中国农业科学

2025年第58卷第23期中英文目录

中国农业科学. 2025, 58(23): 0.

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功能农业的概念、内容及研究进展

刘金栋, 王雅美, 王一村, 于海霞, 田纪春

中国农业科学. 2025, 58(23): 4813-4824. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.001

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农业是人类食品原料的来源和生存发展的基础。现代农业在满足人们吃饱的同时，也因不合理膳食导致高血脂、高血压和高血糖等食源性疾病。2014年，FAO和WTO联合召开“第二届国际营养大会”后，以满足人们对营养健康需求为目的的功能农业研究在国内外迅速开展，我国政府先后颁布了《国民营养计划（2017—2030年）》《“健康中国2030”规划纲要》等指导性文件。本文系统梳理了国内外功能农业的提出背景，论述了以主粮作物功能化为重点的国内外功能农业研究进展，归纳整理了功能农业的重要研究内容，包括种质资源功能成分挖掘、功能性新品种选育、农艺强化措施和健康食品研发及推广。在此基础上，根据2025年2月农业农村部、国家卫生健康委、工业和信息化部提出的《中国食物与营养发展纲要（2025—2030年）》的要求，提出强化政府顶层设计、设立主粮功能化重大专项、加快标准体系建设和完善品种知识产权保护4项建议，以期为落实我国提出的大农业和大谷物战略，保障国民营养健康提供理论支撑和实践路径。本文对构建具有中国特色的功能农业产业体系具有一定的参考价值。

244份饲用燕麦种质资源表型性状遗传多样性分析

陈彩锦, 马琳, 蒋庆雪, 刘金晖, 苗童, 张志鹏, 孟翔, 马晓冉, 周昕越, 张建, 刘文辉, 王学敏

中国农业科学. 2025, 58(23): 4825-4836. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.002

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【目的】 分析世界范围内饲用燕麦种质资源表型性状的遗传多样性关系，进行聚类分析和综合评价，发掘优异材料，为饲用燕麦种质创制和育种利用提供材料基础和技术支撑。【方法】 以收集的244份国内外饲用燕麦种质为试验材料，2023—2024年在宁夏固原市建植并系统测定株高、茎粗、分蘖数、叶片数、叶长、叶宽、穗长、轮生层数、小穗数、鲜重、干重11个表型性状，综合运用相关性、主成分、隶属函数和层次聚类等方法进行多维度评价。【结果】 表型变异分析显示，11个性状的变异系数分布为12.11%—42.69%，其中，分蘖数、叶长和小穗数的变异系数较高，分别是42.69%、32.90%和32.77%；遗传多样性指数分布为1.408—2.077，其中，小穗数、茎粗和干重的遗传多样性指数较高，分别是2.077、2.075和2.074；相关性分析表明，11个性状之间存在着41对显著或极显著相关关系，与饲用燕麦饲草干重相关性较高的指标依次是鲜重、叶片数、叶宽、轮生层数、株高和小穗数；主成分分析提取出的6个主成分贡献率依次是28.980%、14.833%、12.494%、9.556%、7.495%和6.850%，累计贡献率达80.209%；层次聚类将244份种质资源划分为5个类群，其中，第Ⅱ类群种质茎粗粗、穗长长、轮生层数多，属抗倒伏或高籽粒产量型材料；第Ⅲ类群和第Ⅳ类群种质株高高、叶长、分蘖数多，属高产饲用型材料；第Ⅴ类群种质多叶、叶宽、小穗数多、鲜重/干重高，属高品质饲用型和高籽粒产量型材料。通过隶属函数等分析方法获得种质表型综合评价值（F值），筛选出20份11个综合性状优良的核心种质。【结论】 揭示了244份饲用燕麦种质具有丰富的表型遗传变异及多样性。将244份种质聚为5个不同的类群，可根据不同种质优良特性和育种目标进行选择利用。筛选出As166、As129、As163、As131和As80等20份综合性状优良的饲用燕麦种质。

黄淮地区玉米大豆复合种植丰产增效技术研发

李宗新, 陈源泉, 杨峰, 杨舒淇, 臧华栋, 钱欣, 刘开昌

中国农业科学. 2025, 58(23): 4837-4840. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.003

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大豆玉米带状间作下不同行比配置对作物个体和群体产量及效益的影响

房健, 秦召纪, 于园园, 于宁宁, 赵斌, 刘鹏, 任佰朝, 张吉旺

中国农业科学. 2025, 58(23): 4841-4857. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.004

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【目的】 为优化黄淮海区域玉米大豆间作种植模式，通过评估不同行比配置对作物农艺性状、群体冠层结构、产量构成要素、边际效应及综合经济效益的影响，筛选适宜的行比模式，以提升土地资源利用效率及经济效益。【方法】 设置4行大豆间作2行玉米（4﹕2）、6行大豆间作4行玉米（6﹕4）、4行大豆间作4行玉米（4﹕4）3种行比模式，并以大豆单作（SCK）和玉米单作（MCK）为对照，测定分析不同行比配置下作物干物质积累量、叶面积指数(LAI)、叶绿素相对含量（SPAD）、冠层透光率及产量构成要素。采用分内外行取样法评估边际效应及经济效益。【结果】 与单作相比，间作显著降低了玉米（灌浆期、乳熟期及成熟期）和大豆（盛花期、盛荚期、鼓粒期及完熟期）的单株干物质积累量。在行比模式中，4﹕4模式的玉米单株干物质积累量最高，而大豆则以6﹕4模式最高。行比配置显著影响了两作物各行间干物质积累量及产量。玉米产量排序为：4﹕4模式>4﹕2模式>6﹕4模式，较MCK分别降低15.22%、18.02%和12.62%；大豆产量排序为：6﹕4模式>4﹕4模式>4﹕2模式，较SCK分别降低55.99%、50.43%和56.00%。间作玉米表现出明显边际优势，边行产量显著高于内行。间作体系下，玉米和大豆的冠层透光率、LAI及SPAD值均低于单作。玉米的冠层透光率、LAI和SPAD值均表现为：4﹕4模式>4﹕2模式>6﹕4模式；大豆冠层透光率排序为4﹕4模式>6﹕4模式>4﹕2模式，其LAI和SPAD值排序同玉米。玉米LAI受行比影响显著，而其SPAD值及大豆的LAI、SPAD值行间差异均不显著。经济效益及间作优势评估中，4﹕4模式表现最优，其土地当量比(LER)、相对拥挤系数(K)及经济效益均为最高。间作玉米的LER值和K值均高于大豆，且玉米竞争比率(CR_m)显著高于大豆(CR_s)（CR_m>1,CR_s<1），表明玉米在种间竞争中占据优势。【结论】 相较于单作，间作模式虽降低了两作物单株干物质积累量、LAI及SPAD值，但显著提升了土地当量比及综合经济效益。本试验条件下，4﹕4模式群体冠层结构更优，玉米边际优势显著，在维持玉米产量水平的同时增收大豆，实现了总产量与经济效益的协同提升。

行比配置对玉米大豆带状复合种植系统冠层光合特性及产量形成的影响

宋旭辉, 赵雪盈, 赵斌, 任佰朝, 张吉旺, 刘鹏, 任昊

中国农业科学. 2025, 58(23): 4858-4871. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.005

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【目的】 探究不同行比配置对玉米大豆带状复合种植下群体冠层光分布、各冠层光合特性及产量形成的影响，为玉米大豆带状复合种植系统作物高产高光效栽培提供理论依据。【方法】 于2023—2024年，在大田试验条件下，以SM（单作玉米）和SS（单作大豆）为对照，设置4个玉米大豆带状复合种植行比配置，分别为四行玉米、六行大豆（4M6S），四行玉米、四行大豆（4M4S），三行玉米、四行大豆（3M4S），两行玉米、四行大豆（2M4S），玉米种植密度均为67 500株/hm²，SS、4M6S、4M4S、3M4S、2M4S处理大豆种植密度分别为160 000、153 144、128 351、151 068、183 556株/hm²，分析不同行比配置对复合群体冠层内部光分布及光合性能和产量的影响。【结果】 4M4S处理下，玉米具有较高的叶面积指数（LAI）和中部透光率，4M4S叶面积指数分别较4M6S、3M4S、2M4S、SM处理高4.07%、4.41%、4.71%、5.46%，玉米R1期穗位叶透光率4M4S分别较SM、2M4S、4M6S、3M4S处理高9.76%、21.11%、46.83%、48.16%。同时4M4S处理增加了玉米下部叶片的净光合速率，分别比3M4S、4M6S提高10.45%、8.58%，整体辐射能值利用率表现为4M4S分别较4M6S、3M4S、2M4S处理高1.38%、6.69%、8.01%，因此，4M4S处理具有较强的光合能力。4M4S处理下玉米和大豆产量表现最高，4M6S、4M4S、3M4S、2M4S 2年平均玉米产量分别为8.88、9.22、8.44、8.86 t·hm^-2，大豆产量分别为1.44、1.44、1.37、1.29 t·hm^-2，各间作模式土地当量比均>1.27。行比配置显著影响玉米大豆的种间关系，玉米相对大豆攻击力3M4S、4M6S、2M4S处理分别是4M4S的3.91、4.41和11.32倍，相对拥挤系数2023年3M4S最小，4M4S次之，2024年4M4S分别低于3M4S、4M6S、2M4S处理3.19%、10.58%、21.82%，在保证玉米产量的同时增收大豆。【结论】 4M4S处理致使玉米光拦截增加，改善了玉米群体中下层透光率，内外行各层植株叶片能保持较强的光合能力，也维持了大豆植株的光合能力，系统辐射能值利用率提升，产量和土地当量比显著增加，种间竞争力、相对拥挤系数和净效应相对最小，是本试验条件下最适宜的行比配置。

行距配置对间作玉米冠层特性及产量的影响

石德杨, 高春华, 李艳红, 赵海军, 夏德君

中国农业科学. 2025, 58(23): 4872-4885. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.006

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【目的】 玉米大豆4﹕6间作模式作为黄淮海地区主推种植模式，存在间作玉米中间行行间郁闭、通风透光差、结实不良等问题。通过优化行距配置，探索改善间作玉米群体冠层结构、提高间作系统产量的有效途径，为玉米大豆带状复合种植技术在黄淮海地区的推广应用提供理论依据。【方法】 于2023—2024年，以有限生长型大豆品种菏豆22与紧凑密植型玉米品种立原296为供试材料，在玉米大豆4﹕6间作模式下，设置间作玉米等行距60 cm（ER）与宽窄行40 cm+70 cm+40 cm（WNR1）、40 cm+80 cm+40 cm（WNR2）、40 cm+90 cm+40 cm（WNR3）、40 cm+100 cm+40 cm（WNR4）5种行距配置处理，研究间作玉米行距配置对间作系统产量，间作玉米干物质积累、植株性状、冠层特性的影响。【结果】 玉米大豆4﹕6间作模式下，间作玉米宽窄行种植显著提升间作玉米产量，WNR3处理2年平均较ER增产6.68%，花后干物质积累量增加10.49%。产量提升主要源于中间行穗粒数（增加8.24%—9.95%）和千粒重（增加2.66%—3.04%）的提高；宽窄行种植缓解了中间行“避阴反应”，WNR3处理下中间行玉米株高与边行差异缩小2.3%，茎粗增加5.7%，叶片衰老延缓，抽雄后穗位叶SPAD值较ER处理提高1.95%—14.95%。随着中间行行距的增大，冠层透光率、单株叶面积呈上升趋势，WNR3处理中间行底层透光率提升29.11%，穗位层透光率提升25.44%，但在WNR3与WNR4处理间差异不显著。尽管WNR4处理的冠层通风透光条件得到进一步改善，但间作玉米群体的光能截获率显著降低，导致花后光合产物积累与籽粒产量降低。【结论】 玉米大豆4﹕6间作模式下，采用40 cm+90 cm+40 cm宽窄行配置可显著改善玉米冠层结构，增强光合性能，提高花后干物质积累与籽粒产量，是黄淮海地区优化间作系统产量的有效途径。

玉米大豆带状复合种植模式下不同株高玉米品种搭配对群体冠层光分布及玉米光合特性的影响

张梦雨, 何在菊, 王星星, 任昊, 任佰朝, 刘鹏, 张吉旺, 赵斌

中国农业科学. 2025, 58(23): 4886-4904. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.007

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【目的】 探究在玉米大豆带状复合种植模式下，不同株高玉米品种搭配对群体冠层光分布及光资源利用的调控效应。【方法】 于2023—2024年，以不同株高的4个玉米品种为试验材料，包括矮秆品种MY73、登海605（DH605）和高秆品种京科968（JK968）、先玉1466（XY1466）及大豆齐黄34。设置不同间作模式：4行均为同一玉米品种为对照（S-MY、S-DH、S-JK、S-XY），4行密度均为6.75万株/hm²和高矮秆品种搭配（中间行为高秆品种JK968，边行为矮秆品种MY73：MY-JK-1、MY-JK-2；中间行为高秆品种XY1466，边行为矮秆品种DH605：DH-XY-1、DH-XY-2），同时设置2种种植密度：4行密度均为6.75万株/hm²（MY-JK-1、DH-XY-1）和中间行为6.75万株/hm²，边行为8.25万株/hm²（MY-JK-2、DH-XY-2）。玉米大豆行配置均为4﹕4，各处理大豆株距均相同。重点分析不同间作模式对群体冠层结构、光分布、玉米光合特性及作物产量的影响。【结果】 不同株高玉米品种搭配种植优化了冠层结构，显著改善玉米穗位层透光率，提高了玉米叶面积指数和光合特性，最终促进系统产量的增加。在吐丝期，MY-JK-1、MY-JK-2的穗位层透光率较S-MY、S-JK增加18.55%—88.22%，DH-XY-1、DH-XY-2较S-DH、S-XY的穗位层透光率增加39.26%—55.77%。4个品种（除MY-JK-2下的MY73）在高矮秆搭配模式下的净光合速率（P_n）均有所提高，其中DH605在DH-XY-2模式下的P_n较S-DH提高6.88%，XY1466在DH-XY-2模式下的P_n较S-XY提高10.31%。同时，穗位叶最大光化学效率（F_v/F_m）和潜在活性（F_v/F_o）均有所提升。MY-JK-2模式下的玉米产量较S-MY、S-JK、MY-JK-1模式2年平均分别提高19.44%、9.58%、1.66%；DH-XY-2较S-DH、S-XY、DH-XY-1模式2年平均分别提高30.20%、14.94%、9.21%。2年均为DH-XY-2模式下的玉米产量（12 536.58 kg·hm^-2）和系统产量（14 001.29 kg·hm^-2）最高。【结论】 与单一玉米品种间作模式相比，不同株高玉米品种搭配种植能够优化群体冠层结构，改善群体冠层光分布，提高玉米穗位层透光率和大豆顶部光合有效辐射。同时，提高了玉米叶面积指数和光合特性，促进光合产物的积累，最终促进系统产量的增加。随着边行密度的增加，玉米产量得到进一步提升。本试验条件下，在黄淮海地区推荐使用矮秆DH605和高秆XY1466搭配种植，中间行密度为6.75万株/hm²且边行为8.25万株/hm²的模式。

施氮量与播后滴灌量对玉米大豆带状复合种植系统产量、经济效益及水分利用特性的影响

孔玮琳, 高春华, 赵逢涛, 巨飞燕, 李宗新, 赵海军, 刘苹

中国农业科学. 2025, 58(23): 4905-4919. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.008

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【目的】 探究施氮量与播后滴灌量对玉米大豆带状复合种植系统生产力及资源利用效率的调控效应，为黄淮海地区水肥协同优化提供理论基础和技术支撑。【方法】 于2023和2024年，设置不同种植模式（M，玉米单作；S，大豆单作；MS，玉米大豆带状复合种植）、施氮量（N1，120 kg·hm^-2；N2，180 kg·hm^-2；N3，240kg·hm^-2）和播后滴灌量（I1，不灌水；I2，30 mm；I3，60 mm）三因素三水平正交试验，解析叶面积动态、产量、水分利用特性及经济效益对水氮调控的响应。【结果】 玉米和大豆叶面积指数（LAI）均在播后90 d左右达峰值，符合Sine函数变化（拟合度R²>0.967），带状复合种植显著提高玉米LAI，但降低大豆LAI，大豆对水分敏感，播后30 d无滴灌（I1）显著降低单作和带状复合大豆LAI，降幅达13.25%—25.00%和17.73%—24.48%；带状复合最优处理（MSN1I2，120 kg·hm^-2+滴灌30 mm）产量达9 063—9 088 kg·hm^-2，虽较单作玉米最高产处理（MN2I3，180 kg·hm^-2+滴灌60 mm）低3.48%—4.11%，但其土地当量比（land equivalent ratio，LER）持续>1（1.02—1.26），证实土地集约优势；带状复合种植较单作玉米提高0—40 cm耕层土壤蓄水量1.20%—8.64%；带状复合系统平均经济效益较单作玉米、大豆分别提高4.11%—8.04%与49.62%—63.28%，其中MSN1I2处理效益峰值达23 638元/hm²；MSN1I2实现水肥协同增效，灌溉产量效益达3.06 kg·m^-3。【结论】 玉米大豆带状复合种植模式下，减氮至120 kg·hm^-2耦合播后滴灌30 mm（MSN1I2）可同步优化冠层结构、保障高产稳产、提升经济效益与水肥效率，为区域“减氮增效”提供技术支持。

生长调节剂对玉米大豆带状间作下夏玉米茎秆特性与产量的影响

高春华, 赵海军, 赵逢涛, 孔玮琳, 巨飞燕, 李宗新, 石德杨, 刘苹

中国农业科学. 2025, 58(23): 4920-4935. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.009

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【目的】 明确玉米大豆带状间作下生长调节剂对夏玉米茎秆特性与产量影响的生理基础，以期为提高间作系统中夏玉米抗倒伏性能、保障间作系统玉米稳产高产提供技术支持和理论依据。【方法】 于2023—2024年，以玉米品种登海605和大豆品种菏豆22、安豆203为供试材料，在4行玉米和6行大豆带状间作模式下，设置6个处理（CK，清水；T1，300 mg·L^-1乙烯利+0.03 mg·L^-12,4-表油菜素内酯；T2，300 mg·L^-1乙烯利+0.03 mg·L^-1胺鲜酯；T3，300 mg·L^-1乙烯利+0.03 mg·L^-12,4-表油菜素内酯+0.03 mg·L^-1胺鲜酯；T4，300 mg·L^-1乙烯利+2 g·L^-1矮壮素+0.03 mg·L^-12,4-表油菜素内酯；T5，300 mg·L^-1乙烯利+2 g·L^-1矮壮素+0.03 mg·L^-12,4-表油菜素内酯+0.03 mg·L^-1胺鲜酯），于玉米7叶期（V7）分别对间作玉米植株进行人工喷施，研究不同复配剂组合对间作玉米植株形态、基部第3节间木质素、半纤维素和纤维素含量以及产量的影响。【结果】 与对照组相比，喷施生长调节剂处理增加了玉米基部第3节间茎粗、木质素、纤维素和半纤维素含量，降低了株高、基部第3节间长，提高了间作玉米抗倒伏性能。此外，生长调节剂还增加间作玉米叶面积指数、公顷穗数和秃尖长，降低了玉米大豆带状复合种植模式下间作玉米的株高、穗长、穗粒数、千粒重和籽粒产量，产量降低主要是由于生长调节剂降低了穗粒数和千粒重；T3和T5处理叶面积指数、基部第3节间茎粗与木质素含量较高，籽粒产量降幅为0.38%—1.53%（T3）和1.40%—3.03%（T5），表明喷施乙烯利、2,4-表油菜素内酯、胺鲜酯复配剂处理（T3和T5）对间作玉米产量的形成有利。【结论】 喷施生长调节剂后，玉米大豆带状复合种植模式下间作玉米茎秆的茎粗和木质素含量增加，抗倒伏性能增强。本试验条件下，乙烯利（300 mg·L^-1）、2,4-表油菜素内酯（0.03 mg·L^-1）与胺鲜酯（0.03 mg·L^-1）复配制剂是改善玉米大豆带状复合种植模式中间作玉米茎秆抗倒伏性能，有利于间作玉米产量稳定的生长调节剂。

黄淮地区玉米大豆复合种植模式的综合效益评估

杨舒淇, 赵影星, 钱欣, 张学鹏, 孟维伟, 隋鹏, 李宗新, 陈源泉

中国农业科学. 2025, 58(23): 4936-4951. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.010

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【目的】 针对“十四五”国家重点研发计划“黄淮玉米大豆复合种植丰产增效技术研发与集成示范”布局在山东、河南、安徽、江苏4省的7个技术示范区及其周边种植户，开展产能表现、经济效益和生态效益的系统评价，以期为区域玉米大豆复合种植模式优化提供科学评价依据。【方法】 构建涵盖产量、经济与生态三大维度的综合评价指标体系，基于7个示范区及其周边种植户的试验监测和实地调研，评估各示范区与区域周边种植户玉米大豆复合种植的综合效益差异。【结果】 产量方面，项目区各示范田玉米大豆复合种植模式总体均比周边种植户平均增产10%—19%；经济效益方面，示范区的单位土地产值平均比周边种植户高出5%—21%，但由于投入成本增加了7%—15%，导致单位土地净效益仅高出2%—18%；生态影响方面，示范区的碳足迹比周边种植户高出约9%—34%、氮足迹高出5%—45%，主要原因是化肥和柴油投入增加。基于周边种植户较示范区在产量、经济、生态3个维度的差异表现，7个示范区与周边种植户的综合差异指数等级（CVI）均处于中等差异水平（对应值为3级）。其中，各区域经济趋近指数等级（ECI）表现优异（等级3—4级），尤以土地产出率差异最小（鲁西北、皖北和苏北地区达最优等级5）。这表明，尽管周边种植户产量与土地产值较低，但示范区的高投入降低了其单位产出收益效率，客观上缩小了与周边种植户的净收益差距，支撑了较高的ECI值。限制各区域综合指数提升的主要原因在于产量较低，产量趋近指数（YCI）均集中在较差的1—2级水平。【结论】 项目技术创新与应用对促进黄淮地区玉米大豆复合种植的产量和经济效益具有良好的效果，但也存在成本上升与生态压力增大的问题。如何节本增效是下一步技术创新需要加强的重点攻关方向。

有机无机肥配施调控红壤稻田土壤肥力、生态化学计量特征及产量

陈均权, 马驰远, 胡鑫, 李朵, 郭艳琦, 刘灿, 周凯, 郑太辉

中国农业科学. 2025, 58(23): 4952-4966. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.011

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【目的】 分析有机肥与化肥不同配比施用对土壤肥力和水稻产量的影响，旨在为红壤稻田土壤改良及可持续管理提供科学指导。【方法】 采用田间定位试验，于 2021—2023 年，在江西省上高县的绿色种养循环农业示范区内实施。试验设置 7 个处理：不施肥（CK），常规单施化肥（CF），化肥优化施用（COF），腐熟猪粪替代 15%、30% 化学氮肥（OFN15、OFN30）和替代 30%、60% 化学磷肥（OFP30、OFP60）。通过系统分析，评估各处理对土壤pH、碳组分含量、氮磷钾养分状况、生态化学计量特征、土壤综合肥力及水稻产量的影响。【结果】 与 CF 相比，采用有机肥部分替代化肥的处理显著提高了土壤的速效钾含量，增幅达10.8%—34.2%；同时土壤pH也有所提高，增加了 0.19—0.30 个单位，有机碳含量增加了1.7%—11.6%。不同比例有机肥替代对土壤养分的提高效果差异显著，其中OFN30处理在增加土壤氮、磷、钾和碳含量方面表现最为突出。相对于CF处理，OFN15 和 OFP60 处理的水稻产量显著下降了7.3% 和 10.6%，而 OFN30 和 OFP30 处理的水稻产量则没有显著差异。利用内梅罗指数法对7个处理进行了综合肥力评价，得出的内梅罗指数（IFI）从高到低依次为OFN15（1.407）、OFN30（1.391）、OFP60（1.379）、OFP30（1.356）、COF（1.354）、CF（1.341）和 CK（1.309）。尽管无机肥的施用对水稻产量的直接影响更为显著，但偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）的分析显示，在改善土壤化学性质方面，有机肥的效果优于无机肥，并且对提高水稻产量产生了显著的正效应。特别是，以有机肥替代化学氮肥，显著提高了稻田土壤的全氮、有机碳和有效氮的含量。【结论】 施用有机肥对于提高红壤稻田土壤的碳、氮、磷、钾生态化学计量学特征及其综合肥力具有显著的正向影响。将有机肥替代化学氮肥的比例控制在30%左右（基于氮含量计算），可以在短期内达到土壤肥力与水稻产量的最佳平衡状态。

不同有机物料配施化肥对土壤肥力和玉米产量的影响

吴文琪, 焦阳, 惠家祯, 王绪锋, 郭博森, 沈玉芳

中国农业科学. 2025, 58(23): 4966-4978. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.012

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【目的】 探究不同有机物料配施化肥对中低产田作物产量和农田土壤肥力的影响，为选择最佳的有机培肥措施提供科学依据。【方法】 以黄土高原中低产田为研究对象，于2022和2023年，连续两年进行玉米田间试验。设置秸秆还田配施化肥（SF）、生物炭配施化肥（B）、有机肥配施化肥（M）和生物有机肥配施化肥（EM）4个处理，以单施化肥（F）为对照，通过测定不同处理的玉米产量和土壤物理、化学和生物指标，采用相关性分析和主成分分析等方法建立评价指标最小数据集，并利用模糊数学法对土壤肥力进行评价。【结果】 与F处理相比，SF和B处理土壤水稳性大团聚体（R_>0.25）百分比显著提高了19.8%和17.8%，<0.053 mm团聚体百分比显著降低了17.2%和14.0%，土壤水分显著提高了7.6%和13.0%。M和EM处理同样提高了土壤水稳性大团聚体和表层土壤水分，但差异不显著。有机物料配施化肥提高了土壤团聚体的几何平均直径和平均重量直径，其中SF处理显著高于F处理，但与B、M处理差异不显著。与F处理相比，不同有机物料处理土壤有机质和土壤有效磷含量分别显著提高了16.1%—28.5%和23.1%—195.4%；SF处理的可溶性有机碳和M处理的可溶性有机氮含量增加最显著。EM处理的土壤微生物量碳、微生物量磷含量和M处理的微生物量氮含量最高，分别较F处理显著增加了36.9%、216.4%和63.3%。与F处理相比，SF、M、EM处理的土壤β-葡萄糖苷酶、N-乙酰葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性分别显著提高了13.3%—57.0%、21.4%—22.0%和24.3%—35.1%，B处理的β-葡萄糖苷酶活性显著增加，但N-乙酰葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性增加不显著；土壤总体酶活性（TEI）表现为EM>M>SF>B>F处理，其中EM处理显著高于SF、B和F处理。化肥配施有机物料通过改善土壤团聚体结构、提升土壤有机质及养分含量、增强土壤酶活性，从而提高了土壤肥力指数（IFI），提升幅度在0.6%—36.9%，其中EM、M和B处理增加显著。试验两年化肥配施有机肥和生物有机肥玉米产量较单施化肥显著提高了13.4%—18.5%，且显著高于秸秆配施化肥处理。【结论】 有机物料配施化肥能够改善土壤结构、提高土壤肥力，从而增加玉米产量，其中有机肥和生物有机肥配施化肥的效果最好。

基于无人机遥感的玉米农田土壤水分诊断模型研究

梁雪, 姜艳, 危常州, 薛冰, 李芳芳, 崔怡蕊, 张夏然

中国农业科学. 2025, 58(23): 4979-4992. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.013

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【目的】 采用无人机遥感技术，构建快速、无损与准确监测玉米农田土壤水分的诊断模型，最大程度地提高农业用水的效率，为玉米的精准灌溉管理提供理论基础与科学依据。【方法】 以大田玉米为研究对象，通过田间小区试验设置4个水分处理，分别为低水分处理，灌水495 mm（W1）；常规滴灌水量575 mm（对照，W2）；高水分处理，灌水 660 mm（W3）和灌水740 mm（W4）。在玉米关键生育时期，同步测定玉米冠层温度（Tc）、空气温度（Ta）、土壤水分等信息，并结合K-Means法和统计技术提取并优化玉米Tc。同时，基于作物水分胁迫指数（CWSI）、Tc、Ta、冠气温差等指标构建水分-冠气温差指数（WCAI，CWSI与冠气温差之和）和水分-冠气相对温差指数（WRTI，CWSI与相对冠气温差之和），并筛选最优诊断模型明确土壤水分阈值。【结果】 Tc与土壤水分呈负相关关系。构建的模型WCAI不能很好地反映土壤水分变化趋势，而基于WRTI模型的土壤含水量预测值与实测值决定系数 R²均达到0.744以上，表明WRTI是诊断土壤水分效果较优的模型。通过比较WRTI在玉米不同生育时期与不同土层含水量的相关性可以发现，拔节期WRTI诊断0—20 cm土层含水量效果较优，R²为0.785和0.859；而大喇叭口期、抽穗期、灌浆期诊断0—40 cm土层含水量效果较优，R²范围为0.796—0.900。基于WRTI与玉米产量的相关关系得到各生育时期WRTI阈值范围为0.218—0.301，进一步根据WRTI与土壤含水量的关系反演出土壤水分阈值范围为67.8%—80.1%。【结论】 由于WCAI模型参数“冠气温差”受环境影响大，与WRTI和CWSI在不同水分处理下的变化趋势相比，WCAI与土壤水分没有明显关系，不适用于土壤水分诊断。而WRTI模型参数“相对冠气温差”削弱了环境的影响，其与CWSI结合可以更好的反映出土壤水分的变化，提高了基于遥感诊断农田土壤水分的精度，有效降低水资源的浪费，实现节水高产。研究结果为无人机遥感实时监测农田土壤水分和实施精准灌溉提供参考。

芍药属杂交育种与种质创新

贺丹, 张明星, 周平西, 何松林

中国农业科学. 2025, 58(23): 4993-4997. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.014

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分子核型分析揭示芍药属组间杂种新倍性及其产生机制

关紫恒, 季润泽, 荣琪, 徐雨杰, 钟原, 成仿云

中国农业科学. 2025, 58(23): 4998-5012. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.015

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【目的】 牡丹与芍药杂交产生的芍药属组间杂种（Paeonia Itoh Group）是重要的新兴观赏植物。之前的研究均未在组间杂种中发现三倍体（2n=3x=15，ABC）以外的倍性，以及A、B基因组间的染色体易位。通过扩大研究材料范围、改进核型分析技术，旨在检测组间杂种中是否存在其他倍性和染色体异源易位现象，探究组间杂种性状与染色体组成的关系，为芍药属组间杂种产生机制及性状遗传规律奠定理论基础。【方法】 利用双色基因组原位杂交（genomic in situ hybridization，GISH）和rDNA荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization，FISH）技术，对‘粉云飞荷’芍药（2n=2x=10，CC）×‘金帝’牡丹（2n=2x=10，AB）组合产生的11个组间杂交后代进行核型分析；利用流式细胞术检测组间杂种‘京华幻彩’叶片形态与倍性的关系。【结果】 9个材料为三倍体（2n=3x=15，ABC），其中，在2个三倍体中发现A、B基因组间的染色体易位，包括2A与2B、3A与3B染色体间的相互易位，以及3A与3B染色体间的非相互易位。另外2个组间杂种中，‘京蕊紫’为二倍体（2n=2x=10，AC），而‘京华幻彩’具有二倍体（2n=2x=10，AC）和近三倍体（2n=3x-1=14，AB^-1C）等不同核型，在不同分株苗中，不同核型独立存在或呈嵌合状态，其中，不裂叶片均为二倍体，而开裂叶片为近三倍体、近二倍体或包含近三倍体的嵌合体。不同倍性的组间杂种具有高度一致的性状，包括生活型均为草本、花盘均为革质、雌雄蕊均高度不育等；但叶型、花色、花期等性状在不同倍性间存在明显差异。【结论】 证实了三倍化是组间杂种形成的主要途径，新发现的少数二倍体可能是由三倍体或近三倍体在体细胞有丝分裂过程中发生B基因组染色体丢失形成。倍性差异对组间杂种性状有重要影响，来自亲本的3个亚基因组均与组间杂种性状的形成有密切关系。揭示了芍药属组间杂种染色体核型的多样性及其形成机制。

基于转录组和代谢组分析‘凤丹’×大花黄牡丹远缘杂交受精前障碍发生机制

贾文庆, 和亚琳, 段慧琳, 于迎月, 王政, 赵国栋, 郭英姿, 王二强, 穆金艳, 张焱, 王艳丽, 何松林

中国农业科学. 2025, 58(23): 5013-5030. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.016

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【目的】 大花黄牡丹（Paeonia ludlowii）是西藏特有野生牡丹种质，具有高大株型、纯黄色花朵及猩红秋叶等优异性状，但其与栽培牡丹的远缘杂交障碍导致其优良基因未能有效利用，解析其授粉后柱头响应远缘杂交的分子机制，阐明花粉-柱头识别障碍的调控网络，为突破牡丹远缘杂交受精前障碍提供理论依据。【方法】 以栽培品种‘凤丹’（Paeonia ostii Fengdan）为母本，大花黄牡丹为父本开展杂交试验，设置‘凤丹’自交（CK）、‘凤丹’×大花黄牡丹（DH），以及经2 mg·L^-1 KCl预处理柱头后的‘凤丹’×大花黄牡丹（KH）。利用荧光显微技术动态监测授粉后0—4 h的花粉萌发及花粉管生长情况；采用Illumina高通量测序进行柱头转录组分析（RNA-seq），并结合UPLC-QTOF-MS非靶向代谢组学技术，筛选差异表达基因（DEGs）与差异代谢物（DAMs），通过KEGG和GO富集分析解析关键代谢通路。【结果】 表型观察表明，CK组授粉后2 h即出现大量花粉萌发，4 h可见花粉管极性生长；DH组授粉4 h仅少数花粉萌发；KH组花粉萌发量显著高于DH组。花粉-雌蕊互作中，高浓度O₂^-和H₂O₂抑制花粉萌发；KEGG富集分析表明，DEGs与DAMs主要参与糖代谢、细胞壁组织与生物合成及黄酮类化合物代谢途径。牡丹远缘杂交中，碳水化合物的普遍下调导致能量供应不足，黄酮类物质减少引发活性氧（ROS）稳态失衡，是花粉萌发受抑的关键因素。【结论】 Rboh介导的ROS动态失衡、糖代谢紊乱引发的能量供给不足、黄酮类物质代谢异常及激素信号传导紊乱，使大花黄牡丹远缘杂交花粉萌发受阻，最终导致受精前障碍形成。

牡丹AP2/ERF转录因子的全基因组分析

许朵朵, 杜倩倩, 赵理想, 栗燕, 黄淦, 李永华, 逯久幸

中国农业科学. 2025, 58(23): 5031-5045. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.017

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【目的】 挖掘牡丹AP2/ERF基因家族在花发育中的功能，为精细化调控牡丹花型育种提供理论依据。【方法】 以牡丹基因组为基础，系统鉴定牡丹AP2/ERF基因家族成员，进行系统进化分析、基因结构分析、顺式元件分析和重复事件分析。自公共数据库下载拟南芥、水稻、葡萄和枫香树的基因组文件，并以牡丹为参照进行种间共线性分析。利用全球公共数据库下载所有牡丹组织测序不同部位的RNA-seq数据集，进行文件拆分、序列比较，最后通过TBtools构建热图对牡丹AP2/ERF基因家族成员的功能进行预测。通过主成分分析和层次聚类分析对样本间的整体相关性进行评估。通过对12个基因进行实时荧光定量分析，验证家族成员组织特异性表达的有效性。【结果】 共鉴定出126个AP2/ERF家族成员，通过系统发育分析，将其划分为AP2、ERF、DREB和RAV 4个亚家族和1个未分类（Soloists）序列。根据共线性分析，鉴定到122个基因锚定在牡丹5条染色体上，共含有73对共线性基因。牡丹与枫香树、葡萄同源基因对数远多于牡丹与拟南芥、水稻的同源基因对，表明各亚家族内部存在高度的保守性，且常伴随UTR的缺失。顺式元件分析表明，牡丹AP2/ERF家族基因主要参与植物生长发育、激素响应、非生物胁迫应答和光信号调控过程。表达分析显示，鉴定到的126个AP2/ERF家族成员中有48%的基因参与了花发育的过程。筛选出12个与花发育相关的AP2/ERF成员（3个来自AP2亚家族、6个来自DREB亚家族和3个来自ERF亚家族），以‘凤丹白’牡丹的根、茎、叶、盛花期花瓣和5个分化时期花芽为材料，进行qRT-PCR试验，结果显示，83%的基因与预测的表达情况吻合。【结论】 牡丹AP2/ERF家族的扩张是串联复制以及染色体片段复制造成的。牡丹AP2/ERF家族的扩张发生在牡丹与拟南芥分化后。牡丹中除了AP2亚家族，ERF和DREB亚家族的部分基因也参与了牡丹花发育的过程，进一步说明牡丹AP2/ERF家族成员的功能与其他植物存在较大差异。

基于叶色表型和花青苷积累特征的牡丹红色叶性状解析

魏晨曦, 董山榕, 王小满, 罗建让

中国农业科学. 2025, 58(23): 5046-5056. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.018

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【目的】 牡丹不仅具有良好的观花价值，其新生叶片常常呈现紫红色，是园林中的春色叶植物之一。解析牡丹红色叶性状形成的生理机制和关键基因，可为牡丹观叶品种的选育提供理论依据。【方法】 采集长红叶期的卵叶牡丹（Paeonia qiui）和短红叶期的‘洛阳红’（P. Luoyang Hong）叶片6个发育时期样品，通过色差仪测定叶色参数，使用酶标法测定花青苷和叶绿素含量，并采用高效液相色谱（HPLC）分析花青苷组分，最后通过qPCR检测花青苷合成相关基因的表达。【结果】 表型观察与色差分析表明，卵叶牡丹叶片红度较高，红叶持续期长，可维持到开花前；而‘洛阳红’虽早期新叶呈现红色，但展叶后很快转绿。HPLC分析表明，2种牡丹的叶片均以芍药素-3,5-二葡萄糖苷（Pn3G5G）为主要花青苷成分，卵叶牡丹的总花青苷含量显著高于‘洛阳红’，尤其在S4时期差异明显。qPCR结果显示，卵叶牡丹叶片中花青苷合成相关结构基因CHS、DFR和ANS的表达水平与花青苷含量变化趋势一致，相关性分析表明，DFR表达水平与花青苷含量呈极显著正相关，ANS表达水平与花青苷含量呈显著正相关；二者作为关键结构基因影响花青苷的合成。‘洛阳红’叶片中CHS、F3H、DFR和ANS的表达水平与花青苷含量趋势基本一致，相关性分析显示，DFR与ANS表达水平均与花青苷含量呈显著正相关。【结论】 卵叶牡丹和‘洛阳红’叶片呈现红色的主要色素均为芍药素-3,5-二葡萄糖苷，DFR和ANS是牡丹叶片花青苷生物合成途径中的关键结构基因，其表达水平与花青苷积累密切相关，进而影响牡丹红色叶片的形成。

基于GC-MS技术比较分析盐源与汉源花椒籽挥发油化学成分

张志淳, 何筱毅, 何成军, 辜冬琳, 钟恋, 苟琰, 高必兴, 耿昭, 李小红, 陈斯恺

中国农业科学. 2025, 58(23): 5057-5070. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.019

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【背景】花椒籽作为花椒加工副产物，含油量丰富，具有较高开发潜力，但常用作肥料或以废料形式丢弃，造成资源浪费。【目的】 为提升其利用价值，实现资源高效利用，本研究聚焦于不同产地花椒籽挥发油的关键特征，探究盐源与汉源两大代表性产地花椒籽挥发油中化学成分组成，分析其挥发油化学成分异同性及变化规律。【方法】采集四川省盐源县与汉源县花椒籽样品，采用水蒸气蒸馏法提取挥发油，运用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）进行成分鉴定。通过比对对照品、NIST数据库及文献数据综合分析鉴定挥发油成分，采用峰面积归一化法计算各成分相对含量。运用正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），筛选具有产地判别能力的差异标志物。【结果】从13批样品中共鉴定出124种挥发性成分，其中醇类化合物28种，萜烯类化合物23种，醛类化合物20种，酮类化合物19种，酯类化合物13种，脂肪酸类5种，烯烃类3种，烷烃类2种，以及其他类别化合物（包括酚类、环醚类、噻唑类等）共计10种，未知化合物1种。以VIP>1、P<0.05为标准对盐源与汉源花椒籽挥发油成分进行筛选，共筛选出22个差异挥发性成分，盐源产地花椒籽挥发油中，萜烯类（如D-柠檬烯）和酯类（如乙酸芳樟酯）化合物的相对含量普遍较高；而汉源产地花椒籽挥发油中，醛类（如壬醛、癸醛）和酮类（如香芹酮）化合物的相对含量则较高。此外，正庚醇为汉源特有成分。【结论】盐源与汉源花椒籽挥发油化学成分存在一定相似性，但在具体成分及其相对含量上存在一定的差异，这种差异可能由地理位置、生长环境及种植培育方式等多方面因素共同作用导致。这些特征性差异可为花椒籽的产地鉴别、品质评价及地理标志产品开发提供关键科学依据。

基于稳定同位素技术的北京黑猪产地溯源研究

刘静, 赵世琳, 阳晓婷, 韦忆萱, 李家鹏, 赵燕

中国农业科学. 2025, 58(23): 5071-5080. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.020

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【背景】在当前农产品质量安全监管面临严峻挑战的背景下，特色猪肉产品的产地溯源已成为保障食品安全的关键环节。近年来，市场上以次充好、产地造假等乱象频发，严重损害消费者权益和产业健康发展。【目的】 通过对3个产地（北京延庆、河北承德、山东莱芜）黑猪样品的稳定同位素比值特征差异分析，建立基于稳定同位素分析的北京黑猪产地溯源技术，为肉类产品产地溯源鉴别提供支持。【方法】 采集3个地区共110份猪肉样品，采用元素分析与同位素比质谱仪（EA-IRMS）测定猪肉样品中碳、氮、氢、氧4种稳定同位素比值，结合化学计量学方法构建产地判别模型。具体包括：单因素方差分析（ANOVA）检验组间差异显著性比较；采用主成分分析（PCA）可视化数据分布；利用正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）筛选关键判别指标；根据线性判别分析（LDA）对数据进行统计分析，建立稳定同位素指标的北京黑猪产地溯源模型。【结果】 方差分析显示，3个产地样品之间的δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O稳定同位素比值均存在显著差异（P<0.05），这些差异主要源于各地饲料组成、施肥方式和水源特征的不同。通过主成分分析发现前两个主成分累计贡献率达90.9%，有效区分了3个产地的猪肉样品，正交偏最小二乘判别分析进一步验证了该区分效果（R²X=1，R²Y=0.876，Q²=0.866）。在基于4种稳定同位素组合建立的线性判别模型中，训练集和测试集判别准确率均达100%，且ROC曲线下面积（AUC值）均为1.000，表明该模型具有极高的稳定性和可靠性，为北京黑猪产品产地溯源提供了强有力的技术支撑。【结论】 通过稳定同位素技术，成功实现了对北京黑猪产地的精准鉴别，验证了该方法在肉类产品防伪溯源领域的应用潜力。不同地域环境因素形成的稳定同位素特征指纹，为猪肉产品的原产地认证提供了科学可靠的技术支撑。

肉牛生产性能智能监测技术研究进展

张帆, 唐湘方, 杨亮, 王辉, 陈睿鹏, 熊本海

中国农业科学. 2025, 58(23): 5081-5096. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.021

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随着我国肉牛规模化养殖的快速发展，以物联网、大数据及人工智能为代表的现代智能肉牛养殖技术水平得到不断提高。肉牛个体的身份识别及体重、体尺和采食量等生产性能的实时监测对提高牧场饲养管理水平、降低人员工作量、加快肉牛育种选育进程具有重要意义。个体识别是肉牛个体生产性能监测的基础，当前主要依赖于RFID识别技术和基于图像的深度学习个体识别技术。RFID技术识别精度高，但面临成本高、识别距离短、佩戴工作量大的问题。而基于图像的深度学习识别技术通过分析肉牛的体表花纹、耳标文本、鼻纹、虹膜、视网膜、面部和侧面轮廓等独特生物特征实现个体识别。但其识别效果可能受光照条件和动物个体差异的影响。未来需着力研发能够适应不同环境条件并实现精准、快速、动态的肉牛机器视觉识别技术。肉牛体尺与体重的精准估测主要通过采用2D、3D相机拍摄的二维、三维图像，经过关键特征点的提取分析计算实现。2D相机具有设备获取简单、成本低的优势，但其在测定过程中需要已知尺寸的参照物，且在测量胸围、腹围等曲面特征体尺指标时存在局限性，直接影响了相关体尺测定和体重估测的精准度。相比之下，3D相机能够全方位、立体化获取肉牛体表结构及其与设备的距离信息，从而为多维度体尺体重指标的精准测量提供可能。肉牛采食量自动监测对判断饲料效率至关重要。自动计重料槽借助压力传感器精准计量采食前后食槽重量差值，实现采食量的自动精准测定，但其安装成本高、饲喂不便等问题限制了其应用范围。通过肉牛采食前后饲料的深度图像变化或通过传感器记录采食行为也可有效估测采食量。然而，在实际应用中，饲料组成的复杂性及形态变化可能对监测准确性造成干扰。基于机器视觉的肉牛生产性能测定技术在肉牛生产性能测定上取得了显著的进展，但仍面临诸多挑战，如数据处理量大、环境干扰影响结果准确性和数据深度挖掘利用不足等。未来可采取以下策略：通过边缘计算技术、优化阶段性检测等策略降低设备数据计算负担，提高系统响应速度；探索基于单视角深度相机的三维重建技术，以提高肉牛体尺和体重监测在实际生产应用的可行性；研发适用于不同品种、各生长阶段肉牛的通用预测模型，以增强技术的普适性与实用性；加强多模态数据融合，提高肉牛生产性能监测数据的综合应用价值。智能监测技术是肉牛养殖现代化的关键，通过技术创新与融合，有望实现低成本、高精度、广泛适用的智能化肉牛生产性能监测技术，从而推动肉牛产业智能化升级，提升生产效率与经济效益，满足市场需求。文章系统总结了肉牛养殖过程身份识别及体重、体尺和采食量的智能监测技术，深入分析了我国肉牛生产性能智能监测技术当前面临的挑战和未来发展趋势，旨在为相关智能化监测技术的研发和应用提供参考。

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