中国农业科学

2025年第58卷第16期中英文目录

中国农业科学. 2025, 58(16): 0.

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稻油轮作周年养分综合管理技术及其作用

任涛, 方娅婷, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(16): 3159-3163. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.001

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长期化肥和有机物料投入对稻油轮作作物产量和养分利用的影响

方娅婷, 赵剑, 盛倩男, 李凯旭, 王祥华, 张洋洋, 朱俊, 丛日环, 陆志峰, 李小坤, 任涛, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(16): 3164-3177. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.002

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【目的】化肥和有机物料投入是农业生产中的重要增产措施，水稻-油菜复种轮作是我国长江流域主要水旱轮作模式。明确化肥和有机物料投入对稻油轮作周年作物产量和养分吸收利用的影响及其差异，为保障粮油安全和实现农业绿色可持续发展提供科学依据。【方法】于2016—2022年在湖北省沙洋县华中农业大学沙洋实验站开展田间定位试验，设置不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、化肥+秸秆（NPK+S）、化肥+秸秆+有机肥（NPK+S+M）4个处理，分析油菜和水稻产量及氮磷钾养分吸收情况，并对养分利用效率、养分表观平衡及其与产量的关系进行评估。【结果】6年试验的平均结果表明，与不施肥相比，化肥和有机物料投入能够显著提高油菜（493.5%—758.8%）和水稻产量（94.3%—106.4%），显著提高作物产量稳定性（24.6%—72.1%）和可持续性（17.2%—85.0%）。与NPK处理相比，NPK+S处理的油菜产量增加6.3%，产量稳定性和可持续性降低；水稻产量降低0.8%，产量稳定性和可持续性提高。NPK+S+M处理的油菜和水稻分别增产44.7%和5.4%，产量可持续性均提高。在轮作周年内，所有处理的油菜季养分吸收占比均低于水稻季。有机物料投入显著促进油菜和水稻的养分吸收，与NPK处理相比，NPK+S+M处理的作物养分平均吸收量和趋势吸收量分别增加5.1%—91.2%和12.2%—100.4%。NPK+S处理的作物养分平均吸收量与NPK处理无显著差异，趋势吸收量比NPK处理高7.7%—25.4%。有机物料投入降低了作物养分生理利用率，与NPK处理相比，NPK+S+M处理的油菜和水稻氮素生理利用率分别降低3.0和3.7个百分点，磷素生理利用率分别降低19.3和25.5个百分点。进一步分析发现，有机物料的投入带来更高的养分表观盈余，且养分表观盈余累积量与产量累积量呈显著正相关。【结论】化肥和有机物料投入显著提高稻油轮作作物产量和养分吸收，其作用效果受作物类别和养分种类的共同影响。在化肥配施秸秆的基础上，增施有机肥能够进一步提高作物产量和培肥土壤，但仍需提高作物的养分生理利用率，以充分发挥有机物料的培肥增产潜力从而实现粮油兼丰。

有机肥无机肥配施结合深耕提升稻油轮作系统生产力和养分利用效率

卜容燕, 程文龙, 武际, 唐杉, 李敏, 鲁剑巍, 纪根学, 王慧, 朱睿, 蒋发辉, 汤萌萌, 韩上

中国农业科学. 2025, 58(16): 3178-3189. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.003

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【目的】明确耕作方式和施肥措施对长江流域稻油轮作系统作物产量和养分利用的影响，为区域粮油协同增产的可持续养分管理提供科学依据。【方法】基于2016—2023年稻油轮作田间定位试验，采用裂区试验设计，主处理为不同耕作方式，分别为旋耕（RT，耕作深度12 cm）和深耕（DT，耕作深度20 cm）；副处理为不同施肥处理，包括不施肥（CK）、单施化肥（F）和有机肥无机肥配施（FM与F处理为等养分设计。FM处理水稻季化肥用量与F处理一致，油菜季有机肥配施化肥）3个处理。分析水稻和油菜产量、养分吸收量和养分利用效率，结合产量稳定性指数和可持续性指数进行综合评估。【结果】与不施肥处理相比，施肥后水稻和油菜平均增产47.6%和288.1%，产量稳定性增加6.1%、10.6%，可持续指数增加14.7%、16.7%。施肥是影响作物产量的主要因素，且有机肥无机肥配施增产效果优于单施化肥。深耕较旋耕进一步增加水稻（9.2%）和油菜（7.0%）产量，且产量稳定性（YSI降低17.9%和4.7%）与可持续性（SYI提高5.7%和7.7%）显著优化。在所有处理中，FM-DT处理水稻和油菜的产量及其稳定性和可持续性均最高。进一步分析发现，FM-DT处理最有利于促进养分向籽粒中转移，提高作物养分收获指数，水稻氮素和磷素收获指数达76.9%和76.0%，油菜达68.5%和69.5%。有机肥投入减少了化肥施用，但提高了氮和磷养分利用效率，其中水稻季分别增加23.1%和24.5%，油菜季分别增加63.7%和22.8%。在有机肥替代的基础上进行深耕，进一步提高了氮肥和磷肥表观利用率。【结论】有机肥无机肥配施结合深耕显著提高稻油轮作系统生产力、稳定性和可持续性，提高养分利用效率，是长江流域稻油轮作实现可持续发展的有效养分管理方式。

稻油轮作系统氮磷钾肥平衡施用提高作物产量和养分利用效率

孟孜贞, 任涛, 刘陈, 王昆昆, 廖世鹏, 李小坤, 丛日环, 陆志峰, 方娅婷, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(16): 3190-3200. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.004

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【目的】系统评估不同种类养分投入对连续轮作作物周年产量及养分吸收利用的影响，为稻油轮作养分管理提供参考。【方法】于2016—2024年开展连续8年的稻油轮作田间定位试验，设置氮磷钾均施（NPK）以及在此基础上不施氮（-N）、不施磷（-P）、不施钾（-K）共4个处理，分析轮作周年作物产量及产量构成因子、氮磷钾养分利用及表观平衡。【结果】不平衡施肥显著降低作物产量，与NPK处理相比，-N、-P和-K处理的水稻分别减产26.7%、36.7%和2.8%，油菜分别减产57.4%、86.4%和12.3%，水稻有效穗数和油菜角果数降低是导致作物减产的主要原因。随着轮作年限增加，-N、-P和-K处理的作物累积产量较NPK处理的减产程度逐渐增大；与NPK处理相比，-P处理的水稻和油菜产量稳定性和可持续性显著降低。从轮作周年养分分配来看，水稻的氮素、磷素和钾素累积量均高于油菜。不平衡施肥条件下，水稻、油菜和轮作周年的养分累积量变化趋势与产量一致。肥料利用率分析表明，水稻的氮、磷、钾肥贡献率均低于油菜，而氮肥和磷肥的农学利用率、磷肥和钾肥的回收利用率均高于油菜。从轮作周年养分表观平衡来看，水稻季土壤的养分盈余均少于油菜季土壤，NPK处理的轮作周年土壤氮素盈余135.1 kg N·hm^-2，磷素盈余49.6 kg P₂O₅·hm^-2，钾素亏缺225.1 kg K₂O·hm^-2，单一养分的缺失加剧了其他养分的盈余。【结论】稻油轮作系统中缺乏任何单一养分均会显著降低作物产量及养分吸收利用效率，降幅与基础土壤肥力水平相关。在本试验条件下，-P处理降幅最大，其次为-N处理，-K处理降幅最小，油菜减产的幅度明显高于水稻。因此，需重视氮肥和磷肥的投入以实现作物高产稳产，适当补充钾肥以缓解土壤钾库耗竭，以此实现长期稻油轮作系统的高产高效和可持续发展。

不同施肥模式稻油轮作周年产量及土壤肥力的变化

董云棋, 黄建, 柴以潇, 杨世超, 王敏, 孟旭升, 郭世伟

中国农业科学. 2025, 58(16): 3201-3219. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.005

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【目的】为探究稻油轮作下施肥模式在中低产田作物生产上增产提效的潜质，通过分析不同施肥模式对稻油轮作产量、养分吸收及土壤肥力的影响和稻油轮作培肥地力效果，找出适用于中低产田稻油轮作的施肥策略，为中低产田障碍消减，促进稻油轮作高效生产，实现稻油轮作的可持续发展提供理论指导。【方法】试验于2017—2024年在江苏省如皋市农业科学研究所以中低产田为研究对象，通过小区试验，设置不施肥处理（CK）、不施氮肥处理（PK）、不施磷肥处理（NK）、农民习惯施肥处理（FFP）、优化施肥处理（OPT），通过分析水旱两季作物历年产量，成熟期地上部养分吸收量和土壤养分含量等，明确稻油轮作不同施肥制度下的产量变化规律，并探究其主要影响因素。【结果】在7个周年轮作期内，与FFP相比，OPT处理水稻和油菜的产量及产量构成随着轮作周期的增加更为稳定。与FFP相比，OPT处理水稻和油菜的氮肥偏生产力和磷肥偏生产力显著提高，水稻分别高出51.5%—73.3%和81.8%—107.9%；油菜分别高出137.2%—152.3%和89.8%—101.9%。4个周年轮作期内，OPT处理水稻和油菜地上部生物量均高于FFP处理。对比试验开始和试验结束的两个周年轮作期发现，OPT处理水稻和油菜地上部氮、磷、钾累积量均高于FFP处理，且OPT处理对土壤有机质、全氮、速效钾提升效果优于FFP处理。经过7年稻油轮作，各处理土壤肥力指数均显著升高（63.8%—117.2%）。与FFP处理相比，OPT处理的水稻季土壤化学指标的隶属度平均值5个指标均高于FFP处理，其综合肥力指数提高13.4%—19.2%。此外，监测3个周年轮作期的土壤磷活化系数，发现OPT处理土壤磷活化系数高于FFP处理。【结论】与农民习惯施肥相比，优化施肥可以通过优化肥料运筹，在水稻氮肥和磷肥减施40%和50%，油菜氮肥和磷肥减施60%和50%的基础上，通过稳定其产量构成，保持较高的生物量和养分吸收，实现稻油轮作体系周年产量的稳定；优化施肥在肥料利用率和土壤肥力提升上的表现优于农民习惯施肥。因此，稻油轮作优化施肥模式在肥料长期减施情况下，可以协调作物养分需要与养分供应，保持作物稳产或增产，提高肥料利用率，提升中低产田土壤肥力，实现中低产田障碍消减和生产的可持续发展。

不同氮肥用量下稻油轮作系统作物产量、稳定性和氮素利用特征

方雯, 刘君权, 崔鑫, 刘嫒桦, 方娅婷, 丛日环, 陆志峰, 李小坤, 任涛, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(16): 3220-3232. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.006

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【目的】通过研究氮肥用量对水稻-油菜轮作系统周年作物氮素吸收、产量及其稳定性的影响，探究水稻及油菜的周年氮肥适宜用量的变化趋势，为长江中游区域稻油轮作合理施肥提供理论依据。【方法】定位试验位于湖北省武穴市，始建于2016年，本研究选取2016—2024年连续8年的田间定位试验，稻油轮作中两季作物均设置0、90、180、270、360 kg N·hm^-2共5个氮肥用量处理，对稻油轮作系统产量及其稳定性、氮素积累量、氮肥利用效率、氮素表观盈余及适宜氮肥用量趋势进行分析。【结果】氮肥施用显著提高稻油轮作系统作物产量。相比于不施氮处理，各施氮处理中水稻平均每年增产1 035—1 769 kg·hm^-2，增幅为19.4%—33.2%；冬油菜平均每年增产1 041—2 208 kg·hm^-2，产量增长了1.3—2.8倍。随着氮肥用量的增加，水稻及油菜的地上部氮素积累量逐步增加，与不施氮处理相比，水稻及油菜的地上部氮素年平均积累量分别增加36.8—108.2和43.4—139.3 kg·hm^-2。在经过连续稻油轮作种植后，各氮肥处理中水稻及油菜的氮素积累量和氮肥回收利用率呈现逐年上升趋势。水稻季中随着氮肥用量递增，相比于上一年，每年的氮素积累量平均增幅由2.6%上升至9.8%；油菜季中不施氮处理在年份间氮素积累量增幅不明显，每年施用氮肥后氮素积累量相比前一年平均增长3.4%—5.1%。水稻季各氮肥处理中氮肥回收利用率在前3年趋势平稳，从第4年起逐渐呈抛物线式上升；油菜季在施氮量为90—270 kg N·hm^-2时，氮肥利用率呈现逐年平均增长5.6%的趋势，而在施氮量为360 kg N·hm^-2时周年无明显上升幅度。轮作周年间不施氮处理表观氮素平衡始终处于亏缺状态，各施氮处理的水稻及油菜的表观氮素盈余量年均分别下降3.6%—8.3%和2.4%—6.7%。进一步分析发现，水稻季氮肥适宜用量每年平均增长2.3%，周年氮肥适宜用量平均为146.8 kg N·hm^-2；油菜季氮肥适宜用量呈平均每年增长0.9%的趋势，周年氮肥适宜用量平均为198.0 kg N·hm^-2。【结论】在连续稻油轮作种植模式中，需根据轮作系统作物氮素吸收特征以适宜的氮肥用量进行施肥，并根据土壤氮素状况来动态调整周年氮素分配用量。

周年氮肥运筹对稻油轮作系统作物产量及氮素利用的影响

刘陈, 方娅婷, 任涛, 王昆昆, 任玉芳, 孟孜贞, 廖世鹏, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(16): 3233-3244. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.007

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【目的】稻油轮作是我国长江流域典型的水旱轮作种植模式，土壤季节性的干湿交替影响土壤氮素的转化和氮肥施用效果。从周年轮作的角度探究氮肥运筹对稻油轮作系统作物产量和氮素分配的影响差异，为稻油轮作系统周年氮肥高效利用提供科学依据。【方法】田间试验开始于2012年，设置4个氮肥运筹处理：（1）水稻-油菜两季均不施氮（N0-0）；（2）水稻-油菜两季均施氮150 kg N·hm^-2（N150-150）；（3）在处理（2）的基础上水稻季增施氮肥75 kg N·hm^-2（N225-150）；（4）在处理（2）的基础上油菜季增施氮肥75 kg N·hm^-2（N150-225）。分析作物产量和周年系统能值产量、产量构成因子、氮素积累量和土壤氮素供应能力等相关指标。【结果】油菜和水稻的产量及氮素积累量对不同氮肥用量及运筹的响应存在差异。与不施氮（N0-0）相比，当稻油两季施氮量均为150 kg N·hm^-2（N150-150）时，油菜和水稻产量分别平均增加207.1%和92.4%，氮素积累量分别平均增加253.2%和114.7%；与N150-150处理相比，水稻季增施氮肥（N225-150）处理的水稻和油菜分别平均增产9.6%和6.6%，油菜季增施氮肥（N150-225）的水稻和油菜分别平均增产4.4%和23.7%，氮素积累量的变化与产量基本一致。施氮主要通过提高油菜单株角果数和水稻有效穗数及每穗实粒数来提高作物产量，且油菜的增产效果更高。此外，从轮作周年的氮肥增产效应分析，与N150-150处理相比，N225-150处理的稻油轮作系统的能值产量和氮素积累量分别增加8.4%和13.5%，N150-225处理分别增加10.6%和18.4%；N225-150处理周年氮肥利用率较N150-225处理降低了2.7个百分点，这可能与水稻季土壤基础氮素供应量较油菜季高出91.1%，对氮肥的高投入需求更小有关。【结论】在实际生产中应根据轮作系统作物需氮和土壤供氮特征调整周年氮素分配，油菜季可以适当增加氮肥用量以获得高产，水稻季要充分利用土壤供氮能力适当控制氮肥用量，以达到稻油轮作系统稳产高效的目的。

不同钾肥用量下稻油轮作系统钾素利用和作物产量形成特征

郜紫依, 吴海亚, 刘君权, 崔鑫, 刘嫒桦, 方娅婷, 任涛, 李小坤, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(16): 3245-3255. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.008

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【目的】探究长江流域钾肥用量对稻油轮作系统生产力、钾肥利用率和钾素平衡的影响，为稻油轮作系统钾肥的合理施用与分配提供科学依据。【方法】定位试验位于湖北省武穴市郭坦村，始建于2016年，设置5个钾肥用量处理，分别为0、60、120、180和240 kg K₂O·hm^-2（用K₀、K₆₀、K₁₂₀、K₁₈₀、K₂₄₀表示）。本研究对2016—2024年作物产量、钾素积累量、钾肥利用率以及钾素表观平衡进行分析。【结果】施用钾肥显著提高了作物产量和地上部钾素吸收，且油菜产量和地上部吸钾量增幅大于水稻。与不施钾处理相比，施钾使水稻和油菜年均产量分别显著提高了18.1%—32.7%和46.7%—93.1%，钾素积累量分别显著提高72.3%—240.1%和124.6%—512.2%。施钾使油菜产量稳定性指数显著降低了24.2%—41.2%，产量可持续性指数显著提高了23.2%—45.7%，各处理水稻产量稳定性指数比油菜低，且可持续性指数较高。不施钾肥处理的周年能值产量随轮作年限的增加而逐年下降。油菜主要通过增加单株角果数和每角粒数提高产量，水稻主要通过增加有效穗数和每穗实粒数提高产量。随着钾肥用量的增加，油菜钾素吸收在周年中的占比提高，水稻和油菜钾素平均吸收比例为3:2。水稻的钾素农学效率和回收利用率比油菜分别平均高出4.5 kg·kg^-1和2.5个百分点，而油菜的肥料依赖性比水稻高11.6个百分点。施钾使周年钾素表观平衡由亏缺转为盈余状态，当水稻季钾肥用量增加至180 kg K₂O·hm^-2时，钾素平衡由亏缺转为盈余，油菜季则需施钾肥60 kg K₂O·hm^-2可实现盈余。通过线性加平台模型拟合得出，水稻季钾肥适宜用量为102 kg K₂O·hm^-2、油菜季为147 kg K₂O·hm^-2。【结论】施用钾肥对油菜的增产效果优于水稻，轮作周年钾肥推荐用量为250 kg K₂O·hm^-2，水稻季和油菜季钾肥施用比例约为2:3。

稻油轮作系统作物施镁效果及用量推荐

叶晓磊, 田贵生, 刘君权, 耿国涛, 方娅婷, 任涛, 李小坤, 丛日环, 陆志峰, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(16): 3256-3266. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.009

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【目的】针对我国长江流域水稻-油菜轮作区土壤有效镁缺乏制约周年产能提升的突出问题，系统分析镁肥用量对水稻-油菜轮作周年作物产量形成、养分吸收及土壤-作物系统镁素平衡的影响，为轮作系统镁肥高效运筹提供理论依据。【方法】利用始于2017年在湖北武穴开展的定位试验，选取2017—2023年共6个轮作周年，单季镁肥用量0、15、30、45和60 kg MgO·hm^-2共5个施肥处理，对水稻-油菜轮作体系作物产量及产量构成、各部位养分含量、生物量进行测定，在此基础上计算作物养分积累量、肥料利用率、土壤养分收支平衡等，进而明确轮作系统中作物需镁特征，确定轮作系统施肥策略。【结果】（1）镁肥施用显著提升轮作系统周年产量，油菜和水稻产量增幅分别为9.5%—23.8%和2.2%—4.0%。“线性+平台”模型拟合的结果表明，周年镁肥用量为60.4 kg·hm^-2（其中油菜季38.1 kg·hm^-2，水稻季22.3 kg·hm^-2）时作物产量最高，油菜和水稻产量分别为2 388和8 306 kg·hm^-2。油菜的增产主要依赖于单株角果数和每角粒数的增加，水稻则主要通过增加有效穗数和穗实粒数实现增产。（2）施镁显著提高作物成熟期各部位镁含量，对籽粒的影响相对较小，其中油菜茎秆、角壳和籽粒的镁含量最大增幅分别为45.1%、66.2%和8.5%，水稻茎叶和籽粒分别为14.9%和6.5%。施镁提高周年生物量和镁积累量，最高增量分别为1 820 kg·hm^-2（8.5%）和6.3 kg·hm^-2（29.5%）；水稻的生物量和镁积累量高于油菜，但油菜的生物量和镁积累量在轮作周年中的占比随施镁量增加而上升。（3）镁肥的表观利用率和农学效率随施用量增加而下降，且在同一镁肥用量下油菜镁肥表观利用率始终高于水稻。当周年镁肥用量低于90 kg·hm^-2时，作物收获带走的镁高于肥料投入量，镁肥用量为120 kg·hm^-2时表现为镁盈余。若进行秸秆还田，周年镁肥用量为60 kg·hm^-2时即表现为镁盈余。【结论】镁肥应用可显著提升油菜-水稻轮作体系周年作物产能，且油菜对镁的需求和利用优势更明显，建议轮作周年镁肥推荐用量为60 kg·hm^-2左右，油菜季和水稻季施用比例约为2:1，以实现高效镁肥管理和周年产能的提升。

长期秸秆还田条件下化肥减量对稻稻油轮作系统作物产量和土壤肥力的影响

霍润霞, 方娅婷, 张艳科, 吴海亚, 刘桂生, 李小坤, 任涛, 陆志峰, 丛日环, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(16): 3267-3279. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.010

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【目的】明确长期秸秆还田对稻稻油轮作作物产量和土壤肥力的影响，为稻稻油轮作秸秆资源高效利用与化肥减量技术提供科学依据。【方法】从2007年早稻开始至2022年，进行连续15年的稻稻油三熟制秸秆还田定位试验，试验设置常规施肥+秸秆不还田（100%F）、常规施肥+秸秆还田（100%F+St）和化肥减量20%+秸秆还田（80%F+St）3个处理，分析作物产量、氮磷钾养分积累量与土壤理化性质，评估稻稻油轮作周年养分表观平衡与土壤综合肥力指数。【结果】长期秸秆还田提高了稻稻油轮作作物产量、产量稳定性与可持续性，其中油菜季产量增幅最为显著。与2007—2010年相比，100%F+St处理2019—2022年晚稻、油菜的平均产量分别增加28.9%、58.7%。与100%F处理相比，100%F+St处理早稻、晚稻与油菜产量分别平均增加7.2%、6.9%、13.4%，其中2019—2022年晚稻季100%F+St处理产量稳定性与可持续性平均增加23.6%、12.5%。连续4年秸秆还田配合化肥减量20%（80%F+St）后，早稻、晚稻、油菜产量均维持稳定或高于常规施肥。与100%F处理相比，2019—2022年80%F+St处理的早稻、晚稻分别增产5.3%、3.1%。100%F+St处理提升了作物氮磷钾养分积累量与周年养分盈余，80%F+St与100%F+St处理相比，轮作周年氮磷钾盈余分别减少54.0 kg N·hm^-2、13.7 kg P₂O₅·hm^-2、48.6 kg K₂O·hm^-2。分析长期秸秆还田后油菜季和水稻季土壤综合肥力指数（IFI）发现，100%F+St处理在油菜季、水稻季IFI分别为1.44、1.51，较100%F处理分别显著提高6.4%、4.3%。油菜季IFI增幅高于水稻季。与100%F处理相比，80%F+St处理在水稻季、油菜季均无显著差异，土壤IFI分别为1.29、1.45。100%F+St处理IFI提高主要依赖于油菜季有机质、全氮、速效钾含量分别提升22.8%、20.5%、13.7%，水稻季有机质、全氮、有效磷含量分别提升14.1%、1.7%、19.0%。【结论】长期秸秆还田可提高稻稻油轮作作物产量、氮磷钾养分积累量及土壤综合肥力指数，且随着还田年限的增加，作物产量稳定性与可持续性提高。秸秆还田配合化肥减量20%能有效保障作物产量与养分积累量维持或高于常规施肥水平，且水稻季产量的可持续性与稳定性高于油菜季。因此在水稻季化肥减量20%能够保障稻稻油轮作体系的稳产高效。

秸秆直接还田与炭化还田对稻油轮作作物产量和氮素利用的影响

王安心, 方娅婷, 顿谦, 伍永清, 廖世鹏, 李小坤, 任涛, 陆志峰, 丛日环, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(16): 3280-3292. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.011

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【目的】探讨稻油轮作系统中秸秆的肥料化利用方式，为轮作系统产能提升与资源高效利用提供理论支撑。【方法】基于2017—2023年开展的连续6年的稻油轮作田间定位试验，选取秸秆不还田（NPK）、两季秸秆直接还田（NPK+S/S）、两季秸秆炭化还田（NPK+B/B）和水稻季秸秆炭化还田/油菜季秸秆直接还田（NPK+B/S）4个处理，分析作物产量及其稳定性与可持续性、作物氮素吸收利用、土壤氮素表观平衡和土壤全氮含量。【结果】秸秆直接还田与炭化还田显著提高了作物产量和产量稳定性。与NPK处理相比，NPK+S/S、NPK+B/B和NPK+B/S处理的油菜产量分别平均提高了13.9%、14.8%和17.3%，水稻产量分别提高8.5%、7.2%和3.7%，周年能值产量分别提高10.5%、9.9%和8.5%。相较于NPK处理，NPK+S/S、NPK+B/B和NPK+B/S处理均提高了油菜产量可持续性指数（8.1%—10.2%）。与NPK+S/S处理相比，NPK+B/B和NPK+B/S处理更有利于提高水稻产量的稳定性（24.2%和1.4%）与可持续性指数（5.3%和2.3%）。秸秆直接还田与炭化还田增加了作物氮素吸收量，但降低了氮素收获指数。与NPK处理相比，NPK+S/S、NPK+B/B和NPK+B/S处理均能提高油菜（7.4%—20.7%）、水稻（3.3%—15.0%）和轮作周年（6.5%—17.6%）氮素吸收量；与NPK处理相比，NPK+S/S、NPK+B/B和NPK+B/S处理油菜和水稻的氮收获指数分别降低了0.2%—3.0%和1.9%—3.8%。相较于NPK+S/S处理，NPK+B/B处理显著降低了油菜地上部氮素吸收量，降幅11.0%，对于油菜籽粒、水稻籽粒和水稻地上部氮素吸收量的影响不显著；相较于NPK+S/S处理，NPK+B/B处理能增加油菜和水稻的氮收获指数，提升幅度分别为1.8%和1.9%。秸秆直接还田在促进作物氮素吸收具有优势，而秸秆炭化还田在改善作物氮素分配具有优势。与NPK处理相比，NPK+S/S、NPK+B/B和NPK+B/S处理均能提高油菜（13.9%—17.2%）和水稻（2.2%—7.7%）的氮肥偏生产力。所有处理氮素表观平衡均呈现为盈余，其中NPK+B/S处理氮素盈余量最高。与NPK处理相比，NPK+S/S、NPK+B/B和NPK+B/S处理均能提高土壤全氮含量（20.6%—22.7%），秸秆炭化还田土壤全氮含量最高，秸秆炭化还田更能将盈余的氮转化为土壤氮，减少氮素损失。【结论】在稻油轮作系统中，综合考虑，相较于两季秸秆直接还田或两季秸秆炭化还田，水稻季秸秆炭化还田结合油菜季秸秆直接还田能在保证水稻和油菜高产稳产的同时，提高氮肥利用率，增加土壤全氮含量，有利于稻油轮作系统的可持续发展。

稻油轮作系统秸秆直接还田与焚烧还田的作物产量和养分表观平衡特征

熊志豪, 刘君权, 叶琳, 朱丹丹, 侯素素, 方娅婷, 丛日环, 任涛, 李小坤, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(16): 3293-3303. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.012

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【目的】探究秸秆不同还田方式对稻油轮作系统周年生产力及氮磷钾养分表观平衡的影响，为轮作系统秸秆资源的高效利用提供理论依据。【方法】田间定位试验位于湖北省武穴市，开始于2014年，设置秸秆不还田（NPK）、秸秆直接还田（NPK+St）和秸秆焚烧还田（NPK+Sb）3个处理，测定分析2014—2024年连续10年的水稻和油菜产量，氮、磷、钾养分吸收量及其表观平衡等相关指标。【结果】10年田间试验的平均结果表明，与NPK处理相比，NPK+St处理的水稻和油菜产量分别显著增加了7.7%和10.7%，NPK+Sb处理的油菜产量显著增加了5.2%，对水稻增产效果不显著；NPK+St和NPK+Sb处理的增产效果随着秸秆还田年限的增加而逐渐增强，在第6年达到显著水平，且秸秆直接和焚烧还田显著增加了水稻产量可持续性（23.6%—28.3%）。周年轮作养分积累特征表明，与NPK处理相比，NPK+St和NPK+Sb处理的平均周年氮、磷、钾积累量分别增加了11.6%和2.9%、11.9%和10.2%、55.8%和39.1%，秸秆直接还田显著提高了作物对氮、磷、钾养分吸收，而秸秆焚烧还田有效增加了作物对磷、钾养分吸收。秸秆不还田条件下，稻油轮作周年氮、磷、钾平均盈余量分别为101.3 kg N·hm^-2·a^-1、-8.9 kg P₂O₅·hm^-2·a^-1和-296.6 kg K₂O·hm^-2·a^-1；秸秆直接还田条件下，稻油轮作周年氮平均盈余量达166.1 kg N·hm^-2·a^-1，增幅为64.0%，秸秆直接和焚烧还田均实现了周年磷、钾养分盈余，盈余量分别为33.0和19.0 kg P₂O₅·hm^-2·a^-1、79.4和21.3 kg K₂O·hm^-2·a^-1。【结论】秸秆直接和焚烧还田通过维持稻油轮作系统养分平衡，显著提高作物产量与养分吸收，呈现水稻稳产和油菜增产的效果。秸秆直接还田较焚烧还田更有利于提高作物产量和实现养分收支平衡。因此，在农业生产过程中，建议推行秸秆直接还田方式处理农田秸秆，以充分发挥其增产稳产和养分平衡的优势，促进稻油轮作系统的可持续发展。

兼抗白粉病和条锈病的小麦-中间偃麦草7J^S附加系CH71的分子细胞学鉴定

张树伟, 史文宇, 李冰洁, 常松鹤, 乔麟轶, 李欣, 常利芳, 陈芳, 郭慧娟, 畅志坚, 张晓军

中国农业科学. 2025, 58(16): 3304-3316. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.013

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【目的】中间偃麦草是小麦的三级基因库，利用远缘杂交将中间偃麦草含优异基因的染色体导入小麦背景创制新型种质资源，探究其对小麦抗病性及农艺性状的影响，为小麦育种改良提供理论依据。【方法】以普通小麦烟农999与小麦-中间偃麦草部分双二倍体TAI8047杂交BC₁F₆代选育的小麦新品系CH71为试验材料，利用Oligo-pSc119.2、Oligo-pTa535、Oligo-B11、Oligo-pDb12H等探针通过非变性荧光原位杂交（non-denaturing fluorescence in situ hybridization，ND-FISH）进行核型分析，明确CH71及其亲本的染色体组成；通过Synt探针的Oligo-FISH painting技术，鉴定CH71外源染色体同源群归属，并结合中间偃麦草特异STS标记进行PCR扩增验证；利用国内流行的白粉菌小种E09和条锈菌混合小种CYR32、CYR33、CYR34对CH71进行抗病性鉴定，并测定其株高、穗长、小穗数、千粒重、粒长、粒宽等农艺性状。【结果】小麦亲本烟农999含有21对小麦染色体；部分双二倍体亲本TAI8047含有58条染色体，包括21对小麦染色体和8对外源染色体；CH71含有44条染色体，包括21对小麦染色体和1对外源染色体J^S-1；利用Synt7探针对CH71进行Oligo-FISH painting鉴定，表明CH71附加的J^S-1染色体可能为中间偃麦草7J^S染色体；进一步利用中间偃麦草第7同源群的183对STS引物对CH71进行PCR扩增，筛选到12个可以同时在中间偃麦草、TAI8047和CH71中扩增出特异条带的STS标记，表明J^S-1为中间偃麦草7J^S染色体；人工接种我国广泛流行的白粉菌小种E09和条锈菌混合小种CYR32、CYR33、CYR34，抗性鉴定表明，CH71中抗白粉病、免疫条锈病，遗传分析表明，其对白粉病和条锈病的抗性可能均来自中间偃麦草7J^S染色体；农艺性状调查表明，CH71的株高比小麦亲本烟农999增加24.0 cm、穗长增加3.44 cm、小穗数增加1.6个、粒长增加0.68 mm，但千粒重降低6.78%、粒宽减少2.70%。【结论】新品系CH71为小麦-中间偃麦草7J^S异附加系，兼抗小麦白粉病和条锈病，可作为有价值的种质资源用于小麦抗病育种及外源抗病基因克隆；筛选到12个STS标记可为小麦背景下中间偃麦草7J^S染色体的快速鉴定提供便捷。

高粱芽苗期耐盐性评价及耐盐种质筛选

孟姿诺, 付长青, 张玲玉, 高顺娟, 常金华, 崔江慧

中国农业科学. 2025, 58(16): 3317-3326. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.014

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【目的】筛选耐盐高粱种质资源，并识别评价高粱耐盐性的关键指标，为后续耐盐种质的研究，以及在盐渍化土壤进行高粱的抗逆性栽培提供科学依据。【方法】以160份国内高粱品种（系）和25份国外品种（系），共计185份源自不同国家和地区的高粱品种（系）作为试验材料，以蛭石为基质，在150 mmol·L^-1 NaCl溶液处理下，对高粱芽苗期的发芽势、发芽率、苗长、苗干重、苗鲜重、根长、根干重、根鲜重、侧根数等9个性状指标的相对值进行相关性分析、主成分分析、聚类分析，并结合隶属函数法筛选耐盐种质资源。采用分段线性回归、多元逐步线性回归，找出决定高粱芽苗期耐盐性的关键指标，并进行综合评价。【结果】在盐胁迫条件下，高粱芽苗期的9个性状指标均表现出不同程度的变异，其中，苗干重的变异程度最为显著，对侧根数的影响最小。芽苗期各项性状指标之间存在不同程度的相关性，相对发芽率与相对苗长、相对侧根数之间呈负相关性，其余性状指标之间均呈现正相关性，相对苗长与相对根长的相关系数最高，为0.54。经主成分分析，9个性状指标被降维至4个综合指标，累计方差贡献率达72.10%，结合隶属函数法计算得到185个品种的综合D值。利用R语言中的hclust函数进行聚类分析，将185个高粱品种（系）划分为高耐盐品种、耐盐品种、中等耐盐品种、敏盐品种等4个耐盐类群。以综合D值为因变量，其他9项指标为自变量，建立了各指标的分段线性回归方程，方程显示9个性状指标与综合D值不同程度的正相关趋势，并构建了多元线性逐步回归方程F=0.25RGR+0.255RSL+0.377RGP+0.283RSFW，（R²=0.894，P<0.01）。【结论】在150 mmol·L^-1 NaCl环境下，发芽势、发芽率、苗长和苗鲜重为筛选高粱耐盐品种（系）的关键指标。并筛选出高耐盐品种（系）甜319、忻52、MY2、甜11、苏丹1-2，以及敏盐品种（系）S29241、N2902、6-5A、IS-3977、90111。

纳米氧化镁诱导烟草抗青枯病的作用机理

陈娟妮, 陈品璐, 李珏, 谢蒙潇, 李欣蓓, 丁伟

中国农业科学. 2025, 58(16): 3327-3344. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.015

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【目的】探究纳米氧化镁（MgO NPs）诱导烟草抗青枯病的效应及其作用机制，通过整合植物地上-地下协同响应机制，为揭示纳米材料诱导植物系统抗性的分子机理提供新的研究视角。【方法】采用灌根预处理方式，结合植物防御物质测定、qRT-PCR和高通量测序等方法评价纳米氧化镁处理后感病烟草植株地上部生理生化防御应答机制和地下部烟草根际微生态的变化。【结果】300 μg·mL^-1 纳米氧化镁预处理对烟草青枯病防治效果最佳，接种后16 d的相对防效达到50.74%。与清水对照相比，纳米氧化镁预处理显著增强烟草体内的抗氧化酶活性，其中过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和多酚氧化酶（PPO）活性分别提高63.9%、61.3%、72.8%和66.4%；300 μg·mL^-1纳米氧化镁预处理后叶片脯氨酸和可溶性糖含量相比对照显著提高319.3%和131.0%，而丙二醛、过氧化氢和超氧阴离子水平相比对照显著降低；同时，纳米氧化镁预处理诱导烟草抗性基因表达量显著增强，并显著性改变烟草根际土壤微生物群落结构丰富度和多样性。与对照相比，纳米氧化镁预处理后烟草根际土壤芽孢杆菌属（Bacillus）、链霉菌属（Streptomyces）、腐质霉属（Humicola）、被孢霉属（Mortierella）、毛壳菌属（Chaetomium）等有益细菌和真菌显著富集，而雷尔氏菌属（Ralstonia）、链球菌属（Streptococcus）和镰孢菌属（Fusarium）等病原菌的相对丰度显著降低。田间验证表明，灌根施用300 μg·mL^-1 纳米氧化镁对烟草青枯病的相对防效达到53.67%。【结论】纳米氧化镁可有效防控烟草青枯病并改善烟草根际微生态，具有开发成帮助烟草抵御病原菌侵染的新型纳米抗菌剂的潜力。

非洲猪瘟病毒pD345L蛋白单克隆抗体的制备及其表位鉴定

贺筱萍, 张元峰, 刘学敏, 黄丽, 翁长江

中国农业科学. 2025, 58(16): 3345-3356. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.16.016

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【目的】制备非洲猪瘟病毒（African swine fever virus，ASFV）pD345L蛋白（pD345L）的单克隆抗体（monoclonal antibodies, mAbs），并分析其识别的线性B细胞表位，为探究pD345L在ASFV感染与致病中的功能奠定基础。【方法】构建pET-28a-D345L重组原核表达质粒，将其转化大肠杆菌BL21（DE3）感受态细胞，表达并用亲和层析方法纯化重组的pD345L蛋白（rpD345L）。将纯化的rpD345L与等体积的弗氏完全佐剂乳化后免疫5周龄SPF级BALB/c小鼠，每隔两周免疫一次，共免疫3次。第二次和第三次免疫均用弗氏不完全佐剂乳化。第三次免疫一周后通过小鼠颌下静脉采血，分离血清，利用ELISA方法检测血清抗体效价，选取抗体效价高的小鼠加强免疫。免疫3 d后取小鼠脾细胞与小鼠骨髓瘤细胞（SP2/0）进行融合。将重组GST-pD345L作为包被抗原，利用ELISA方法筛选阳性杂交瘤细胞，经过3次筛选得到能够稳定分泌pD345L mAbs的杂交瘤细胞株，注入小鼠腹腔制备腹水。使用单抗亚类鉴定试剂盒鉴定mAbs的重、轻链类型。利用外源过表达的pD345L和ASFV HLJ/18株感染的猪肺泡巨噬细胞（PAMs）为抗原，用制备的mAbs作为一抗，分别进行Western blot和间接免疫荧光（IFA）鉴定。随后将截短的pD345L与GST融合表达，用筛选的mAbs鉴定抗原表位，分析鉴定的抗原表位在不同ASFV毒株中的保守性。【结果】IPTG诱导后，pD345L以包涵体形式表达，分子量为40.5 kDa。将其免疫BALB/c小鼠后经间接ELISA方法筛选得到2株稳定分泌pD345L mAbs的杂交瘤细胞株，命名为10H3和5G1。亚类鉴定结果显示，2株mAbs重链类型均为IgG1型，轻链类型为κ链，抗体效价为1:1 638 400。Western blot和IFA结果显示，制备的mAbs均能识别天然表达的pD345L。经Western blot确定抗原表位，结果显示10H3和5G1 mAbs的最小线性B细胞表位分别为¹METFVRLFKD¹⁰和³²¹YEKICCSEES³³⁰，这两个抗原表位在ASFV不同毒株中具有保守性。【结论】本研究原核表达并纯化了rpD345L，制备了2株pD345L mAbs，并鉴定了其识别的抗原表位，且这2株mAbs均能有效识别ASFV感染过程中表达的pD345L，为进一步研究ASFV pD345L功能奠定基础。

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