中国农业科学

2026年第59卷第19期中英文目录

中国农业科学. 2026, 59(19): 0.

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植物表观转录组学：调控逆境响应的分子机制与抗逆育种展望

张策, 张严妍, 刘璇东, 路笃贤, 林金星, 崔亚宁

中国农业科学. 2026, 59(19): 4195-4207. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.001

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植物RNA修饰（表观转录组）是植物连接环境信号与基因表达调控的核心枢纽，赋予了植物在无法移动的情况下快速适应复杂逆境的能力。本文系统综述了N⁶-甲基腺嘌呤（m⁶A）、5-甲基胞嘧啶（m⁵C）和细胞器C-to-U编辑等关键修饰在植物应对非生物胁迫（盐、干旱、极端温度、重金属）和生物胁迫中的调控机制。重点阐述了RNA修饰如何通过调控转录本稳定性（如高粱SbABA2）、翻译效率（如拟南芥CBFs）和蛋白结构（如小麦线粒体NAD9）协调植物激素信号转导、活性氧平衡和能量代谢稳态。此外，还探讨了长链非编码RNA（lncRNA）修饰在逆境调控中的新兴作用。在检测技术方面，对比了MeRIP-seq、miCLIP和纳米孔直接测序（Nanopore DRS）等技术的性能差异，特别指出了Nanopore技术在解析林木等复杂基因组植物全长转录本中的优势；同时介绍了DART-FISH可视化及基于CRISPR-dCas13的定点表观编辑技术在功能验证中的应用。最后，提出了基于“靶点挖掘-精准编辑-种质创制”的表观转录组工程化育种策略，为培育高产稳产的抗逆作物新品种提供了新思路。

水稻耐厌氧萌发QTL鉴定及候选基因挖掘

杨惠娟, 刘祎凡, 余晓蔓, 黄丹霖, 陈丹丹, 舒亚洲, 魏华, 贺慧英, 商连光, 袁巧玲

中国农业科学. 2026, 59(19): 4208-4220. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.002

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【目的】直播稻生产中，种子在厌氧条件下萌发率低、出苗不齐，制约其稳产性和推广面积。解析水稻厌氧萌发的遗传调控机制，发掘控制胚芽鞘伸长能力的关键基因，为耐淹直播稻品种选育提供基因资源。【方法】从237份供试材料中筛选出69份材料进行厌氧胚芽鞘长度和厌氧成苗率检测，发现2个性状呈显著正相关，厌氧胚芽鞘长度可作为该群体厌氧成苗率潜力的表型鉴定指标；通过厌氧萌发处理，获得237份水稻泛基因组群体材料的厌氧胚芽鞘长度表型，将表型与高密度SNP标记进行全基因组关联分析（GWAS），挖掘控制水稻耐厌氧萌发的关键遗传位点；通过基因功能注释、转录组分析和基因单倍型分析，筛选候选基因。【结果】对69份材料进行厌氧胚芽鞘长度和厌氧成苗率检测，结果显示，胚芽鞘长度与田间模拟直播淹水成苗率呈极显著正相关（r²=0.4533），证实胚芽鞘伸长能力可作为耐厌氧萌发筛选的有效指标。对237份水稻泛基因组群体材料的厌氧胚芽鞘和高密度SNP进行GWAS分析，在水稻第8和第12染色体上分别鉴定到1个新的显著关联位点，均为未见报道的新位点。将位点命名为qAG8和qAG12，在qAG8和qAG12位点区间分别检测到46和48个基因，利用基因功能注释分别在qAG8和qAG12位点筛选出29和14个具有功能注释的基因。整合转录组分析与单倍型分析，进一步筛选出4个可能与水稻耐厌氧萌发相关的候选基因：LOC_Os08g39210（编码细胞壁相关激酶OsWAK74，定位于细胞壁，负调控细胞增殖）、LOC_Os08g39290（含EF-hand结构域，可能参与钙信号转导）、LOC_Os08g39550（编码多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白，定位于细胞壁）和LOC_Os12g39830（水稻细胞周期蛋白CycD5;2，参与细胞周期调控）。【结论】成功在第8和第12染色体上鉴定到2个新的耐厌氧萌发遗传位点；并通过转录组和单倍型分析，获得4个水稻厌氧萌发候选新基因。

291份甘蔗种质资源黑穗病抗性评价及抗病种质发掘

普新援, 马云飞, 赵俊, 赵丽萍, 赵兴东, 胡鑫, 昝逢刚, 刘家勇, 杨丽华, 夏红明, 陆鑫, 饶席兵, 唐思琪, 白亚东, 张静, 任生林, 赵培方

中国农业科学. 2026, 59(19): 4221-4234. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.003

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【目的】黑穗病是影响全球甘蔗生产的主要病害，筛选抗病种质对甘蔗抗病育种至关重要。系统评价不同来源甘蔗种质对黑穗病的抗性水平，筛选高抗黑穗病种质，为抗病机制解析提供研究材料，为抗病育种提供优异亲本资源。【方法】以291份国内外甘蔗种质为材料，于2020—2021年在云南蔗区黑穗病发生最为普遍的蔗区元江哈尼族彝族傣族自治县，以1年新植和1年宿根（“作物类型”）进行田间试验，以田间收集的黑穗病混合冬孢子（浓度5×10⁶个/mL）为接种菌株，设置人工接种和自然感病区（“处理”），调查各种质发病情况并进行统计分析，根据发病率评价抗性并分级，筛选高抗及抗病种质，并对比不同来源甘蔗种质对黑穗病的抗性水平。【结果】从291份种质中共筛选出20份抗黑穗病种质，占比6.87%，其中包含4份高抗种质（占1.37%），CP72-3709表现免疫，CP96-1252、FR93-910和云蔗02-2332表现高抗；在其余的种质中，14份（4.81%）表现中抗（MR）、74份（25.43%）表现中感（MS）、134份（46.05%）表现感病（S）、49份（16.84%）表现高感（HS）。统计分析表明，发病率在“处理”间、“作物类型”间、基因型间、“处理”与基因型互作间差异极显著（P<0.001），人工接种发病率（32.16%）极显著高于自然感病（18.29%），宿根发病率（35.29%）极显著高于新植（15.24%），表明甘蔗黑穗病发病率受处理方式、作物类型和基因型的显著影响；广义遗传力为0.812，表明发病率变异主要受遗传因素影响；不同来源种质的发病率存在差异，其中，法国种质的发病率最低。【结论】在云南黑穗病高发的元江蔗区，从291份甘蔗抗黑穗病种质中筛选出20份抗病种质构成一个有价值的抗性基因库。其中，免疫种质CP72-3709可作为优异抗源用于黑穗病抗病分子机制解析、抗性基因挖掘和抗黑穗病甘蔗品种的改良；高抗及抗病种质CP96-1252、FR93-910、云蔗02-2332、CP89-2143、POJ2878等可作为抗病育种的核心亲本。

海河平原冬小麦源库特征与品质性状的协同演变分析

杜瑞瑞, 黄学郡, 于洋, 孙萌萌, 李振磊, 蒋文娜, 刘小利, 甄文超, 王彦东

中国农业科学. 2026, 59(19): 4235-4249. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.004

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【目的】探究海河平原冬小麦品种更替过程中源库特征与品质性状的协同演变规律，为协调高产与优质的小麦育种和栽培提供理论依据。【方法】以1950s至今审定的30个主栽冬小麦品种为试验材料，于2022—2025年3个小麦生长季在河北农业大学辛集试验站进行田间试验，测定源特性指标（叶面积指数、净光合速率等）、库特性指标（单位面积粒数、灌浆速率、产量等）及品质性状（蛋白组分、淀粉特性、加工品质等），并分析碳氮比与代谢酶活性，采用混合效应模型和Mantel检验探析源库特征与品质性状的演变规律及其相互关系。【结果】品种更替优化了源库特性，源活性（净光合速率）每10年提升0.66 μmol·m^-2·s^-1，库容（单位面积粒数）和库活性（平均灌浆速率）每10年分别增加626.56 grains/m²和0.03 mg/(grain·d)，使库强度（产量）每10年提高551.77 kg·hm^-2。然而，这一过程导致了明显的“碳稀释效应”，造成产量-品质失衡：支链淀粉含量每10年显著增加0.31%，而总蛋白含量每10年下降0.23%，沉降值和湿面筋含量等加工品质指标每10年分别显著降低0.96 mL和0.71%，且蛋白特性与源活性、库强度呈显著负相关关系。碳氮代谢相关酶活性表明，品种更替显著提高了蔗糖合成酶和谷氨酰胺合成酶等关键酶活性，使得籽粒碳氮比每10年增加1.44，而茎、叶碳氮比显著降低，进一步揭示品种更替导致了碳氮代谢分配格局的改变。【结论】现代高产品种通过源活性提升与库容扩大实现了产量突破，但籽粒氮素积累相对不足，使得产量与品质难以协同提升。建议通过开花期氮肥后移和灌浆期水分调控等栽培措施协调碳氮代谢，并结合选育高氮同化或高氮运移效率的品种，以缓解碳稀释效应，实现产量与品质的协同提升。

多样化轮作对土壤微生物群落特征和共现网络的影响

王璐莹, 杨杰, 卢海涛, 王欣, 赵英龙, 杨杰, 王贵彦

中国农业科学. 2026, 59(19): 4250-4262. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.005

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【目的】探究不同轮作模式对土壤微生物群落特征和共现网络的影响，为改善土壤微环境，提升土壤生态系统稳定性与抗逆能力提供了理论依据。【方法】以华北平原冬小麦-夏玉米复种连作（WMWM）为对照，设置春甘薯与冬小麦-夏玉米轮作（SPWM）、春花生与冬小麦-夏玉米轮作（PWM）和春谷子与冬小麦-夏玉米轮作（MWM）3种轮作模式。基于6年田间定位试验，利用扩增子测序和随机森林等方法，系统分析不同轮作系统对土壤微生物多样性、群落组成、共现网络及其与土壤性质和产量的影响。【结果】与冬小麦-夏玉米复种连作（WMWM）相比，轮作显著提升了土壤微生物α多样性。其中，春甘薯与冬小麦-夏玉米轮作（SPWM）的细菌ACE指数较对照显著增加22.8%，春谷子与冬小麦-夏玉米轮作（MWM）的真菌ACE指数较对照显著增加52.2%，春花生与冬小麦-夏玉米轮作（PWM）和春谷子与冬小麦-夏玉米轮作（MWM）的细菌和真菌的Simpson指数和Shannon指数较冬小麦-夏玉米复种连作（WMWM）均显著增加。主成分分析（PCA）分析表明，多样化作物轮作改变了土壤微生物群落结构，形成了相对独特的微生物群落。轮作提高了变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）等优势细菌及子囊菌门（Ascomycota）、球囊菌门（Glomeromycota）等优势真菌的相对丰度。春花生与冬小麦-夏玉米轮作（PWM）和春谷子与冬小麦-夏玉米轮作（MWM）的变形菌门（Proteobacteria）相对丰度分别较对照提高12.8%和14.0%；春甘薯、春花生和春谷子与冬小麦-夏玉米轮作的子囊菌门（Ascomycota）和球囊菌门（Glomeromycota）相对丰度比对照显著提高34.9%、42.7%和46.2%；同时，轮作增加了微生物共现网络的节点数，提高了平均聚类系数和模块化程度，正向互作比例提升。相关分析结果表明，细菌多样性、群落结构和共现网络与土壤全氮、铵态氮、硝态氮、有机碳显著相关，而真菌多样性、群落结构和共现网络与土壤全氮、速效钾、速效磷、铵态氮、微生物生物量氮显著相关。随机森林预测模型表明，铵态氮、硝态氮、真菌群落丰度、真菌多样性和真菌共现网络是影响产量的关键因素。【结论】多样化作物与冬小麦-夏玉米轮作通过优化土壤微生物群落结构，改善微生物共现网络结构，有效增强土壤生态系统的稳定性与复杂性，可为提升粮田土壤生态系统稳定性与抗逆能力提供理论依据。

长期施用生物炭对瘠薄旱地农田固碳减排及作物生产的影响

段旭坤, 魏禾雅, 李建政, 田峪萍, 王立刚

中国农业科学. 2026, 59(19): 4263-4276. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.006

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【目的】瘠薄旱地农田中长期施用生物炭的效应尚不明确，本研究旨在通过长期定位试验定量分析氮肥减施条件下生物炭施用对黄淮海区域瘠薄农田固碳减排和作物生产的影响，为该区域同类型中低产田生物炭施用提供优化方案与科学依据。【方法】依托于农业农村部燕山生态环境重点野外科学观测试验站，在瘠薄农田开展了10年长期定位试验，设置农民常规施氮（N）、减施40%氮肥（RN）、减氮+每年施用低量生物炭（RNC1）及减氮+每5年施用高量生物炭（RNC5）4个处理，测定土壤有机碳含量及N₂O排放通量，并结合土壤理化性状及作物产量等指标综合评价不同生物炭施用处理对瘠薄旱地固碳减排效应及作物生产的影响。【结果】与RN处理相比，RNC1处理显著提高土壤的速效养分水平，有效磷和速效钾分别提高28.5%和7.9%；而RNC5处理更侧重于土壤氮素固持，表层和深层土壤的全氮含量分别显著提高7.4%和13.5%，深层土壤的碱解氮含量显著提高10.3%。施用生物炭显著增加了土壤有机碳储量并改善了土壤碳组分，与N处理相比，RNC1与RNC5处理土壤有机碳储量分别提高了34.8%与38.6%，其中颗粒态有机碳含量分别提高了19.5%和20.5%，矿物结合态有机碳含量分别提高了78.3%和88.9%。减氮配施生物炭还减少了N₂O排放，与RNC1处理相比，RNC5处理N₂O累计排放量减少了13.0%，表明每隔数年施用一次生物炭能够有效发挥其土壤改良的特性并更有利于农业生态系统固碳减排。【结论】施用生物炭能够大幅提高土壤碳储量、减少温室气体排放、并改善土壤养分环境，其中每5年施用3.85 t生物炭还能够兼顾瘠薄农田固碳与作物产量的稳定性，可作为黄淮海区域瘠薄农田绿色低碳发展策略。

连续耕种和退耕造林对典型草原氮、磷养分的影响

包雨凡, 珠娜, 张敬敏, 赵曼, 刘嘉慧, 罗玉红, 李乐, 徐诺, 闫玉春

中国农业科学. 2026, 59(19): 4277-4288. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.007

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【目的】探究内蒙古典型草原开垦后长期耕种及退耕后造林对土壤氮、磷养分的影响，以期为草地合理利用和可持续发展提供科学依据。【方法】于2020年8月选择内蒙古锡林郭勒典型草原的天然草地、耕地（连续耕种60年）以及灌木林地（退耕造林17—18年）进行土壤采样，分层采集0—50 cm土层土样，测定不同利用方式下土壤全氮（TN）、全磷（TP）、铵态氮（NH₄⁺-N），硝态氮（NO₃^--N）以及速效磷（AP）的含量，并计算、比较、分析用地类型变化对土壤氮、磷养分含量的影响。【结果】天然草地开垦和退耕造林对土壤氮、磷养分有显著影响：（1）天然草地开垦并长期耕种显著减少了0—10 cm土层全氮、全磷和铵态氮的含量，显著增加了0—30 cm土层速效磷的含量。（2）退耕并种植灌木后，土壤全氮和铵态氮含量没有显著变化，而土壤硝态氮含量(0—50 cm)、土壤全磷（20—50 cm土层）、土壤速效磷（0—30 cm土层）含量均显著下降。（3）土壤硝态氮和速效磷等速效养分对土地利用变化的响应更为剧烈。【结论】天然草地开垦后使土壤全氮、全磷含量下降，而当前以豆科灌木造林配合林下草本刈割的管理模式，难以在短期内实现土壤养分的有效恢复，甚至会加剧磷素的缺乏。

基于本土化排放因子的中国农业土壤一氧化氮排放清单核算与减排潜力预测

曾慧明, 卢可馨, 周文晶, 程琨

中国农业科学. 2026, 59(19): 4289-4300. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.008

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【目的】一氧化氮（NO）不仅是对流层臭氧形成的重要前体物，还参与酸雨形成及氮沉降过程，严重威胁生态安全。农业是NO关键人为源，中国作为氮肥消费第一大国，其排放不容忽视。针对当前估算依赖全球默认排放因子（EF）或全国单一EF导致的高不确定性问题，本研究旨在构建体现中国地理区域、作物及肥料类型特征的本土化EF数据集，核算2021年中国农田土壤NO排放清单并评估减排潜力，为农业绿色发展提供科学依据。【方法】通过系统检索中国知网和Web of Science数据库，从54篇田间原位观测文献中提取440对全生育期数据。对比最大似然法（M1）、带截距线性回归法（M2）及无截距线性回归法（M3）3种EF计算方法，采用70%样本计算+30%独立验证模式，筛选最优算法计算中国本土化EF。结合2021年各区域作物种植面积和施氮量统计数据，核算中国农业土壤NO排放清单，并通过误差传递法量化不确定性。最后，设定化肥减量和有机替代等优化管理情景，预测了NO减排潜力。【结果】独立验证结果显示，M1法预测精度最高（R²=0.56），计算得出的本土化EF显示出显著的作物与施肥差异，单施化肥茶园EF最高（1.91%），稻田最低（0.27%）；有机无机肥配施较单施化肥普遍降低了EF。在空间分布上，EF呈现东南高、西北低的特征。据估算，2021年中国农田因施用氮肥导致的NO排放总量为15万t，不确定性控制在9.1%。从作物贡献来看，粮食作物是主要排放源，贡献了总排放量的49.9%，其中玉米因种植面积大、施氮量高而贡献最大（3.18万t）；尽管茶树和甘蔗的种植面积较小，但其高强度的氮肥投入导致其单位面积排放强度较高，茶树和甘蔗的排放强度分别为7.02和2.55 kg NO-N·hm^-2。从区域分布看，华东地区贡献了全国粮食作物总排放量的40.9%（3.06万t）。情景分析表明，中国农业土壤NO排放具有较大的减排潜力。通过实施氮肥减施及推广有机肥替代技术，全国NO减排潜力可达24%，相当于年减少3.6万t NO-N排放。华东、华北和东北地区贡献了全国粮食作物减排量的78.9%。【结论】本研究通过构建基于实测数据的本土化EF数据集，将中国农业土壤NO排放估算的不确定性控制在9.1%。不过，受限于东北、西北等地区实测数据的缺失，区域估算结果仍存在一定不确定性。研究明确了中国农业土壤NO排放具有显著的空间异质性和作物特异性，指出华东地区以及高氮投入的经济作物是未来NO减排的重点管控领域。研究证实，优化化肥施用量、实施有机肥替代是实现农业土壤NO减排的有效途径。本研究结果为制定分区域、分作物的差异化农业氮素管理政策及大气污染防控措施提供了科学支撑。

自然养育农业：基于多界协同的新农业态思考

陈柯烨, 蒋硕匀, 王先哲, 梁新强, 汤小天, 姜培坤, 岳春雷, 张志剑

中国农业科学. 2026, 59(19): 4301-4317. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.009

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针对当前全球农业发展中生态退化、资源约束与品质需求间的失衡问题以及有机农业的局限性，本文提出了“自然养育农业”这一农业发展新范式，即通过优先培育土壤、生物群落、物质循环等生态载体，发挥“生物质矿产”核心资源优势，在有机农业禁化学品投入的基础上实现优质农产品增产、生态载体健康及其生态资产增效的进阶形态。本研究采用理论分析与案例研究相结合的方法。首先，梳理并讨论当前各类可持续农业模式与自然养育农业的联系与区别，再结合生态学整体论、循环经济理论和生态资产理论，构建自然养育农业的分析框架。其次，选取具有代表性的植物界、动物界和菌物界3类实践案例，通过整理多种生态指标分析自然养育农业在资源循环、系统韧性提升和生态资产增值方面的作用机制，并阐述其“先养育、后生产、再增值”的可行性。具体包括：（1）在植物界案例中，通过采取生物有机肥、绿肥还田、生态水体和缓冲带建设等措施，农场在2年多养育后土壤有机质含量显著提升，蔬菜地蚯蚓密度明显增加，化肥和农药使用大幅减量，主要土传病害发生率显著下降，并形成一定碳汇收益和农旅附加收益。（2）在动物界案例中，经生态塘改造与2年多养育后，养殖水体生物多样性显著恢复，鱼塘食物链趋于完整，配合中草药、菌酶制剂和昆虫蛋白替代技术，实现全年禁用抗生素与常规渔药，鲈鱼产量和品质同步提升，并增加了副产渔获和水生植物收益。（3）在菌物界案例中，利用闲耕期开展稻草赤松茸栽培，并配施虻粪促进秸秆降解和土壤培育，实现了秸秆高值化利用、土壤固碳增强、菌群多样性提高和菌渣还田二次养育，体现生产过程与生态养育耦合的特点。自然养育农业是在有机农业的基础上进一步强调生态载体培育、系统内循环和生态资产增值的农业发展路径，其本质是以生态健康支撑稳定生产和多元价值实现。未来应围绕区域适配、技术体系构建、长期定位监测、生态资产核算和标准认证等方面开展深入研究，以推动自然养育农业由概念探索走向规范化应用。

导读: 基于自然的解决方案：绿色农业转型的研究范式与中国实践

贾相平, 成功

中国农业科学. 2026, 59(19): 4318-4322. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.010

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全球基于自然的解决方案在农业研究中的演进脉络、驱动机制与中国路径

梁晓贺, 王琦, 雷洁, 周加加, 吴俣, 周爱莲

中国农业科学. 2026, 59(19): 4323-4334. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.011

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在全球气候变化加剧与粮食安全面临多重挑战的时代背景下，基于自然的解决方案（nature-based solutions，NbS）正成为引领农业绿色转型的关键范式。本文系统梳理国际与国内NbS农业研究的演进逻辑，识别高影响力成果的驱动要素，剖析我国在该领域面临的本土化困境与制度瓶颈，为构建具有中国特色的农业NbS理论体系与全球协同路径提供决策依据。基于Web of Science与CNKI数据库，本文采用文献计量与多元回归相结合的量化分析框架。运用科学知识图谱提炼国内外研究的核心议题与演变规律；同时构建多元回归模型，从合作网络、区域地缘、资源配置及学科交叉4个维度，定量测度影响全球NbS农业研究学术影响力的关键机制。国际NbS农业研究经历了理论奠基、应用拓展及机制深化与模型驱动3个递进阶段，聚合成农业生态系统协同增效机制、城市农业生态化转型路径、智能生态农业设施研发与NbS农业应用效益评估4大核心议题，呈现高度实证化与精细化特征。回归分析显示，资金投入、跨国协同与多学科交叉显著提升了研究的学术影响力。欧洲凭借制度化优势主导全球规则制定，中欧合作学术溢出效应显著，使中国成为连接西方理论与大规模落地验证的关键枢纽；欧美核心基金有效地将资源转化为学术话语权，我国国家级资助对前沿基础理论创新的驱动效应尚待加强。中文语境下的研究呈现宏观统筹与地方协同的双层驱动特征，研究重心逐步由宏观理念探讨向微观工程实践转移；但整体研究网络呈现离散性特征，学科分布高度集聚于环境科学与传统农林学科，尚未形成跨系统耦合的综合建模范式。因此，尽管我国NbS农业发文规模已居全球前列，但仍面临发文规模与国际影响力不匹配、研究偏重局部技术验证而缺乏系统整合、农业在NbS全局中战略地位相对弱化以及自主理论体系尚待完善等挑战。为此，未来应深化国际协作以共建标准化评估体系，引入社会生态技术系统分析框架以突破学科壁垒，强化顶层设计以提升农业NbS的科研战略权重；并致力于推动国际NbS框架与我国山水林田湖草沙生命共同体理念的深度融合，从而构建兼具中国特色与全球视野的NbS农业自主知识体系。

基于自然解决方案的作物高产可持续转型

罗宁, 李兆磊, 徐彩龙, 牛娜, 王璞, 孟庆锋

中国农业科学. 2026, 59(19): 4335-4348. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.012

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在全球农业面临持续增长的粮食高产需求与日益严峻的资源与环境约束的双重压力下，探索支撑作物生产实现可持续转型的新理念与可行路径已成为亟需解决的科学问题。本文旨在系统阐述基于自然的解决方案（nature-based solutions，NbS）在作物高产可持续性协同提升中的作用与潜力，构建NbS驱动的农业养分管理理论框架，分析典型技术路径及其实践成效，并梳理相关标准与政策进展，为提升农业系统的生态生产力提供科学支撑。本文系统回顾了当前农田可持续管理的主要路径及其局限，以养分管理为例，提出了NbS的作物高产可持续转型三重路径，并结合世界自然保护联盟发布的全球NbS标准，分析了其在农田管理中的适用性。NbS养分管理通过发挥自然生态过程、优化系统结构和强化多要素协同，可显著提升作物体系的养分利用效率和生态服务功能，实现作物高产、资源高效利用与环境友好的协同目标。本文提出的三重路径包括：一是作物体系内投入因素优化，主要涉及养分等资源投入类型与施用方式等调整；二是作物体系的整体调整，比如在主粮作物中引入豆科作物构建新体系，实现生物固氮、改善养分平衡并促进碳减排；三是作物体系与内部投入要素的协同调控，促进农业系统整体转型与韧性提升。典型区域案例验证了NbS在高产作物体系中提升养分利用效率、减少环境污染与增强系统韧性方面的综合效益，显示出良好的技术可行性与应用潜力。因此，NbS为实现作物高产可持续转型提供了系统化途径。通过融合自然生态过程与现代农业管理，可实现养分高效利用、生态功能恢复与环境风险降低的多重协同，推动农业体系向绿色、低碳与韧性方向发展。进一步完善NbS养分管理的政策支持体系与实施机制，有望在促进农业绿色发展、助力“双碳”战略与保障国家粮食安全等多重目标的协同实现中发挥关键支撑作用。

基于自然解决方案的秸秆综合利用关键技术和模式—粮菇定区轮作

孔维丽, 王立杰, 郑靖康, 高芳, 李涛, 张珂珂, 张玉亭

中国农业科学. 2026, 59(19): 4349-4357. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.013

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随着世界人口持续增长及食物需求扩大，农业生产规模不断增长，秸秆作为农业生产的一种副产品，其产量也随之增加。为应对闲置秸秆资源及利用不充分带来的空气污染及农业耕地生态系统不可持续性问题，以基于自然的解决方案（nature-based solutions，NbS）理念为基础的粮菇定区轮作技术提供了一种生态友好、经济高效、可持续发展的新秸秆综合利用模式。本文首先对粮菇定区轮作技术进行界定，即粮食作物和大球盖菇在设定单元内以不同地块及不同年份进行轮换种植，并与秸秆肥料化、秸秆能源化、秸秆饲料化、秸秆基料化和秸秆原料化模式进行对比分析；然后，从自然系统性、多尺度匹配、经济可行性及应对粮食安全及农业污染的社会挑战论等方面分析论证粮菇定区轮作技术蕴含的NbS理念；并依据中国部分地区实践数据和相关文献实证数据对粮菇定区轮作技术的耕地生态效益和经济效益等多重效益进行论证。粮菇定区轮作技术的优势在于将粮食生产与食用菌栽培在时间与空间上相融合，避免了其他秸秆综合利用模式的局限性；且粮菇定区轮作技术能够实现生态效益、经济效益和社会效益的协同发展，与NbS理念相契合。鉴于粮菇定区轮作技术在治理框架、监测评估和规模化推广等方面与NbS标准存在差距，本文提出以下实践建议，一是政府应该采取针对性政策给予推广应用方面的支持；二是在县、乡、村三级，构建“政府+企业+合作社+农户+科研机构”的多元共治平台，保障农户在模式选择、利益分配等环节的知情权、参与权和决策权；三是联合科研院所，围绕生态效益、经济效益和社会效益三大维度，建立一套可量化、可操作的评估指标，构建科学、可靠及持续性数据，从而使粮菇定区轮作技术模式升华为符合NbS国际标准的可复制、可推广的成熟范式。

基于自然的解决方案视角下强化国际食品法典标准体系：治理模型和实践路径

宁明皓, 路馨丹, 高芳, 徐上, 贾相平

中国农业科学. 2026, 59(19): 4358-4373. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.014

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在全球农业可持续发展面临高产需求与生态约束的双重挑战背景下，如何调和国际食品法典（Codex Alimentarius，Codex）以风险排除为核心的刚性治理逻辑与基于自然的解决方案（nature-based solutions，NbS）多目标系统优化的柔性实践之间的结构性差异，成为提升农业综合治理效能的关键议题。本文系统回顾了Codex与NbS的发展历程、核心特征和治理挑战，创新性提出“NbS视角下深化Codex韧性转型”的核心理念，基于国际制度光谱模型，揭示Codex作为成员国政府主导的“委托-代理”机制特征及NbS依托多元主体形成的“协调-中介”治理弹性格局。为克服治理碎片化，本文提出了Codex本位模式、NbS本位模式及双重心协同模式3种静态融合模式，并建立政府/市场双驱动的动态循环机制，关键阈值智能切换实现治理主体在“指令-协调”角色间的周期化动态转换结合我国国情，在四元简化治理范式下，研究提出了分层次治理战略，以实现“政策引导→技术转化→区域实施→反馈优化”的闭环循环。动态循环试点将在多元共治区内开展，该区域作为系统集成与动态调控的核心平台，协调Codex的统一性要求与NbS的本地适应性。同时，为应对主体角色高频转换和社区参与流于形式化的挑战，本文同步建立了渐进式风险防控机制。该机制确保当生态绩效和社会效益连续低于预警阈值时，系统将自动从柔性协调模式切换为政府强制干预模式，确保刚性底线合规。本文为调和Codex与NbS的结构性差异提供了理论范式，通过本土化治理结构重构，实现了NbS的柔性目标与Codex刚性基准的有机结合。该融合路径不仅为提升农业治理的韧性和可持续性提供了操作性方案，也为中国积极参与国际食品法典委员会及全球农业治理规则体系改革铺垫了实践路径。

基于自然解决方案视角下的农业文化遗产研究范式探析

肖云泽, 张宇, 成功, 练子柔, 周厚熹

中国农业科学. 2026, 59(19): 4374-4390. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.015

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【背景】农业文化遗产是人类与自然协同演化的农业生态系统和知识体系，在当前全球粮食系统面临气候变化冲击、土地退化和生态系统服务功能下降的背景下，作为保障粮食安全和实现农业可持续发展的关键资源，其多功能价值得到广泛关注。自2023年起，中央一号文件开始将“农业文化遗产保护利用”纳入国家战略，为其制度化发展奠定了政策基础。与此同时，国际自然保护联盟提出的“基于自然的解决方案”（nature-based solutions，NbS）理念也在农业与生态治理领域快速发展，强调利用生态过程解决社会挑战。【目的】将NbS作为一种分析框架，可以深入、系统、全面地研究农业文化遗产，建立跨学科的研究范式，并为农业文化遗产的保护、监督、管理、评估、利用和研究提供国际通用的指标体系。【方法】本文以概念比较分析为工具，提出农业文化遗产是NbS的一种典型形态，能够有效应对粮食安全、生态系统退化与乡村社会脆弱性等问题。结合IUCN NbS全球标准中的8项准则与28项评估指标，采用指标评价法，对全球重要农业文化遗产（Globally Important Agricultural Heritage Systems，GIAHS）和中国重要农业文化遗产名录中的代表性案例进行系统实证分析。【结果】在NbS的8项准则的每个类别之内，以全球农业文化遗产和中国农业文化遗产各3个案例，尽可能涉及更广泛的地域，更多样的生态系统，更异质的生计类型，共计16个全球农业文化遗产和18个中国农业文化遗产。这些案例支撑了28项指标的所有相关内容，显示出农业文化遗产在生态系统服务、生物多样性保育、农田治理、气候韧性、社区参与等方面高度契合NbS标准，且NbS指标体系具有适用于农业文化遗产评估与政策规划的可行性。【结论】从概念结构、价值目标和系统属性来看，农业文化遗产与NbS之间具有高度契合性，农业文化遗产是NbS的子集。因此，可以采用NbS的原则、准则和指标体系对农业文化遗产进行分析与讨论，从而为农业文化遗产的保护、监督、管理、利用和评估提供全球适用的分析框架。该研究为农业文化遗产融入全球NbS政策体系与农业绿色转型提供了研究范式与实证路径。

未来食品视角下的谷物科学及加工技术

魏益民, 卢淑雯, 刘景圣, 张浩, 张波, 沈群, 佘永新, 胡新中, 关二旗, 张影全, 李明, 郭波莉

中国农业科学. 2026, 59(19): 4391-4399. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.016

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未来食品旨在系统性解决食物供给质量安全、营养健康、环境友好及智能化生产等重大问题，这为传统谷物科学与加工技术带来了前所未有的挑战与机遇。当前谷物科学与加工技术领域主要面临的挑战包括：智能在线检测和区块链追溯系统的高成本与产业化渗透率低，跨品种和场景应用精度不足；谷物多组分协同机制缺乏全面理论体系，个性化营养与加工路径尚待优化；绿色生产技术发展不足，单点技术缺乏集成应用，有效性和经济性亟待提升；交叉融合技术尚未突破规模化生产难题，传统产业面临自主创新和关键装备瓶颈；食品安全快测技术面临地域性差异、模型稳定性不足等。基于未来食品科学与工程的战略视角，本文梳理和凝练了谷物科学与加工领域的重点研究方向与核心技术，具体如下：（1）数字化与智能化驱动的谷物加工技术，包括谷物原料在线质量检测与分级、AI工艺参数优化和实时调控、区块链追溯系统等；（2）精准营养导向的谷物组分与健康食品加工，包括谷物组分定量健康效应、靶向功能因子递送系统、个性化食品定制方案；（3）可持续与绿色化谷物加工工艺，包括非热加工技术应用、全组分利用与副产物高值转化、清洁生产技术优化等；（4）新型谷物资源发掘与传统食品产品创新，包括新型物理改性与生物加工、传统食品升级与产品创新等；（5）食品质量安全智能化保障体系，包括快速检测技术集成、智能化风险预测平台构建和应用。未来食品的研究方向将推动数字化、智能化、精准营养与可持续发展理念的深度融合，为保障国家粮食安全、乡村产业振兴、提升国民健康水平提供重要支撑，服务于“健康中国”战略的全面实施。

低氧相关因子在牦牛和黄牛小肠组织中的表达差异分析

张叶琼, 王军, 徐铭蔚, 胡嘉琦, 刘莎莎, 蓝雯琳, 谈笑, 杨琨

中国农业科学. 2026, 59(19): 4400-4416. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.017

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【目的】探究丙酮酸脱氢酶激酶1 (pyruvate dehydrogenase kinase1, PDK1)、缺氧诱导因子1α (hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α)、转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)、血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor，VEGF)、母系抗皮节蛋白同源物2 (mothers against decapentaplegic homolog 2, Smad2)和母系抗皮节蛋白同源物3 (mothers against decapentaplegic homolog 3, Smad3)等低氧相关因子在小肠组织中的表达差异，揭示牦牛对低氧环境的肠道适应机制。【方法】选取高原牦牛和平原黄牛的小肠组织（十二指肠、空肠、回肠）作为研究对象，采用苏木精-伊红染色(hematoxylin-eosin staining, H.E)、过碘酸雪夫染色(periodic acid-Schiff staining, PAS)、Masson三色染色(Masson’s trichrome staining)以及免疫组织化学染色。在光学显微镜下对以上染色后的组织切片拍照，利用图像分析软件对H.E染色下的肠绒毛高度(villus height, V)、隐窝深度(crypt depth, C)以及PAS、Masson、免疫组织化学染色的平均光密度(average optical density analysis, AOD)进行分析，并用平均光密度值表示阳性表达结果，从而探究低氧相关因子在不同物种、不同肠段组织中的分布特征与表达差异。【结果】H.E染色结果显示，牦牛与黄牛十二指肠肠道消化指标V/C值（肠绒毛高度/隐窝深度，villus height/crypt depth）均显著高于空肠和回肠(P<0.05)，且牦牛十二指肠V/C值显著高于黄牛同肠段(P<0.05)。PAS染色结果进一步显示，PAS阳性物质在十二指肠的表达强度显著高于空肠和回肠(P<0.05)，且在纹状缘、杯状细胞和潘氏细胞中呈强阳性表达，牦牛各肠段中的表达显著高于黄牛(P<0.05)。Masson三色染色结果显示，牦牛与黄牛小肠组织的胶原纤维含量均存在显著种间与肠段差异(P<0.05)，其中黄牛十二指肠和空肠纤维含量占比显著高于牦牛对应肠段(P<0.05)。免疫组织化学检测到，PDK1、HIF-1α、TGF-β、VEGF在牦牛和黄牛小肠组织的阳性表达区域呈现清晰的棕黄色，主要定位于纹状缘、潘氏细胞及杯状细胞，且在小肠腺部位的表达特征存在明显的种间差异，黄牛十二指肠和空肠肠腺呈弱阳性表达，牦牛对应部位呈强阳性表达。组织差异分析显示，上述因子在十二指肠的表达量显著高于空肠和回肠(P<0.05)。物种差异上，牦牛小肠组织的整体表达水平显著高于黄牛(P<0.05)；但Smad2和Smad3的表达与上述因子有差异，Smad2和Smad3在十二指肠中的表达显著低于回肠和空肠(P<0.05)，并且在牦牛十二指肠和回肠中的表达显著低于黄牛(P<0.05)，在牦牛空肠中的表达显著高于黄牛(P<0.05)。【结论】H.E染色、特殊染色及免疫组织化学染色结果显示，牦牛与黄牛小肠在形态结构、糖类物质分布及低氧相关因子表达方面存在显著差异，提示牦牛肠道在结构与分子层面具有独特的低氧适应特征，PDK1、HIF-1α及VEGF等因子可能在牦牛肠道低氧适应机制中发挥了重要作用。研究为高原动物肠道适应研究提供了基础数据，也为低氧相关肠道疾病的机制探讨与防治提供了参考。

牛呼吸道疾病综合征病原菌多重qPCR检测试剂盒的研制与应用

刘鑫卓, 王馨钰, 张跃伟, 吴浩, 谷月, 王爽, 吴文学

中国农业科学. 2026, 59(19): 4417-4432. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.018

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【背景】近年来，我国牛肉与牛奶消费需求持续增长，伴随养殖规模扩大，牛群健康监测需求愈发迫切。牛呼吸道疾病综合征作为危害最严重的疾病类型之一，其发病率呈现显著上升态势，对养牛业造成了持续性的经济损失。犊牛呼吸道疾病综合征病病原复杂，病原体间存在频发共感染现象，导致诊断难度显著提升。当前商品化检测试剂盒存在种类匮乏、检测通量有限等不足，难以满足规模养殖场对早期精准诊断的需求。【目的】研制一种特异性强、灵敏度高、重复性好，可同时检测牛呼吸道疾病综合征（bovine respiratory disease complex，BRDC）4种主要病原菌的多重荧光定量PCR（multiplex quantitative real-time PCR，qPCR）试剂盒，以克服传统方法检测周期长、灵敏度低的不足，为BRDC的快速诊断与科学防控提供可靠技术支撑。【方法】采集经严格验证无4种靶标病原的健康犊牛鼻拭子，通过高通量测序构建鼻腔微生态背景核酸数据库，并提取其总核酸制备成“背景核酸样品”，以模拟临床样本的复杂干扰基质；针对牛支原体（Mycoplasma bovis, Mp.bovis）、牛分枝杆菌（Mycobacterium bovis, Mb.bovis）、牛多杀性巴氏杆菌（Pasteurella multocida, P.multocida）和牛肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae, K.pneumoniae）的保守基因区域设计特异性引物与探针，采用多步生物信息学筛选策略，严格评估引物二级结构及与非靶背景核酸的同源性，彻底剔除与非靶标菌群的交叉反应风险；将背景核酸样品分别与缓冲液和病原核酸样品混合制备包含真实样本干扰成分的阴阳性对照品；通过Gradient梯度设置优化退火温度，矩阵法优化引物探针浓度，系统评估试剂盒的灵敏度、特异性与重复性；并使用117份临床样本进行验证。【结果】该试剂盒对上述牛支原体和牛分枝杆菌的检测灵敏度均达到1拷贝/μL，对多杀性巴氏杆菌和肺炎克雷伯菌的检测灵敏度均达到10拷贝/μL，扩增效率较高。在特异性验证中，该体系与牛呼吸道常见共生菌及其他病原体均无交叉反应，无非特异性扩增信号，重复性试验中，批内和批间变异系数均低于10%，表明试剂盒具有良好的稳定性和可重复性；临床样本中病原检出率分别为17.09%、14.53%、6.84%和45.30%，所有阳性样本经测序验证一致。【结论】成功研制出一种可同时快速、灵敏、特异检测牛支原体、牛分枝杆菌、牛多杀性巴氏杆菌和牛肺炎克雷伯菌等BRDC 4种病原菌的多重qPCR试剂盒。该试剂盒通过引入背景核酸模拟与多步生物信息学筛选策略，有效解决了复杂临床样本中的非特异性干扰问题，确保了检测体系的准确性与可靠性。其灵敏度高、特异性强、重复性好，可将检测周期从传统方法的数天缩短至2h以内，显著提升了临床诊断效率，为早期快速诊断、疫情监测预警及精准用药防控提供了关键技术支撑，具有广阔的推广应用前景。

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