茶褐素（TBs）是普洱茶、青砖茶等黑茶的特征性功能与品质成分。茶褐素（TBs）是在黑茶的渥堆发酵加工过程中，茶多酚发生酶促和非酶促氧化聚合反应产生的一类多分子量分布、水溶性的褐色聚合物。一直以来，茶褐素的制备是以黑茶为原料进行提取纯化，但制得的茶褐素含有结合态的多糖、咖啡碱等异质成分，难以除去。分离纯化工艺繁琐，有机溶剂使用多，这使其一直难于产业化。本研究分别以表没食子儿茶素（EGC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、EGC/EGCG（质量比1:1）、EGCG/ECG（质量比1:1）、EGC/ECG（质量比1:1）、EGC/ECG（质量比1:1）和EGC/EGCG/ECG（质量比1:1:1）为底物，依次经多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）催化制得茶褐素，命名为TBs-dE-1、TBs-dE-2、TBs-dE-3、TBs-dE-4、TBs-dE-5、TBs-dE-6和TBs-dE-7。研究了TBs-dE（1-7）的理化特性和抑菌活性与机理。感官及色差测定表明7个茶褐素样品均显示不同程度的棕褐色色度。pH3.0-9.0的水溶液中的Zeta电位表明，TBs-dE（1-7）带负电荷，电势随pH增大而增大。紫外可见扫描光谱（UV-vis）显示，TBs-dE（1-7）在208 nm和274 nm处有特征吸收峰；傅里叶红外光谱（FT-IR）表明其为多酚类化合物。TBs-dE（1-7）对大肠杆菌DH 5α（E.coli DH 5α）均具有显著的抑制作用。其中TBs-dE-3的抑菌作用最强（其最小抑菌浓度MIC为1.25 mg/mL，最小杀菌浓度MBC为10 mg/mL），其次是TBs-dE-5、TBs-dE-6。选取这三种TBs-dE进一步探究其抑菌机理。结果表明，TBs-dE通过破坏大肠杆菌的胞外膜，使内容物泄漏，同时增加细胞内活性氧含量，致使因氧化应激引起细胞代谢异常起到抑菌作用。研究结果为茶褐素的产业化制备及产品开发提供理论依据。
准确预测大豆单产对于农业生产、监测和预警具有重要意义。尽管目前有研究已经使用机器学习算法来基于气象数据预测大豆单产，但尚没有充分探讨如何使用不同的模型来有效地将不同地区的大豆气象单产与大豆单产区分开来。此外，综合利用各种机器学习算法的优势与特点以通过集成学习算法提高大豆预测单产精度的研究也不够深入。通过对中国最主要的两个大豆主产区东北地区和黄淮地区，173个县级行政区域和气象观测站跨度34年的单日气象数据和大豆产量数据进行研究与分析，本文采用K近邻（K-Nearest Neighbors, KNN），随机森林（Random Forest, RF）和支持向量机（Support Vector Machine, SVR）作为3个有效的基模型，建立了基于堆栈集成学习框架的高精度、高可靠性大豆气象单产预测模型。通过5折交叉验证进一步提升了模型泛化能力，并利用主成分分析降维和超参数调优对模型进行了优化。利用173个县的5年滑动预测和4种回归指标进行模型精度评价，表明大豆气象单产堆栈集成学习预测模型具有更高的精度和更强的鲁棒性。基于堆栈集成学习框架对173个县大豆单产的5年滑动估测表明，模型估测效果能够详细反映出大豆单产的时空分布变化情况，MAPE低于5%。大豆气象单产堆栈集成学习预测模型为准确预测大豆单产提供了新的思路。
土壤盐渍化是限制干旱区农业生产的一个重要环境问题。将秸秆深还田至地表下40 cm处形成生物质隔层是抑制土壤返盐的有效措施之一，然而，不同用量的秸秆隔层对盐碱土壤剖面有机碳（SOC）和总氮（TN）的遗留效应的影响尚不明确。因此，本研究基于四年（2015-2018年）的不同用量（即0、6、12和18 Mg·ha-1）秸秆隔层处理田间定位试验，分析了秸秆隔层措施对盐碱土壤剖面中有机碳和全氮含量的影响。结果表明：与无秸秆隔层（CK）相比，秸秆隔层处理的20-40 cm和40-60 cm土层SOC含量分别增加了14-32%和11-57%，TN含量分别增加了8-22%和6-34%，SOC含量的增幅高于TN含量，从而20-60 cm土层的C：N比增加。与CK相比，秸秆隔层处理的20-60 cm土层SOC和TN含量的显著增加，导致了土壤层化率（0-20: 20-60 cm）的下降，促进了SOC和TN在土壤剖面上的均匀分布。此外，SOC和TN含量均随秸秆隔层用量的增加而增加，同时秸秆隔层处理有效的水盐调控效果显著提升向日葵产量。综合比较，12 Mg·ha-1的秸秆隔层处理SOC、TN和C:N比相对较高，土壤层化比率较低。以上结果表明，秸秆隔层措施在改善盐碱地底层土壤肥力方面有很大潜力，其遗留效应至少能维持4年
我们利用宏基因组技术研究了玉米种植模式、土壤性质和地理位置对中国4个玉米主产区土壤原核生物群落的影响。在本研究所有土壤样品中，α-变形菌纲、γ-变形菌纲、β-变形菌纲、芽单胞菌纲、酸杆菌纲和放线菌纲是共同优势原核生物类群。非度量多维尺度法分析发现，原核生物群落划分4个组，且与4个玉米种植区相吻合。冗余分析表明，土壤性质(尤其是pH)、地理位置和种植模式共同影响土壤原核生物群落多样性，而地理位置（纬度）、pH和种植模式影响土壤原核生物功能基因。4个玉米生产区土壤原核生物某些代谢途径中的功能基因丰度差异显著，如微生物-微生物相互作用、芳香化合物降解、原核生物固碳途径和微生物在不同环境中代谢等。总之，土壤pH、种植制度和地理位置三者共同影响了我国4个玉米主产区土壤原核生物群落和功能基因。研究结果有助于深入了解大尺度农业生态系统中土壤原核生物群落的组成和基因功能。
氮肥在中国的过度使用及其对农业生产的不利影响已在国内和国际引起关注。除公共机构推动的多种促进农业可持续发展的实践外，借助信息通讯技术或数字服务手段推动可持续农业实践的私人部门创新和创业正在崭露头角。本研究探讨了一个创业企业依托信息技术提供农业技术推广服务对农户采用可持续农业实践的影响。结果表明，依托信息技术的农业社会化服务并没有显著减少小麦种植中的氮肥使用量。然而，信息技术在农业社会化服务的使用却促使农民的氮肥施用趋向于可持续和精准施肥。创业企业的此种创业模式在农户参与性和财务可持续性方面面临巨大挑战。
本研究以矮化梨品种‘601D’及其突变体‘601T’为材料，研究比较了它们的生物学特性，并进一步探讨了601D的矮化机理。生物学特性表明，601D的节间短，树体短而紧凑，叶片厚而宽，气孔密度低，气孔（直径）大，光合能力强。601T的生物学特性表现出显著的差异。内源激素检测结果表明，601D的脱落酸（ABA）、ABA葡萄糖酯和GA4含量较高，而反式玉米素含量较低。通过转录组学分析，发现ABA的生物合成和代谢途径存在显著差异。相关转录因子如bHLH、WRKY和Homeobox等也参与了植物矮化的调控。因此，我们研究了三种与601T有明显差异的激素，发现只有ABA可以诱导601T恢复矮化植株表型。因此，我们认为601D的矮化是由于ABA的过度积累所致。本研究为矮化品种的选育提供了新的理论依据。
连阴雨天气导致田间湿度增大，诱发田间霉菌的生长繁殖，并侵染农作物导致田间霉变的发生。在大豆生长后期，因连阴雨天气导致的田间霉变严重影响大豆的产量和品质。为探究田间霉变诱导大豆品质劣变的机制，本研究利用人工降雨室模拟连阴雨天气，诱发大豆籽粒田间霉变，结合转录组学和多种代谢检测平台，解析田间霉变胁迫下大豆品质劣变的生化机理。研究结果表明，田间霉变影响大豆的外观品质，霉变大豆籽粒皱缩、变形，并出现霉斑。田间霉变使大豆籽粒中蛋白质、多糖等储藏性物质的含量降低，导致籽粒百粒重显著下降。转录组分析发现，田间霉变使大豆籽粒中氨基酸代谢、糖酵解、三羧酸循环、脂肪酸β氧化等初生代谢过程加强。代谢组分析结果也表明，霉变大豆籽粒中多种氨基酸、糖类物质、有机酸的含量显著增加，而脂肪酸的含量则显著下降。与此同时，大豆异黄酮作为一类重要的抗逆活性物质，其生物合成在转录水平和代谢水平均受到田间霉变的诱导。田间霉变诱发大豆籽粒的防御机制，通过分解和消耗储藏性物质为防御体系的构建提供能量和底物，但储藏性物质的消耗导致了大豆品质劣变。本研究为深入了解大豆籽粒田间霉变的机制提供了重要的理论基础，同时也为抗田间霉变大豆品种的筛选指明方向。
草地贪夜蛾自2018年12月11日入侵云南后已在我国定殖并形成了周年繁殖区，春夏季将以周年繁殖区为起点向北迁飞。明确其周年发生区域，对指导我国草地贪夜蛾的监测预警及科学防控工作具有重要意义。对冬季草地贪夜蛾在我国热带和亚热带地区的种群动态研究表明，幼虫虫口密度与冬季温度显著正相关，热带地区草地贪夜蛾幼虫种群密度最高，其次为南亚热带地区，而中亚热带北部地区和北亚热带地区未见草地贪夜蛾幼虫发生。研究结果指出草地贪夜蛾在我国1月份等温线10℃以南的热带和南亚热带地区可周年繁殖，该区域包括海南省和台湾省，以及福建、广东、广西、贵州和云南五省的南部区域。该研究明确了草地贪夜蛾的在中国的周年繁殖区域，为该虫区域性监测预警及防控提供了重要依据。
以往关于脱硫石膏改良盐碱土壤的效果研究，大多评测其对土壤理化性质的影响。然而，脱硫石膏对土壤微生物指标的影响研究鲜见报道，尤其是在其施用多年之后。为探究脱硫石膏改良盐碱土壤的长期效应，在内蒙古托克托县采集了轻度、中度和重度(碱化度分别为6.1-20%、20-30%和30-78.4%)3种碱化区施用脱硫石膏17年后的剖面(0-40 cm)土样，分析了土壤有机碳、养分、微生物量和酶活性的变化情况。结果表明：与对照(不施用脱硫石膏)处理相比，3种碱化区施用脱硫石膏处理0-20 cm和20-40 cm土壤有机碳含量平均值分别增加了18%和35%，0-20 cm土壤速效钾含量平均值增加了51%，20-40 cm土壤微生物量碳和微生物量氮含量平均值也分别增加了69%和194%。除了重度碱化区外，脱硫石膏处理0-40 cm土壤脲酶活性显著高于对照处理。此外，脱硫石膏处理显著提高了3种碱化区20-40 cm土壤碱性磷酸酶活性，但其对0-20 cm土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性的作用效果参差不齐。皮尔逊相关分析结果显示，土壤肥力和生物活性的提高归功于脱硫石膏施用后降低了土壤电导率、pH和碱化度。由此可见，施用脱硫石膏对土壤肥力和生物活性有积极的影响，有助于土壤生态系统的可持续发展，是一种切实可行的碱土改良方法。
研究表明氮肥深施能够减少稻田中氮素淋失、提高氮肥利用率；然而，我们对于稻田土壤微生物，特别是微生物中的丰富物种和稀有物种对于氮肥深施的响应知之甚少，而这一过程对于我们理解农业生态系统的生物多样性和功能至关重要。在本研究中，我们利用二代测序技术和生态模型理论，研究了不同氮肥施用条件下水稻根际土壤中丰富和稀有类群在水稻生长4个阶段的多样性模式及其组装机制。结果显示，在水稻根际土壤中丰富物种和稀有物种具有不同的分布模式：丰富物种广泛存在于各样品中，而稀有物种不是普遍存在的。随机过程在丰富菌群和稀有菌群的群落构建过程中均起着主导作用，其中扩散限制在丰富菌群中起着更重要的作用，而漂移等非主导过程在稀有菌群中起着更重要的作用。扩散限制对氮肥深施下丰富物种和稀有物种的影响高于不施氮肥和传统撒施；然而均值扩散对不施氮肥和传统撒施下稀有物种的影响高于氮肥深施处理。网络分析表明，与稀有物种相比，丰富物种相互之间连接紧密且占据网络的中心位置。尽管如此，大部分的关键物种由稀有物种组成，它们可能在维系网络稳定过程中发挥重要作用。总之，我们的研究结果突出了氮肥深施下根际土壤中丰富菌群和稀有菌群生态机制和共发生模式。
一方面，中国亚热带红壤区水稻土母质和肥力水平多变；另一方面，细菌多样性和群落组成在土壤生态系统过程和功能中发挥关键作用。但是水稻土的母质和肥力对细菌多样性和群落组成的影响如何仍不清楚，不同母质和肥力水平条件下驱动水稻土细菌多样性、群落组成和特异微生物种群变化的关键因素尚不明确。因此，本研究采集亚热带红壤区具有不同母质（第四纪红黏土或第三纪红砂岩）和不同肥力水平（高肥力或低肥力）的典型样地水稻土样品，通过454高通量测序测定细菌16S rRNA基因的V4−V5区，分析细菌多样性指数和群落组成变化。采用two-way ANOVA和two-way PERMANOVA探明母质和肥力对细菌多样性和群落组成的影响；主坐标分析（PCoA）、冗余分析（RDA）和多元回归树分析（MRT）明确细菌群落的变化，以及驱动该变化的关键土壤因子；共现网络分析阐明属水平特异细菌种群和关键土壤因子的关系；宏基因组差异分析工具（STAMP）确定不同土壤样品间差异物种。结果显示，母质和肥力对水稻土细菌多样性指数变化的贡献相似。但是肥力水平对细菌群落组成的影响要远大于母质。土壤因子，特别是土壤质地与细菌多样性指数密切相关。RDA分析发现土壤有机碳（SOC）是影响细菌群落组成的首要因素，并且25.5 g kg−1有机碳含量是驱动高肥力和低肥力土壤细菌群落组成分异的关键阈值。共现网络分析暗示高肥力水平下，由于土壤环境的改善，细菌趋向于合作关系，并且富营养型细菌占主导地位。STAMP分析发现高肥力水稻土中Massilia和Rhodanobacter等富营养型细菌大量富集；而低肥力土壤中Anaerolinea等贫营养型细菌占主导。研究结果表明，不同母质和肥力水稻土中，土壤质地影响细菌多样性指数变化；而养分水平，特别是有机碳水平决定细菌群落组成的变化。
