摘要: 植物营养学是研究营养元素在土壤−植物系统迁移、转化和利用规律的基础性学科,是支撑全球粮食安全、耕地质量安全、生态环境安全的重要学科。以组学技术和人工智能为代表的学科前沿不断拓展了植物营养学的研究范畴,同时,耕地高强度利用下如何实现作物高产、养分高效、生态健康等多重目标成为新阶段植物营养学的研究重点和难点。本文回顾了近年来植物营养学在营养遗传、养分循环、新型肥料、高效施肥等方向取得的创新进展
摘要: 土壤健康是农业可持续发展的根基,是保障国家粮食安全和落实“藏粮于地”战略的重大需求。长期定位试验时空覆盖面广、数据丰富、施肥管理措施多样,对于土壤健康的研究和健康土壤的培育是难得的宝贵平台。本文在总结土壤健康的内涵及指标体系与我国长期定位试验布局情况的基础上,系统梳理了基于长期定位试验的作物产量演变及高产稳产性、土壤有机质演变及其与产量的关系、土壤pH 演变及生物多样性演变等耕地质量和土壤
摘要: 生物肥料与有机肥料是环境友好的绿色肥料,在培肥耕地、改良土壤、提高农产品品质中发挥重要作用,是支撑农业绿色发展、保障国家粮食安全的重要投入品。自20 世纪中叶,我国化肥工业的快速发展为促进粮食持续增产提供了充足的无机养分;到20 世纪90 年代,我国肥料投入中化肥占比达到最高,有机肥料等的施用相应降至最低。对化肥的依赖导致了耕地质量退化、农田环境污染、农产品质量下降等一系列问题,严重影响了
摘要: 我国高度重视农田土壤退化等问题,但管控技术与路径的成效有限。综合农耕历史实践和当代大量研究成果,我们认为发展绿肥制度是破解我国农田土壤退化等问题的关键技术,并由此提出“绿肥内源驱动土壤健康”的观点。其主要内涵为:绿肥是植入生产制度,通过其自身的生命活动,活化、固定环境养分并予以归还,为农田输入有机物,全方位深层次调节土壤性状。可见绿肥与其他外源有机(类) 肥料具有本质区别,即,绿肥具有内源
摘要: 氮肥利用率是衡量氮肥被作物利用的一个指标,常规采用的计算方法为差减法和15N 示踪法,主要是通过作物吸收的氮量来计算氮肥利用率。由于这两种方法没有考虑氮肥在土壤中的残留和后效,显著低估了施用氮肥的实际效应。为此,国内外研究者一直在探索更实际的氮肥利用率计算法。不同的改进方法以不同的表现形式包含了氮肥的遗留效应,弥补了差减法和15N 示踪法在短期试验中对实际氮肥利用率的严重低估,基本接近于实
摘要: 锌与硒是人类生命活动必需的两种微量元素,摄入不足会引发多种疾病。我国小麦主产区恰好处于锌硒缺乏或潜在缺乏的石灰性土壤地带,籽粒中锌硒含量难以达到人体需求标准,导致缺锌缺硒人口数量庞大,已成为我国严重的公共营养与健康问题。本文综述了小麦籽粒锌硒农艺生物强化措施,强化籽粒中锌硒的分布、安全形态、生物可给性及叶面喷施的应用现状。国内外研究大多认为,在极缺锌土壤上采用土施或土施与叶面喷施锌肥结合的
摘要: 生物固氮是唯一能将空气中“免费”的氮气转化为化合态氮的生物学过程。一般认为豆科作物具有共生固氮能力,间套种豆科作物已成为补充农田氮素的重要方式。越来越多的证据证明禾本科作物也具有较高的联合固氮潜力,大量联合固氮菌不仅定殖在根际、根内,还可以定殖在植株地上部如茎维管束、叶际中,表明禾本科作物固氮微生物可能为避免复杂的土壤环境,开辟了一条“体内高效固氮”的新途径。本文回顾了近年来玉米、小麦、水
摘要: 氮、磷是植物生长发育所必需的大量营养元素,植物对氮磷养分的高效吸收利用与外界环境密切相关,同时氮磷养分又会影响植物的环境适应性。为此,植物如何整合适应不同的外部环境,特别是生物环境,以实现氮磷养分的高效吸收利用,是植物营养研究领域的前沿新热点。本文对近年来氮磷养分介导的植物−微生物互作研究进展进行综述,主要涉及氮磷养分介导的有益和有害生物互作研究,阐释了氮磷核心转录调控因子NLPs 和PH
摘要: 土壤逆境泛指对植物生长和生存不利的各种土壤环境因素,如盐碱、酸性、淹水涝害等。植物在长期的进化过程中,对不同土壤逆境会产生一定的适应能力,了解植物对土壤逆境的生理反应和耐性分子机理,对发掘植物生长潜力,提高农业生产效率十分重要。我国植物营养生物学科研人员经过30 多年的努力,在植物适应土壤逆境的分子机制研究领域,取得了一批国际领先的研究成果,本文就近年来取得的部分土壤逆境的适应机制的进展(
摘要: 矿质营养对植物生长发育具有重要作用。如何优化养分管理调控土壤生态功能及植物免疫反应,从而实现对植物病害有效防控,是当前研究的热点问题之一。本文综述了植物矿质营养元素与病害之间的相互关系,从物理抗性、生化抗性、分子抗性及微生物调控等方面阐述了植物矿质元素对病害的调控机理。合理供应矿质养分不仅能调节植物的组织和结构特性建立抵御病原体入侵的物理屏障,通过影响植物抗菌代谢物合成、氨基酸代谢、植物防
摘要: 盐碱地改良和利用对拓展我国后备耕地资源及保障国家粮食安全具有重要意义。根际微生物作为植物的“第二基因组”,在提高作物抗盐碱胁迫能力,促进作物“以种适地”方面具有巨大潜力。其中,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF) 和植物根际促生细菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR) 均为重要的根际有益微生物,能
摘要: 在自然和农业生态系统中,固着生活的植物时刻面临各种生物和非生物胁迫,其中养分缺乏、养分失衡和重金属毒害极大地限制了植物的生长发育,导致作物产量和品质大幅下降。及时高效感知养分状态并做出适应性改变是植物赖以生存和繁衍生息的关键。经过长期的自然选择,植物已进化出一整套适应养分匮缺和应对有害元素胁迫的分子机制,包括对养分信号的感知与信号的级联传递,激活基因活性,重塑转录组、蛋白组和代谢组,最后导
摘要: 植物生长发育需要吸收利用各种必需营养元素及有益元素维持植物整个生命活动。土壤中营养元素含量过低或有毒重金属元素过量均能抑制植物的生长发育和产量品质的形成,积累的重金属还能通过食物链迁移而危害人体健康。植物激素油菜素甾醇作为一种促生激素不仅参与了植物生长发育的各个阶段,也在应对各种生物和非生物胁迫中发挥了重要作用。本文在阐述植物油菜素甾醇合成、运输、代谢和信号传导的主要过程及其关键基因的基础
摘要: 根际及近根际区域(根际微生境) 进行着活跃的物质交换和能量流动,大部分陆地生态系统中碳、氧和矿质元素等关键生源要素循环的生化过程都发生在根际微生境中。根际微生境空间动态过程的可视化对于准确捕捉和量化根际界面物质迁移转化过程和功能至关重要。过去几十年中,采用二维成像方法进行营养元素、酶和微生物等多种生化过程的同步原位可视化研究取得了重要进展。本文系统总结了根际化学环境、微生物环境和代谢物原位
摘要: 生物炭疏松多孔,具有很强的吸附和抗分解能力,其在农业中的应用不仅实现了秸秆资源的有效利用,还对改良土壤、减少化肥使用、增强土壤固碳能力和降低温室气体排放具有重要意义。然而,生物炭直接用作肥料时,由于其养分含量相对较低,运输和储存成本较高,加之易引起粉尘污染等问题,限制了其在农业中的广泛应用。近年来,将生物炭作为载体或特定功能组分,开发新型土壤培肥改良产品及配套技术,成为推动可持续农业发展的
摘要: 闭蓄态磷是(氢) 氧化铁形成的不溶性胶状薄膜包被的铁磷或铝磷等含磷物质的总称,主要存在于热带及亚热带风化程度较高的酸性富铁土壤中,其数量和形态受土壤类型和土地利用方式影响。闭蓄态磷作为一种植物难以直接利用的磷形态,在土壤磷库中比例较高,影响土壤磷有效性与当季利用率。闭蓄态磷的形成与转化主要受土壤pH、氮磷、水分、有机质(有机酸、生物炭等)、铁、铝、钙、土壤质地、植物以及微生物等影响。人为施
摘要: 农业面源污染会带来一定的生态环境风险。经过20 多年的治理,我国面源污染基础研究和防控工作取得重要进展,构建了流域、区域或国家尺度农业面源污染源汇路径全过程监测与评估体系,基本厘清了不同生态条件下农田系统中氮磷流失的主控因子,初步探明了农田有毒有害化学/生物污染与防控机制。在防控技术层面,研发出新型、绿色肥料替代常规化肥减量投入技术与产品,氮、磷高效利用污染负荷减排技术,土壤氮、磷增容负荷