花生是一种重要的豆科作物，能与根瘤菌共生固氮，但该过程受到土壤中氮素的严格调控，施氮量过高时会形成“氮阻遏”效应。目前关于氮素调控花生结瘤固氮机理的研究较少。本研究以花育22号为试验材料，设置90 kg/hm~2氮处理和对照(不施氮),统计根瘤数、测定固氮酶活性并进行转录组学、代谢组学及双组学联合分析。结果表明，施氮处理显著减少根瘤数，降低根瘤固氮酶活性。经转录组分析，共鉴定出3 123个差异表达基因，富集在生物过程、细胞组成和分子功能三大类；从中筛选出13个与氮调控花生结瘤固氮有关的基因，分别编码生长素应答蛋白和响应因子、鸟氨酸脱羧酶、天冬酰胺合成酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、苹果酸脱氢酶、苹果酸酶等。经液相色谱串联质谱法分析，共鉴定到201种差异代谢物，包括酚酸、黄酮、氨基酸等共12大类物质，其中黄酮类代谢物占比最高，约占19.9%。通过对转录组学和代谢组学的联合分析发现，氮素主要通过植物激素信号转导、次生代谢物生物合成、氮代谢等途径调控花生结瘤固氮。本研究结果可为深入研究氮素调控花生结瘤固氮的分子机理提供信息基础。
膜结合脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase, FAD)是生物合成不饱和脂肪酸的关键酶。本研究以陆地棉基因组数据为基础，利用生物信息学方法对棉花FAD基因家族进行全基因组鉴定和进化分析。结果表明，陆地棉基因组中共含有37个FAD基因，进化分析发现这些基因分为4个亚家族，各亚家族成员数量不一，但相同亚家族成员含有相似的基因结构和保守基序。共线性分析发现28对复制基因全为片段复制基因，且都经历了严格的纯化选择作用。此外，在陆地棉FAD基因的启动子区域，发现了丰富的响应植物激素信号和逆境胁迫的顺式作用元件。转录组分析表明，陆地棉FAD基因家族响应干旱和盐胁迫，定量PCR分析表明施加外源褪黑素显著影响了FAD基因的表达。本研究结果为进一步解析FAD家族基因的功能奠定了基础。
为了挖掘和筛选甜瓜耐低氮且氮高效种质资源，提高氮效率，本研究以59个厚皮甜瓜品种(系)为材料，采用穴盘基质栽培试验，设置适氮(4.88 mmol/L)和低氮(0.01 mmol/L)2个处理，通过分析苗期性状差异确定筛选指标，初步筛选出耐低氮且氮高效品系，然后用基于产量的田间筛选结果进行验证，最终筛选出耐低氮、氮效率高、产量高的种质。结果表明，不同甜瓜品种(系)的18个性状在2个氮水平间均存在显著性差异。通过主成分分析，初步确定SPAD值、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、株高、茎粗、根体积、根干重、地上部干重、总干重、根冠比、地上部含氮量、地上部氮积累量这13个性状为甜瓜品种(系)耐低氮能力筛选指标。利用这13个性状，基于欧氏距离对供试甜瓜品种(系)进行分类，筛选出苗期耐低氮且氮效率高的品种6个，结合田间产量筛选结果，最终确定T396、T518、T519、T540为耐低氮且氮高效品种(系)。可见，苗期进行甜瓜耐低氮且氮高效种质资源筛选可行。本研究结果可为甜瓜耐低氮和氮高效育种及相关机理研究提供方法和种质资源。
本试验选用45个黄淮棉区不同时期的代表性棉花品种为材料，采用15%PEG-6000溶液模拟干旱胁迫，测定各品种的种子发芽势、发芽率、发芽指数和单株干重、幼苗长度，计算5个萌发指标的相对值，分析各品种萌发指标的差异，并利用模糊隶属函数、相关分析等方法对45个棉花品种萌发期的耐旱性进行综合评价，为萌发期抗旱种质筛选及抗旱棉花新品种选育提供理论依据。结果表明，干旱胁迫抑制45个棉花品种萌发，品种间存在显著差异；相关分析显示，耐旱评价值与5个鉴定指标均呈正相关关系，与相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数呈极显著正相关；依据耐旱评价值将45个棉花品种分为高抗旱、抗旱、耐旱、不耐旱4个等级，其中高抗旱品种1个、抗旱品种7个、耐旱品种30个、不耐旱品种7个。说明过去或当前主栽棉花品种萌发期高抗旱及抗旱品种较少，为应对当前旱情加剧趋势，今后棉花育种需加强对萌发期抗旱品种的筛选。
为揭示夏玉米干物质积累与分配规律及给作物栽培提供参考，本研究在山西霍泉灌溉试验站连续两年进行夏玉米灌溉试验，每年均设置高水、低水、零水3个处理，继而利用玉米生长相关性、相对生长速率等数据建立分配系数和分配指数两种模型进行夏玉米光合产物分配与转移的模拟研究，并以确定性系数(R~2)、标准化均方根误差(nRMSE)为标准，对模拟结果进行评价。结果表明：(1)玉米各器官干物质重实测值与两种模型模拟值的R~2均在0.95以上，nRMSE在20%以下；(2)两种模型在模拟穗重时，模拟效果差异不明显，模拟茎重和叶重时，分配系数模型模拟效果优于分配指数模型；(3)不同生育期水分胁迫对各器官分配系数有不同的影响，对分配指数影响不明显；(4)收获期前，水分胁迫使茎、叶光合产物转移率增大，穗光合产物转移率减小。综之，分配系数和分配指数两种模型操作实用性均较强，但前者机理性强、各器官光合产物转移率的变化趋势与实际较为一致，后者直观易懂、计算简单，总体上分配系数模型略优于分配指数模型。
小麦贮藏蛋白是面粉品质的主要评价指标。本研究以不同高分子量麦谷蛋白亚基组合的强筋小麦(济麦44和济麦229)和中筋小麦(济麦22)为试材，分析强筋小麦和中筋小麦及4+12和5+10高分子量麦谷蛋白亚基组合的籽粒醇溶蛋白、麦谷蛋白及谷蛋白大聚合体(GMP)在小麦灌浆期的积累动态和成熟籽粒中的贮藏蛋白种类、相对含量。结果表明，强筋小麦和中筋小麦的麦谷蛋白和醇溶蛋白在整个小麦灌浆期的积累趋势相同，均持续上升，但GMP积累却存在较大差异，强筋小麦的GMP含量持续增加而中筋小麦呈“下降-上升-下降-上升”的趋势。从高分子量麦谷蛋白亚基组成类型上看，5+10亚基组合的醇溶蛋白、麦谷蛋白及GMP在灌浆中后期的含量均高于4+12亚基组合类型。通过TMT(tandem mass tags)蛋白质组学分析发现，3个小麦品种的成熟籽粒共检测到53个贮藏蛋白，共分为三类，包括27个醇溶蛋白、16个Avenin-like蛋白和10个麦谷蛋白。济麦44较济麦22相对含量高的原因是大多数贮藏蛋白的表达量高，而济麦229相对含量高的原因是部分贮藏蛋白超高量表达。本研究结果可为我国小麦品质改良和优质小麦生产提供技术参考。
为确定烤烟新品系LY1306的最佳氮用量与留叶数组合，进一步提高烟叶品质，本试验采用双因素裂区设计，以氮素用量(N)为主区、留叶数(L)为副区并均设3个水平(N:22.5、37.5、52.5 kg/hm~2;留叶数：22、24、26片/株),研究两者及其互作对烤烟上部叶叶面积、碳氮代谢关键酶活性、光合特性和烤后烟叶质量及经济性状的影响。结果表明，施氮量、留叶数及其互作对烤烟上部叶叶面积、碳氮代谢酶活性、叶绿素含量和净光合速率影响显著，施氮量和留叶数的合理组合有利于LY1306上部叶开片，成熟过程中也能保持合理的碳氮代谢强度和光合速率。3个留叶水平下，烟叶产量以及总氮、烟碱含量均以高氮处理最高，产值和钾含量则以中氮处理最高；3个施氮水平下，烟叶产量及上部叶总糖和还原糖含量均以高留叶水平最高，产值和上等烟比例则以中留叶水平最高。中性香味物质含量则随着施氮量和留叶数的增加呈先升后降趋势，以施氮量37.5 kg/hm~2和单株留叶24片处理组合最高。综之，施氮量37.5 kg/hm~2和单株留叶24片可以提高LY1306烤后烟叶的等级结构，改善上部叶品质，增加经济效益。
为了探究外源激素吲哚丁酸(IBA)和脱落酸(ABA)对欧洲缬草种子适应干旱胁迫的生理机制，本试验通过室内不同浓度(0、5、10、50、100、200 mg/L)IBA、ABA浸种处理，研究其对欧洲缬草种子萌发的影响；用不同浓度(0、10%、15%、20%、25%)PEG-6000溶液模拟干旱胁迫处理，研究其对欧洲缬草种子萌发的影响，确定其半致死浓度；继而研究半致死浓度干旱胁迫下外源添加IBA和ABA对欧洲缬草种子萌发、幼苗生长发育及其叶片渗透调节物质含量、抗氧化酶活性的影响。结果表明，5 mg/L IBA和100 mg/L ABA处理可显著促进欧洲缬草种子萌发，提高其发芽率。20%PEG-6000胁迫对欧洲缬草种子萌发造成较大程度抑制，可作为欧洲缬草种子干旱胁迫的半致死浓度。外源添加5 mg/L IBA和100 mg/L ABA可显著改善半致死浓度干旱胁迫下欧洲缬草种子的萌发效率，提高其种子发芽率、发芽势、发芽指数等指标。适宜浓度的IBA和ABA能增加干旱胁迫下欧洲缬草叶片的可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量，增强其抵御干旱胁迫的能力，还可提高体内保护酶SOD、POD、CAT活性，及时清除体内过量的活性氧和自由基，降低MDA含量，进而缓解干旱胁迫对欧洲缬草种子造成的氧化伤害。综之，干旱胁迫条件下外源添加适宜浓度的吲哚丁酸(IBA)和脱落酸(ABA)能够提高欧洲缬草的抗旱性。
为研究喀斯特山地生态养鸡对土壤理化性质及菌群结构的影响，本试验分别采集养殖区(CA组)、轮休区(RA组)和未养殖区(NCA组)土壤，对其pH值、含水率、容重、全氮、全磷、全钾及微生物组成进行分析。结果表明，相较于NCA组，CA组的土壤pH值极显著降低，含水率显著降低，全钾和全磷含量显著或极显著增加。CA组的细菌Alpha多样性指数(Ace、Chao1、Shannon、Simpson指数)最低；相对于CA组，RA组的Alpha多样性指数显著或极显著增加。CA组真菌Shannon指数最低，RA组最高；与CA和NCA组相比，RA组的Ace指数和Chao1指数显著或极显著增加。三组的优势细菌门类为变形菌门(36.452%～42.378%)、酸杆菌门(23.362%～31.836%)和拟杆菌门(4.710%～11.488%);优势真菌门类为子囊菌门(17.453%～31.368%)、担子菌门(13.295%～19.737%)和毛霉门(7.253%～21.492%)。土壤pH值、全氮含量分别极显著、显著影响细菌群落结构；全钾含量和容重显著影响真菌群落结构。综上，喀斯特山地连续养鸡可导致土壤酸化、持水力减弱，钾、磷含量增加，并造成细菌丰富度和多样性及真菌多样性降低；轮休后以上情况得到较好改善。
为明确不同类型钾肥对烤烟上部叶钾含量及烟叶品质的影响，本研究以云烟87为供试品种，开展大田小区试验，按照不同钾肥类型设置不施钾肥(CK)、追施硫酸钾(T1)、黄腐酸钾(T2)、柠檬酸钾(T3)共4个处理，分析不同处理下烟叶钾含量与土壤速效钾含量、碳氮代谢与烤烟化学成分及品质的关系。结果显示，与常规追施硫酸钾相比，追施黄腐酸钾或柠檬酸钾处理对烤后烟叶化学成分的影响表现为提糖(总糖、还原糖)降烟碱和总氮，显著提升烤后烟叶钾含量，提高幅度分别为12.39%、20.35%;中性香味物质总量分别提高2.23%、25.49%,其中黄腐酸钾对非酶棕色化降解产物、苯丙氨酸降解产物影响较大，而柠檬酸钾对新植二烯含量影响较大；黄腐酸钾、柠檬酸钾处理烤后烟叶产值较硫酸钾处理分别提高3.92%、5.31%。因此，与施用硫酸钾相比，柠檬酸钾处理更有利于提高上部烟叶钾含量和烤后烟品质。
为探究湖南怀化烟区雪茄烟种植的适宜氮肥用量，本试验以雪茄烟品种“CX080”为材料，通过田间试验研究不同施氮水平(N0:不施氮；N1:180 kg/hm~2;N2:210 kg/hm~2;N3:240 kg/hm~2)对烟株农艺性状、干物质和氮素积累、氮肥利用效率及发酵后烟叶化学成分、中性致香物质的影响。结果表明，随着施氮水平的提高，烟株株高、茎围、节距、最大叶长均有不同程度的增加，烟株干物质积累量先增加后降低，N2处理下最高；烟株氮素积累量、氮肥利用率和氮肥农学效率先增加后降低，N2处理均显著高于N1、N3处理；烟叶总氮、烟碱含量显著增加，总糖、还原糖含量显著降低，N2处理烟叶化学成分含量最接近优质雪茄烟叶指标；烟叶中性致香物质总量先增加后降低，N2处理下含量最高。综合而言，本试验条件下，210 kg/hm~2施氮水平更有利于怀化雪茄烟的氮肥吸收利用、烟株生长及烟叶品质形成。
为了解茶园土壤磷素有效性，以日照市茶园为研究对象，基于生物有效性分级法(BBP),对不同植茶年限和施肥模式的茶园土壤剖面(0～70 cm)磷素形态分布进行分析。结果表明：日照市茶园土壤剖面TP、Olsen-P含量分别为202.97～2 334.49、12.20～317.50 mg/kg,随剖面深度增加，二者均呈降低趋势。随植茶年限延长，各土层TP、Olsen-P呈增加趋势，且在0～40 cm土层更为显著。施用有机肥茶园的表层土壤(0～20 cm)TP、Olsen-P含量显著高于施用化肥茶园。生物有效磷中CaCl_2-P、Enzyme-P、Citrate-P、HCl-P含量范围分别为0.03～46.60、0.15～60.07、1.73～39.89 mg/kg和3.73～294.64 mg/kg。各土层不同形态生物有效磷含量占比以HCl-P最高，Enzyme-P、Citrate-P次之，CaCl_2-P最低。随植茶年限延长，CaCl_2-P、Enzyme-P占比呈先增加后降低趋势，Citrate-P逐渐降低，而HCl-P则呈先降低后增加趋势。施用有机肥茶园的土壤CaCl_2-P、Enzyme-P含量高于施用化肥茶园。土壤磷素形态及有效性与土壤黏粒、砂粒及有机质等基本理化性质以及植茶年限、施肥方式等人类活动密切相关。综上，在茶园生产过程中，应根据茶树根系生长特点、土壤性质、植茶年限等状况进行差异化养分管理，避免磷素在土壤上层过度累积和淋失风险，保护茶园生态平衡。
为探究不同生物有机肥水平对樱桃番茄品质和养分的影响，试验以‘京番粉星3号’樱桃番茄为材料，设置4个生物有机肥水平：T0(不施生物有机肥)、T1(30 t/hm~2)、T2(75 t/hm~2)和T3(150 t/hm~2),分析不同生物有机肥水平下樱桃番茄的生长形态、果实品质及养分含量的差异。结果表明：增施生物有机肥会促进樱桃番茄植株长高、增粗，促进养分吸收，提高樱桃番茄品质。T2处理条件下樱桃番茄可溶性糖、维生素C含量及糖酸比最高，显著高于T0处理。樱桃番茄果实中P、Ca、K、Mg含量均在T1处理条件下最高，分别为3.89、0.59、24.10、1.39 g/kg。矿质元素之间、品质指标与矿质元素间部分存在显著或极显著相关关系。T2处理的隶属函数法综合评分最高，在提高樱桃番茄品质、促进养分吸收等方面效果最佳。
本试验以清水为对照，设置硒浓度为25.5、51.0 g/hm~2和76.5 g/hm~2的亚硒酸钠处理，在花生开花下针期叶面喷施一次，隔7天喷施第二次，研究不同硒浓度和喷施次数对花生植株及籽粒硒含量的影响。结果表明，第一次叶面喷施后7、14天和30天，花生植株不同部位硒含量随着生育期延长而下降，距离茎尖越近，茎叶硒含量降幅越大。第二次叶面喷施后7天，叶片、茎、壳、籽粒和根部的硒含量明显高于第一次叶面喷施后7天和14天的硒含量。因此，叶面连续喷施硒能维持茎叶较高硒含量，促进更多的硒向花生籽粒转运而提高籽粒硒含量。本研究可为富硒花生高效生产提供参考。
为探讨平茬和环境因子对砒砂岩区沙棘(Hippophae rhamnoides)细根根长密度(RLD)的影响，揭示平茬对砒砂岩区植被更新复壮的作用以及环境因子对沙棘细根生长的重要意义，本试验以内蒙古砒砂岩区沙棘人工林为研究对象，采用微根管法测定沙棘细根形态特征，并结合HOBO小型气象站监测气象因子，烘干法测定土壤含水率，对沙棘细根RLD与环境因子变化进行研究。结果表明：平茬处理后沙棘细根RLD大于未平茬处理，且在时间尺度上均呈单峰曲线；在时间尺度上无论平茬与否沙棘细根RLD与环境因子均有显著或极显著相关关系，与土壤含水率呈极显著正相关(P<0.01),与空气相对湿度呈显著负相关(P<0.05);在不同土层深度上，不同处理下沙棘细根RLD与土壤含水率呈极显著负相关(P<0.01);以各环境因子为自变量进行主成分回归，平茬时前两个主成分可以解释环境因子的92.121%,未平茬时前两个主成分解释了全部变量的92.284%,建立的回归方程为Y_p=0.887Y_1+0.113Y_2、Y_w=0.904Y_3+0.096Y_4,其中气象因子(Y_1、Y_3)的贡献率大于土壤含水率(Y_2、Y_4)。综上，平茬能够促进沙棘的更新复壮，提高沙棘细根对土壤水分的吸收，有利于林木的可持续发展。
为探究施用乙二胺四乙酸(EDTA)增强狗牙根(Cynodon dactylon)修复重金属铅污染土壤的效果，本研究采用盆栽试验，设置0(CK)、2.5、5、7.5、10 mmol/L共5个EDTA浓度处理，研究重金属铅胁迫下施用EDTA对狗牙根抗氧化酶系统及土壤不同形态磷、铅含量的影响。结果表明：10 mmol/L EDTA处理下狗牙根根部的过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量均显著高于对照，分别是对照的1.63、1.95倍，过氧化氢酶(CAT)活性与对照无显著差异但显著高于其它浓度处理；狗牙根根际、非根际土壤Ca-P含量较对照显著降低39.42%、51.24%,而根际土壤Fe-P含量是对照的1.92倍；狗牙根地上部和根部Pb富集量最高，分别是对照的8.84倍和1.91倍，且转移系数大于1;根际土壤中有效态铅含量最高，为92.83 mg/kg,是对照的1.84倍。以上结果表明施用10 mmol/L的EDTA能够有效促进根际土壤中铁锰氧化态铅、腐殖酸结合态铅、残渣态铅和强有机结合态铅转化为有效态铅，提高狗牙根对铅的吸收，增强POD、CAT的氧化应激反应，提高狗牙根在高浓度铅胁迫下的耐受能力。
本试验对水稻耐盐碱促生菌S4的菌落形态、生理生化特性进行测定，通过16S rRNA序列对其进行分子鉴定，并对其促生作用进行研究。结果表明：S4菌为人参地微杆菌(Microbacterium ginsengiterrae),具有解磷、解钾作用，还有分泌铁载体与IAA能力，能够在NaCl质量分数7%、pH=10条件下生长。促生试验结果表明，盐碱胁迫下S4菌处理后的水稻幼苗株高、根长较盐碱对照组分别提高66.1%、163.0%,根和叶的SOD、POD、CAT活性及脯氨酸(Pro)含量得到显著提升(P<0.05),可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)和丙二醛(MDA)含量显著下降(P<0.05);无盐碱胁迫下S4菌处理后相较于空白对照组根部SOD活性、地上部分Pro含量显著提高(P<0.05),根部SS含量显著下降(P<0.05)。综之，S4菌株可显著提高水稻抗盐碱能力，并有良好的促生效果，具有较大的应用潜力。
粮食安全是国家安全的重要基础。新冠疫情的流行及国际局势的变化，再加上全球气候变化的影响，给本来就很脆弱的世界粮食格局带来巨大冲击。党的十八大以来，我国提出了“确保谷物基本自给、口粮绝对安全”的新粮食安全观。粮食生产大省持续增产是我国保障粮食安全的基石，通过对山东省粮食生产效率与代价分析，明确生产资料投入量对粮食产量的贡献率，深入剖析新形势下山东省保障粮食安全的有效途径，寻求粮食增产策略。研究表明：1949—2020年，山东粮食产量增长5.89倍，达到5 446.8×10~(4 ) t;粮食产量每增加1倍平均用时12.05年，播种面积平均减少4.34%,有效灌溉面积增加4.63%,农业机械总动力增加6.49倍，化肥施用量增加1.94倍，农药使用量增加1.14倍。粮食总产量的增加主要是依靠单位面积产量的提高，山东粮食单产每上一个1 000 kg/hm~2台阶平均用时12.52年，有效灌溉面积增加5.19%,农机总动力增长1.59倍，化肥施用量增长37.97%,农药使用量增长0.33%。通过对生产资料贡献率分析看出，对山东省粮食产量影响较大的因素是粮食播种面积和有效灌溉面积，两者合计贡献率达到81.01%。在保障国家粮食安全战略框架的新形势下，山东省保持粮食持续增产的主要对策建议：以数量与质量并重确保种粮面积，以规模化经营促降成本增效益，以科技创新促粮食生产方式转型升级，以培养新型经营主体打造粮食安全人才队伍，以开展用粮节粮行动减少粮食浪费等，为保障国家粮食安全发挥农业大省作用。
生态服务价值可以衡量土地利用结构的合理性，研究土地利用动态变化与生态服务价值的响应机制，对流域生态文明建设具有重要意义。本研究基于关川河流域1990、2000、2015年3期遥感解译数据，构建了土地利用动态度、土地利用程度指数、生态贡献率、生态服务价值变率和敏感性指数等评估指标，分析了关川河流域1990—2015年土地利用及生态服务价值的动态变化。结果如下：(1)关川河流域土地利用类型以耕地、未利用地和草地为主；耕地面积先减后增，草地和水域面积先增后减，林地、建设用地和未利用地面积持续递增。(2)1990—2015年，林地的土地利用变化速度和面积增加幅度最大，草地的面积减小幅度最大；研究期内土地利用程度指数略有减小。(3)1990—2000年关川河流域生态服务价值增加1.89亿元，2000—2015年生态服务价值减少4.36亿元；水文调节、气候调节和土壤保持功能是关川河流域生态系统的主要功能类型。(4)关川河流域草地和耕地的敏感性指数较高，对研究区总生态服务价值增益的贡献率和影响程度较大；水域的生态服务价值变率最高，对流域总生态服务价值有重要影响。提高现有建设用地的利用率和耕地的粮食产量，继续实施生态保护工程，不断发掘水域的生态服务价值，可促进流域生态保护和高质量发展。