冷胁迫是影响苹果生产的重要限制因素。在本研究中，我们以苹果砧木‘M9T337’和‘60-160’的组织培养幼苗为试材进行检测，发现它们对冷胁迫分别表现为抗性和敏感性。‘M9T337’和‘60-160’幼苗在冷胁迫（1℃）处理48小时后，差异表达基因（DEGs）的富集途径和生理变化明显不同，表明它们对冷胁迫的反应存在差异。两个砧木幼苗WRKY转录因子差异表达分析表明MdWRKY40is和MdWRKY48为潜在冷耐性调控子。在苹果愈伤中分别过表达MdWRKY40is和MdWRKY48，结果发现过表达MdWRKY48的愈伤没有明显效果，而MdWRKY40is能促进花青苷积累和提高愈伤冷耐性，并促进花青苷合成结构基因MdDFR和冷信号核心基因MdCBF2的表达。酵母单杂和凝胶阻滞（ EMSA ）分析表明MdWRKY40is仅能结合MdDFR的启动子。酵母双杂和双分子荧光互补（BiFC）表明MdWRKY40is能通过其蛋白N端Leu Zipper与CBF2抑制子MdMYB15L互作。当敲除MdWRMY40is蛋白N端Leu Zipper后，在愈伤中过表达发现其不能影响MdCBF2的表达水平和愈伤冷耐性，表明MdWRKY40is参与冷信号途径是通过与MdMYB15L互作来实现的。综上，MdWRKY40is能直接绑定MdDFR启动子促进花青苷积累，并通过与MdMYB15L互作，干扰其对MdCBF2抑制作用，间接促进MdCBF2表达，从而提高冷耐性。这些结果为苹果砧木抗冷机制的研究提供了新视角，为未来筛选抗寒砧木提供分子依据。
为理解长期有机物料与化学氮肥配施对土壤有机碳和全氮的影响，在黄淮海平原开展了长达30年的小麦-玉米轮作田间试验（1990–2019年）。试验包含5个施肥处理：不施肥（control）、单施化肥（NPK）、化肥与秸秆配施（NPKS）、化肥与有机肥配施（NPKM）和1.5倍化肥与有机肥配施（1.5NPKM），NPK、NPKS和NPKM处理氮投入总量相同。测定试验期间作物产量，采集土壤表层(0–10 and 10–20 cm)和下层(20–40 cm)样品，进行土壤团聚体分级并测定团聚体碳氮含量。有机无机配合处理（NPKS, NPKM和1.5NPKM）与NPK处理相比，30年平均作物产量无显著差异，土壤表层和下层有机碳和全氮均显著提高，表层土壤有机碳和全氮分别提高24.1–44.4%和22.8–47.7%，下层土壤有机碳和全氮分别提高22.0–47.9%和19.8–41.8%%。与NPK处理相比，NPKS处理0-10cm土层和NPKM处理20-40cm土层具有显著较高的大团聚体组分质量比例，提高幅度分别为19.8和27.0%；然而，1.5NPKM处理在0-10cm和20-40cm土层的土壤大团聚体组分质量比例较对照显著降低，下降幅度分别为-19.2和-29.1%。分析表明有机无机配合处理较NPK处理有显著较高土壤有机碳和全氮主要与自由态微团聚体和大团聚体中的微团聚体等土壤稳定性组分的碳氮增加有关，稳定性组分对土壤碳氮含量增加的贡献率分别达81.1–91.7%和 83.3–94.0%。不同施肥处理0-40cm土层的土壤稳定性碳库和氮库与处理年平均碳投入量均呈显著正相关，回归系数分别为0.74和0.72（P<0.01），表明土壤氮对碳贮存的重要性。我们研究为长期有机物料与化学氮肥配施措施在保持合理总氮投入下有利于上层和下层土壤碳氮的保蓄提供了证据。
我国华北地区萝卜生产中施肥过量导致了较低的养分利用率，并造成了严重的环境问题。养分专家系统（Nutrient Expert, NE）是一个基于科学的、实地的施肥决策支持系统，但对于萝卜养分专家系统田间适用性的评价鲜有报道。本研究旨在从农学、经济和环境效益方面验证萝卜养分专家系统的可行性。于2018年4月-2019年11月在我国华北萝卜主产区共实施了46个田间试验。结果表明，与农民习惯施肥（FP）处理相比，NE处理显著降低了氮、磷和钾肥施用量分别为98 kg N/ha、110 kg P2O5/ha和47 kg K2O/ha；与土壤测试（ST）相比，NE处理显著降低了氮肥和磷肥施用量分别为48 kg P2O5/ha和44 kg K2O/ha，而钾肥施用量无显著性差异。与FP和ST处理相比，NE处理显著提高了萝卜产量分别为2.7和2.6 t/ha，提高了经济效益分别达5951和3071元/ha。就全部试验的平均值而言，与FP和ST处理相比，NE处理显著提高了氮、磷和钾肥的农学效率分别为42.4和31.0、67.4和50.9以及20.3和12.3 kg/kg，显著提高了氮、磷和钾肥的回收利用率分别为11.4和7.0、14.1和7.5以及11.3和6.3个百分点，显著提高了氮、磷和钾肥的偏生产力分别为162.9和96.8、488.0和327.3以及86.9和22.4 kg/kg。此外，与FP处理相比，NE处理显著降低了氮肥和磷肥盈余量分别为105.1 kg N/ha和115.1 kg P2O5/ha，降低表观氮素损失达110.8 kg N/ha。综上所述，养分专家系统是一种有效的、可行的推荐施肥方法，可提高我国华北地区萝卜养分利用率和降低环境风险。
了解作物氮（N）素利用率（NUE）的时空动态及其与环境变量的关系可以有效指导土地利用管理和相关政策制定。然而，有关应用统计模型评估作物NUE时空变化的解释变量的研究较少。因此，本研究采用逐步多元线性回归（SMLR）模型和随机森林（RF）模型来评价1990—2015年间中国东北地区（黑龙江、辽宁、吉林）县域尺度下NUE的时空变化。其中，NUE包括N素偏生产力（PFPN）和N素偏因子养分平衡（PNBN）两个指标，解释变量包括农业管理措施、地形、气候、经济、土壤和作物类型。结果表明，1990-2015年间，东北地区PFPN以北部较高，中部较低，PNBN由南向北逐渐增加。而多数县的NUE随着时间的变化逐渐降低。SMLR和RF的模型效率系数对于PFPN分别为0.44和0.84，PNBN分别为0.67和0.89。与SMLR模型相比，RF模型中土壤类型和气候的相对重要性较高，而作物类型的相对重要性较低。蔬菜和豆类种植面积指数、土壤粘土含量、饱和含水量、11-12月植被增强指数、土壤容重和年最低气温是NUE的主要解释变量。本文首次使用SMLR和RF模型对中国东北县级NUE解释变量的相对重要性进行定量研究。研究结果为改善作物NUE提供了重要参考，有利于氮素优化管理、农业可持续发展、保障粮食安全、缓解环境恶化和提高农民收入。
本研究从中国东南、华北和东北花生产区收集了大量的田间试验数据研究了1993-2018年间花生产量、养分吸收和植株体分布特征的变化。从1993至2018年，三大区域的花生荚果产量均逐步增加，东南、华北和东北产区的平均产量分别为4148、5138和4635 kg ha–1。三个区域的氮肥内效率相似，磷肥内效率在区域间从低到高变化为：华北<东南<东北，而钾内效率表现出东南<华北<东北的变化模式。根据养分内效率，生产1吨的荚果产量，花生地上部的平均氮、磷和钾需求量分别为：东南区44.8、5.7和20.6 kg，华北区47.2、5.1和25.5 kg，东北区44.6、4.4和14.7 kg。区域间N/P比以华北<东南<东北的模式变化，东北和华北区N/K比相似，但东南较低。在高量养分吸收情况下，三区域氮、钾收获指数均随养分吸收量的增加而下降。华北高的秸秆磷积累可解释其低的磷肥内效率和N/P比，而东北区高的钾内效率和N/K归因于低的土壤钾供应。前沿分析方法表明养分收获指数随着养分吸收量的增加而下降。本研究揭示了中国不同花生产区的养分供应的限制和盈余状况。
微生物是秸秆的分解者，气候条件和秸秆化学组成影响微生物的生长及其群落组成，并终影响秸秆分解。然而，对我国东北地区秸秆分解过程中的细菌演化特征并不清楚。为了阐明东北地区秸秆分解过程中细菌群体演化特征及其影响因子，我们于2014年10月份将玉米秸秆包埋入田间土壤，在随后的2年中不定期取样并分析秸秆生物量及其中细菌群落组成变化。秸秆埋入土壤5、12和24月后，其生物量积累损失率分别为起始量的18、69和77%；秸秆氮磷养分释放表现出与生物量相似的变化，而秸秆钾素1个月后释放了总量的79%。秸秆细菌丰度和群落组成多样性在埋入土壤后迅速增加，于9或20月后达到最高值。秸秆前期分解主要受环境温度和秸秆化学组成调控，后期主要受秸秆化学组成影响。细菌Actinobacteria、Bacteroidetes和Firmicutes门主导秸秆分解前期的群落组成，而Chloroflexi、Acidobacteria和Saccharibacteria门的丰度在分解后期逐步增加。总之，我国东北地区秸秆还田后的分解速率主要受环境温度和秸秆化学组成调控，秸秆分解过程中细菌群落从前期的富营养型群落主导向后期的贫营养型群落主导演化。
量化当前作物的可获得产量和肥料需求可为评估粮食供应能力提供详细信息以及制定农业决策提供数据支持。本研究收集和汇总了从2000年到2015年中国小麦主产区的5408个田间试验，结合克里格插值和小麦养分专家支持决策系统，分析了小麦产量、土壤养分供应能力（采用相对产量表示，其定义为不施氮（N）、磷（P）或钾（K）肥处理的产量与氮磷钾肥全施处理的产量的比值）和氮、磷和钾肥需求的空间分布。结果表明，所有研究区域的小麦平均可获得产量为6.4 t ha−1，变异系数(CV)为24.9%。华北地区（NCC）和长江中下游地区（MLYR）北部的产量普遍高于7 t ha−1，而西南地区（SWC），东北地区（NEC）和西北地区（NWC）东部的小麦产量通常小于6 t ha−1。氮、磷和钾肥的相对产量大于0.70、0.85和0.85的分布面积分别占研究区域的52.3%、74.7%和95.9%。氮、磷和钾肥的需要量存在差异，其变异系数分别为24.8%、23.9%和29.9%。与其它地区相比，华北地区（NCC）和长江中下游地区（MLYR）北部需要更多的肥料。在所有研究区域中，平均的N、P2O5和K2O的需用量分别为162、72和57 kg ha−1。将可获得产量和肥料需求的空间差异纳入小麦生产实践，将有利于小麦可持续生产和环境安全。
