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中国农业科学
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路文如

半月刊

0578-1752

zgnykx@mail.caas.net.cn

010-82109808 82106279

100081

北京中关村南大街12号

中国农业科学/Journal Scientia Agricultura SinicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为综合性农牧业科学学术刊物。主要发表我国农牧业科学在基础理论和应用技术方面的学术论文、重要科研成果和专题报告及各学科研究进展综述等。主要栏目有作物栽培的理论与实践、作物育种与品种资源、生物技术、植保、土肥、畜牧、兽医、研究简报等。读者对象为农牧业科技工作者、农业院校师生和农业管理干部。
正式出版
收录年代

    靶向敲除棉花GhAGL16高效sgRNA的筛选

    雷建峰尤扬子张锦恩代培红...
    1023-1033页
    查看更多>>摘要：[目的]AGL16是棉花MADS-box基因家族中一个重要的转录负调控因子,在抵御干旱和盐胁迫过程中发挥着重要作用.利用病毒介导的基因编辑技术(virus-induced gene editing,VIGE)筛选靶向敲除棉花GhAGL16的sgRNAs,并验证这些sgRNAs的特异性,为定向创制棉花agl16突变体奠定重要基础.[方法]根据在棉花YZ-1 中A亚组和D亚组上实际克隆GhAGL16的基因组序列,预测了 3 个能靶向敲除GhAGL16的sgRNAs;基于棉花叶皱缩病毒(cotton leaf crumple virus,CLCrV)介导的VIGE系统,构建 3 个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体;利用qPCR检测Cas9超表达(Cas9 over-expression,Cas9-OE)植株中Cas9的表达量,确定Cas9是否稳定遗传表达;将3个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体分别转化 Cas9-OE 棉花子叶,并通过 PCR/RE 方法检测 3 个靶点的突变情况;利用生物信息学方法分析 3 个GhAGL16-sgRNAs 的二级结构;对突变植株进行 Hi-TOM 高通量测序,明确基因编辑效率.同时,对转化GhAGL16-sgRNA2的突变植株进行脱靶率鉴定,检测基因编辑的特异性.[结果]成功构建了3个能同时靶向敲除GhAGL16-A亚组和GhAGL16-D亚组序列的sgRNAs.对不同Cas9-OE植株中Cas9表达量检测结果表明,Cas9在不同Cas9-OE棉株中稳定表达.用 3 个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体转化Cas9-OE棉花子叶,PCR/RE突变检测结果表明,GhAGL16-sgRNA2 可有效用于 GhAGL16的靶向敲除,在棉花 A 亚组和 D 亚组靶位点上出现了不同碱基缺失的突变类型,而 GhAGL16-sgRNA1 和GhAGL16-sgRNA3 是 2 个无效sgRNA.3 个GhAGL16-sgRNAs的二级结构分析结果表明,GhAGL16-sgRNA1 和GhAGL16-sgRNA3可能存在引导序列容易与其他序列发生配对并且不易解链的现象,干扰了引导序列对目标位点的识别,导致sgRNA无效.进一步量化GhAGL16-sgRNA2 对GhAGL16的编辑效率,对每一株转化CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNA2 的Cas9-OE植株突变检测结果表明,在转化的 9 株Cas9-OE植株中有 6 株发生了突变,突变效率为 66.67%.此外,Hi-TOM高通量测序结果表明,GhAGL16-sgRNA2 对GhAGL16的编辑效率为 13.69%—54.42%.脱靶率鉴定结果表明,预测的 4 个潜在脱靶位点都没有发现脱靶现象,说明 GhAGL16-sgRNA2 不仅具有高效的基因编辑效率,而且具有专一的基因编辑特异性.[结论]利用CLCrV介导的VIGE系统转化Cas9-OE棉花筛选获得 1 个能高效敲除GhAGL16的sgRNA,为定向创制棉花agl16突变体提供了理想的sgRNA.

    棉花GhAGL16sgRNA突变体VIGE脱靶

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    干旱条件下玉米转座子插入关联的表观调控分析

    高晨曦郝陆洋胡悦李永祥...
    1034-1048,中插1页
    查看更多>>摘要：[目的]干旱是全球范围影响玉米生产的最主要胁迫因素之一.解析抗旱性的遗传基础与分子机制为玉米的抗旱改良提供依据.[方法]利用代表性玉米自交系,以叶片相对含水量和散粉-吐丝间隔为指标开展田间抗旱性精准鉴定.筛选 2 个抗旱性极端差异的自交系,开展基因组重测序分析和转座子插入鉴定;利用全基因组重亚硫酸盐测序(WGBS)方法分析不同水分处理下叶片和根系组织的 DNA 甲基化水平;同时利用转录组测序方法对相同样品的基因表达进行分析;通过比较分析获得 2 个材料间的转座子插入缺失变异、差异甲基化区域和差异表达基因,并综合分析这三者间的相关关系.针对前期克隆的玉米抗旱基因ZCN7,分析该基因区域转座子插入缺失变异介导的DNA甲基化和基因表达变化情况.[结果]在田间干旱处理下,自交系 H082183 的叶片相对含水量和散粉-吐丝间隔均与正常处理没有显著差异,而旅 28在所有试验材料中表现最低的叶片相对含水量和最大的散粉-吐丝间隔.利用 H082183 和旅 28 这两个抗旱性极端差异的玉米自交系开展基因组重测序和转座子插入分析,分别检测到 333 754 和 333 296 个转座子插入,其中,有 89 954 个转座子插入在 2 个自交系间具有多态性.基因组 DNA 甲基化分析表明,转座子、内含子和启动子区域较外显子和非编码区呈现较高的CG和 CHG甲基化水平,经差异甲基化分析,在 2 个自交系间共检测到 41 352 个差异甲基化区域,其中 60%的差异甲基化区域位于转座子插入缺失变异的上下游 5 kb范围内.基因表达水平与基因的CG和CHG甲基化水平负相关,在 2 个自交系干旱下的叶片和根系中分别鉴定到 4 196 和 3 500 个差异表达基因,其中 19.5%和 19.7%与差异甲基化区域关联.通过对抗旱相关基因ZCN7的研究,发现该基因 34 kb区间内的 3 个LTR类转座子插入,造成自交系旅 28 在干旱和正常处理下的CG和CHG甲基化显著高于抗旱自交系H082183,并且H082183 中ZCN7表达量也显著高于旅 28.[结论]揭示了转座子介导的表观遗传调控在玉米响应干旱胁迫中的重要作用,进一步扩展了转座子变异和 DNA 甲基化调控抗旱基因ZCN7表达的分子机制.

    玉米(ZeamaysL.)抗旱性转座子DNA甲基化转录组

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    旱地小麦产量和水分利用对翻耕时间和降水量及其分布的响应

    党建友姜文超孙睿尚保华...
    1049-1065页
    查看更多>>摘要：[目的]针对山西省麦区降水年际变化大,休闲期降水占比高、生育期降水少且分布不均,造成雨养旱地小麦年季间产量波动大、降水水分利用率(WUE)低等问题,探寻不同降水年型下旱地麦田休闲期翻耕时间对土壤蓄水量和产量的影响,为山西南部旱地小麦根据降水型"定产"提供理论依据.[方法]2010-2021年度,通过田间区组试验,设8 月10日(P1)、8 月 20 日(P2)和 8 月 30 日(P3)左右 3 个翻耕时间,研究翻耕时间、降水量及其分布对旱地小麦产量、休闲期土壤蓄水特性和生育期耗水及相关性的影响.[结果](1)旱地小麦产量受降水年型、休闲期和生育期降水共同影响,且年型＞休闲期＞生育期.试验年度平均产量2 400.0-6 298.0 kg·hm-2,年季间变异系数为29.8%,其中丰水年(2012、2014和2015年度)、平水年(2011和2013年度)和枯水年(2010、2016、2019、2020和2021年度)平均产量分别为5 524.6、3 048.2和4 088.7 kg·hm-2;休闲期降水量和生育期降水分布主要通过成穗数和穗粒数影响产量,年度和 3-4 月降水多则产量明显增加;翻耕时间对旱地小麦产量影响与休闲期降水分布密切相关,7-8月降水多,P1 产量高,9月降水多,则P2或P3 产量高.(2)降水量及其分布和翻耕时间共同影响播种前和收获期土壤蓄水特性.休闲期降水主要影响播种前和收获期下层(100-200 cm)土壤蓄水量;休闲期丰水型播前上层(0-100 cm)和下层土壤蓄水量相近或略低,平水型和枯水型则下层低于上层,分别比上层低6.17%和24.66%;7 月降水多有利于下层土壤多蓄水,8-9月降水多有利于上层土壤多蓄水;生育期降水主要影响收获期上层土壤蓄水量,尤其是 5 月降水;播种前和收获期上层土壤平均蓄水量P2最高,收获期下层和 0-200 cm土壤平均蓄水量P2 或P3 最高.(3)耕作时间和降水量对生育期耗水量和水分利用率影响相对较小,年度降水多则旱地小麦生育期耗水多,3 月降水对生育期耗水量影响大.[结论]休闲期降水量及其分布影响旱地小麦播前 0-200 cm 土壤蓄水量,并与 3-4 月份降水量共同作用影响成穗数、穗粒数和旱地小麦产量,且水分利用率与旱地小麦产量间呈显著正相关.山西南部 7-8 月降水多旱地麦田于 8 月 10 日前后翻耕,降水少时则翻耕时间推迟 10-20 d,可增加播种前土壤蓄水量使旱地小麦实现增产.

    旱地小麦翻耕时间降水量及其分布产量水分利用率

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    基于影像分割的覆膜玉米叶绿素含量反演

    周智辉谷晓博程智楷常甜...
    1066-1079页
    查看更多>>摘要：[目的]快速、准确监测覆膜玉米叶绿素含量,探明将影像地膜和阴影背景像元剔除能否提高光谱和纹理特征反演叶绿素含量的精度.[方法]以无人机多光谱遥感影像数据为基础,以覆膜玉米苗期、拔节期、抽雄期和灌浆期叶绿素含量为对象,使用监督分类分割影像背景像元和玉米像元,分析背景像元对玉米冠层光谱的影响,计算全像元和玉米像元影像的光谱特征和纹理特征并筛选较优变量输入,利用偏最小二乘、支持向量机和BP神经网络 3 种机器学习算法建立玉米叶绿素含量的反演模型.[结果](1)苗期、拔节期、抽雄期和灌浆期多光谱影像中的背景像元对玉米冠层的光谱均有显著影响.(2)基于玉米像元影像提取的光谱特征、纹理特征和光谱特征+纹理特征为变量输入的反演精度均优于全像元影像(最佳模型建模R 2 提高0.078,RMSE和MAE分别降低0.060 和0.055 mg·g-1,验证R 2 提高0.109,RMSE和MAE分别降低0.075和0.047 mg·g-1).(3)基于玉米像元影像的光谱特征+纹理特征为变量输入的建模精度比仅使用光谱特征或纹理特征为变量输入的建模精度提升显著;其中光谱特征+纹理特征为变量输入的BP神经网络模型精度最高(验证R 2、RMSE、MAE分别为0.690、0.468 mg·g-1、0.375 mg·g-1).[结论]采用剔除背景像元的无人机多光谱影像光谱和纹理特征数据并结合BP神经网络可较好地实现覆膜玉米叶绿素含量的反演,研究结果可为无人机遥感快速、准确反演覆膜玉米叶绿素含量提供理论参考.

    无人机多光谱影像分割叶绿素含量覆膜纹理特征

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    自噬相关基因FpAtg3参与假禾谷镰孢的生长和致病

    董在芳丁腾腾单艺轩李洪连...
    1080-1090页
    查看更多>>摘要：[背景]假禾谷镰孢(Fusarium pseudograminearum)引起的小麦茎基腐病是我国小麦生产上的新病害.自噬是真核生物中普遍发生的细胞过程,调控多种植物病原真菌的生长发育和侵染,但其在假禾谷镰孢中的作用还不明确.[目的]明确假禾谷镰孢自噬相关基因FpAtg3在该病菌生长和致病中的作用,解析假禾谷镰孢致病机理,为小麦茎基腐病科学防控提供理论依据.[方法]从NCBI数据库中下载主要真菌的Atg3氨基酸序列,利用MEGA5.05 构建系统进化树.利用Split-PCR策略构建FpAtg3基因敲除盒,经PEG介导的原生质体转化导入假禾谷镰孢野生型菌株中.利用潮霉素抗性筛选阳性转化子,并经PCR检测获得FpAtg3基因缺失突变体(ΔFpAtg3).构建pKNTG-FpAtg3重组载体,导入ΔFpAtg3菌株,利用FpAtg3自身启动子启动FpAtg3的转录,以获得FpAtg3缺失突变体的回补菌株.利用假禾谷镰孢营养生长的培养基PDA、CM和MM测定菌丝生长速率和菌落形态;PDA培养基上测定菌丝形态和菌丝融合率;CMC培养液中测定分生孢子的产量及形态;皮氏培养基上测定孢子融合芽管调控的融合率.将假禾谷镰孢的菌丝块接种小麦胚芽鞘和大麦叶片测定病原菌的致病力,采用盆栽试验测定假禾谷镰孢引起的小麦茎基腐病.在PDA培养基中分别加入刚果红、SDS和过氧化氢测定假禾谷镰孢对细胞壁、细胞膜和氧化胁迫的耐受性.[结果]细胞自噬相关蛋白Atg3 在真菌中非常保守,且与生物进化的方向一致,假禾谷镰孢FpAtg3与禾谷镰孢和尖镰孢的Atg3 同源性最高.获得了FpAtg3基因缺失突变体和回补菌株,表型测定结果显示,与假禾谷镰孢野生型和回补菌株相比,ΔFpAtg3在营养培养基上的菌丝生长明显减慢,气生菌丝减少,菌丝呈波纹状卷曲,分生孢子产量减少,孢子变短,分生孢子分隔减少;野生型和回补菌株菌丝融合发生非常普遍,在相同条件下 ΔFpAtg3的菌丝融合率和孢子融合芽管调控的融合率均明显降低;ΔFpAtg3侵染大麦叶片和小麦胚芽鞘造成的病斑较野生型和回补菌株侵染的病斑明显减小,盆栽试验进一步验证ΔFpAtg3的致病力降低;与野生型和回补菌株相比,ΔFpAtg3在刚果红、SDS和过氧化氢胁迫中的耐受性降低.[结论]自噬相关基因FpAtg3参与假禾谷镰孢的菌丝生长、分生孢子产生、菌丝融合、致病力以及对非生物胁迫的耐受性.

    小麦茎基腐病假禾谷镰孢Atg3菌丝融合致病力

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    极端高温对截形叶螨体内海藻糖含量及海藻糖转运蛋白基因的影响

    罗丽丹陈嘉明安琪刘磊...
    1091-1101页
    查看更多>>摘要：[目的]明确高温对截形叶螨(Tetranychus truncatus)海藻糖转运蛋白基因的影响,为有害生物的绿色防控提供理论依据.[方法]根据高温诱导下的截形叶螨转录组数据获取两条海藻糖转运蛋白基因TtTret1-like和TtTret1的CDS序列和蛋白氨基酸序列;利用ExPASy、ProScale、MEGA等分析工具对TtTret1-like和TtTret1进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术分析TtTret1-like和TtTret1在截形叶螨不同发育阶段及不同高温(38、42、46、50℃)处理下的表达特性;采用微量法测定不同高温处理下截形叶螨的海藻糖含量;利用RNA干扰(RNAi)技术沉默TtTret1-like和TtTret1,探究其在应对高温中的功能.[结果]生物信息学分析表明,TtTret1-like和TtTret1的CDS全长分别为 1 389 和 1 569 bp,分别编码 463 和 523 个氨基酸,预测的蛋白分子量分别为 50 189.03 和 57 358.10 Da,等电点分别为 8.87、8.70.TtTret1-like和TtTret1 均为碱性氨基酸和疏水性氨基酸且同属于不稳定蛋白;二级结构预测为螺旋和卷曲结构;两个海藻糖转运蛋白均具有协同转运蛋白超家族(major facilitator superfamily,MFS)的保守结构域及 12 个跨膜结构域.氨基酸序列相似性和系统发育分析表明,TtTret1-like和TtTret1 与蛛形纲其他物种海藻糖转运蛋白序列的一致性较高,尤其与二斑叶螨(T.urticae)的亲缘关系最近.TtTret1-like在卵期、幼螨期和成螨期的表达量较高;TtTret1在幼螨期高表达.随处理温度的升高,TtTret1-like的表达量大致呈上升趋势,在 50℃时表达量最高;而TtTret1的表达量随处理温度的升高先上升后下降,在 42℃时表达量达到最高;高温胁迫后截形叶螨体内的海藻糖含量显著升高.沉默TtTret1-like和TtTret1 48 h后,截形叶螨体内整体海藻糖含量上升,但血淋巴海藻糖含量下降;用 50℃高温处理截形叶螨 2 h,然后恢复至 96 h时,截形叶螨存活率分别为 11%和 46.67%,显著低于对照组.[结论]截形叶螨TtTret1-like和TtTret1在其抵御高温胁迫过程中具有重要的作用.

    截形叶螨高温胁迫海藻糖海藻糖转运蛋白RNA干扰

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    解磷细菌活化水稻土中低品位磷矿粉的效果与机制

    宋雅荣常单娜周国朋高嵩涓...
    1102-1116页
    查看更多>>摘要：[目的]低品位磷矿粉中磷的生物利用具有重要意义.探讨解磷细菌活化低品位磷矿粉的效果与机制,为提高磷矿粉在红壤性水稻土上的施肥效果提供依据.[方法]将在湖南省采集的红壤性水稻土中添加不同粒径(0.18、0.10和0.05 mm)的磷矿粉,设置接种乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus,P1)、皮特不动杆菌(Acinetobacter pittii,P2),以及不接种解磷细菌(P0)3 种处理.将培养瓶在 25℃黑暗培养箱中培养 60 d,期间动态监测不同形态磷、pH,第 60 天测定有机酸、酸性和碱性磷酸酶活性(ACP、ALP)、碱性磷酸酶基因(phoD),研究解磷细菌对不同粒径磷矿粉的活化效果及机制.[结果]两株解磷细菌均能够活化难溶性磷,活化效果差异不显著.整个培养期间,3个粒径的磷矿粉接种解磷细菌后有效磷平均含量为 13.4-14.7 mg·kg-1,高于不接种(P0)处理,提高 31.1%—53.1%.粒径 0.05 mm磷矿粉接种P1 和P2解磷菌后有效磷平均含量增幅最大,为53.1%、47.5%(P＜0.05);树脂磷(Resin-Pi)和碳酸氢钠提取无机磷(NaHCO3-Pi)的平均含量分别为13.9-16.6和14.9-16.5 mg·kg-1,均高于P0处理,分别提高36.4%—78.5%和13.7%—25.0%.粒径0.18 mm磷矿粉接种P1 和P2 解磷菌后Resin-Pi平均含量增幅最明显,为 78.5%、49.5%(P＜0.05);与P0 相比,接种解磷细菌后粒径0.18 mm磷矿粉处理的活性磷增幅最明显,为28.4%—46.7%,稳定性磷降低2.1%—8.0%.与P0相比,接种解磷细菌土壤pH降低0.18-0.35个单位(P＜0.05);乙酸、丙酸含量提高5.2%—13.7%和45.9%—127.5%(P＜0.05).P1处理碱性磷酸酶含量、phoD丰度分别增加 6.5%—13.4%和 24.0%—98.6%(P＜0.05),P2 处理酸性磷酸酶活性增加 12.8%—17.2%(P＜0.05),表明P1主要分泌碱性磷酸酶,P2主要分泌酸性磷酸酶.相关性分析结果表明,两株解磷细菌主要通过分泌乙酸、丙酸溶解难溶性的浓盐酸提取有机磷(Conc.HCl-Po)、浓盐酸提取无机磷(Conc.HCl-Pi)和氢氧化钠提取无机磷(NaOH-Pi),分泌酸性磷酸酶与碱性磷酸酶溶解难溶性有机磷(Conc.HCl-Po),向活性较高的Resin-Pi和碳酸氢钠提取无机磷(NaHCO3-Pi)转化,促进磷库的周转.结构方程模型表明,添加细小粒径的磷矿粉与接种解磷细菌均可直接提高土壤有效磷含量,但接种解磷细菌对有效磷的影响更大.[结论]接种解磷菌能促进磷矿粉中难溶性磷的活化,粒径 0.05 mm磷矿粉接种解磷菌后土壤有效磷增幅最大,但粒径0.18 mm磷矿粉处理的活性磷占比增幅最大,活化效果最好.解磷细菌乙酸钙不动杆菌和皮特不动杆菌主要通过分泌乙酸、丙酸等有机酸及磷酸酶,活化难溶性磷,增加活性磷占比,提高磷矿粉在红壤性水稻土中的施用效果.

    红壤水稻土磷矿粉解磷细菌磷组分

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    农林保水剂效果评价及其环境风险探讨

    王小彬闫湘李秀英孙兆凯...
    1117-1136页
    查看更多>>摘要：从我国"七五"计划旱农科研项目以来,农林保水剂作为抗旱保水产品受到关注.《农林保水剂》(NY 886)农业行业标准 2004 年颁布,2010、2016 和 2022 年 3 次修改,但至今缺乏相关配套的田间试验效果评价体系,极大影响其推广应用.本文结合国内外 30 多年来的相关研发与应用文献分析,针对农林保水剂应用对土壤保水、作物用水、作物产量及其环境影响等效果进行综述研究,结果表明:(1)保水剂适用于改善土壤蓄水保水性能,对旱作地区作物抗旱保苗、节水增产和水分利用效率(WUE)提高有积极影响,尤其是在砂质土壤上.(2)提出农林保水剂效果评价指标,主要包括土壤贮水量、作物耗水量、作物产量及其 WUE 等指标,以适用于农林保水剂产品的田间试验效果评价.(3)根据农林保水剂对作物产量增减不一和增产与收益不统一等现象,提出农林保水剂应用需要制定相应的技术规程,明确作物适宜的保水剂类型及其施用方式和用量.(4)农林保水剂产品(以聚丙烯酰胺(PAM)和聚丙烯酸(PAA)型材料为主)的环境安全性主要涉及残留单体(丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA))的生物毒性,以及材料的降解性等.市场上部分PAM和PAA相关产品分别存在残留AM和AA单体含量超标风险,超标率约占 22%—100%.研究指出生物质类等天然聚合物类材料是农林保水剂发展方向.研究结果对农林保水剂效果评价标准的制定提供参考.建议相关部门对于 PAM 和 PAA 型农林保水剂产品加强残留单体检测及其残留单体的环境安全阈值的研究,并对产品的生物降解性指标与土壤生态环境的安全性的关联性进行探讨,以期为农林保水剂产品的环境安全性提供保障.

    农林保水剂土壤含水量作物耗水量水分利用效率环境安全风险

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    西北地区主要粮食作物种植的水、碳足迹及布局优化

    王楚凡牛俊
    1137-1152页
    查看更多>>摘要：[目的]对西北地区主要粮食作物碳足迹和水足迹进行评估,并基于碳足迹和水足迹建立多目标种植结构优化模型,对各省(区)粮食作物进行空间布局调整,为减少碳排放量和强化水资源管理提供理论依据.[方法]以西北地区小麦、玉米和水稻种植面积、产量和农资投入量等为基础数据,利用生命周期法(LCA)对碳足迹进行评估;以蒸散量和有效降水量为基础数据,利用Penman-Monteith公式对水足迹进行评估;基于熵权法对西北五省(区)三大粮食作物布局进行多目标优化.[结果]1999-2020 年西北地区小麦、玉米、水稻的碳足迹和水足迹在不同省(区)表现出明显的差异性.西北地区 3 种粮食作物小麦、玉米、水稻碳排放呈现出东西部较高,中部较低的分布特点,其单位产量碳足迹(PCF)的范围分别为:0.36-0.63、0.33-0.56、0.57-0.97 t CO2-eq·t-1,单位面积碳足迹(FCF)分别为:(2.46±0.77)、(3.21±0.49)、(5.57±0.91)t CO2-eq·hm-2.2010-2018 年西北地区小麦、玉米绿水总量呈平稳上升趋势,水稻绿水总量变化不显著.平均绿水总量较高的地区分布在陕西、甘肃和宁夏.蓝水总量在 2010-2015 年呈上升趋势,2016-2018 年呈现下降趋势,平均蓝水总量较高的地区分布在甘肃、宁夏和新疆.玉米是西北地区三大粮食作物中蓝水足迹最小的作物,平均蓝水足迹为 0.45 m3·kg-1;水稻的蓝水足迹最大,平均蓝水足迹为 0.77 m3·kg-1.基于碳足迹和水足迹进行粮食作物种植结构优化,以各省(区)不同作物种植面积为决策变量,并根据不同权重设置重点减少碳排放(生态效益)和重点增加绿水利用(水资源效益)的优化情景.情景 1 碳排放总量减少 1.9%,绿水利用总量增加5.0%;情景 2 碳排放总量减少 11.8%;情景 3 绿水利用总量增加 6.7%.[结论]西北地区三大粮食作物碳排放和水总量时空差异显著.碳足迹方面,该地区三大粮食作物平均FCF呈现增加,PCF呈现降低的变化趋势.水足迹方面,该地区三大粮食作物绿水足迹高于全国均值,其中玉米绿水足迹最大,水稻绿水足迹最小.在粮食作物安全保障的前提下,小麦种植面积增加 6.7%、玉米和水稻种植面积分别减少 5.8%和 8.0%,经济、资源和生态效益均有一定的改进.综上所述,多目标优化后可以提高绿水资源利用,减少碳排放量,缓解环境压力.

    碳足迹水足迹种植结构优化粮食作物西北地区

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    河北省太行山区'辽宁1号'核桃叶片营养诊断技术研究

    安秀红孙妍王芳冯启科...
    1153-1166页
    查看更多>>摘要：[目的]测定河北省太行山区核桃主栽品种'辽宁 1 号'叶片矿质元素并对叶片营养状况进行诊断,为'辽宁 1 号'核桃科学施肥提供依据.[方法]测定'辽宁 1 号'不同发育阶段叶片中矿质元素含量,以确定叶片营养诊断的采样时间;采用组分营养诊断法(CND)建立核桃叶片营养诊断的元素含量适宜值;运用诊断施肥综合法(L-DRIS)、CND法和适宜值偏差百分数法(DOP)对核桃低产园进行叶片营养诊断,并提供施肥建议.[结果]河北省太行山区'辽宁1号'核桃叶片营养诊断采集最适时期为8-9月.元素相关性分析显示太行山区核桃叶片中矿质元素之间主要存在相互协同作用,K和Mg之间存在较强的拮抗作用.基于 CND 拐点值法将产量 3.64 t·hm-2 选择为划分核桃高产果园的临界值,由高产果园确定的太行山区核桃叶片矿质元素含量适宜值范围为:N(13.04-17.04)g·kg-1、P(0.67-1.23)g·kg-1、K(5.94-10.64)g·kg-1、Ca(15.64-22.16)g·kg-1、Mg(3.80-6.62)g·kg-1、Cu(5.14-8.48)mg·kg-1、Fe(437.38-794.58)mg·kg-1、Mn(126.94-172.02)mg·kg-1、Zn(14.59-34.25)mg·kg-1.用L-DRIS法、CND法以及DOP法对河北省太行山区核桃低产园进行营养诊断得到的叶片矿质元素含量丰缺状况有所差异,其中L-DRIS法与CND法诊断结果一致性更高.综合 3 种营养诊断方法得到河北省太行山区核桃低产园的需肥顺序为:K＞P＞N＞Zn＞Mn＞Ca＞Fe＞Mg＞Cu.[结论]河北省太行山区核桃低产园施肥时建议以 K元素为主,配施N、P两种矿质元素,同时避免Mg、Cu元素过量施入.

    核桃营养诊断CND法含量适宜值

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