新阶段植物营养学的研究重点

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,同时,基于我国植物营养学研究短板,提出了新阶段植物营养学研究的重点任务,主要包括作物养分高效与抗逆分子调控网络、土壤养分循环与微生物组功能挖掘、新型绿色高效肥料创制与应用、农田养分协同优化原理与方法等方面,旨在推动农业高质量发展,为保障粮食安全和农业绿色发展提供科技支撑。

我国耕地质量主控因素及提升策略

我国耕地质量总体偏低,严重威胁国家粮食安全和生态环境安全。目前我国耕地质量的主控因素尚缺乏系统研究,不同类型障碍耕地的质量提升技术策略也不明晰。因此,本文在全面阐述我国耕地质量现状的同时,重点调研揭示了东北黑土地、北方旱地、南方水田、南方旱地、设施农地和盐碱耕地6类典型耕地的突出问题,深入分析了耕地质量问题的主控因素和耕地质量下降的驱动机制。以耕地保护与合理利用为核心,从耕地监测、改良、培肥、利用4个方面,提出维持和提升耕地质量的核心策略,明确耕地科技创新的主要方向。阐明农田工程、保护性耕作、科学施肥、水资源高效利用、耐逆适生作物品种选育等关键耕地质量提升技术途径的适用性。旨在梳理全面综合提升耕地质量的科技需求,为耕地保护相关政策的制定提供重要参考,支撑耕地的农业生产和生态服务功能提升,实现藏粮于地、藏粮于技和农业绿色可持续发展的战略目标。

禾本科作物联合固氮研究进展

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、水稻、甘蔗等禾本科作物在联合固氮部位、调控途径、菌群构建等方向取得的创新进展,重点介绍了固氮菌除了与宿主植物存在互作关系外,还与其他功能细菌、真菌和病毒之间存在潜在的相互作用。基于生物固氮多功能合成菌群在植物营养和促生等领域表现出的巨大应用前景和潜力,提出了当前禾本科作物联合固氮研究的前沿热点和难点,即如何综合利用“自上而下”和“自下而上”策略,筛选关键功能类群并结合基因组尺度代谢模型,构建群落稳定、功能多样、效果显著的合成菌剂,为生物固氮在农业生产中广泛应用提供强有力的技术支撑。

璀璨星河,深邃学海,奋楫飞笔,共绘未来——创刊30周年纪念专刊序言

时光荏苒,《植物营养与肥料学报》伴随着我国农业科技的蓬勃发展,已走过了三十个春秋。这三十年,是农业科技日新月异的三十年,更是学报见证并推动植物营养与肥料学科不断前行的三十年。回顾发展历程,《植物营养与肥料学报》始终站在学科发展的前沿,坚持学术性和应用性,致力于记录和传播最新科研成果,为我国农业科技进步做出了重要贡献。

活性炭吸附对参芪扶正稀释液四种指标成分含量的影响

为探索不同批次活性炭对参芪扶正稀释液中指标成分的吸附规律,本文首先建立了腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷、黄芪甲苷等四种指标成分含量的HPLC检测方法,并进行了方法学考察。结果表明腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷、黄芪甲苷分别在2.5~15 µg/mL、5~30 µg/mL、5~30 µg/mL、0.1~0.8 mg/mL范围内线性关系良好。吸附动力学实验研究结果表明,不同批次活性炭吸附速率及平衡吸附量均存在较大差异。另外采用拟一级动力学和拟二级动力学对活性炭吸附过程进行建模,发现拟二级动力学能更好地拟合活性炭吸附过程。 To explore the adsorption law of different batches of activated carbon on the indicative constituents in the dilution of Shenqi Fuzheng Diluent, HPLC method for the detection of the content of four indicative constituents, including adenine, adenosine, calycosin 7-o-glucoside, and astragaloside A, was established, and the methodology was evaluated. The results showed that adenine, adenosine, calycosin 7-o-glucoside, and astragaloside A had a good linear relationship in the ranges of 2.5~15 μg/mL, 5~30 μg/mL, 5~30 μg/mL and 0.1~0.8 mg/mL, respectively. The results of adsorption kinetic experiments showed that there were great differences in the adsorption rate and equilibrium adsorption amount of different batches of activated carbon. In addition, the activated carbon adsorption process was modeled by pseudo-first-order kinetics and quasi-second-order kinetics, and it was found that the quasi-second-order kinetics could better fit the activated carbon adsorption process.

洞庭湖区典型稻田玉米水稻轮作下土壤—作物系统对施氮措施的响应

【目的】双季稻田水旱轮作后能够提高作物产能降低土壤有机质含量,但水旱轮作后化肥氮素配施不同有机物料对作物产量、氮素利用效率及有机质含量影响的报道较少。【方法】以玉米水稻轮作为研究对象,于2015—2021年在洞庭湖区紫潮泥和红黄泥两种双季稻田上设置不施氮肥(CK)、单施化肥(NPK)、NPK+秸秆还田(NPKS)、NPK+有机肥(NPKM)、NPK+生物炭(NPKB)5种处理,探讨在两种土壤上不同施肥处理的作物产量、养分利用效率和土壤碳氮含量及平衡的变化。【结果】紫潮泥和红黄泥6年试验的平均玉米产量、水稻产量和年总产量分别为5.7、7.3和12.9 t·hm^(-2),三者在紫潮泥中的产量都略高于红黄泥,但差异都不显著。与NPK处理相比,NPKM处理使两种土壤的玉米和水稻平均产量分别显著(P<0.05)提高10.6%、4.20%。在所有处理中,NPKM处理玉米产量最高,为6.0 t·hm^(-2);NPKB处理水稻产量最高,为7.5 t·hm^(-2)。NPKM和NPKB处理的6年平均年总产量分别显著(P<0.05)高于其他处理,但NPKM和NPKB处理间差异不显著。与其他处理相比,NPKM处理显著(P<0.05)提高了玉米水稻的化肥氮素回收率、农学效率和偏生产力,玉米季6年平均值分别为66.3%、39.5 kg·kg^(-1)、56.0 kg·kg^(-1),水稻季6年平均值分别为53.8%,21.9 kg·kg^(-1)、68.6 kg·kg^(-1)。NPKB处理较NPK、NPKS显著(P<0.05)提高了玉米水稻的化肥氮素农学效率和偏生产力,较NPK处理显著(P<0.05)提高了玉米化肥氮素回收率。两种土壤有机碳、全氮含量从第4年(2019年)开始显著下降。与试验开始前(2015年)相比,2021年紫潮泥和红黄泥施氮处理年平均有机碳含量分别下降了1.8、0.7 g·kg^(-1),全氮含量分别下降0.4、0.1 g·kg^(-1);两种土壤NPKM处理的土壤有机碳平均含量下降幅度最小、NPKB处理次之。NPKM处理的碳、氮投入量最高,平均土壤有机碳、全氮损失量最小,分别为0.48 t C·hm^(-2)·a^(-1)、94.7 kg N·hm^(-2)·a^(-1)。【结论】双季稻田水旱轮作后,化肥与有机肥、生物炭配施能提高作物产量和延缓土壤有机质下降,试验期间化肥配施有机肥处理玉米平均产量最高,化肥配施生物炭处理水稻平均产量最高。

我国主要耕地后备资源时空变化特征及可持续利用战略

【目的】耕地是粮食生产的基石,保证耕地数量的稳定,是守住粮食安全战略底线的必要条件。通过分析我国主要耕地后备资源时空演变规律,为科学统筹耕地资源的保护和管理提供理论依据。【方法】中国科学院资源环境数据中心以Landsat遥感影像数据作为主数据源,通过人工目视解译构建了国家尺度多时期土地利用/土地覆盖专题数据库(CNLUCC)。本研究基于该数据库,将全国分为东北、华北、长江中下游、西北、西南和东南六大区域,运用GIS空间叠加分析方法,分析了我国2000、2010和2020年主要耕地后备资源面积变化和空间分布格局。【结果】2000、2010和2020年我国主要耕地后备资源面积分别为11774.57万hm^(2)、11803.50万hm^(2)和12932.22万hm^(2),以西北和西南地区面积最大,长江中下游地区最小。2000—2010年与2010—2020年间,我国主要耕地后备资源数量全国范围内总体呈增加趋势,其中2010年比2000年增加了28.93万hm^(2),2020年比2010年增加1128.72万hm^(2),但不同区域的变化幅度具有较大差异。2000—2010年间,华北地区和西北地区主要耕地后备资源在减少,西北地区的减少幅度大于华北地区;2010—2020年间,东南、西北、华北和东北地区均在减少,其中以东北地区减少幅度最大。通过耕地的新增和流失平衡分析,草地和未利用地流向耕地的面积高于耕地流向草地和未利用地的面积,流向建设用地是研究期内耕地净流失的主要原因。【结论】我国耕地保护形势依然严峻,耕地后备资源区域分布极不平衡,占补空间越来越小。因此,需严格统筹规划耕地资源,因地制宜地有序开发利用,加强耕地重点区域和用途的监管。

丰富环境刺激对脑损伤后意识障碍患者治疗作用的研究进展

脑损伤后意识障碍(disorders of consciousness,DOC)是由严重创伤或非创伤性颅脑损伤导致的一类以唤醒障碍和/或意识改变为特征的神经系统疾病[1],由调节唤醒和意识的神经系统损伤或功能障碍引起,分为昏迷、植物状态(vegetative state,VS)或无反应觉醒综合征(unresponsive wakeful state,UWS)和最小意识状态(minimally conscious state,MCS)[2]。目前关于意识障碍的临床治疗方案很少,包括手术治疗、药物治疗、高压氧舱治疗、运动疗法、感觉刺激输入治疗以及神经调控治疗等方案[3],但传统治疗方法效果有限[4]。研究发现FDG-PET/CT检查有利于评估急性脑血管病意识障碍患者脑功能情况[5],也有研究指出社区老年患者中较高水平的认知活动与社会经济地位以及高水平教育是阿尔茨海默病痴呆风险的保护性因素[6]。

新阶段化肥减量增效战略研究

我国农业生产中化肥过量施用问题较为普遍,肥料利用率不高、资源浪费、环境污染等问题时有发生。“十三五”期间国家开展了化肥减量增效行动计划,取得了积极成效,在生产层面实现了化肥消费总量负增长,但化肥绿色增效的基础理论研究与技术创新不足,推广应用覆盖面不够,政策法规仍有待完善。当前我国化肥减量增效工作步入了全面攻坚期,本文调查分析了国际化肥减量增效的经验,总结了我国前期化肥减量增效工作取得的成效和存在问题,结合我国具体国情农情,以“精准、高效、绿色、智能”为指导原则,提出了新阶段全面推进化肥减量增效的战略导向和具体举措建议,为保障国家粮食安全和生态环境安全提供科技支撑。

移动医疗APP对提升淋病规范化治疗率的效果

目的 评价移动医疗APP对淋病规范化治疗率的提升效果。方法 选取深圳市罗湖区人民医院的80名医生作为研究对象,将80名医生随机分成干预组和对照组,每组40名。干预组使用移动医疗APP进行最新的淋病治疗指南在线视频培训,对照组使用原有的传统线下课程进行培训,干预时间为18个月。对比分析两组医生干预前后淋病规范化治疗率的差异性变化。结果 干预前两组的淋病规范化治疗率比较无明显差异(χ~2=0.06,P=0.801)。干预后两组的淋病规范化治疗率均较治疗前提升(均P<0.05),但干预组的淋病规范化治疗率明显优于对照组(χ~2=8.71,P=0.003)。结论 移动医疗APP对提升淋病规范化治疗率的效果明显。

结合多尺度特征和纹理增强的行人识别方法

针对现有行人重识别算法在提取行人特征时因光照差异、姿态和镜头视角多变、图像分辨率低等场景而出现准确率较低的问题,提出了一种结合多尺度网络模型和图像纹理增强的行人重识别方法。在该方法中,首先构建基于滑动窗口的自注意力机制模块,获取更丰富的感受野和全局特征;然后提出了渐进式多尺度网络模块,在更细粒度的层次上提升多尺度网络的表示能力,对特征进行深度挖掘;最后构建了纹理特征增强模块,将不同空间级别的全局和局部特征进行整合,从而减少了遮挡、光照、低分辨率图像等因素对行人重识别的影响。并在此基础上采用了多损失函数联合策略,将行人的全局和局部特征融合在一起,避免了因分割区域不平衡导致的准确度降低。实验结果表明,所提出方法在Market-1501和DukeMTMC-reID两个主流行人重识别数据集上的Rank-1和mAP分别达到了95.5%和87.6%、89.3%和79.4%。

基于人物属性提取的行人重识别改进算法

行人重识别(ReID)是指利用计算机视觉技术判断图像或者视频队列里是否存在特定行人的技术。目前,行人重识别在理论层面已经有了很好的实验结果,但在工程应用中还有很多的问题。针对在实际应用场景中行人图片内容的复杂性(摄像设备之间的差异、行人外观易受穿着、遮挡、姿态和视角等影响等)、行人识别率不高等问题,将行人重识别算法与人物属性提取算法相结合,引入注意力机制,提高了在工程应用中行人的重识别率。

深切怀念林葆先生

我国著名植物营养与肥料学家、中国植物营养与肥料学会第五届理事长、中国农业科学院土壤肥料研究所原所长、《植物营养与肥料学报》的创刊人和首任主编林葆研究员,不幸因病逝世,这是中国植物营养与肥料学界的巨大损失。为缅怀林先生对我国植物营养学与肥料科学的重大贡献,铭记先生勇于开拓创新、严谨治学、奉献忘我的敬业精神,特发表周卫、李书田、李春花、白由路、金继运5位研究员的缅怀文章,以表达我们对林葆先生的深切怀念。

耕地科技创新的战略思考

习近平总书记多次强调,要“切实加强耕地保护,全力提升耕地质量,稳步拓展农业生产空间,提高农业综合生产能力”。这既有耕地数量问题,又有耕地质量问题,而加强耕地科技创新是贯彻耕地数量、质量和生态“三位一体”保护理念的重要实施路径。耕地科技创新势重点是理论创新和技术攻关,基于对我国耕地现状、耕地质量问题、国内外耕地科技发展趋势及差距的综合考量,笔者团队所在的中国农业科学院农业资源与农业区划研究所以耕地科技的理论创新和技术攻关为重点,以耕地保护与利用为核心,在全国六大不同区域开展耕地监测、耕地改良、耕地培肥、耕地利用创新等系列研究,成效颇丰。

高配比磁铁精粉制粒和烧结性能优化

针对某内陆型钢铁厂进行高比例磁铁精矿(混匀矿中占比≥85%)烧结时出现的制粒效果差、烧结矿产、质量低和固体燃料消耗高等问题,为确定下一步工程技改方向,本文开展系统的烧结杯试验以揭示高配比磁铁精粉的烧结特性,探究精矿预润湿、生石灰用量、磁铁精粉配比、碱度、料层高度等因素对烧结性能及成品矿冶金性能的影响规律。结果表明:采用精矿预润湿技术和配加适量生石灰对于协同强化高配比铁精矿制粒具有促进作用,在相同制粒水分条件下,将混合铁精矿初始水分3.0%预润湿至7.8%,同时配加5.5%生石灰,制粒所得混合料的透气性指数(JPU)由14.1大幅提高到41.7;在混合料透气性得到保证的前提下,进一步提高碱度和料层厚度能显著改善烧结矿产、质量指标,且烧结矿各冶金性能指标均能满足高炉冶炼要求。本文研究成果将为现场技术改造和生产提供重要的理论依据和技术指导。

2011—2020年深圳市罗湖区27025例新生儿出生体重分析

目的旨在分析2011—2020年深圳市罗湖区新生儿出生体重情况和变化情况,并探究新生儿体重的影响因素。方法本研究资料来源于深圳市妇幼信息管理系统,选取2011年1月—2020年12月在深圳市罗湖区人民医院分娩且资料完整的产妇及新生儿为研究对象。分别采用Kruskal-Wallis检验、单因素方差分析和两样本t检验对不同母婴特征的新生儿出生体重进行组间差异分析,采用χ^(2)检验探索2011—2020年深圳市罗湖区低出生体重儿、巨大儿发生率的变化趋势,采用MannKenddall检验对新生儿出生体重变化趋势进行分析,采用无序多分类logistic回归对低出生体重儿、巨大儿的影响因素进行分析。结果2011—2020年深圳市罗湖区27025例新生儿出生体重平均值为(3260.3±446.9)g,低出生体重发生率为4.44%,巨大儿发生率为3.67%,新生儿出生体重呈逐年下降趋势(Z=-2.5,P_(趋势)=0.01)。在男婴、胎龄大、单胎、非广东户籍、母亲年龄大、剖宫产、多产次的特征组别中新生儿出生体重较高(均P<0.05)。结论2011—2020年深圳市罗湖区新生儿出生体重有降低趋势,且低出生体重儿发生率逐年上升,应进一步引起重视。

我国新型肥料产业发展战略研究

肥料产业服务于农业生产,尿素、磷铵、氯化钾和复合肥等传统化肥产品的大量投入对保障粮食安全发挥了至关重要的作用。随着我国农业发展方式从资源消耗型向绿色可持续型转变,发展新型高效肥料产业,提升肥料产品对粮食安全与生态环境安全的协同保障作用,是现阶段国家农业绿色发展的一个关键举措。新型肥料类型主要有缓/控释肥料、增值肥料、水溶肥料、商品有机肥、微生物肥料等,相比于常规施肥,施用新型肥料普遍能够提高作物产量和养分利用效率,增产率范围为4.6%~17.5%,氮肥利用率提高16.8%~52.3%,农田土壤氨挥发损失量可降低7.2%~50.7%,N_(2)O排放降低8.1%~40.8%,氮淋溶损失降低16.5%~43.8%,氮径流损失降低22.1%~45.4%。经过几十年的跟踪和创新,我国新型肥料形成了产业化,新型肥料总产量已位居世界前列。但由于新型肥料产业起步晚,几乎所有类型的新型肥料生产均存在原创核心技术缺乏,产品特性与农业需求匹配性不高,施肥技术和装备发展滞后,以及监管体系薄弱等问题。为推动新阶段新型肥料产业结构绿色高效转型升级,未来我国的新型肥料产业发展战略核心包括以下4个方面:1)以农业需求为导向,提升肥料产品与生产需求的匹配度;2)肥料增效技术由注重养分供给向土壤环境、作物吸收和有效供给综合调控发展,肥料增效材料向高效、环保和价廉方向发展,肥料产品向营养、土壤改良和抗逆等多功能发展;3)注重最大限度地利用资源,降低能耗,通过大型肥料生产设备的优化和改造,力争实现新型肥料由二次加工到一次生产的突破,实现新型肥料生产的绿色低碳转型;4)建立健全肥料生产、销售和使用全链条监管体系,保障新型肥料产业的高质量健康发展。

耀雪冰雪世界项目施工难题及关键技术研究

以上海耀雪冰雪世界大型室内滑雪场项目为例,为保证质量、安全及建筑功能的实现,阐述了在整个项目施工过程中的难特点,并针对难题提出针对性的研究方向和对策,为类似冰雪场馆设施的建设提供了有价值的参考经验。

大型室内滑雪场保温工程全过程施工管理的研究

保温工程施工是大型室内冰雪运动场馆建设的关键工序。聚氨酯是一种冷库、滑雪场保温施工中常用的材料。以上海耀雪冰雪世界大型室内滑雪场项目为例,为保证质量、安全及建筑功能的实现,阐述了在整个保温体系施工过程中实施的施工管理措施,并通过样板房的实施与检测,为保温体系的优化改进提供了方向,最终确保了保温设计标准的实现。

基于产量反应和农学效率的小麦智能化推荐施肥方法研究

【目的】为更准确地优化小麦肥料用量,提高肥料利用效率,我们基于产量反应和农学效率,分别建立了适用于长江流域和北方地区的小麦养分专家系统(NE),并采用大量田间试验验证了其可行性。【方法】收集汇总来自于国际植物营养研究所中国项目部、团队研究以及公开发表的多年多点小麦田间试验结果,建立产量和养分吸收数据库,采用QUEFTS模型分析不同种植区域小麦养分吸收特征,分析小麦产量反应、农学效率和相对产量参数及其内在联系,构建施肥模型,开发小麦养分专家系统。于2011—2020年,在小麦主产区11省份开展了467个田间试验对系统进行校正和改进。每个试验包括6个处理:小麦养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、土壤测试施肥(ST)以及基于NE的不施氮、不施磷和不施钾处理。调查了小麦产量、经济效益、养分回收率和肥料农学效率。【结果】1)将数据分为北方地区和长江流域两部分,经QUEFTS模型模拟小麦养分吸收结果显示,每生产1 t小麦籽粒地上部所需氮、磷和钾养分北方地区为25.6、4.6和20.1 kg,长江流域为20.6、3.9和16.1 kg;小麦对氮、磷和钾肥的平均产量反应北方地区为1.69、0.85和0.69 t/hm^(2),长江流域为2.60、0.99和0.72 t/hm^(2);小麦氮、磷和钾肥的平均农学效率北方地区为8.7、8.9和7.0 kg/kg,长江流域为12.6、12.2和8.4 kg/kg;小麦氮、磷和钾养分的平均相对产量北方地区为0.76、0.88和0.90,长江流域为0.59、0.83和0.87。2)田间试验结果显示,与FP处理相比,我国北方地区和长江流域NE处理氮和磷肥用量平均分别减少了37.4%和26.1%,钾肥用量增加了39.2%;与ST处理相比,氮、磷肥用量分别减少了18.2%、14.1%,而钾肥用量相当。NE处理的产量和经济效益较FP处理分别增加了0.22 t/hm^(2)和998元/hm^(2),与ST处理产量相同,但经济效益增加了260元/hm^(2)。NE处理氮肥回收率较FP和ST处理分别增加了12.9和4.6个百分点,农学效率分别增加了4.0和1.5 kg/kg;磷肥回收率分别增加了5.7和1.1个百分点,农学效率分别增加了2.9和0.6 kg/kg;钾肥回收率较FP处理提高了2.0个百分点,与ST处理相当。【结论】我国北方生产1 t小麦所需的氮、钾养分量高于长江流域,两个区域磷养分需求量差异较小。长江流域小麦产量对氮肥的反应以及氮肥农学效率均高于北方,两个区域磷肥和钾肥的产量反应和农学效率差异较小。经多年多点田间试验证实,分区域建立的小麦养分专家系统进行施肥推荐,可保证小麦产量,增加农民经济效益,提高肥料利用率,是解决我国小麦种植区小农户推荐施肥难题的科学方法。