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.

百草枯（paraquat, PQ）是一种广泛使用于农业的有机除草剂，但如摄入人体可造成严重伤害，导致多器官功能障碍甚至死亡，其中急性肺损伤和肺纤维化是PQ主要致死或致残原因 [1]。肾脏同样是PQ中毒常见的损伤脏器，PQ中毒后肾损伤在成人中发病率约为46.4%~100.0% [2,3,4,5,6]，由于摄入体内的PQ 90%经肾脏清除，高浓度PQ在肾脏积聚造成严重的肾损伤和肾功能减退，可能进一步导致PQ清除受限，加重PQ相关其它器官损伤，发生肾损伤可进一步增加PQ中毒患者死亡风险 [7]。

生物炭作为土壤调理剂在农业生产和环境修复中备受关注.本研究对宁夏贺兰山东麓的葡萄园施用不同量的生物炭对其土壤理化性质和细菌群落结构的影响进行了试验.设置 0、5、10 和 15 t/hm2 四种不同生物炭施用量的田间处理,施用6 个月后测定表层0～20 cm土壤的理化性质,并通过高通量测序技术分析土壤微生物的群落组成.结果显示,施用生物炭后土壤中有机碳、全氮、全磷含量和pH均有不同程度地提高.施加生物炭可以增加土壤细菌的丰富度和多样性.不同生物炭施用量下的优势菌门为放线菌门(Actinobacteria,36.66%～37.64%)、变形菌门(Protebacteria,18.74%～22.42%)、绿弯菌门(Chloroflexi,9.72%～15.03%)、酸杆菌门(Acidobacteria,5.14%～8.94%)和厚壁菌门(Firmicutes,3.7%～6.7%).优势菌纲为放线菌纲(Actinobacteria,23.09%～28.88%)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,13.41%～14.4%).土壤pH(P=0.229)和有机碳(P=0.237)是对细菌群落影响最大的环境因子.

耕地土壤有机碳(SOC)在稳定生态环境和粮食安全等方面发挥重要作用,探明其空间分异规律及其影响因素对于生态文明建设和区域农业发展具有重要意义.本研究以西藏"一江两河"地区耕地土壤为对象,基于150个采样点,采用冗余分析和结构方程模型,研究了区域耕地SOC的空间分异特征及其影响因素.结果表明:"一江两河"地区耕地SOC表现为西部地区低、东部高,雅江干流河谷低、南北支流源头高,研究区SOC整体较匮乏;土壤粉粒是区域SOC空间分异的主导因子,解释了SOC变异的14.0％;年均蒸发量比年均气温和年均降水更能解释区域SOC的空间分异;区域SOC含量主要表现出垂直地带性和经向地带性,海拔主要通过影响气温和蒸发量,经度主要通过影响降水和土壤pH间接影响区域耕地SOC含量;空间位置通过影响气候、植被和土壤特性间接影响SOC含量.本研究为SOC空间预测和区域农业发展提供了科学依据.

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.

[目的]解析夏冬季节发酵的雪茄烟叶代谢物差异.[方法]采用超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)技术对发酵前、冬季发酵、夏季发酵的雪茄烟叶样品进行广泛靶向代谢物检测.[结果]发酵期间(历时 34 d)夏季、冬季发酵房平均温度分别是 27.2℃、14.7℃,二者相差 12.5℃,平均湿度分别是 77.6%、66.7%,二者相差 10.9%,夏季更符合烟叶发酵相对高温、高湿的环境要求;雪茄烟叶样品检测得到 905 种代谢物包含 10 类:生物碱、酚酸、黄酮、脂质、氨基酸、有机酸、萜类、糖类、核苷酸、木质素,其中生物碱、有机酸、脂质含量比例居前三,分别是 24.5%、23.7%、15.0%.烟叶发酵后,有机酸、脂质、氨基酸、酚酸的含量都显著提升,生物碱、萜类、黄酮、糖类、木质素的含量有不同程度的减少.夏季发酵的烟叶生物碱、萜类代谢转化更剧烈,有机酸、氨基酸、黄酮、脂质、糖类含量较高,化学成分更协调,香气质量更丰富,烟气柔顺、余味甜润,感官品质更优.[结论]鄂西南地区夏季自然高温高湿环境,更顺应雪茄烟农业发酵理想状态,将当年生产的雪茄烟叶在冬季自然醇化后推迟到次年夏季发酵,或可作为探索推动雪茄烟发酵工序提质增效的参考方案.

稻田甲烷排放是农业源甲烷排放的主要来源.东北黑土地区是我国最大的粮食生产基地,农业温室气体减排是实现黑土地永续利用的关键议题之一.运用稻田甲烷排放模型(CH4MOD)核算并分析了 2009-2018年东北黑土地区稻田甲烷排放的时空演变特征,结合GOSAT卫星遥感数据探究了水稻生产与区域甲烷排放的时空动态联系,进一步量化了稻田甲烷对区域甲烷排放的贡献程度及不同情景下的排放潜力.结果表明,受水稻生产面积扩张和排放强度提高的影响,东北黑土地区稻田甲烷排放总量从2009年的39.05万t增加到2018年的79.53万t.东北黑土地区区域甲烷排放在季节变化和栅格单元上表现出与稻田甲烷排放较为一致的时空动态,大规模的稻田耕作可能会增加水稻生产与区域甲烷排放直接相关的可能性.随着水稻持续扩种稳产,2018年东北黑土地区水稻生产贡献了区域甲烷排放总量的15.04％,其中黑龙江省的贡献率高达31.06％.在基准发展情景下,预计2035年东北黑土地区稻田CH4排放量较2018年增加19.5％;在粮食供给保障情景下,维持当前稻田耕作面积,水稻生产集约化程度提高,预计其稻田CH4排放量较2018年减少0.88％;在此基础上,采取促进秸秆还田、增施有机肥、实施节水间歇灌溉等稻田管理措施将使稻田CH4排放量增加17.8％-63.6％.以满足膳食需求和供给保障为导向,优化水稻种植结构、控制稻田耕作面积,推动技术进步、品种改良以提升单产水平,采取化肥和有机肥搭配施用、节水间歇灌溉等途径能够缓解稻田甲烷排放.研究综合运用自上而下的遥感数据和自下而上的模型运算,刻画了水稻生产与区域甲烷排放的时空联系,进一步评估了稻田甲烷的排放潜力及减排措施的减排效果,为促进东北黑土地区农业甲烷减排和生产布局优化提供了理论依据和决策参考.

微塑料因在土壤环境中广泛存在及其潜在的生态风险而受到越来越多的关注.微塑料的赋存会改变土壤理化性质,并对土壤微生物群落及其驱动的生物地球化学过程产生影响,而相关研究尚处于起步阶段.可生物降解塑料作为传统塑料的替代品,越来越多地应用于农业活动,并释放到土壤中.然而,可生物降解微塑料对土壤微生物特性产生影响的研究鲜有报道.基于此,本试验以我国三江平原水稻田土壤为研究对象,选取了 2种常见的微塑料为试验材料,分别为传统型微塑料聚丙烯(Polypropylene,PP)和可降解微塑料聚乳酸(Polylactic acid,PLA),进行了为期41d的微宇宙培养实验,旨在分析不同浓度与类型的微塑料对土壤可溶性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)含量及官能团特征、温室气体排放以及微生物群落结构的差异性影响.结果表明,传统型微塑料PP与可降解微塑料PLA添加均对土壤理化性质与微生物群落产生显著影响.其中,微塑料添加大体上增加了土壤DOC含量,PLA的促进作用较为明显,且增加含量与微塑料添加量呈正相关;PP和PLA均影响土壤DOC分子结构,削弱了土壤团聚化程度并促进了大分子量DOC化合物的生成;微塑料的添加促进土壤CH4排放,而有效抑制了土壤CO2排放;微塑料显著改变了土壤细菌和真菌群落的丰富度与多样性.相关分析结果表明,土壤CO2累计排放量与芳香族化合物结构及疏水性等官能团特征、变形菌门(Proteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)均呈显著正相关关系.以上结果表明,微塑料添加改变了土壤DOC含量及官能团特征与微生物环境,进而影响土壤温室气体排放.本研究为今后微塑料对土壤地球化学和微生物特性的影响研究提供了科学的思路,同时也有助于评估微塑料对土壤生态系统的生态风险.

在全球气候变暖的背景下,土壤在减缓气候变化中的巨大潜能逐渐被人们所重视.农田是受人为因素影响较大又可在较短时间内调节的生态系统,其土壤碳汇能力的充分发挥将有助于减缓全球气候变暖的趋势.文章通过梳理大量已发表文献,综述了中国农田土壤有机碳库自 20世纪 50年代以来的演变特征,指出中国农田土壤 1950-1980年期间以丢碳为主,1980年以后经过农业管理措施的改变,有机碳含量逐渐提升.总结了中国农田固碳潜力相关研究,虽然不同估算方法的出的结果存在一定差异,但总体来看中国农田土壤有较大的固碳潜力.分析了农田土壤有机碳库的影响因素,虽然气候因素和土壤理化性质的差异能对农田土壤有机碳库造成影响,但农业管理措施才是农田土壤有机碳含量产生变化的关键.指出了中国农田土壤有机碳库研究方面存在的问题以及今后的发展方向,为气候变化背景下中国农田土壤碳减排提供了新的参考与借鉴.

随着推进化肥农药"双减"、推动中药农业生态化等号召的提出,微生物菌肥成为了应对化肥农药零增长、促进药用植物高产优质、维持土壤健康、推动中药材种植业可持续发展的主力军.土壤状况和土壤微环境对药用植物的生长发育和品质形成至关重要,微生物菌肥作为一种环境友好型肥料作用于土壤,能通过补充土壤有机质和促进有益微生物代谢活动有效提高土壤质量,促进药用植物高产优质.对此,了解微生物菌肥介导的药用植物品质形成机制对中药生态农业的发展至关重要.该研究围绕微生物菌肥改善土壤性质、参与土壤养分循环、提高药用植物抗性、促进药效成分积累等主要过程梳理了菌肥在调控药用植物品质形成中的作用机制,介绍了菌肥在药用植物中的应用并对其发展作出了展望,以期为利用微生物菌肥提高中药材品质、改善土壤生态环境、推动中药生态农业可持续发展和推广菌肥的应用提供科学依据.