作物生理生态

• 水稻种子发育的分子调控机制

  何意媛;王臻昱;

  水稻种子发育是一个复杂而精细的过程，从受精到成熟经历多个关键阶段，涉及大量基因的时空表达调控网络和多重激素信号通路的精密协同调控。作为双受精的直接产物，胚和胚乳分别承担着遗传信息传递和营养储备的生物学功能。根据形态学特征，胚发育过程可分为原胚期、球形胚期、盾片期、胚芽鞘期四个阶段；而胚乳发育则经历了游离核期、细胞化期、储藏物质累积期和成熟期四个关键时期。胚和胚乳在不同发育阶段有其独特的基因表达和调控模式。此外，随着表观遗传学深入研究，越来越多的证据表明，种子在正常发育以及环境胁迫下，通过DNA甲基化、组蛋白修饰或非编码RNA等表观遗传调控，动态重塑染色质三维结构，改变基因表达模式，从而调节种子发育的适应性。植物激素在水稻种子发育中也起着重要作用，种子早期发育阶段生长素的极性分布对胚的顶-基轴建立至关重要，生长素与细胞分裂素协同调控细胞分裂与器官分化。本文系统综述了水稻种子的胚和胚乳发育关键基因及其调控机制，同时探讨了种子发育过程中表观遗传调控、以及植物激素的作用。最后指出水稻胚和胚乳发育的分子机制仍有许多未解之谜，并展望未来探索焦点。

  2025年03期 v.14;No.55 257-271页 [查看摘要][在线阅读][下载 1411K]
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• 盐胁迫下不同硅制剂对抽穗期水稻生长和生理特性的影响

  高云峰;刘振宇;林子鑫;任红玉;

  为探究硅素（Si）对水稻抗盐胁迫的影响，利用盆栽试验在水稻分蘖期施用氨基硅氧烷溶胶（Si-50G）、环氧基硅氧烷溶胶（Si-60G）和四甲氧基硅氧烷溶胶（Si-TG）有机硅制剂，探究其对盐胁迫下水稻抽穗期生长和生理特性及产量的影响。结果表明，施加硅制剂显著提高了盐胁迫下水稻的生物量和株高。在碱性盐胁迫条件下，Si-60G使生物量提高9.4%～10.8%,Si-TG使株高提高10.4%～12.5%；在中性盐胁迫下，Si-50G处理下生物量提高6.9%～9.7%、株高增加8.9%～13.0%。硅制剂还显著改善了水稻叶片抗逆性，叶绿素含量和可溶性糖含量分别增加了18.1%～44.2%和8.4%～28.2%，同时还增加了抗氧化酶活性；相对电导率和丙二醛含量分别降低了4.6%～24.3%和12.4%～28.9%。碱性盐胁迫下，Si-60G改善水稻生长、叶片生理效果最好，Si-50G与Si-TG的最佳浓度与剂量有待进一步探究。中性盐胁迫下，Si-50G效果最佳。硅制剂显著提高了水稻产量，碱性盐胁迫下Si-60G最佳，中性盐胁迫下Si-50G最佳。

  2025年03期 v.14;No.55 272-283页 [查看摘要][在线阅读][下载 1367K]
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• 镉胁迫下小麦幼苗的光合生理响应和镉分布特征

  杨海龙;郜俊红;张怡;张舜;张晓炎;邱冬云;李春鑫;廖先静;

  为探究小麦幼苗在镉（Cd~(2+)）胁迫下的光合生理特性和镉分布特征，本研究以郑农4108小麦为材料，采用水培试验研究了不同浓度Cd~(2+)(0、10、20、40、80和120 mg·L~(-1)）胁迫对小麦幼苗植株表型、生物量积累、光合色素含量、光合参数和叶绿素荧光参数等的影响，并探究了Cd~(2+)胁迫下，小麦亚细胞组分的Cd分布特征。结果表明：与CK相比，Cd~(2+)浓度≥20 mg·L~(-1)时，随着Cd~(2+)浓度升高，郑农4108小麦幼苗生长受到抑制，发芽势、茎粗、鲜重、叶绿素a(Chl_a）含量、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、叶片最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ潜在活性（F_v/F_o）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）和光合电子传递速率（ETR）均显著下降（P<0.05）；当Cd~(2+)浓度≥40 mg·L~(-1)时，小麦幼苗受损程度加深，与CK相比，根长、叶绿素b(Chl_b）含量、叶绿素总量（Chl_(a+b)）、类胡萝卜素（Car）含量和净光合速率（P_n）显著下降（P<0.05）；当Cd~(2+)浓度≥80 mg·L~(-1)时，受损程度加剧。与CK相比，镉（Cd~(2+)）胁迫处理细胞间隙CO_2浓度（C_i）显著上升，非光化学猝灭系数（NPQ）随着Cd2浓度的升高下上升后下降。小麦幼苗根和叶亚细胞各组分Cd的含量随Cd~(2+)胁迫浓度的增加而上升，叶片中的Cd主要集中在细胞壁，根部中的Cd主要集中细胞液。郑农4108小麦幼苗可以应对低浓度Cd的胁迫，有潜力成为安全利用类耕地的种植品种。

  2025年03期 v.14;No.55 284-294页 [查看摘要][在线阅读][下载 1315K]
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• 稻田常见杂草种子出苗对水深变化的差异化响应

  张旭东;刘波;张丹;张文广;潘媛;郑皓文;李蕊;严硕;申敏琰;赖明子;

  杂草与水稻竞争水分、养分和光照等资源，降低水稻的产量。稻田杂草管理的生态防控措施是当前研究的热点。植物出苗期对环境变化更为敏感，是杂草防控的关键阶段。水分管理是限制杂草种苗更新的重要措施。然而，关于不同水深及间歇性淹-退水处理对稻田杂草出苗影响的研究，特别是在中国三江平原等重要稻作区，仍相对缺乏。本文研究了不同水深梯度（0、3、6、9和12 cm）及淹-退水交替处理，对稗（Echinochloa crus-galli）、无芒稗（Echinochloa crus-galli var.mitis）、鬼针草（Bidens pilosa）和泽泻（Alisma plantago-aquatica）4种常见稻田杂草种子出苗的影响。结果显示，不同物种对水深变化的响应存在差异，稗、无芒稗和鬼针草的种子在12 cm水深条件下，出苗率分别降低了27.6%,36.4%和44.8%。然而，泽泻对水生环境具有高度适应性，在较深水环境中仍能保持80%以上的出苗率；与持续淹水相比，稗的种子出苗率在淹-退水处理下变化不大，泽泻的种子出苗率甚至下降了47.9%～84.5%，说明短期退水也能在一定程度上抑制该类杂草种子的出苗。研究结果为稻田不同类型杂草的生态防控策略选择提供了科学依据。

  2025年03期 v.14;No.55 295-304页 [查看摘要][在线阅读][下载 1511K]
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• 播种量对三熟制谷林飞套播早熟油菜生长发育及产量的影响

  程业伟;张永华;刘开基;王瑞平;韩德鹏;郑伟;肖国滨;熊文;肖小军;黄天宝;陈明;李亚贞;

  通过设置不同播种量调控三熟制谷林飞套播早熟油菜群体密度，分析不同播种量下群体生长发育、产量形成和经济效益等方面的差异，以确定江西省三熟制区域谷林飞套播早熟油菜适宜的播种量，为三熟制谷林飞套播早熟油菜的高产栽培提供参考依据。试验采用2个早熟油菜品种：赣油杂906和中油988，设置5个播种量处理：4.5、6.0、7.5、9.0、10.5 kg·hm~(-2)。结果表明，随着播种量的增加，群体密度显著增加，叶片大小、总叶数、根茎粗有下降趋势，干物质积累量先增长后趋于稳定，抗倒伏性、抗逆性在播种量为7.5 kg·hm~(-2)时表现最佳。赣油杂906、中油988产量和净收入均呈现出随着播种量的增加而先增后减的趋势。赣油杂906在播种量为6.0 kg·hm~(-2)时产量和净收入最高，分别为1 729.6 kg·hm~(-2)、3 87.3元·hm~(-2)，产投比为1.62；中油988在播种量为7.5 kg·hm~(-2)时产量和净收入最高，分别为1 935.4 kg·hm~(-2)、5 147.4元·hm~(-2)，产投比为1.80。因此，在三熟制谷林飞套播早熟油菜种植模式下，应充分选择适应性品种，播种量以6.0～7.5 kg·hm~(-2)为宜。

  2025年03期 v.14;No.55 305-314页 [查看摘要][在线阅读][下载 1220K]
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黑土地保护与利用专栏

• 黑土农田长期施氮对土壤细菌群落结构的影响及驱动因子分析

  冯清秀;黄苇苇;朱向明;隋跃宇;倪雪蓉;潘凤娟;

  本研究选取21年长期施肥定位区氮肥3个不同施用量处理，探究氮肥不同施用量条件下土壤细菌群落结构变化特征，揭示其群落结构变化的主要生物及非生物驱动因子。研究结果表明：施用氮肥显著影响土壤细菌群落组成，变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度提高21.9%～24.3%，酸杆菌门（Acidobacteriota）和芽单胞菌门（Gemmatimonadota）的相对丰度分别降低6.4%～7.5%和12.5%～14.8%。在属水平上，施用氮肥显著降低了RB41、Latescibacterota、g＿Gemmatimonadaceae、Subgroup＿7、MB-A2-108属的相对丰度，显著提高了o＿Acidobacteriales、Candidatus＿Solibacter的相对丰度。施用氮肥对土壤细菌群落Alpha多样性影响不大，但显著影响了Beta多样性。土壤食细菌线虫和环境因子分别影响了31.9%和11.0%的细菌群落变化。土壤中的铵态氮是驱动土壤细菌群落变化的主要环境因子，真头叶属（Eucephalobus）、绕线属（Plectus）、中杆属线虫（Mesorhabditis）是驱动门水平和属水平细菌群落结构变化的主要生物因子。研究明确了不同量氮肥施用条件下东北黑土区土壤细菌群落结构的响应特征及其驱动机制，为农田合理施用氮肥、维持土壤生态系统健康提供理论依据。

  2025年03期 v.14;No.55 315-325页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K]
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• 大豆根际土壤胞外酶活性和微生物养分限制对桑树间作及施氮水平的响应

  黎宏轩;严君;张秀丽;高瑞敏;宋金凤;

  为明确大豆与桑树间作及不同氮肥施用量对大豆根际土壤胞外酶活性及微生物养分限制的影响，采用裂区试验，在大豆单作和大豆||桑树间作下分别设置3个氮肥施用水平：无氮（N0）、低氮[55.2 kg(N)·hm~(-2),LN]和高氮[82.8 kg(N)·hm~(-2),HN]，测定大豆根际土壤养分含量和胞外酶活性，分析不同处理对微生物养分限制的影响。间作处理下，土壤有机碳、碱解氮和土壤有效磷含量均高于单作，其中在N0水平下与单作相比，间作条件下碱解氮增加了16.9%，土壤有效磷增加了8.64%，而pH值则显著降低。单作种植方式下，与N0处理相比，LN和HN处理碱解氮的含量分别显著提高了18.1%和32.1%，土壤有效磷含量则分别显著降低18.0%和30.7%。与大豆单作相比，间作处理显著提高了β-葡糖苷酶（BG）、酸性磷酸酶（AP）和N-乙酰葡萄糖苷酶（NAG）活性，同时显著降低了矢量长度和矢量角度，有效缓解了微生物的碳和磷限制。BG、NAG、AP活性和矢量角度均随施氮量的增加而增加，其中LN处理下的矢量角度最接近45°，最有助于缓解微生物的氮限制，而不会增加磷限制。亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性则随着施氮量的增加而降低。土壤速效养分含量、pH、微生物量及其化学计量比对胞外酶活性和其矢量特征均具有显著影响，土壤有效磷和MBC∶MBN分别是矢量长度和矢量角度的主要预测因子。施氮量对矢量角度有显著的正向影响，而间作桑树对矢量长度的负向综合效应最大。桑树与大豆间作结合低氮水平[55.2 kg(N)·hm~(-2)]的施氮管理，能够有效的改善土壤养分环境和胞外酶活性，缓解微生物的养分限制。

  2025年03期 v.14;No.55 326-337页 [查看摘要][在线阅读][下载 1605K]
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• 吉林省黑土区不同类型土壤pH值及其与养分的关系

  袁玉玉;王洋;崔政武;王楠;徐林浩;

  pH和养分是土壤质量和健康的重要指标，明确不同类型土壤pH和养分特征可为保护土壤资源提供科学依据。以吉林省黑土区五种主要类型土壤-白浆土、典型黑土和黑钙土（均腐土）、草甸土和水稻土为研究对象，研究pH值及其与土壤有机质（SOM）、总氮（TN）、总磷（TP）的关系与影响因素。结果表明：吉林省黑土区土壤pH值在5.31～8.30之间，微酸等级占47.3%，中性等级占35.2%，草甸土pH比其他类型土壤高7.10%～16.7%。SOM含量在10.9～61.0 g·kg~(-1)之间，适量等级占47.2%，较丰富等级占46.2%，典型黑土SOM含量均值比其他土壤高5.90%～36.4%。五种土壤的TN和TP含量差异不显著。回归分析表明，黑钙土和草甸土的pH值与TN、TP的拟合度较高（P<0.05），其含量均随着pH值的升高而增加。Pearson相关性分析表明，土壤pH与TN含量呈显著正相关关系，SOM与TN、TP呈显著正相关关系；土壤pH值与降雨量、施肥量呈极显著负相关关系（P<0.01），与SOM含量无显著相关关系；TN与降雨量呈极显著负相关关系（P<0.01）。吉林省黑土区pH值多处于微酸和中性等级，降雨和施肥量增加促进土壤酸化。在实际土地利用过程中，需合理调控白浆土、水稻土和黑钙土土壤水分与施肥制度，以遏制土壤酸化与养分流失。

  2025年03期 v.14;No.55 338-347页 [查看摘要][在线阅读][下载 1567K]
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• 豆科覆盖作物与玉米秸秆混合还田对白浆土物理特性的影响

  马悦;刘胜群;代明媚;刘君仁;刘昶;秦占祥;

  秸秆还田是当前应对黑土区“变薄、变瘦、变硬”问题的重要举措之一。本研究通过单独添加豆科覆盖作物秸秆、玉米秸秆以及豆科覆盖作物与玉米秸秆混合还田，对比分析不同秸秆处理碎混还田对白浆土耕层土壤物理特性及玉米产量的影响。田间试验包括：（1）对照无秸秆（AN);(2）三叶草秸秆（AT);(3）苜蓿秸秆（AS);(4）红小豆秸秆（AV);(5）玉米秸秆（AM);(6）三叶草+玉米秸秆（AT+M);(7）苜蓿+玉米秸秆（AS+M);(8）红小豆+玉米秸秆（AV+M）。玉米和豆科作物秸秆还田量分别为6 000 kg·hm~(-2)和2 000 kg·hm~(-2)。结果表明，秸秆还田在保证玉米产量前提下，显著改善10～20 cm土壤物理特性；其中AV+M处理改善效果最佳，较AN相比，土壤三相结构距离和土壤容重分别显著降低51.5%和9.79%，土壤固相比降低了5.21个百分点，该土层广义土壤结构指数和气相比分别提高18.9%和9.50个百分点，同时土壤总孔隙度和土壤饱和持水量分别显著提高5.21和7.51个百分点。因此，与单一玉米秸秆还田相比，玉米与豆科覆盖作物秸秆混合还田的效果更佳，是东北黑土区秸秆还田技术的新思路。

  2025年03期 v.14;No.55 348-359页 [查看摘要][在线阅读][下载 1393K]
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土壤生态

• 铁尾矿基新型复合改良剂对松嫩平原盐碱土的改良效果

  夏欣雨;王丛文;禹朴家;黄迎新;张青青;

  松嫩平原存在大面积盐碱土，由于盐碱土不良的理化性质阻碍了作物生长，严重制约着该区域的农业生产。尽管已有多种改良剂被用于改良盐碱土并取得了一定成效，但多数改良剂成本较高，限制了大面积推广应用。铁尾矿作为炼钢业的副产物，具备改土性能且成本低廉，如果开发用于改良土壤，既可实现废弃物的资源化利用又能降低土壤改良成本。本研究探讨了基于铁尾矿的新型复合改良剂对盐碱土壤性质和玉米生长的影响。采用田间小区试验方法，设置6个处理：对照组（CK）、牛粪对照组（CK+CM）和牛粪配合四种铁尾矿基新型改良剂组（T13+CM、T14+CM、T16+CM、T22+CM）。在不同生长阶段测定土壤理化性质、养分含量和玉米生长参数。结果表明，铁尾矿基新型改良剂显著降低了土壤pH值（最高降低8.86%）和容重（最高降低0.29 g·cm~(-3)），同时提高了有机质、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮和速效磷含量。T14+CM处理下玉米出苗率达到92.2%，显著高于对照组。植株高度、茎粗、生物量和产量构成要素均显著改善，其中T22+CM获得最高产量6 268 kg·hm~(-2)。铁尾矿基改良剂为盐碱土壤修复提供了一种环境可持续且经济可行的解决方案，同时提高了玉米产量。

  2025年03期 v.14;No.55 360-371页 [查看摘要][在线阅读][下载 1253K]
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• 江西省赣南地区不同林龄油茶林土壤-叶片碳、氮、磷生态化学计量特征

  曾凡鹏;彭芳雯;邓凯丽;聂梦婷;熊嘉琪;罗雯;

  以江西省赣南地区不同林龄（10 a、20 a、40 a）油茶人工林为对象，测定了不同林龄油茶林土壤和叶片的碳（C）、氮（N）、磷（P）含量，分析了油茶林土壤-叶片的生态化学计量比随林龄变化的规律，探究了油茶林土壤和叶片C、N、P含量与生态化学计量特征的联系。结果显示：（1）林龄对油茶林土壤C、N和叶片C、N含量有显著影响，土壤和叶片的C和N含量随着林龄的增加而增加；林龄对油茶林土壤和叶片的P含量无显著影响，P含量随林龄的增加呈现出先增加后降低的趋势；土壤的C、N、P含量分别为11.2～13.5 g·kg~(-1)、0.93～1.63 g·kg~(-1)和0.33～0.4 g·kg~(-1)，叶片的C、N、P含量分别为454～503 g·kg~(-1)、11.6～13.1 g·kg~(-1)和1.77～2.19 g·kg~(-1)。（2）林龄对土壤C∶P、N∶P有显著影响，土壤C∶P和N:P大小排序分别为：40 a > 10 a > 20 a和10 a > 20 a > 40 a；叶片N∶P随林龄呈先降低后增加的趋势，比值在5.98～6.89之间。（3）土壤的C、N、P含量和生态化学计量比与叶片的C、N含量之间存在密切联系，土壤C含量和叶片C、N含量间存在显著的正相关关系。N是该地区油茶人工林生长的主要限制因素。

  2025年03期 v.14;No.55 372-380页 [查看摘要][在线阅读][下载 1245K]
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• 配施生物有机肥对甘薯产量及土壤养分的影响

  李权辉;赵凯丽;颜芳;尹心馨;

  明确生物有机肥不同配比的施用对鲜食型甘薯的产量、品质及土壤养分含量的影响，可为甘薯的大量生产提供技术支撑。选取鲜食型主栽品种“西瓜红”为供试材料，进行田间试验，设常规单施化肥（FP）、优化单施化肥（OPT，推荐施肥量）、生物有机肥替代30%化肥（OF30，推荐施肥量）、生物有机肥替代50%化肥（OF50，推荐施肥量）、单施生物有机肥（OM）、无施肥（CK）6个处理，分析不同处理对植株干物质积累量、块根产量与品质以及0～20 cm土层土壤养分含量和酶活性的影响。结果表明，单株薯重、块根产量均以OF50处理最高，比FP处理均显著提高了28.2%；与CK处理相比，OF50、OF30处理还显著提高了单株结薯数和甘薯冠根比。甘薯块根的氮、磷、钾养分累积量以OF50处理显著高于OPT处理（高23.4%～28.9%）。OF50处理块根的可溶性糖含量较其他处理显著增加22.6%～46.2%,Vc含量和粗蛋白含量较FP处理显著增加24.0%和16.4%。土壤的养分含量在各施肥处理间均无显著差异，但均以OF50处理最高，其中，土壤全氮、有效磷含量分别较CK处理显著增加34.9%和1.77倍。OM处理的土壤的碱性磷酸酶活性较其他施肥处理显著增加31.2%～140%。土壤全氮、脱氢酶含量分别与块根可溶性糖含量呈极显著或显著正相关关系。综上，生物有机肥替代50%化肥可显著提高单株薯重和块根产量，并改善可溶性糖、维生素C、粗蛋白等品质，增加养分累积量，是提高甘薯产量和品质、短期内恢复土壤地力的有效措施。

  2025年03期 v.14;No.55 381-389页 [查看摘要][在线阅读][下载 1211K]
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• 欢迎投稿及订阅2025年《土壤与作物》

  <正>《土壤与作物》（ISSN:2095-2961,CN:23-1580/S），中国科学院东北地理与农业生态研究所主管，中国科学院东北地理与农业生态研究所农业技术中心和中国土壤学会联合主办，重点刊登气候变化背景下的土壤与作物交互作用的过程、机理和调控技术方面的基础理论和应用层面的简报、学术论文及综述文章，包括土壤肥力质量与作物生产力、土壤水分和养分有效性与作物生育、土壤有益/病原微生物与作物互作、作物适应气候变化的根际微环境等与土壤-作物互作相关的土壤生物化学和物理学、分子生物学、作物逆境生物学和作物生长发育模型等。土壤与作物资源保护、管理及其高效利用、作物生态也属于本刊范畴。

  2025年03期 v.14;No.55 390页 [查看摘要][在线阅读][下载 588K]
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