農業(yè)綜合

PAEs

劉慶，楊紅軍，史衍璽，等

環(huán)境中鄰苯二甲酸酯類（PAEs）污染物研究進展

劉慶，楊紅軍，史衍璽，等

鄰苯二甲酸酯(PAEs)常作為工業(yè)生產中塑料、樹脂和橡膠類制品的增塑劑，是一類重要的環(huán)境激素類化合物。目前，在大氣、水體、土壤、生物乃至人體等自然和人類環(huán)境中普遍發(fā)現(xiàn)PAEs的存在，己成為全球性最普遍的一類有機污染物。PAEs在環(huán)境中性質穩(wěn)定，存留時間長，有較強的生物蓄積毒性，給人體及環(huán)境帶來極大危害。本文從PAEs在環(huán)境中的分布特征、分析與檢測方法、生物富集與遷移特點以及生物與非生物降解特性等方面，對近年來國內外相關研究進行總結與回顧。農業(yè)環(huán)境中PAEs作為一類重要并廣泛存在的有機污染物，除少數(shù)來自天然途徑外，大部分來源于人工合成途徑。大氣中的PAEs主要來源于塑料制品生產、噴涂涂料、塑料垃圾焚燒和農用膜中增塑劑的揮發(fā)等，大氣中的PAEs以蒸汽和氣溶膠（吸附于顆粒物上）兩種狀態(tài)存在，以氣溶膠為主，PAEs在大氣中的含量與大氣中顆粒物的濃度呈顯著正相關。PAEs可通過直接和間接兩大途徑進入水體。直接途徑是含有PAEs工業(yè)廢水的排放以及農用塑料薄膜、驅蟲劑、塑料垃圾等經雨水淋洗、土壤浸潤等方式而進入，間接途徑是該類化合物首先排入大氣，然后通過干沉降或雨水淋洗而轉入水環(huán)境。土壤中的PAEs通常來自農田塑料薄膜、塑料廢品、垃圾和污水灌溉，PAEs污染比較嚴重的土壤通常出現(xiàn)在城市周圍和污水灌溉地區(qū)。我國各地土壤PAEs組分中，DEHP和DnBP檢出較多，DMP、DEP、BBP和DnOP檢出相對較少。成功運用于PAEs分析測定的方法主要有傅里葉變換紅外光譜法、膠束電動毛細管色譜法、氣相色譜法、液相色譜法及色譜-質譜聯(lián)用法等，但應用較多的是氣相色譜、液相色譜以及色譜-質譜聯(lián)用法。PAEs屬中等極性物質，一般難溶于水而易溶于有機溶劑，而存在于水體中的PAEs在環(huán)境改變時，很容易從水中釋放到大氣中，利用PAEs在水和大氣之間的化學分配平衡系數(shù)可以很好地描述PAEs從水體向大氣遷移的趨勢。PAEs具有疏水特性，可被土壤、沉積物及一些懸浮泥沙中的有機物質所吸附，從而實現(xiàn)PAEs在液相和固相之間的重新分配。與大多數(shù)物質的固相吸附相似，PAEs在土壤或沉積物上所發(fā)生的吸附并不隨PAEs濃度的增加而呈線性增長，而是隨土壤類型的變化而變化，并受諸多因素的影響。PAEs進入土壤或大氣環(huán)境后，通過吸收作用會在作物體內有一定殘留，發(fā)生生物富集。作物吸收土壤中PAEs的途徑主要存在兩種不同觀點：一種觀點認為莖葉吸收途徑為主，另一種觀點土壤中PAEs主要被作物根系吸收并運移到莖葉，并提出了基于根系吸收有機污染物的限制分配模型。環(huán)境中PAEs的降解主要包括非生物降解和生物降解。其中非生物降解包括水解和光解等，而生物降解又包括好氧生物降解與厭氧生物降解兩種形式。已有的研究僅僅針對少數(shù)PAEs組分展開，研究成果缺乏系統(tǒng)性和全面性，不能代表PAEs類有機污染物的整體狀況。無論從研究方法還是研究手段來看，都缺乏統(tǒng)一性，不同研究者針對同一問題所得的結果也不一致，有時甚至連最基本的問題都未達成共識。今后應著重從PAEs的環(huán)境行為、PAEs健康風險評價、PAEs污染的治理與削減技術以及PAEs替代產品開發(fā)等方面開展相關研究。

來源出版物：中國生態(tài)農業(yè)學報, 2012, 20(8): 968-975

入選年份：2015

我國農業(yè)面源污染治理技術研究進展

楊林章，馮彥房，施衛(wèi)明，等

摘要：隨著我國經濟社會的進一步發(fā)展，農業(yè)面源污染已經成為造成我國環(huán)境污染尤其是水環(huán)境污染的主要因素，農業(yè)面源污染治理技術的研究也越來越得到政府和科技工作者的重視。本文重點介紹了當前我國農業(yè)面源污染的狀況、農業(yè)面源污染的成因及特征，并從農村生活污水的治理技術、農村生活垃圾的處理處置技術、農田徑流生態(tài)攔截技術以及包括化肥減量化技術和農藥減量化與殘留控制技術為主的農業(yè)化學品減量使用技術等方面介紹了我國農業(yè)面源污染治理研究的發(fā)展現(xiàn)狀。并對未來農業(yè)面源污染治理的發(fā)展趨勢進行了論述。目前我國農業(yè)面源污染根本原因在于糧食安全壓力大導致的農用化學品過量施用。施肥技術落后、肥料和灌溉水利用率低導致養(yǎng)分損失，肥料養(yǎng)分施用比例失調，偏施、重施單一化肥，限制了肥料利用率的提高；化肥施用比例過高，土壤物理性狀變差養(yǎng)分流失加劇同。城鎮(zhèn)化發(fā)展、地面硬化程度的提高，加速了面源污染物質的擴散和遷移。農業(yè)廢棄物處理率低、農業(yè)技術推廣滯后、公眾缺乏環(huán)境意識等也是我國農業(yè)面污染污染的主要原因。我國農業(yè)面源污染具有分散、隨機、難監(jiān)測等特點，受氣象事件、土地利用狀況、地形地貌、水文特征、土壤等影響。我國農業(yè)面源污染治理技術研究取得了較大的進步，建立了一系列的污染治理技術。主要有：1）農村生活污水治理技術，包括人工濕地污水處理系統(tǒng)、蚯蚓生態(tài)濾池處理系統(tǒng)、穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)、生物膜處理技術等。2）生活垃圾和農業(yè)廢棄物處理技術，目前生活垃圾的主要處理方式為“村收集—鎮(zhèn)轉運—縣（市）集中處理”，大部分填埋或焚燒，少部分進行堆肥化處理；農作物秸稈處理以還田為主，此外還作為能源、建筑材料等新型資源化處理方式；畜禽糞便的處理方式主要是農肥化處理，做為優(yōu)質有機肥進行循環(huán)利用。3）農業(yè)化學品減量化技術，其中的化肥減量化技術包括由氮肥運籌優(yōu)化技術、種植制度優(yōu)化技術、緩控釋等新型肥料技術和施加土壤改良劑控制N、P流失等組成的化肥減量化技術；農藥減量化與殘留控制技術主要是由化學農藥防治轉向非化學防治技術或低污染化學防治技術。4）污染物質的生態(tài)攔截技術，主要是建立生物（生態(tài)）攔截系統(tǒng)，有效阻斷徑流水的污染物進入水環(huán)境。文章最后提出了未來我國農業(yè)面源污染治理的系統(tǒng)控制思想和相關技術研究的趨勢，包括系統(tǒng)控制與區(qū)域治理結合、技術研發(fā)與工程示范結合、面源污染控制與管理結合及建立健全國家級農業(yè)面源污染監(jiān)測評價與預警體系等。

來源出版物：中國生態(tài)農業(yè)學報, 2013, 21(1): 96-101

入選年份：2015

秸稈還田對土壤有機質和氮素有效性影響及機制研究進展

潘劍玲，代萬安，尚占環(huán)，等

摘要：農作物秸稈是農田土壤有機質的重要來源。秸稈中含有農作物生長需要的氮、磷、鉀、鎂、鈣和硫等營養(yǎng)元素，可以作為農業(yè)生產中重要的肥料資源。還田不僅是回收利用秸稈的一種重要方式，還可以減少野外焚燒秸稈出現(xiàn)的浪費資源和環(huán)境污染等問題。秸稈還田后在土壤中分解，能有效提高土壤有機質含量和肥料利用率，改良土壤結構和物理性狀，綜合改善土壤水、肥、氣、熱等方面的生態(tài)效益。土壤有機質和氮素有效性對作物產量和農業(yè)生產有直接或間接作用。了解秸稈還田對土壤有機質及氮素有效性的影響，對我國開展秸稈還田和有效回收利用有機肥料均有重要意義。本文總結近年來國內外關于秸稈還田后對土壤有機質和氮素有效性影響的研究報道，有助于加強對秸稈還田的綜合性了解，并為相關研究的進一步開展提供資料，以期能合理有效地利用作物秸稈，達到培肥地力以及增加作物產量的效果，實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。我國耕地土壤有機質含量為10～20 g·kg-1，而表層土壤碳庫儲量為38～39 Pg，其中農業(yè)土壤約占5 Pg。為了增加農作物產量，農田土壤進行高化肥投入，致使提高農作物產量的同時，耕地土壤有機質出現(xiàn)嚴重的退化現(xiàn)象。實踐證明增施有機肥、提高秸稈還田量、合理輪耕、種植豆科牧草肥田等措施，能有效提高土壤肥力和作物產量。通過秸稈還田平衡和維持土壤養(yǎng)分循環(huán)、提高農田土壤肥力越來越受到人們的重視，并有望通過秸稈還田來平衡化學肥料施用量。秸稈還田后，秸稈周圍會有大量的微生物進行繁殖，形成土壤微生物活動層，加速了對秸稈中有機態(tài)養(yǎng)分的分解釋放，可提高土壤有機質含量。秸稈添加增加了土壤碳源輸入，在一定范圍內，隨著秸稈還田量和時間的增加，可顯著提升表層土壤有機質含量。秸稈還田對土壤影響的過程中，主要通過影響腐殖質含量來調節(jié)土壤有機質。外源有機物質添加在微生物的作用下對土壤原有有機碳的作用分為正激發(fā)作用和負激發(fā)作用，碳氮比較低的秸稈還田有促進土壤原有有機碳的礦化作用，碳氮比高的秸稈添加到土壤后增強對土壤有機碳的礦化分解作用。實行秸稈還田措施，可提高氮素供應率，顯著減少氮肥施加量和氮素損失量，提高水肥利用效率，增加培肥效果，并可部分解決農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中氮肥引發(fā)的污染問題。而外源有機物質添加對土壤有機氮的影響機制分為正激發(fā)和負激發(fā)作用，與系統(tǒng)投入高低和被降解底物的碳氮比有關。另外，秸稈添加對作物吸收氮素起著積極作用，減少氮素淋洗損失，增加氮素利用率，提高氮素有效性。影響秸稈碳氮降解的因素主要有秸稈的碳氮比、土壤含水量、秸稈還田季節(jié)和還田方式等?？傊?，秸稈是農業(yè)生產中重要的肥料來源和潛在的碳庫能源，秸稈還田能提升土壤有機質含量和質量，增加速效養(yǎng)分含量和土壤氮素有效性等，對制約農業(yè)生產力發(fā)展因素有一定的改善作用。秸稈還田需結合根據(jù)農業(yè)環(huán)境情況和土質類型，確定適宜的還田時間、數(shù)量、并與化肥配合施用，充分考慮影響秸稈碳氮等物質釋放的因素，增加秸稈還田率，促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

來源出版物：中國生態(tài)農業(yè)學報, 2013, 21(5): 526-535

入選年份：2015

生物質炭改良土壤及對作物效應的研究進展

王典，張祥，姜存?zhèn)}，等

摘要：目的：生物質炭是作物秸稈等有機物質在限制供氧的條件下加熱而成。生物質炭具有養(yǎng)分含量豐富、堿性和高穩(wěn)定性等特點，因此可以降低土壤酸度，有效截留土壤養(yǎng)分，并在一定程度上促進養(yǎng)分吸收而提高作物產量。然而，生物質炭的使用仍存在諸多爭議，包括其在土壤改良方面的效果以及其是否會在土壤剖面移動等。本文結合國內外有關生物質炭的最新研究進展，重點闡述了其制備的影響因素及其在土壤理化性質、植物生長發(fā)育和養(yǎng)分吸收等方面的影響。方法：本文通過廣泛查閱文獻及相關資料，綜述了生物質炭制備的影響因素及其施用后對土壤理化性質、作物生長發(fā)育和養(yǎng)分吸收等方面的影響，闡述不同學者的觀點和理論支撐，綜合分析生物質炭的性質特點和應用范圍。結果：綜合比較分析國內外學者關于生物質炭在制備、性質及作用等方面的觀點，可以得到以下結果：1）生物質炭的性質受原材料、熱解溫度及速度影響非常大。不同的生產環(huán)境得到不同性狀的生物質炭，從而會產生不同的改良效果。2）生物質炭對土壤理化性質的改善效果與生物質炭施用量和土壤肥力水平有關。生物質炭對土壤物理性質改善可以歸納為提高土壤孔隙度和表面面積，降低土壤的拉伸強度進而提高根部熔深，降低土壤容重，在重力排水平衡上可以保持更多的水，有更大水截留潛力；生物質炭對土壤化學性質的影響主要表現(xiàn)在生物質炭一般呈堿性且富含多種養(yǎng)分元素，可通過影響土壤化學性質對南方酸性土壤進行改良。同時，生物質炭也是減少養(yǎng)分淋洗的良好土壤改良劑，生物質炭可以提高土壤鉀的淋洗量，但對不同土壤類型的影響效果不相同，施用生物質炭處理明顯增加了土壤耕層全氮的質量分數(shù)。3）生物質炭可通過改良土壤理化性質，如提高土壤pH、磷有效性和CEC，降低交換態(tài)Al3+含量等途徑來間接影響作物生長發(fā)育；然而生物質炭對作物的改良效果受生物質炭類型、施用量、土壤類型和植物種類等因素影響較大，但也有學者對生物質炭在作物生長上的影響產生質疑。4）在一定的用量范圍內，生物質炭在提高作物對養(yǎng)分的吸收方面有一定的促進作用。同時，生物質炭可以提高土壤養(yǎng)分的有效性，進而提高作物吸收養(yǎng)分的效率、促進作物生長。結論：目前生物質炭的應用在國際、國內仍處于起步階段，研究使用的生物質炭多種多樣，研究手段也不盡相同，因此研究結果相對缺乏可比性；不同材料、溫度等條件制備的生物質炭性質差異很大，而且生物質炭在制備過程中會產生少量有毒有機物，因此施用于作物之前要進行風險評估，也有學者提出必須開展生物質炭標準研究和全國多點聯(lián)網(wǎng)研究。雖然很多研究表明生物質炭在短期內對土壤改良有一定的效果，但其長期效應仍需進一步研究。而且目前的研究大多是室內模擬和小規(guī)模田間試驗，在大規(guī)模推廣應用之前還需考慮其大批量及廉價制備問題。生物質炭對土壤植物的效應研究上，目前多集中于宏觀現(xiàn)象研究，其作用機理仍需進一步探索，如果摸清其改良土壤和植物的作用機理，就可以更好地調節(jié)生物質炭加入土壤的比率和生產出更優(yōu)性質的生物質炭來更好地服務人類。

來源出版物：中國生態(tài)農業(yè)學報, 2012, 20(8): 963-967

入選年份：2015

施肥模式對茶葉產量、營養(yǎng)累積及土壤肥力的影響

林新堅，黃東風，李衛(wèi)華，等

摘要：目的：施肥是提高茶葉產量、品質、土壤質量及促進茶園可持續(xù)利用最重要的農業(yè)措施之一。關于施肥與茶葉產量、品質及土壤肥力狀況的變化研究多只針對單獨施用化肥、有機肥、化肥與有機肥配施或套種綠肥等對茶樹生長或土壤肥力變化的影響，且大部分研究結果是基于短期（如1季或1—2年）試驗所得。茶樹屬多年生作物，現(xiàn)有的單一且短期的施肥試驗結果還不足以充分反映施肥與茶樹生長及茶園土壤肥力的長期變化規(guī)律。為此本研究通過連續(xù)4周年的田間定位試驗，研究了6種不同施肥模式對茶葉產量、營養(yǎng)物質累積量及其茶園土壤肥力變化的規(guī)律，為選用合理施肥模式以提高茶葉產量、促進茶葉營養(yǎng)物質的累積及提升茶園土壤肥力，并推進茶業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。方法：試驗地位于福建省福安市天香茶葉有限公司茶葉基地進行。試驗采用連續(xù)4年的田間定位試驗方法，設6種不同施肥模式：不施肥（對照）、茶樹配方化肥、1/2茶樹配方化肥+1/2有機肥、有機肥、茶樹配方化肥+豆科綠肥和1/2茶樹配方化肥+1/2有機肥+豆科綠肥，每個處理重復4次。每個試驗小區(qū)面積為15 m2，隨機區(qū)組排列。試驗以等氮量施用為基礎，兼顧磷鉀養(yǎng)分平衡。套種的豆科綠肥為圓葉決明，每年冬季自然枯萎并覆蓋在茶園行間，成熟種子自然撒落并于次年春季自發(fā)萌芽?；史謩e用尿素、磷酸一銨和氯化鉀；有機肥用“農地樂”牌精制有機肥。試驗第4年取春茶茶青樣品進行茶葉的氮、磷、鉀、茶多酚和水溶性浸出物含量測定，次年秋季取土樣，測定土壤基本肥力狀況。結果：與對照（不施肥）模式相比，其他幾種施肥模式均在一定程度上增加了茶葉產量，促進了茶葉營養(yǎng)物質的累積，并提高了茶園土壤的基本肥力狀況；其中，1/2茶樹配方化肥+1/2有機肥+豆科綠肥的試驗效果最佳，其3年茶葉總產量最高，為5929 kg·hm-2，比對照提高106.17%；茶葉氮、磷和鉀累積量最高，分別為4.962 kg·hm-2、0.48 kg·hm-2和5.966 kg·hm-2，比對照分別提高88.6%、57.41%和98.87%；茶葉茶多酚和水浸出物累積量最高，分別為23.39 kg·hm-2和119.41 kg·hm-2，比對照分別提高73.29%和85.56%；并比對照分別提高茶園土壤有機質1.29倍、全氮1.7倍、全磷2.98倍、速效氮1.59倍、速效磷34.3倍和速效鉀3.3倍。結論：1/2茶樹配方化肥+1/2有機肥+豆科綠肥施肥模式不僅能夠明顯提高茶葉產量、促進茶葉營養(yǎng)物質的累積，還能有效提升茶園土壤的肥力水平，因此，該種施肥模式值得今后在茶園施肥上進一步推廣應用。

來源出版物：中國生態(tài)農業(yè)學報, 2012, 20(2): 151-157

入選年份：2015

不同耕作措施下旱作農田土壤團聚體中有機碳和全氮分布特征

武均，蔡立群，齊鵬，等

摘要：目的：土壤團聚體的形成與土壤有機碳和全氮密不可分，且對有機碳和氮素亦有保護作用。翻耕破壞土壤大團聚體，致使團聚體中有機質暴露，這不僅增加了有機質的輸出，還加劇了土壤溫室氣體的排放。隴中黃土高原半干旱區(qū)典型的傳統(tǒng)耕作措施對耕層土壤過度翻動導致大量土壤團聚體破壞，而休閑期地表裸露致使水分蒸發(fā)強烈、利用效率低，作物秸稈大量移出減少了土壤有機質含量，加劇了耕地質量的惡化。為了緩解或改善以上現(xiàn)象，尋求合理的耕作措施迫在眉睫。目前，不同農作方式對土壤團聚體碳、氮庫影響的研究較少，尤其是針對隴中黃土高原。為了探索不同耕作措施對隴中黃土高原旱作農田土壤團聚體有機碳、全氮含量和分布的影響，本研究對長期不同耕作措施下土壤團聚體特征和固碳、氮效應進行測定分析，旨在為深入和準確評價土壤團聚體中碳、氮分布特征，并且為該區(qū)選擇更有利于土壤結構穩(wěn)定性保持及其碳、氮積累的合理耕作措施提供可靠的理論依據(jù)。方法：試驗設于隴中黃土高原半干旱丘陵溝壑區(qū)的甘肅省定西市李家堡鎮(zhèn)麻子川村（35°28′N，104°44′E）。試驗地為連續(xù)進行12年的春小麥、豌豆雙序列輪作保護性耕作長期定位試驗，即小麥→豌豆→小麥（簡稱W→P→W）序列，當季作物為小麥；豌豆→小麥→豌豆（簡稱P→W→P）序列，當季作物為豌豆。各序列均設4個處理，分別為傳統(tǒng)耕作（T）、傳統(tǒng)耕作+秸稈還田（TS）、免耕不覆蓋（NT）、免耕+秸稈覆蓋（NTS）。土壤凍結前采用五點法分別采集各小區(qū)0～5 cm、5～10 cm、10～30 cm土層土樣1500 g左右，用于土壤團聚體分析和于土壤理化性狀測定。分別測定土壤的機械穩(wěn)定性團聚體（＞5 mm、2～5 mm、0.25～2 mm、＜0.25 mm）百分含量，全土和各粒徑團聚體中有機碳、全氮含量。并計算了平均重量直徑（MWD，mm）和各粒徑土壤團聚體有機碳/全氮在土壤中的貢獻率。結果：各處理均以≥0.25 mm團聚體為優(yōu)勢團聚體，且≥0.25 mm團聚體含量隨土層深度增加而增加，而其他粒徑團聚體含量隨土層深度的變化并無明顯規(guī)律。較之T處理，TS、NT、NTS處理均可提升≥0.25 mm團聚體含量和平均重量直徑，NTS處理提升效果最明顯。TS、NT、NTS處理土壤有機碳和全氮含量均高于T處理，其中TS、NTS處理顯著高于T處理，NTS處理高于TS處理；各處理土壤有機碳和全氮含量均隨土層增加而減小。較之T處理，NT、TS、NTS處理可不同程度提高各粒徑團聚體中有機碳和全氮含量，NTS處理的含量最高；各粒徑團聚體中有機碳和全氮含量均隨土層深度增加而減小；同時，團聚體中有機碳和全氮含量隨粒徑減小而增加。2～5 mm和0.25～2 mm和≥5 mm團聚體含量與相應粒徑團聚體有機碳含量呈極顯著正相關、極顯著正相關和極顯著負相關；0.25～2 mm和≥5 mm團聚體含量與相應級別團聚體全氮含量分別呈極顯著正相關和顯著負相關。T處理不同粒徑團聚體有機碳和全氮貢獻率按其大小排序均為（＜0.25 mm）＜（≥5 mm）＜（0.25～2 mm）＜（2～5 mm），其他3種耕作措施各粒徑團聚體有機碳和全氮貢獻率在各土層中的排序各有不同，并無明顯規(guī)律。結論：兩個輪作序列下，各處理均以≥0.25 mm團聚體為優(yōu)勢團聚體，且隨土層的增加而增加，＜0.25 mm微團聚體隨土層增加而減少；保護性耕作可不同程度地增加≥0.25 mm團聚體含量，提升團聚體MWD，其中NTS處理效果最好。團聚體中有機碳和全氮含量隨粒徑減小而增加，2～5 mm和0.25～2 mm團聚體是有機碳的主要載體，0.25～2 mm是全氮的主要載體。保護性耕作可增加全土和各粒徑團聚體中有機碳和全氮含量，且NTS處理含量最高。

來源出版物：中國生態(tài)農業(yè)學報, 2015, 23(3): 276-284

入選年份：2015

中國作物種業(yè)科學技術發(fā)展的評述

蓋鈞鎰，劉康，趙晉銘

摘要：《國務院關于加快推進現(xiàn)代農作物種業(yè)發(fā)展的意見》提出構建以產業(yè)為主導、企業(yè)為主體、“育繁推一體化”的現(xiàn)代農作物種業(yè)體系，全面提升中國農作物種業(yè)發(fā)展水平。國內外種業(yè)的發(fā)展推動了種業(yè)科學的形成和發(fā)展。種業(yè)科學是圍繞“育繁推一體化～種業(yè)產業(yè)發(fā)展而形成的科學技術學科類群，作物遺傳育種是其中的一部分，它和種子生產的理論與技術、種子示范和營銷的理論與技術構成了種業(yè)科學技術的主體，在相應的遺傳、生理、信息技術、政策法規(guī)等學科知識的配合下成為相對集中的學科體系。中國的種業(yè)科學技術體系正在形成與完善之中。傳統(tǒng)作物育種建立在孟德爾遺傳學和細胞遺傳學基礎之上，形成一套包括種質資源鑒定與創(chuàng)新、不同類型品種及其選育在內的技術體系。傳統(tǒng)育種取得了巨大的成功，作物產量、品質和抗性的顯著提高主要歸功于特異種質發(fā)掘、創(chuàng)新和有效利用。傳統(tǒng)育種對單基因性狀的選擇和利用十分有效，但是對于遺傳率低、基因型—環(huán)境互作顯著的多基因性狀的改良進展有限?；蚪M學和分子生物學的發(fā)展與傳統(tǒng)遺傳育種相結合，試圖改進種質資源的研究與應用方式以及育種策略，從而突破日益萎縮的作物育種的遺傳增益。新型分子標記開發(fā)、等位基因挖掘、基因組選擇和轉基因育種等成為現(xiàn)時分子生物育種的研究熱點。然而，種業(yè)目標性狀的界定、性狀的精準鑒定、種業(yè)基因的源泉、性狀基因體系的生態(tài)區(qū)特征、育種現(xiàn)代化技術、育種信息技術、標記輔助技術、轉基因技術體系等仍然是育種理論和技術的關鍵問題。作物種子生產標準化、種子生產附加技術以及作物種業(yè)示范推廣科學技術是現(xiàn)代種業(yè)生產銷售優(yōu)質商品種子的重要技術體系。在此基礎上，本文探討了中國種業(yè)科學技術發(fā)展的策略和建議，提出要圍繞種業(yè)發(fā)展的需求，建成相對完整的種業(yè)科學技術學科體系；要頂層設計，建設成企業(yè)種業(yè)科技和公益性種業(yè)科技兩支相互補充、相互配合的種業(yè)科學技術研發(fā)力量；要優(yōu)先研究和解決種業(yè)發(fā)展中的重大科學技術問題，其中包括規(guī)模化育種技術，資源富集、遺傳解析與創(chuàng)新，常規(guī)育種的分子輔助技術，轉基因育種與安全技術，品種區(qū)域適應性試驗制度與品種審定制度的完善，配齊種業(yè)基礎性公益性研究并確立種子生產標準化體系，加強作物雜優(yōu)化研發(fā)使雜種化成為中國未來種業(yè)的特色等。

來源出版物：中國農業(yè)科學, 2015, 48(17): 3303-3315

入選年份：2015

作物科學中的環(huán)境型鑒定（Envirotyping）及其應用

徐云碧

摘要：全球氣候變化正在對地球環(huán)境產生日益重要的影響，而作物生產取決于作物基因型和環(huán)境之間的相互作用。作物生產需要理解和操控許多因素，其中包括影響植物生長、發(fā)育的所有環(huán)境因素以及這些環(huán)境因素對作物代謝、基因表達等的影響。在經典的數(shù)量遺傳學研究中，環(huán)境因子被作為影響作物性狀遺傳、不能被明確定義或分解的整體環(huán)境因素E來看待，實際上是作為一個未知的“黑箱”來處理，因此，無法從本質上了解不同環(huán)境因子對作物生長、發(fā)育、遺傳、代謝等的影響，更無法通過設計和調控環(huán)境因子，進而通過改變和調控作物來實現(xiàn)作物的高效生產。利用現(xiàn)代生物學技術可以在分子水平上精細解析作物的基因型及其各個遺傳組分對于表現(xiàn)型的貢獻。然而對于作物具有重大影響的環(huán)境因子，目前，只能通過作物在不同環(huán)境下的表現(xiàn)型來推測其綜合作用，或對整個試驗區(qū)的個別環(huán)境因子進行對比分析，無法對各類環(huán)境因子進行深入剖析。筆者首次在國際上提出了環(huán)境型鑒定概念，并用創(chuàng)造的一個英文新詞etyping來表示。在本文中，環(huán)境型鑒定用envirotyping來代替。環(huán)境型（envirotype）用來描述包括所有影響作物不同生長發(fā)育階段的內部和外部環(huán)境因子及其各種組合，外部環(huán)境因子主要包括水、肥、氣、熱、光、土壤、耕作制度和伴生生物等；而環(huán)境型鑒定用來表述對所有環(huán)境因子的解析和測定。環(huán)境型信息可以通過多種方式采集。作物多年多點區(qū)域試驗積累了大量相關試驗點的環(huán)境數(shù)據(jù)；地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）和土壤信息系統(tǒng)積累了大量氣候、天氣、土壤的數(shù)據(jù)；小型氣象站可以監(jiān)測小范圍的天氣、降雨、溫度、氣流等氣象因子。眾多環(huán)境檢測儀器的使用，可以大規(guī)模采集與植物冠層、植物周邊甚至單個試驗小區(qū)和單個測試材料有關的土壤、光照、溫度、水分、病蟲害、伴生生物等外界環(huán)境因子。環(huán)境型信息將日益廣泛應用于環(huán)境及其特征性鑒定、作物基因型-環(huán)境型互作、表現(xiàn)型預測、病蟲害流行預測、近等環(huán)境型（near iso-envirotype）確定、作物對特定環(huán)境的反應研究、農藝組學（agronomic genomics）、精準高效農業(yè)等。展望未來，環(huán)境型鑒定需要將研究對象聚焦在單個材料的水平，實現(xiàn)單個材料的相關環(huán)境因子不同階段的動態(tài)鑒定；需要開發(fā)和建立與基因型、表現(xiàn)型相結合的綜合信息系統(tǒng)以及相應的決策支撐系統(tǒng)；環(huán)境型信息將最終有助于建立基于基因型—表現(xiàn)型—環(huán)境型的三維作物生產和研發(fā)系統(tǒng)，從而使未來作物育種中的選擇建立在此三維空間概念的基礎之上，并推動高產高效作物生產體系的建立。

來源出版物：中國農業(yè)科學, 2015, 48(17): 3354-3371

入選年份：2015