋處理?xiàng)l件下對土壤水分含量、降雨入滲、土壤蒸發(fā)、土壤儲(chǔ)水量、土壤溫度動(dòng)態(tài)的影響。結(jié)果：（1）研究表明秸稈覆蓋量大于1500 kg/hm2時(shí)才會(huì)對土壤水分含量產(chǎn)生顯著的影響，且秸稈覆蓋量4500 kg/hm2對土壤水分含量的影響最大，秸稈覆蓋量大于4500 kg/hm2時(shí)對水分影響效果減小。（2）在作物生長前期苗期和拔節(jié)期，秸稈覆蓋對土壤蒸發(fā)抑制作用明顯，覆蓋量越大棵間蒸發(fā)量越小，棵間蒸發(fā)的減小與覆蓋量的多少成正比關(guān)系。（3）土壤表層40 cm儲(chǔ)水量與覆蓋量呈正比關(guān)系，覆蓋量越高的處理其土壤表層40 cm儲(chǔ)水量越高。試驗(yàn)表明秸稈覆蓋量4500 kg/hm2土壤表層40 cm儲(chǔ)水量最高。（4）秸稈覆蓋對土壤溫度的調(diào)節(jié)效應(yīng)主要表現(xiàn)在作物生長前期，覆蓋處理與不覆蓋處理的土壤溫度差異顯著，覆蓋量顯著影響作物生長前期的土壤溫度變化，覆蓋的農(nóng)田土壤溫度白天較不覆蓋低，晚間則相反，日溫差較小，覆蓋量越大越明顯。秸稈覆蓋對土壤溫度影響與土壤含水率相關(guān)，當(dāng)水分含水率較低時(shí)候，土壤溫度最高值升高，秸稈覆蓋明顯降低土壤溫度，日溫差振幅減??；土壤含水率較高時(shí)，土壤溫度最高值降低，秸稈覆蓋對溫度的影響差異不顯著。結(jié)論：通過本試驗(yàn)研究證明，秸稈覆蓋能夠抑制土壤蒸發(fā)，且抑制效果與覆蓋量的多少成正比關(guān)系，秸稈對土壤水分的動(dòng)態(tài)影響主要表現(xiàn)在作物生長前期對土壤表層40 cm土層的影響。秸稈覆蓋既影響土壤水分又影響土壤溫度的變化，覆蓋量越大對溫度的影響越明顯。綜合秸稈覆蓋量對土壤水分和溫度影響效果，本試驗(yàn)研究初步認(rèn)為在研究區(qū)域條件下覆蓋量為4500 kg/hm2的土壤水熱效應(yīng)最佳。秸稈覆蓋量越高對土壤蒸發(fā)的抑制效果越好，但覆蓋量對降雨入滲和土壤溫度的影響受降雨強(qiáng)度、土壤濕度、土壤類型等具體條件的不同而產(chǎn)生不同的效果，其規(guī)律有待進(jìn)一步研究。

來源出版物：中國農(nóng)業(yè)氣象, 2010, 31(2)：244-250

入選年份：2014

不同保水劑對土壤水分和氮素保持的比較研究

黃震，黃占斌，李文穎，等

摘要：目的：揭示不同類型土壤保水劑對土壤水分和氮肥品種（尿素和硝酸銨）的保持效應(yīng)差異，為土壤保水劑與化肥合理配合使用，促進(jìn)土壤水肥高效利用提供參考。方法：采用土柱淋溶模擬方法比較不同類型保水劑對土壤水分和不同氮肥品種的保持效果。試驗(yàn)設(shè)3種保水劑［聚丙烯酸鈉（保水劑A）、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合類水劑（聚丙烯酸／凹凸棒復(fù)合，B保水劑）、多功能類保水劑（腐植型保水劑，保水劑C）］、2種氮肥（尿素和硝酸銨）處理，并設(shè)無保水劑只加氮肥尿素（CK1）或只加硝酸銨（CK2）對照，3種土壤保水劑分別與尿素或硝酸銨混合形成6處理，共計(jì)8處理。保水劑用量為土壤干重0.2%，氮肥按1 g(N)·kg-1（土）施用。模擬土柱為直徑12 cm、高15 cm塑料柱，底墊200目濾布并打孔使淋溶液流出，量筒收集淋溶液。將保水劑、氮肥與土壤混合均勻裝入土柱。澆水淋溶分兩步：第1步向土柱中加水到田間持水量（FWC），靜置1 d使水肥融合再加同量水淋溶，收集48 h內(nèi)淋溶液量和測定氮素含量；第2步，淋溶后土壤含水為FWC 50%～60%時(shí)取土樣測定脲酶活性；當(dāng)土壤含水降低至FWC 40%左右進(jìn)行第2次淋溶，以后各次操作同樣，試驗(yàn)共8次淋溶。土壤淋溶液的體積直接用量筒測量，淋溶液全氮含量采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定，土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定。結(jié)果：（1）保水劑對土壤水分保持影響。施尿素下保水劑A、B對土壤保水效果相近，提高土壤含水率4.2%～6.5%，保水劑C提高2.8%；施硝銨肥下3種保水劑提高土壤含水率較尿素組有所降低，但保水劑的效應(yīng)順序基本相同。（2）保水劑對土壤氮素保持影響。3種保水劑的土壤尿素氮素淋失量均低于CK1，保水劑A對尿素氮素保持效果相對明顯；保水劑對土壤硝酸銨氮素保持效果的差異較大，保水劑A對硝酸銨氮素保持最差，多次淋溶甚至促進(jìn)硝酸銨氮流失；保水劑C對硝酸銨氮素保持效果最好；保水劑B處A、C之間。（3）保水劑和氮肥對土壤脲酶活性影響。土壤脲酶活性高低與淋溶氮量變化趨勢一致，脲酶活性與氮肥品種有關(guān)；施尿素下，3種保水劑對土壤脲酶活性影響B(tài)＞C＞A；施硝酸銨下，3種保水劑對土壤脲酶活性為影響A＜B＜C。結(jié)論：3種保水劑都具有明顯的促進(jìn)土壤保水性的作用，3種保水劑對兩種氮肥保持存在差異。聚丙烯酸鈉保水劑對尿素氮保持效果比對照提高16%～22%，對硝酸銨氮幾乎無保肥效果；腐殖酸保水劑對兩種氮肥保持比對照提高20%以上，效果最明顯；有機(jī)-無機(jī)保水劑可提高5%～12%。目的：揭示不同類型土壤保水劑對土壤水分和氮肥品種（尿素和硝酸銨）的保持效應(yīng)差異，為土壤保水劑與化肥合理配合使用，促進(jìn)土壤水肥高效利用提供參考。方法：采用土柱淋溶模擬方法比較不同類型保水劑對土壤水分和不同氮肥品種的保持效果。試驗(yàn)設(shè)3種保水劑［聚丙烯酸鈉（保水劑A）、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合類水劑（聚丙烯酸／凹凸棒復(fù)合，B保水劑）、多功能類保水劑（腐植型保水劑，保水劑C）］、2種氮肥（尿素和硝酸銨）處理，并設(shè)無保水劑只加氮肥尿素（CK1）或只加硝酸銨（CK2）對照，3種土壤保水劑分別與尿素或硝酸銨混合形成6處理，共計(jì)8處理。保水劑用量為土壤干重0.2%，氮肥按1 g(N)·kg-1（土）施用。模擬土柱為直徑12 cm、高15 cm塑料柱，底墊200目濾布并打孔使淋溶液流出，量筒收集淋溶液。將保水劑、氮肥與土壤混合均勻裝入土柱。澆水淋溶分兩步：第1步向土柱中加水到田間持水量(FWC)，靜置1 d使水肥融合再加同量水淋溶，收集48 h內(nèi)淋溶液量和測定氮素含量；第2步，淋溶后土壤含水為FWC 50%～60%時(shí)取土樣測定脲酶活性；當(dāng)土壤含水降低至FWC 40%左右進(jìn)行第2次淋溶，以后各次操作同樣，試驗(yàn)共8次淋溶。土壤淋溶液的體積直接用量筒測量，淋溶液全氮含量采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定，土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定。結(jié)果：（1）保水劑對土壤水分保持影響。施尿素下保水劑A、B對土壤保水效果相近，提高土壤含水率4.2%～6.5%，保水劑C提高2.8%；施硝銨肥下3種保水劑提高土壤含水率較尿素組有所降低，但保水劑的效應(yīng)順序基本相同。（2）保水劑對土壤氮素保持影響。3種保水劑的土壤尿素氮素淋失量均低于CK1，保水劑A對尿素氮素保持效果相對明顯；保水劑對土壤硝酸銨氮素保持效果的差異較大，保水劑A對硝酸銨氮素保持最差，多次淋溶甚至促進(jìn)硝酸銨氮流失；保水劑C對硝酸銨氮素保持效果最好；保水劑B處A、C之間。（3）保水劑和氮肥對土壤脲酶活性影響。土壤脲酶活性高低與淋溶氮量變化趨勢一致，脲酶活性與氮肥品種有關(guān)；施尿素下，3種保水劑對土壤脲酶活性影響B(tài)＜C＜A；施硝酸銨下，3種保水劑對土壤脲酶活性為影響A＜B＜C。結(jié)論：3種保水劑都具有明顯的促進(jìn)土壤保水性的作用，3種保水劑對兩種氮肥保持存在差異。聚丙烯酸鈉保水劑對尿素氮保持效果比對照提高16%～22%，對硝酸銨氮幾乎無保肥效果；腐殖酸保水劑對兩種氮肥保持比對照提高20%以上，效果最明顯；有機(jī)-無機(jī)保水劑可提高5%～12%。

來源出版物：中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 18(2)：245-249

入選年份：2014

農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中的遷移轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展

李強(qiáng)坤，胡亞偉，孫娟

摘要：目的：農(nóng)田排水溝渠中非點(diǎn)源溶質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染控制和管理的重要環(huán)節(jié)。系統(tǒng)總結(jié)歸納農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中遷移轉(zhuǎn)化的研究進(jìn)展，明晰進(jìn)一步的研究重點(diǎn)和趨勢，是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源“過程控制”的基礎(chǔ)和前提。方法：分析農(nóng)田排水溝渠系統(tǒng)的組成，解析農(nóng)田排水溝渠生態(tài)結(jié)構(gòu)和特征，解析溝渠主要組分水生植物、底泥和微生物的生態(tài)功能；以氮磷為例，歸納總結(jié)了氮磷在排水溝渠中的遷移轉(zhuǎn)化過程以及溝渠各組分同氮磷污染物間的相互作用機(jī)理；總結(jié)分析農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中遷移轉(zhuǎn)化的影響因素；綜合當(dāng)前研究現(xiàn)狀和后期生產(chǎn)需求，提出農(nóng)田排水溝渠尚需進(jìn)一步研究的相關(guān)問題。結(jié)果：（1）農(nóng)田排水溝渠系統(tǒng)由田間毛溝、農(nóng)溝及支溝、干溝或總干溝組成，其斷面獨(dú)特的土壤-植物-微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)，使得農(nóng)田排水溝渠在輸送農(nóng)田排水的同時(shí)具有人工濕地的生態(tài)功效，當(dāng)農(nóng)田排水流經(jīng)時(shí)，其中的有機(jī)質(zhì)、氮、磷等營養(yǎng)成分將發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物轉(zhuǎn)化作用。（2）溝渠主要組分水生植物不僅可以直接從水體吸收農(nóng)田排水中的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)水生植物的新陳代謝為底泥中微生物的正常生長提供了一個(gè)良好的微生態(tài)環(huán)境，形成好氧、厭氧和兼性的不同環(huán)境，使硝化和反硝化作用得以在溝渠系統(tǒng)中同時(shí)進(jìn)行；溝渠底泥不僅是水生植物和各類微生物賴以生存的基礎(chǔ)，同時(shí)底泥還可以其強(qiáng)大的吸附作用吸附水中的氮、磷等營養(yǎng)物。溝渠各組分共同作用實(shí)現(xiàn)凈化水體的目的。（3）氮在排水溝渠中的遷移轉(zhuǎn)化包括礦（氨）化作用、硝化與反硝化作用、植物吸收和底泥吸附作用等；磷在溝渠濕地中的遷移轉(zhuǎn)化是底泥吸附與解吸、植物吸收和微生物同化與積累等共同作用的結(jié)果。（4）農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中遷移轉(zhuǎn)化的影響因素包括排水溝渠的斷面和水力特征、水生植物的種類和數(shù)量、水體的溫度和pH值以及溝渠底泥中微生物的種類。（5）綜合當(dāng)前研究現(xiàn)狀和后期生產(chǎn)需求，農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中遷移轉(zhuǎn)化尚需進(jìn)一步研究的問題包括：溝渠生態(tài)系統(tǒng)中土壤-植物-微生物各組分不同作用的量化及其相互作用機(jī)制研究、農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中的遷移模型研究、溝渠濕地運(yùn)用與區(qū)域生態(tài)環(huán)境間關(guān)系調(diào)控的宏觀研究等。結(jié)論：農(nóng)田排水溝渠具有復(fù)雜的生態(tài)結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的生態(tài)特征，對溝渠水體中的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源溶質(zhì)具有明顯的凈化效果。氮、磷在排水溝渠中的遷移轉(zhuǎn)化是底泥吸附與解吸、植物吸收和微生物同化與積累等共同作用的結(jié)果，這種作用同時(shí)受排水溝渠的斷面和水力特征、水生植物的種類和數(shù)量、水體的溫度和pH值等多因素影響。就目前研究現(xiàn)狀而言，尚需進(jìn)一步研究的問題包括：溝渠生態(tài)系統(tǒng)中不同組分作用的量化研究、農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中的遷移模型研究以及溝渠濕地運(yùn)用與區(qū)域生態(tài)環(huán)境間關(guān)系的宏觀調(diào)控研究等。

來源出版物：中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 18(1)：210-214

入選年份：2014