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土壤健康与农业绿色发展:机遇与对策 被引量：139
1
作者 张俊伶 张江周 +3 位作者 申建波 田静 金可默 张福锁 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期783-796,共14页
农业绿色发展是农业现代化的必由之路,土壤健康是农业绿色发展的基石。本文系统总结了国内外有关土壤健康的内涵、研究进展和发展趋势,探讨了提升土壤健康的途径和对策,并对我国未来健康土壤培育工程提出了建议和展望。健康土壤培育的... 农业绿色发展是农业现代化的必由之路,土壤健康是农业绿色发展的基石。本文系统总结了国内外有关土壤健康的内涵、研究进展和发展趋势,探讨了提升土壤健康的途径和对策,并对我国未来健康土壤培育工程提出了建议和展望。健康土壤培育的核心是消除土壤障碍因子,深入挖掘土壤生物学潜力,增碳提高资源效率,强化生物学过程,协同地上和地下生物互作。通过优化土壤内部调节过程,最小化外部的投入,以实现土壤生产功能和其他生态服务的同步提升。健康土壤的培育是一个系统工程,需要对投入品-生产过程-产品品质-产品加工-废弃物循环等全产业链进行系统综合考虑,多学科交叉创新,政产学研用一体化联合攻关,同时还需要政策保障和激励措施,需要全社会行动起来。 展开更多
关键词 土壤健康 农业绿色发展 障碍因子 生物强化 生态系统多功能
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激光衍射法测定土壤粒径分布的研究进展 被引量：16
2
作者 段世航 崔若然 +2 位作者 江荣风 范明生 袁会敏 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期247-253,共7页
常见的土壤粒径分布测试手段有筛分法、沉降法(包括吸管法和密度计法)、激光衍射法等。近年来,由于激光衍射法分析土壤粒径分布具有操作简单、效率高、测试样品用量小、适合批量样品测定的特点,其在土壤粒径分布的测定中得到越来越广泛... 常见的土壤粒径分布测试手段有筛分法、沉降法(包括吸管法和密度计法)、激光衍射法等。近年来,由于激光衍射法分析土壤粒径分布具有操作简单、效率高、测试样品用量小、适合批量样品测定的特点,其在土壤粒径分布的测定中得到越来越广泛的应用。本文介绍了激光衍射法测定土壤粒径分布的基本原理和分析方法,综述了该技术在测定土壤粒径分析方面的国内外研究进展,重点分析了激光衍射法测定土壤粒径分布的影响因素,并对激光衍射法测定土壤粒径分布的应用前景进行了展望。研究表明,激光衍射法通过转换方程可以获得精确的结果。在保证足够大的样本量、土壤样本包含多种质地类型,且完善的前处理条件下,可以建立稳定的、适用于大范围预测的模型。激光衍射法测定土壤粒径分布虽然受到一些因素的影响,例如前处理方法、仪器设置以及样品用量等,但是激光粒度仪为粒度测定提供了高效快速的技术手段,为精准农业和数字农业的发展提供了先进的技术支撑。 展开更多
关键词 激光衍射法 土壤粒径分布 土壤质地
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丛枝菌根真菌介导的土壤有机碳稳定机制研究进展 被引量：8
3
作者 秦泽峰 谢沐希 +3 位作者 张运龙 李侠 李海港 张俊伶 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期756-766,共11页
土壤有机碳(SOC)的稳定是陆地生态系统碳循环的关键过程之一,对维持土壤肥力和减少温室气体排放具有重要意义。以往认为植物残体中难降解性物质的物理保护和腐殖质影响土壤中有机碳库的稳定性。最近的研究结果表明,微生物介导的碳循环... 土壤有机碳(SOC)的稳定是陆地生态系统碳循环的关键过程之一,对维持土壤肥力和减少温室气体排放具有重要意义。以往认为植物残体中难降解性物质的物理保护和腐殖质影响土壤中有机碳库的稳定性。最近的研究结果表明,微生物介导的碳循环过程在土壤有机碳稳定中发挥着重要作用。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)作为土壤中一类重要的共生微生物,参与植物光合碳向土壤的转运和分配,是陆地生态系统碳循环的重要一环,但其在土壤有机碳稳定中的作用潜力还未得到充分挖掘。基于此,本文估算了植物光合碳在AMF根外菌丝的分配量;总结了AMF介导的土壤有机碳稳定机制,主要包括AMF活体菌丝对碳的截留,分泌物及残体的分子结构抗性和土壤矿物吸附,提高植物源碳的质量和数量,菌丝分泌物及残体的激发效应和稳定土壤团聚体;探讨了影响AMF介导的稳定性有机碳形成的非生物(气候因子、土壤养分和土壤矿物)和生物因子(植物和AMF种类);提出了AMF与土壤有机碳周转互作机理进一步的研究方向,包括探究菌根植物光合碳转化为稳定性SOC的机制,解析不同生态系统中AMF对稳定性SOC的贡献及影响因素,并厘清不同管理措施下AMF生物量、多样性与稳定性SOC的关系。以期为更好地利用AMF提升陆地生态系统碳汇和缓解全球气候变化提供理论依据。 展开更多
关键词 丛枝菌根真菌 菌丝际微生物 矿物结合态有机碳 微生物残体 分泌物
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根系分泌物在作物多样性体系中对种间地下部互作的介导作用 被引量：12
4
作者 尹晓童 杨浩 +1 位作者 于瑞鹏 李隆 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1215-1227,共13页
根系分泌物介导植物种间的地下部相互作用在生物多样性-生态系统功能关系中发挥着重要作用。本文综述了在作物多样性种植体系中,根系分泌物介导的种间相互作用及其机制。具体包括:作物的根系分泌物能够活化土壤难溶性养分,有利于自身和... 根系分泌物介导植物种间的地下部相互作用在生物多样性-生态系统功能关系中发挥着重要作用。本文综述了在作物多样性种植体系中,根系分泌物介导的种间相互作用及其机制。具体包括:作物的根系分泌物能够活化土壤难溶性养分,有利于自身和相邻植物的养分吸收;粮食作物与超累积植物间作,根系分泌物中有机酸含量改变,促进超富集作物对重金属的吸收,降低粮食作物对重金属的吸收;作物多样性通过改变根系分泌物的种类和组成,调控微生物群落结构,减少病原菌;信号物质介导的物种间相互识别作用,引起相邻植物一系列的表型可塑性和生理响应,比如化感物质会抑制相邻植物,抑制杂草的萌芽和生长。与此同时,新方法的引入和学科间的交叉,为未来根系分泌物在作物多样性体系中的研究和应用提供了新的手段、角度和方向。这些进展有助于通过利用不同物种根分泌物和信号物质,实现种间促进作用来提高资源利用率,降低病虫和杂草发生危害,减少化肥农药的投入,为构建可持续的农业生态系统提供理论依据。 展开更多
关键词 根系分泌物 生物多样性 种间相互作用 资源竞争 土壤微生物 重金属毒害 土传病害
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植物根系/菌根途径获取养分的碳磷互惠机制 被引量：6
5
作者 段世龙 严文辉 +1 位作者 冯固 张林 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1160-1167,共8页
植物在进化过程中形成了多种从土壤获取养分的策略:一方面,植物可以直接通过根表皮细胞和根毛直接吸收土壤矿质养分(根系途径);另一方面,植物根系与丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌共生,通过AM真菌菌丝从土壤中获取矿质养分(... 植物在进化过程中形成了多种从土壤获取养分的策略:一方面,植物可以直接通过根表皮细胞和根毛直接吸收土壤矿质养分(根系途径);另一方面,植物根系与丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌共生,通过AM真菌菌丝从土壤中获取矿质养分(菌根途径),特别是磷素。AM真菌菌丝释放分泌物,形成物理、化学和生物学性质不同于其他土壤区域的微域土区,称为菌丝际。许多具有解磷功能的微生物在菌丝际定殖,帮助AM真菌矿化土壤有机磷,溶解难溶性无机磷,提高植物菌根途径的磷吸收效率。植物获取磷资源需要将大量光合产物转运至根系或菌根真菌。在碳磷互惠过程中,植物需要根据碳投入经济和磷资源收益在两种途径之间进行权衡,将有限的碳资源进行合理分配。本文系统梳理了植物通过菌根途径获取养分的碳磷互惠机制,讨论了土壤不同供磷水平对根系/菌根途径获取磷时植物碳分配策略的影响和AM真菌根外菌丝对土壤养分异质性的响应,总结了菌丝内磷稳态调节的分子机制及AM真菌在菌丝际通过分泌物招募解磷功能微生物的菌根供磷机制。未来研究应通过多学科交叉创新,采用新技术新方法量化根系/菌根途径的碳分配与磷吸收,明确菌丝分泌物的关键组分在调控菌丝际细菌群落中的功能与作用。 展开更多
关键词 菌根真菌 植物碳分配 土壤养分异质性 解磷微生物 碳磷互惠
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驯化对植物微生物组结构和功能影响的研究进展 被引量：2
6
作者 孙铭雪 宋春旭 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期66-78,共13页
微生物组在植物的养分获取、健康生长过程中发挥重要作用。植物驯化对微生物组的结构和功能产生了不可忽视的影响,但是其机制仍缺少系统性梳理总结。为此,综述了驯化过程中,植物的类型和基因型、根外代谢产物、土壤生境的改变对微生物... 微生物组在植物的养分获取、健康生长过程中发挥重要作用。植物驯化对微生物组的结构和功能产生了不可忽视的影响,但是其机制仍缺少系统性梳理总结。为此,综述了驯化过程中,植物的类型和基因型、根外代谢产物、土壤生境的改变对微生物组的影响。通过多向比较归纳发现,在驯化过程中:(1)对微生物多样性影响显著。大多数植物微生物多样性随驯化过程下降;野生植物可招募更多有益于抵抗病原菌的微生物群落;植物种类和基因型的改变影响了根际微生物组成及其与植物的共生关系。(2)根外代谢产物的改变影响了微生物的养分吸收,驯化降低了植物的化学防御功能。(3)相对于农田等栽培土壤,原生土壤生境具有更多样和独特的微生物组成。综上所述,植物根际微生物组的改变是驯化过程多因素综合作用的结果。揭示驯化对微生物组功能的影响,恢复驯化过程中可能丢失的植物-微生物的有益联系和性状,可为基于微生物组的植物育种策略提供理论基础。 展开更多
关键词 驯化 微生物组 植物种类和基因型 根外代谢物 土壤生境
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间套作强化农田生态系统服务功能的研究进展与应用展望 被引量：220
7
作者 李隆 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期403-415,共13页
间套作是我国传统农业的精髓,其存在2 000多年,必然蕴含重要的科学原理。过去的研究表明其不仅能够大幅度提高作物产量,而且能够充分利用地上部的光热资源,充分挖掘和利用地下部水分养分资源,强化农田生态系统服务功能。近年来,国内外... 间套作是我国传统农业的精髓,其存在2 000多年,必然蕴含重要的科学原理。过去的研究表明其不仅能够大幅度提高作物产量,而且能够充分利用地上部的光热资源,充分挖掘和利用地下部水分养分资源,强化农田生态系统服务功能。近年来,国内外对其资源高效利用的研究取得了显著的进步,特别是地下部资源高效利用方面。本文首先综述了相关研究的进展:间套作作为增加农田生态系统生物多样性的重要措施,具有重要的生态功能,如提高作物产量,增加作物生产力的稳定性,充分利用地上部光热资源和土壤水分、土壤和肥料中的氮素和磷素以及微量元素等。随后,对间套作提高资源利用效率的机制进行了分析,包括水分需求上的时间和空间生态位互补,豆科/禾本科间作体系中的豆科作物生物固氮和禾本科作物对土壤氮素利用上的互补和促进作用;磷活化能力强弱搭配的间作体系中,磷活化能力强的作物对活化能力弱的作物的促进作用;双子叶和单子叶植物的搭配,改善双子叶植物的Fe、Zn等微量元素的含量等。最后,对间套作进一步研究方向和应用提出了一些看法和思路。在研究方面,包括作物多样性与农业可持续发展,地下部作物种间信号的传递,地上地下部多样性的互反馈调节机制,以及作物生长模型等。在应用方面,包括豆科作物纳入农业生产体系发展生态集约化农业,利用间套作发展有机农业,利用种间相互作用提高磷肥利用率和增加作物可食部分的微量元素含量等。并认为间套作中的机械化、育种等问题的解决将有利于间套作的进一步发展。 展开更多
关键词 间作套种 作物多样性 资源高效利用 生产力 共生生物固氮 磷活化 微量元素
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根际过程和高底物浓度促进黑土有机磷矿化 被引量：10
8
作者 于星辰 刘倩 +3 位作者 李春杰 朱平 李海港 张福锁 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期953-963,共11页
土壤有机磷是植物吸收磷素的重要来源之一。大量研究表明,植物根际过程能够促进土壤有机磷矿化,提高土壤有机磷的生物有效性。以高有机质含量的黑土为研究对象,通过温室根垫培养和大田原位测定相结合的方法,旨在揭示玉米和蚕豆根际过程... 土壤有机磷是植物吸收磷素的重要来源之一。大量研究表明,植物根际过程能够促进土壤有机磷矿化,提高土壤有机磷的生物有效性。以高有机质含量的黑土为研究对象,通过温室根垫培养和大田原位测定相结合的方法,旨在揭示玉米和蚕豆根际过程和土壤有机磷浓度对有机磷矿化的影响。结果表明:温室条件下,不施肥(CK)处理的蚕豆根际pH未变化,玉米根际pH上升了0.09个单位;施氮磷钾肥和有机肥(NPKM)处理的蚕豆根际酸性磷酸酶活性较玉米高93.4%;CK处理的玉米、蚕豆根际土与空白土(相同装置下不种作物的土壤)有机磷含量无差异,NPKM处理有机磷在玉米和蚕豆根际分别耗竭了138和86 mg·kg^-1。根际有机磷浓度是驱动有机磷矿化的主要因素。田间玉米的根际pH与非根际相比下降了0.3~0.51个单位,酸性磷酸酶活性提高了10倍以上,施肥处理的根际苹果酸分泌量较不施肥处理高357%;根际过程与有机磷浓度可能共同调控了根际有机磷的矿化过程。因此,构建土壤高有机磷库,选择高效利用有机磷的作物品种,是维持黑土供磷能力、实现减磷增效的措施之一。 展开更多
关键词 玉米 蚕豆 根际PH 酸性磷酸酶 有机酸 有机磷矿化
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基于多评估方法的县域镉污染风险管控研究 被引量：3
9
作者 刘鹏祺 徐东昊 +4 位作者 李亚琳 蔡泽江 文石林 徐明岗 朱齐超 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1424-1432,共9页
为支撑区域尺度重金属镉(Cd)污染农田的分区管理决策,以湖南省某典型粮食大县为案例,通过区域网格采集土壤和水稻样品,分析县域Cd污染空间分布特征,结合单因子评价、地累积指数法和人体健康风险法,评估该县Cd污染风险。结果表明:不同评... 为支撑区域尺度重金属镉(Cd)污染农田的分区管理决策,以湖南省某典型粮食大县为案例,通过区域网格采集土壤和水稻样品,分析县域Cd污染空间分布特征,结合单因子评价、地累积指数法和人体健康风险法,评估该县Cd污染风险。结果表明:不同评价方法对Cd污染风险区划分差异较大。单因子指数法显示该县仅有5.9%的区域存在污染风险,地累积指数法显示该县29.2%的区域存在污染风险,主要分布于中东部。而健康风险评估法显示全县分别有90.0%和82.7%的区域对儿童和成人存在Cd污染风险,风险面积最大,主要位于该县中东部和南部区域。情景分析显示,土壤酸化改良是降低酸性中轻度Cd污染农田风险的有效措施,酸化改良可减少22.0%-37.8%的风险区域。研究表明,在南方酸性土壤地区,应强化以人体健康为导向的区域Cd污染风险管理方案,并结合酸化农田改良降低中轻度Cd污染地区的污染风险,促进Cd污染农田安全利用。 展开更多
关键词 镉 县域 风险评估 农田 土壤酸化
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一株溶杆菌Lysobacter soli RCu6的转录组水平铜抗性机制研究
10
作者 李富玉 陈帅民 +3 位作者 刘梦帅 陈苗苗 李小方 刘彬彬 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2002-2010,I0001-I0008,共17页
铜是许多细胞酶所必需的微量元素,然而过量的铜通常对细胞有毒。细菌已经进化出许多铜抗性策略,但其分子机制尚不完全清楚。本研究在农田土壤中分离了一株高度抗铜(对铜的抗性达3.2 mmol∙L^(−1))的细菌菌株RCu6,并利用全基因组和转录组... 铜是许多细胞酶所必需的微量元素,然而过量的铜通常对细胞有毒。细菌已经进化出许多铜抗性策略,但其分子机制尚不完全清楚。本研究在农田土壤中分离了一株高度抗铜(对铜的抗性达3.2 mmol∙L^(−1))的细菌菌株RCu6,并利用全基因组和转录组学方法分析研究了其抗铜机制。RCu6菌株的全基因组测序显示该菌株在分类学上属于溶杆菌(Lysobacter soli);与已发现的同种菌株相比,基因组分析显示该菌株具有独特的由多个基因编码的抗铜系统。转录组分析表明在0.8 mmol∙L^(−1)和1.6 mmol∙L^(−1)胁迫下分别有315个和839个基因差异表达;铜稳态、组氨酸代谢、硫代谢和铁硫簇组装途径与RCu6菌的铜抗性相关,表明RCu6抗铜是一个细胞内多系统协同过程。本研究揭示了溶杆菌属菌株铜抗性分子水平的机制,为重金属污染农田土壤修复和利用提供了菌种资源和理论依据。 展开更多
关键词 溶杆菌 基因组学 转录组学 铜抗性
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