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(cè)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(guò)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(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的分析可以看出，在過(guò)去50多年中，通過(guò)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(guò)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(lái)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?cè)斐闪丝剐曰騊ita、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(cè)pi21與其他的小種專化抗性基因在抗病信號(hào)傳導(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(méi)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(guò)基因的精細(xì)作圖、克隆以及基因間抗譜的測(cè)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(kāi)展抗性育種奠定了基礎(chǔ)。水稻基因組測(cè)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(lái)越多的稻瘟病抗性基因與無(wú)毒基因的克隆將有助于揭示抗病信號(hào)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(lái)源出版物：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42(5)：1601-1615

入選年份：2014

長(zhǎng)期施肥對(duì)中國(guó)3種典型農(nóng)田土壤活性有機(jī)碳庫(kù)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(duì)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(guó)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(duì)象，以3個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)分析探討長(zhǎng)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(zhǎng)期定位試驗(yàn)分布于中國(guó)東北公主嶺（黑土）、西北烏魯木齊（灰漠土）和中南部祁陽(yáng)（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(wú)機(jī)肥配施（NPKM）、增量有機(jī)與無(wú)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(wú)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(wú)重復(fù)。祁陽(yáng)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(guò)0.25 mm篩，分別用常規(guī)K2Cr2O7氧化法和KMnO4氧化法測(cè)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(shì)，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(zhǎng)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(shì)；有機(jī)無(wú)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(duì)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(wú)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(zhǎng)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(shì)，提高南方紅壤有機(jī)碳含量和活性碳所占的比例。長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)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(lái)源出版物：中國(guó)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(yíng)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(jí)：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(duì)各類型品種間的干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)、光合勢(shì)、群體生長(zhǎng)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(shì)。（2）拔節(jié)期群體干物質(zhì)積累量隨著生產(chǎn)力等級(jí)的增加而減小，抽穗期4個(gè)生產(chǎn)力等級(jí)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(jí)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(jí)增加而減小；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(jí)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(jí)水稻品種的經(jīng)濟(jì)系數(shù)隨著生產(chǎn)力等級(jí)的增加而顯著增加。（5）拔節(jié)前4個(gè)生產(chǎn)力等級(jí)品種間葉面積指數(shù)和光合勢(shì)差異較小，而群體生長(zhǎng)率和凈同化率則隨著生產(chǎn)力等級(jí)的遞增呈顯著遞減趨勢(shì)；拔節(jié)至抽穗及抽穗至成熟階段，葉面積指數(shù)、光合勢(shì)、群體生長(zhǎng)率和凈同化率均隨著生產(chǎn)力等級(jí)的遞增呈增加趨勢(shì)。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(shì)明顯，抽穗至成熟階段較高的葉面積指數(shù)、光合勢(shì)、群體生長(zhǎng)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(lái)源出版物：中國(guó)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(cè)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(duì)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(zhǎng)、芒長(zhǎng)、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(duì)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(wú)帶記為0；等位基因以大寫字母A、B、C等表示。通過(guò)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(duì)引物在113份材料中共檢測(cè)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(cè)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。基因頻率變幅為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(shuō)明二者親緣關(guān)系最遠(yuǎn)，其次是Z193V020W與富士二條（0.5581）。通過(guò)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(zhǎng)（1個(gè)）、芒長(zhǎng)（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(duì)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(zhǎng)、小穗著生密度相關(guān)，EBmac788、HVSS1均與芒長(zhǎng)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(zhǎng)（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(duì)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(cè)到且同時(shí)與芒長(zhǎng)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(guò)兩種關(guān)聯(lián)分析模型，分別尋找到了9個(gè)與株高、穗長(zhǎng)、芒長(zhǎng)、穗粒數(shù)和小穗著生密度相關(guān)聯(lián)，6個(gè)與株高、芒長(zhǎng)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(lái)源出版物：中國(guó)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(lái)研究的熱點(diǎn)，尤其是生物質(zhì)炭對(duì)農(nóng)田土壤的固碳減排作用及對(duì)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(cè)，而生物質(zhì)炭施用對(duì)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(duì)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(guò)篩。試驗(yàn)開(kāi)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(cè)：土壤樣品分別在2010年和2011年水稻收獲后采集，分析測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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(wú)顯著變化，而次年較對(duì)照降低。（2）生物質(zhì)炭施用的不同處理間水稻產(chǎn)量沒(méi)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(duì)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(wú)影響。施用氮肥下，不同用量生物質(zhì)炭對(duì)土壤CH4排放無(wú)顯著影響，僅而次年CH4排放有所降低；生物質(zhì)炭對(duì)不施氮肥土壤當(dāng)季N2O排放無(wú)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(duì)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(lái)源出版物：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45(23)：4844-4853

入選年份：2014

氣候變化對(duì)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(lái)，中國(guó)科學(xué)界在氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響方面，特別是氣候變化對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)、種植布局、農(nóng)業(yè)成本等方面開(kāi)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(duì)研究成果進(jìn)行綜述，以期為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)氣候變化對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響、制訂相應(yīng)對(duì)策、采取適應(yīng)措施等提供理論依據(jù)。方法：通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，綜述了氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響的研究方法和氣候變化對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)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(guò)綜述了近幾十年來(lái)中國(guó)學(xué)者在氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響方面的研究成果，主要分氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響的研究方法和氣候變化對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)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(wèn)題、有待改進(jìn)的方面和研究發(fā)展的方向：（1）氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響評(píng)價(jià)的不確定性主要來(lái)自評(píng)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(píng)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(píng)估最主要的不確定性來(lái)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(lái)源于氣候模式的不完善和未來(lái)溫室氣體排放情景的不確定。后者主要來(lái)源于不能準(zhǔn)確地描述未來(lái)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(píng)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(zhǎng)模型還存在諸多不足，有待進(jìn)一步深入研究。作物生長(zhǎng)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(shì)是朝向基于過(guò)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(zhǎng)或環(huán)境動(dòng)態(tài)的某些過(guò)程（如LAI的發(fā)展動(dòng)態(tài)、葉片衰老過(guò)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(méi)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(chóng)害模塊、經(jīng)濟(jì)人文因素模塊、土壤的生理生化過(guò)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(duì)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(duì)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(shì)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(wèn)題的研究將是未來(lái)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(lái)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(cè)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(duì)照的設(shè)定濃度值。由于FACE圈沒(méi)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(duì)FACE響應(yīng)和適應(yīng)的深層機(jī)理。因此，國(guó)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(kāi)展水稻FACE研究的國(guó)家主要是日本和中國(guó)，日本于1996年開(kāi)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(kāi)始運(yùn)行；中國(guó)于2001年在江蘇無(wú)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(tái)），并于當(dāng)年啟動(dòng)了對(duì)水稻的研究。通過(guò)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(duì)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(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新認(rèn)識(shí)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(duì)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(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的研究成果，對(duì)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可能影響及其發(fā)展趨勢(shì)、制訂適應(yīng)與減緩氣候變化不良影響的對(duì)策與措施起到了重要作用。然而，目前關(guān)于氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響評(píng)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(wèn)題，尚需進(jìn)一步深入研究。

來(lái)源出版物：中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2010, 31(2)：200-205

入選年份：2014

植物對(duì)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(lái)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(duì)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和分布有著重要的影響。本文綜合評(píng)述植物對(duì)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(píng)了植物對(duì)低溫環(huán)境的響應(yīng)，進(jìn)而綜合評(píng)述了光、水分和溫度等環(huán)境因子與植物對(duì)低溫環(huán)境適應(yīng)（抗寒性）的關(guān)系，最后就未來(lái)的研究重點(diǎn)提出了建議。結(jié)果：低溫脅迫會(huì)對(duì)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(lái)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(lái)度過(guò)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(duì)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(duì)低溫環(huán)境的響應(yīng)及其抗寒性研究方面，國(guó)內(nèi)更多側(cè)重于選擇抗寒指標(biāo)對(duì)植物的抗寒性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)植物抗寒機(jī)理及相關(guān)生理過(guò)程缺乏深入研究。因此，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的工作：（1）植物抗寒生理過(guò)程的研究，對(duì)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(duì)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╅_(kāi)展其抗寒性研究。

來(lái)源出版物：中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2010, 31(2)：310-314，319

入選年份：2014

秸稈覆蓋量對(duì)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(duì)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(yáng)旱地農(nóng)業(yè)試驗(yàn)區(qū)對(duì)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(cè)。采用自動(dòng)氣象站監(jiān)測(cè)玉米全生育期降雨量，采用自動(dòng)記錄土壤剖面水分測(cè)定儀和自計(jì)溫度測(cè)定儀實(shí)時(shí)連續(xù)觀測(cè)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(cè)了降雨時(shí)刻、降雨之后土壤水分消退過(guò)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(guò)程，采用微型蒸滲儀觀測(cè)了全生育期土壤蒸發(fā)。分析了不同覆蓋處理?xiàng)l件下對(duì)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(duì)土壤水分含量產(chǎn)生顯著的影響，且秸稈覆蓋量4500 kg/hm2對(duì)土壤水分含量的影響最大，秸稈覆蓋量大于4500 kg/hm2時(shí)對(duì)水分影響效果減小。（2）在作物生長(zhǎng)前期苗期和拔節(jié)期，秸稈覆蓋對(duì)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(duì)土壤溫度的調(diào)節(jié)效應(yīng)主要表現(xiàn)在作物生長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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?。煌寥篮瘦^高時(shí)，土壤溫度最高值降低，秸稈覆蓋對(duì)溫度的影響差異不顯著。結(jié)論：通過(guò)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(duì)土壤水分的動(dòng)態(tài)影響主要表現(xiàn)在作物生長(zhǎng)前期對(duì)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(duì)溫度的影響越明顯。綜合秸稈覆蓋量對(duì)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(duì)土壤蒸發(fā)的抑制效果越好，但覆蓋量對(duì)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(lái)源出版物：中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2010, 31(2)：244-250

入選年份：2014

不同保水劑對(duì)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(duì)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(duì)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(wú)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(wú)保水劑只加氮肥尿素（CK1）或只加硝酸銨（CK2）對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)量，淋溶液全氮含量采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定，土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定。結(jié)果：（1）保水劑對(duì)土壤水分保持影響。施尿素下保水劑A、B對(duì)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(duì)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(duì)尿素氮素保持效果相對(duì)明顯；保水劑對(duì)土壤硝酸銨氮素保持效果的差異較大，保水劑A對(duì)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(duì)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(duì)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(shì)一致，脲酶活性與氮肥品種有關(guān)；施尿素下，3種保水劑對(duì)土壤脲酶活性影響B(tài)＞C＞A；施硝酸銨下，3種保水劑對(duì)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(duì)兩種氮肥保持存在差異。聚丙烯酸鈉保水劑對(duì)尿素氮保持效果比對(duì)照提高16%～22%，對(duì)硝酸銨氮幾乎無(wú)保肥效果；腐殖酸保水劑對(duì)兩種氮肥保持比對(duì)照提高20%以上，效果最明顯；有機(jī)-無(wú)機(jī)保水劑可提高5%～12%。目的：揭示不同類型土壤保水劑對(duì)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(duì)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(wú)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(wú)保水劑只加氮肥尿素（CK1）或只加硝酸銨（CK2）對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)量，淋溶液全氮含量采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定，土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定。結(jié)果：（1）保水劑對(duì)土壤水分保持影響。施尿素下保水劑A、B對(duì)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(duì)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(duì)尿素氮素保持效果相對(duì)明顯；保水劑對(duì)土壤硝酸銨氮素保持效果的差異較大，保水劑A對(duì)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(duì)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(duì)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(shì)一致，脲酶活性與氮肥品種有關(guān)；施尿素下，3種保水劑對(duì)土壤脲酶活性影響B(tài)＜C＜A；施硝酸銨下，3種保水劑對(duì)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(duì)兩種氮肥保持存在差異。聚丙烯酸鈉保水劑對(duì)尿素氮保持效果比對(duì)照提高16%～22%，對(duì)硝酸銨氮幾乎無(wú)保肥效果；腐殖酸保水劑對(duì)兩種氮肥保持比對(duì)照提高20%以上，效果最明顯；有機(jī)-無(wú)機(jī)保水劑可提高5%～12%。

來(lái)源出版物：中國(guó)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(shì)，是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源“過(guò)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(guò)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(wèn)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(yíng)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(yíng)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(zhǎng)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(yíng)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(wèn)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(duì)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(wèn)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(lái)源出版物：中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 18(1)：210-214

入選年份：2014