土壤有机碳(SOC)对维持土壤肥力和农业可持续发展具有重要作用.为探究长期耕作对黑土区旱作农田土壤有机碳储量(SOCS)及其组分的影响,本研究基于39年的耕作试验,比较了不同耕作方式(旋耕起垄、免耕、深松、翻耕)对0～40 cm 土层SOCS、活性有机碳组分和微生物残体碳(MNC)含量的影响.结果表明:与旋耕起垄相比,免耕处理显著增加了 0～20cm 土层SOCS、SOC、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)和MNC含量;深松和翻耕处理在0～20和20～40 cm 土层中显著增加了SOCS、SOC和EOC含量,并在20～40 cm 土层增加了 MBC含量.此外,翻耕处理20～40 cm 土层中DOC、颗粒有机碳和MNC含量显著高于其他处理.深松和翻耕处理相较于旋耕起垄和免耕处理,显著降低了 0～20和20～40 cm 土层中MNC对SOC的贡献率.结构方程模型表明,通过提升土壤团聚体平均重量直径、田间持水量和全磷含量,增强β-葡萄糖苷酶、淀粉酶和木质素过氧化物酶活性,能促进MNC的积累.深翻促进了 0～40 cm 土层SOC、活性有机碳和MNC的均匀分布,更有利于黑土区农田SOC的固定.

CRISPR/Cas是原核生物在进化过程中获得的一种免疫防御系统,用于抵抗外来遗传物质的入侵,近年来被开发成为高效的基因编辑、基因调控以及分子诊断工具.其可编程靶向机制揭开了利用该系统进行基因组操作的序幕,并允许在活性范围内实现动态调节和控制基因表达.作为现有基因修饰手段中灵活性最强和成本最低的技术之一,已被广泛应用于临床疾病治疗、工农业生产、可持续染料开发和化学品加工等领域.随着对CRISPR/Cas系统的不断深入挖掘和探索,大量研究报道了 gRNA工程改造及优化方法,包括改变间隔序列长度、调节恒定区和可变区的结构、向末端或中间延伸添加额外功能序列及化学合成修饰等,以期降低脱靶突变率,提高作用效率,充分激发CRISPR基因操纵工具在生物医学方面的潜力.基于此,本综述将介绍CRISPR/Cas9和CRISPR/Cas12系统中gRNA工程化设计方法及应用研究的最新进展,分析探讨了当前工程化gRNA技术面临的机遇和挑战,旨在为获得性能更加优异的gRNA提供思路和方向,从而提高利用CRISPR/Cas系统探测人类细胞基因组的能力,进一步为可编程生物学带来更多可能性.

昆虫病原线虫是昆虫的专化性寄生天敌,可自主搜寻寄主、杀虫速度快、对环境友好安全,是一类重要的害虫生物防治因子,在害虫可持续治理中具有应用潜力.目前,昆虫病原线虫作为商品化的新型生物杀虫制剂在全球生产销售.然而,昆虫病原线虫的商品化需要高效的人工培养技术.由于昆虫病原线虫的专化性较强,一种成熟的商业化昆虫病原线虫人工培养技术需要根据线虫种类优化.除了优化现有技术,还需研发新的人工培养技术.本文综述了国内外昆虫病原线虫人工培养技术研究和应用的历史和现状,详细介绍了活体培养技术和离体培养技术,讨论了影响昆虫病原线虫产量的主要因素,强调了优化人工培养技术并降低培养成本的必要性.未来,随着人工培养技术的不断优化,在丰富了昆虫病原线虫商品化种类的同时,还可降低农业生产的经济损失,改良土壤环境,具有重要的经济和社会价值.

精确评估地-气之间物质和能量交换对于有效管理水资源和促进农业可持续发展至关重要.为揭示黄河故道区玉米农田生态系统的能量分配特征和水热分量动态变化过程及其对气象因子的变化响应,本研究基于涡度相关系统和全要素自动气象站,对2019-2020年黄河故道区典型夏玉米农田生态系统的能量通量以及常规气象要素进行不间断观测,分析夏玉米农田各能量通量的变化特征以及与气温、降水、风速等环境因子的相关关系,并计算夏玉米生育时期的能量闭合率和能量分配比率.结果表明:研究区夏玉米净辐射、显热通量和潜热通量的峰值出现在11:00-14:00,土壤热通量的峰值发生在14:00-15:00.在能量分配上,夏玉米农田全生育期的能量分配以潜热通量和显热通量为主,播种-出苗期能量主要被显热通量消耗,占净辐射的37.1％,其余生育周期的能量均以潜热通量消耗为主.全生育期能量闭合率较好,决定系数为0.83,其中,白天闭合率较高,晚上较低.降水对潜热通量和显热通量都有明显影响,潜热通量对降水的反应更敏感,生育后期潜热通量在降雨后与降雨前的增幅比生育前期低.在夏玉米全生育期内,太阳辐射是水热通量最主要的气象因子,其次为饱和水汽压差.温度和饱和水汽压差对潜热通量的贡献度明显高于显热通量,风速、相对湿度和太阳辐射对潜热通量的解释率低于显热通量,叶面积指数和植被覆盖度与潜热通量呈显著正相关、与显热通量呈显著负相关.本研究的定量化结果可以深化对黄河故道区夏玉米农田水热传输规律的认识,为作物高效用水提供理论依据.

乌兰布和沙漠东北段的防护林是保护东部河套平原农业生产的重要生态屏障,由于对人工造林研究缺乏重视,许多防护林体系中的林分有一定的衰退趋势.研究乡土树种人工栽培后的生态适应性,是指导人工防护林建设和可持续经营的重要举措.为了深入探究乌兰布和沙漠乡土树种人工栽培后的生态适应性,本文以 3种乡 土树种沙冬青(Ammopiptathus mongolicus)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon)和蒙古扁桃(Prunus mongoli-ca)为研究对象,通过测定功能性叶片表皮形态、解剖结构、生理指标,结合当地气象数据,阐释3种植物对沙漠环境的适应机制.结果表明:3种植物分别以不同方式适应沙漠环境.沙冬青通过增大叶面积来增加受光面积、提高光合效率,利用密集的表皮毛和发达的角质层强化叶片机械防御能力,降低强光灼伤及水分蒸腾,维持细胞水分平衡,从而降低细胞膜脂过氧化.蒙古扁桃叶片簇生,通过增加叶片数量增加受光面积、提高光合效率,通过卷曲叶片躲避强光灼伤,通过特化气孔位置(将气孔全部分布于叶片下表面),利用发达的维管束、丰富的黏液细胞和晶体结构来降低水分蒸腾,维持细胞水分平衡,从而降低细胞膜脂过氧化.霸王叶片呈圆柱状条形结构,通过降低风阻,降低叶片遭受风沙流危害的概率,通过生理代谢调节提高叶片抗氧化物酶活性和渗透调节物质含量,维持细胞水分和活性氧代谢平衡.这些发现揭示了 3种植物在应对荒漠环境时所采取的不同的适应策略,为乌兰布和沙漠东北部乡土树种的引种驯化提供了新思路.

能够促进植物生长的植物根际细菌统称为植物根际促生菌(PGPR).PGPR的应用可以减少农药化肥的使用,有助于农业可持续性发展.过去二十多年中,围绕PGPR功能与作用机理相关的理论与应用研究取得了显著进展.本文旨在总结PGPR的促生与生防机制,重点探讨PGPR在参与植物营养元素的改善与摄取、产生植物激素、分泌信号小分子、合成挥发性有机化合物促进植物生长以及合成抗生素类物质拮抗植物病原菌五个方面的生物学功能,并探讨了PGPR在基础与应用两方面的后续研究方向,以期为未来PGPR相关研究提供理论参考.

我国作为农业大国,粮食安全愈来愈受到人们的关注.随着中医药事业的不断发展,中药材及其制剂在农业范围内防病、抗菌、杀虫的作用被逐步开发出来.多学科交叉融合促进农药创新发展已成为国际农药研究创新态势.该文着重探讨中药绿色农药和人工智能在病虫害靶点预测技术开发中日益重要的作用,顺应当下生态环境可持续发展和粮食安全保护的趋势,提出一种绿色防治创新策略.使用CiteSpace软件进行了文献可视化分析,分析发现人工智能技术近年来在农药领域有较好的应用.基于此,该文首次深入探究生物农药领域的应用发展,聚焦其子类中的植物源农药,结合中药配伍思想,开发具有发展前景的新兴领域——中药农药,并创新性借助人工智能技术构建中药农药配方系统和病虫害靶点预测系统,为生物农药领域的未来发展和市场应用提供新思路,以期为人类提供更健康、安全的农产品,推动中国绿色农药创新发展,保护环境和生态系统的可持续发展,这可能是未来农药产业链绿色发展的研究热点和竞争赛点.

生态保护修复是维持和提升生态系统稳定性和可持续性的重要举措.识别生态保护修复优先区并进行有规划的生态保护修复能够达到抑制生态环境退化的目的.以浙江省为研究对象,运用生态系统服务价值计算模型、神经网络自组织映射(SOM)聚类分析法、空间统计、Spearman非参数相关性分析等方法,识别生态系统服务簇,分析生态系统服务簇演化和人类活动强度变化特征,识别生态保护修复优先区,探讨不同生态系统服务价值的权衡/协同关系,提出生态保护修复优先区规划策略.结果表明:(1)2000-2021年浙江省生态系统服务空间分布逐渐趋于均衡,生态系统服务价值总量由7279.73亿元降低至6980.28亿元;(2)2000-2021年浙江省人类活动强度显著增加,呈现由西到东、由南到北的递增趋势;(3)2000-2021年浙江省生态系统服务与人类活动强度变化Moran's I指数呈现显著负相关性,说明人类活动强度与生态服务价值两者空间上处于相互制约状态;(4)2000-2021年浙江省90县(区)可划分为4类生态系统服务簇,包括:城市中心簇、农业生产簇、核心生态簇和生态保育簇;(5)基于2021年双变量Moran's I指数聚类结果将研究区划分的5种类型分区作为生态保护修复一级分区,以区域内主导生态系统服务簇作为生态保护修复二级分区划分依据.浙江省生态保护修复优先区划分为4个类型,即面积占比14.83％的生态预防治理区、面积占比19.94％的生态调控建设区、面积占比50.23％的核心生态保护区和面积占比15.00％的生态综合提升区.据此,提出不同类型优先分区实施生态保护修复的规划策略.

探究快速城市化、工业化背景下,山区乡村功能多元化与坡耕地演变的耦合关系,对山区耕地保护和乡村可持续发展具有重要意义.从人地关系视角,构建了山区乡村功能多元化与坡耕地演变耦合关系测度模型,并以三峡库区奉节县为例,采用乡村功能评价、耦合协调度模型等方法,揭示其耦合关系及其驱动机制.结果表明:(1)奉节县各乡村功能均呈现发展的趋势,其中社会保障功能的发展最为明显,乡村功能综合指数呈现南北部增加、中部减少的特征,且南部增加幅度大于北部;(2)奉节县坡耕地占比呈现下降趋势,缓坡耕地减少最少,急陡坡耕地减少最多,呈现南部减少幅度小、北部减少幅度大的特征;(3)乡村功能多元化与缓坡耕地演变的耦合协调度呈下降的趋势,与陡坡耕地和急陡坡耕地的耦合协调度呈先降后升的趋势,其耦合响应类型可以归纳为可持续型、转型型、一致型和衰退型 4 种类型;(4)乡村功能多元化与坡耕地演变耦合变化主要受到自然、社会经济、政策等要素驱动,今后应当从发展生态农业、推行环境治理等方面来提高乡村功能发展与坡耕地利用之间的协调性.研究方法和研究结果可为其他山区坡耕地资源的优化利用、生态保护以及乡村可持续发展提供借鉴价值.

本文基于2013、2015和2018年中国健康与养老追踪调查(CHARLS)三期面板数据,采用倾向得分匹配-双重差分法(PSM-DID)分析长期护理保险对老年人主观幸福感的影响.基准回归结果显示,长期护理保险对老年人的主观幸福感存在显著影响,长护险每增加1％,老年人的主观幸福感提高0.850％.异质性分析发现长期护理保险对女性、农业户口和高龄老年人主观幸福感的促进效果更强.机制分析显示,长期护理保险试点的宣传和推广及其对定期体检、健康咨询等健康管理服务的整合会促进养老保险的参与,进而对老年人主观幸福感产生显著影响.基于此,提出扩大长期护理保险的覆盖范围和参保范围,加强政策的宣传,采取差异化策略及推动政策协同等建议,以促进长期护理保险的可持续发展.