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研究背景蛋白质是关乎粮食安全的关键营养素。然而，从生产到消费，全球蛋白质供应链的效率低得惊人，氮素损失高达86%-96%。此外，大量氮素在生产、运输和粪污管理过程中以硝酸盐淋失、氨挥发和氧化亚氮排放等形式进入环境造成其污染。浮萍是一类生长迅速、蛋白含量较高的水生漂浮植物，能够吸收水体中的N、P，并形成可用于动物饲料的植物蛋白。基于这一特性，利用稀释畜禽粪肥培育浮萍，被认为是连接粪污资源化和可持续蛋白生产的潜在路径。然而，该体系在回收氮素、生产蛋白的同时，是否会产生CH₄、N₂O和NH₃等排放风险，仍需要系统评估。瑞士有机农业研究所Timo Stadtlander 老师联合德国波恩大学等研究团队，在《Scientific Reports》发表了一项关于稀释牛粪肥浮萍养殖系统气体排放的研究。研究以普通浮萍为研究对象，设置“稀释牛粪肥”和“稀释牛粪肥 + 浮萍”两类处理，并分别在模拟白天和夜间条件下，连续监测CH₄、CO₂、N₂O和NH₃排放特征。该研究不仅评估了浮萍利用粪肥生产蛋白的潜力，也为判断这一资源化体系是否真正具备低排放、可持续优势提供了重要数据支撑。图1.实验箱的装置示意图及实物照片，分别展示了带有不透明盖（实验1，左）和透明盖（实验2，右）的箱体。研究方法研究团队在瑞士有机农业研究所开展了室外箱体实验。每个箱体体积为331.7 L，底部加入8.5 L有机牛粪浆，并用自来水稀释至170 L，使初始铵态氮浓度约为20 mg/L；研究设计：实验设置了两种处理，每种处理设置5个重复箱：稀释牛粪肥，不接种浮萍；稀释牛粪肥并接种750 g浮萍；研究分为两个实验：实验1：使用不透光灰色PVC盖板，在气体测量时模拟夜间条件；实验2：使用透明盖板，在气体测量时模拟白天光照条件；监测指标：CH₄、CO₂、N₂O通量、氨挥发、无机氮动态与蛋白产能；值得一提的是，在液态粪肥底物氮素组成分析过程中，研究人员选择了SmartChem 450全自动化学分析仪，用于测定体系中的关键无机氮形态。实验采集稀释牛粪肥培养液及氨气酸捕集液样品，解冻后取 2 mL子样进行高速离心，再取上清液进行分析，主要检测总氨氮TAN（NH₃ + NH₄⁺）、亚硝酸盐氮（NO₂⁻-N）和硝酸盐氮（NO₃⁻-N）。该仪器可实现样品自动进样、反应控制与连续检测，适用于多时期、多层位、大批量样品的无机氮分析，有效减...

2026 - 07 - 13

KPM | 施氮不止影响肥力，也改变氮素迁移路径

氮肥增产背后的地下水风险氮肥是保障粮食安全的关键。然而，全球氮肥的平均利用率仅为30%-50%，大量未被作物吸收的氮素通过径流和淋溶进入土壤和地下水，引发一系列生态环境问题。铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃⁻-N）是土壤和地下水中最主要的无机氮形态。其中，NO₃⁻-N由于溶解度高、迁移性强，成为地下水氮污染的主要形式。不同施氮量如何改变土壤和地下水中NH₄⁺-N、NO₃⁻-N的分布？氮素主要滞留在哪些土层？作物不同生育期是否存在地下水氮素升高风险？环境因子又如何调控氮素转化与迁移？围绕这些问题，宁夏大学钟艳霞老师团队在中国西北旱区玉米种植区开展了连续两年的田间定位试验，系统分析不同施氮量下土壤—地下水系统中NH₄⁺-N和NO₃⁻-N的动态变化，为旱区农田氮肥管理与地下水污染防控提供了科学依据。相关成果发表在《Applied Water Science》。两年田间定位试验追踪氮素迁移（1）研究区域：位于宁夏北部，属于典型温带半干旱荒漠区；（2）实验设计：设置4个施氮水平：CK：0 kg·hm⁻²（不施氮）；F1：100 kg·hm⁻²（低氮）；F2：200 kg·hm⁻²（中氮）；F3：300 kg·hm⁻²（高氮）；每个处理3次重复，共12个小区。氮肥（尿素）分5次施用：播前、分蘖期、拔节期、抽雄期、灌浆期；（3）测量指标：土壤样品：分别在5个时期采集，分6个土层（0-10、10-20、20-30、30-40、40-60、60-80 cm）；地下水样品：同步测定pH、EC、DO、ORP等环境因子；值得一提的是，团队采用Smartchem 450 全自动化学分析仪对土壤和地下水中的NH₄⁺-N和NO₃⁻-N进行测定。该仪器可实现样品自动进样、反应控制与连续检测，适用于多时期、多层位、大批量样品的无机氮分析，有效减少人工操作误差，提高检测效率和数据稳定性，为揭示土壤—地下水系统中氮素迁移与转化过程提供了可靠的数据支撑；（4）数据分析：采用方差分析、多重比较和Pearson相关分析，用于识别不同施氮量对氮素分布的影响，以及氮形态与环境因子之间的耦合关系；图1. 2024年玉米不同生育期土壤NO3⁻-N分布特征。a 分蘖期；b 拔节期；c 抽雄期；d 灌浆期；e 成熟期。图2.不同生育...

2026 - 06 - 22

AMS | 养分重吸收缓解林分发育引起的华北油松氮限制

研究背景在森林生态系统中，氮（N）和磷（P）是影响植物生长与养分循环的关键元素。树木获取养分主要依赖两种途径：一是通过细根从土壤中吸收，二是从衰老叶片中回收并再利用。前者代表外部获取，后者体现内部节约。二者之间的权衡，是植物维持养分稳态的重要策略。然而，在氮沉降增加和林分持续发育的背景下，不同林龄森林如何调整这种权衡，仍有待深入认识。近日，山西农业大学郭晋平老师团队在《BMC Plant Biology》期刊上发表的论文对此进行了深入探讨。研究团队以华北地区重要树种——油松（Pinus tabuliformis）为对象，系统揭示了林分发育与氮沉降交互作用下，树木氮磷利用策略的动态变化规律。图1.研究区域。研究方法研究在山西关帝山森林区孝文山林场开展，选取了42年、55年和65年三个林龄的天然油松林分，设置5个氮添加水平（0、5、10、15、20 g N·m⁻²·yr⁻¹），每个处理3次重复；测量指标及数据分析：不同组织（针叶、枝条、细根）的N、P含量及N:P 比；养分回收效率（NRE）：从衰老针叶中回收N、P的能力；养分获取能力（NAC）：细根从土壤中获取N、P的能力；植物综合N:P比（INPS）：通过主成分分析整合针叶、枝条和细根的N:P比，反映植物整体的养分限制状况；在该研究中，研究人员采用Smartchem 450全自动化学分析仪对植物和土壤中的TN和TP进行分析。该仪器通过先进的样品管密封技术，有效降低了样品蒸发和交叉污染的风险，同时减少了环境因素对测量参数的干扰，确保了分析结果的准确性和可靠性。图2.油松林中三个不同林龄林分在五个氮沉积水平下的针叶 (a)、枝条 (b) 和细根 (c) 的N:P。图3.对油松林3个不同林龄的5种氮沉积水平下N（a）和P（b）的NAC进行分析。图4.华北油松林演替序列中氮磷养分再吸收效率（NRE-N:NAC-N (a)）和磷磷养分再吸收效率（NRE-P:NAC-P (b)）的变化。图5. (a)、(b) 结构方程模型 (SEM) 揭示了潜在预测因子对营养利用、林龄和土壤化学性质对相应INPS的多变量影响。表1.油松林绿叶、枝条和细根的稳态调节系数（1/H）研究结果氮沉降下油松林随发育呈渐进式氮限制；林龄增加使油松更加依赖氮重吸收，而磷利用则表现为根系获取与叶片重吸收之间的...

2026 - 06 - 01

AMS | 从耦合到解耦：干旱草原的生态响应机制

研究背景全球气候变化正在改变干旱与半干旱草原生态系统的稳定性边界。随着年际降水波动增强、大气氮沉降加剧以及放牧压力持续存在，草原生态系统的稳定性正受到多重驱动因子的共同影响。物种丰富度（SR）和地上净初级生产力（ANPP）分别反映群落多样性与生态系统生产功能，二者之间的耦合关系被认为是评估草地稳定性和恢复力的重要生态学指标。然而，已有研究多关注单因子效应或静态气候条件下的生态响应，对于降水变异、放牧干扰和氮输入如何在不同降水年份中共同调控SR–ANPP耦合关系，仍缺乏系统认识。近期，兰州大学侯扶江老师和王晓波老师团队在《Earths Future》上发表了一项研究，团队以黄土高原典型干旱草原为对象，探讨了不同降水年份下，放牧强度和氮添加如何影响SR与ANPP之间的耦合关系，并进一步解析了植物功能群和土壤因子在其中的调控机制。图1.长期放牧试验平台和氮添加试验区。UG、LG、MG和HG分别代表未放牧、低度放牧、中度放牧和重度放牧。研究方法研究基于中国甘肃省庆阳市环县黄土高原典型草原22年长期放牧实验平台，设置为期3年的放牧强度 × 氮添加裂区试验；实验设计：主区（放牧强度）：禁牧（UG）、轻度放牧（LG, 2.7 sheep/ha）、中度放牧（MG, 5.3 sheep/ha）和重度放牧（HG, 8.7 sheep/ha）；副区（氮添加）：不施氮（N0）和施氮（N10, 10 g N/m²/yr）；时间尺度：2022年为湿润年，2023年为干旱年，2024年为正常降水年；测量指标：植物群落：SR、ANPP、功能群组成；土壤属性：水分（SM）、容重（BD）、有机碳（SOC）、全氮（TN）、无机氮（NH₄⁺、NO₃⁻）、有效磷（AP）、总磷（TP）等；统计分析：响应比（RR）、解耦指数（DI）、随机森林、结构方程模型（SEM）；在该研究中，研究人员采用Smartchem 450全自动化学分析仪对土壤的NH₄⁺-N、NO₃⁻-N、AP和TP进行分析。该仪器通过先进的样品管密封技术，有效降低了样品蒸发和交叉污染的风险，同时减少了环境因素对测量参数的干扰，确保了分析结果的准确性和可靠性。图2.图 (a, b) 显示了物种SR和ANPP对放牧强度和N添加的响应比率，并分析了年际降水变化 (IPV) 的影响。图 (c) 和 (d) 还分别展示了放牧、氮添加...

2026 - 05 - 18

AMS | 有机-矿物配施如何重塑盐碱土微生物群落与养分循环？

研究背景盐碱土高盐、高pH、高钠离子并存，在全球干旱半干旱区广泛分布。过量盐分破坏土壤结构，阻碍水分渗透与孔隙流通，有机质难以积累，养分供应受阻，土壤肥力随之下滑。更关键的是，盐碱环境对微生物活性和酶促反应的抑制作用十分显著，养分循环功能的受损，是这类土壤作物产量长期偏低的重要原因之一。有机肥料是改良盐碱地的有效途径，它不仅能补充有机质、改善土壤理化性状，还能重塑微生物群落结构。然而，有机–矿物肥料配施究竟如何影响盐碱土中的微生物群落与功能基因，目前仍缺乏清晰的机制认识。近期，西安理工大学段曼莉老师团队在《Frontiers in Microbiology》发表了一项研究，团队以新疆和田地区的盐碱土为研究对象，开展了高粱苏丹草的盆栽施肥实验。通过设置不同比例的有机肥与矿质肥配施处理，结合16S rRNA基因测序和高通量qPCR技术，系统解析了土壤理化性质、细菌群落结构及碳（C）、氮（N）、磷（P）循环功能基因的变化。该研究为有机矿物肥协同改良盐碱地、提升土壤养分循环潜力提供了直接的数据支撑。表1.盐渍土基本理化性质。表2.有机肥的基本理化性质。研究方法研究设计：研究采用温室盆栽试验，供试土壤取自新疆和田地区0–20 cm耕层盐碱土。作物为高粱—苏丹草，设置五个处理，保持总施氮量一致；T1：100%有机肥；T2：70%有机肥 + 30%化肥；T3：50%有机肥 + 50%化肥（平衡配施）；T4：30%有机肥 + 70%化肥；T5：100%化肥；在苗期和成熟期采集土壤样本，检测其pH、盐分、有机质、C、P、K等指标，并利用16S rRNA测序和高通量qPCR技术，分析土壤中细菌群落和与C、N、P循环相关的功能基因。土壤铵态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）和有效磷（AP）的测定均采用Smartchem 450全自动化学分析仪完成。该仪器配备样品管密封技术，可有效抑制样品蒸发与交叉污染，并降低环境波动对检测参数的干扰，从而保障了这几项关键指标的分析精度与结果可靠性。图1.不同有机无机肥配比对盐碱地苗期和成熟期土壤性质的影响。图2.不同施肥模式下土壤细菌群落及功能基因的α多样性和β多样性。图3.不同有机肥施用量（T1–T5）下盐碱土壤中细菌群落的门水平（a）和属水平（b）相对丰度。图4.C、N和P循环基因的环境驱动因素。研究结果✅ 土壤理化性质明显改...

2026 - 04 - 13

AMS | 群落内多样性才是稳定空间尺度草地生产力的关键！

多样性与稳定性的尺度之谜在全球气候变化和人类活动持续加剧的背景下，生物多样性丧失正在深刻改变生态系统功能，也削弱了生态系统稳定提供服务的能力。长久以来，科学家们都知道局域尺度的物种丰富度对草地群落稳定性有积极作用，而植物叶片经济谱的快慢功能性状权衡，也被证实能通过多种机制预测群落稳定性。然而，这种多样性-稳定性关系是否能够从局部尺度扩展到更大的空间尺度，仍是生态学中的一个重要问题。针对这一科学问题，来自兰州大学刘向老师团队、西班牙巴斯克气候变化中心、荷兰乌得勒支大学等研究团队，通过对中国青藏高原和内蒙古高原235个草地的实地调查与遥感数据结合，系统揭示了植物多样性如何在多空间尺度上影响草地生产力的稳定性，相关成果发表于国际权威期刊《Nature Communications》。图1. 研究区域、环境梯度和取样设计。大尺度野外调查 + 遥感数据研究设计：研究在2021年和2022年生长季，在青藏高原和内蒙古高原调查共计235个草地样点。每个样点设置一个50 m × 50 m样方，并在四个角各布设一个0.5 m × 0.5 m的小样方，用于调查物种丰富度和采集地上生物量；数据收集：物种组成、地上生物量，叶片比叶面积、叶氮含量、叶磷含量等功能性状、并利用NASA Landsat卫星数据估算初级生产力的时间稳定性；数据分析：结合结构方程模型（SEM），将稳定性划分为局部群落稳定性和空间异步性，探讨环境因子、物种多样性及功能多样性对不同尺度稳定性的直接和间接影响；本研究中，科研人员采用Smartchem 450全自动化学分析仪，对植物叶片磷含量及土壤全磷含量开展精准定量检测。该仪器搭载先进的样品管密封技术，能有效减少样品蒸发与交叉污染问题，同时降低环境因素对检测参数的干扰，从技术层面保障了各项指标分析结果的准确性与可靠性。图2.连接生物多样性与α稳定性及空间异步性的偏回归关系。图3.将气候、土壤肥力与生物多样性关联至α稳定性及空间异步性的多组结构方程模型。图4. 不同关系偏回归图。研究发现✅ 物种丰富度促进稳定性，功能多样性反而降低稳定性；✅ 群落间的多样性对空间异步性无显著影响；✅ 气候对不同区域的影响路径不同，但多样性作用一致：Ø 在内蒙古高原，降水是影响α稳定性的主要因素，既直接作用，也通过增加物种丰富度间接促进稳定性；Ø...

2026 - 03 - 23

AMS | 以叶色变化预示氮流失：解析水稻灌浆期氨挥发的生理与分子机制

研究背景氮素是水稻生长发育的关键元素，其利用效率备受关注。传统研究多聚焦于土壤氮流失，而忽视了植株地上部分的氮气损失。研究发现，水稻植株尤其在开花和灌浆后期，会排放大量氨气。这一时期，叶片中的叶绿体成分大量降解，产生大量的NH4+。谷氨酰胺合成酶（GS）通常促进氮的循环利用，但衰老过程中GS活性的下降会损害NH4+的同化能力，导致NH3挥发损失。叶片由绿变黄是灌浆期氮素再利用最直观的指标。那么，叶片变色的快慢是否可以预测氨挥发的多少？中国水稻研究所的王丹英老师团队联合华中农业大学和浙江大学等团队对此进行了深入探讨。相关成果发表在《The Crop Journal》期刊。研究以灌浆期不同叶片颜色变化特征的水稻品种为研究对象，采用15N同位素示踪结合动态流通室技术精准量化植株源氨挥发，并同步监测叶片颜色动态变化及关键生理指标。研究发现，水稻叶片颜色变化率与灌浆期氨挥发量呈极显著正相关，叶片变色快的品种因质外体 NH4+ 浓度高、NH3 补偿点高及GS活性低而导致更高的气态氮损失。该结果揭示了叶片表型与氮素气态损失的内在联系，为选育低氨挥发氮高效水稻品种及通过栽培管理延缓叶片衰老以减少氮损失提供了理论依据。图1.采用动态流通室（DFC）法测定植物氨挥发量。研究方法实验设计：研究在2023年和2024年在杭州市富阳分别进行了水稻不同品种的水培实验，采用分区实验设计，选取5个叶片颜色变化特征差异显著的水稻品种（包括籼粳杂交稻和籼稻）为实验材料，使用（NH4）2SO4作为唯一氮源建立两个氮水平：低氮（LN）：0.54 mmol L-1；高氮（HN）：1.62 mmol L-1；测定指标：利用SPAD值拟合方程，计算叶色变化速率（R）、使用动态流通室（DFC）技术监测水稻植株的氨气挥发量、同步监测叶片的质外体NH4+浓度、NH3补偿点以及GS活性等生理指标。最终，通过统计分析，评估叶片颜色变化速率、氨气挥发量以及相关生理指标之间的相关性。在该研究中，研究人员采用Smart-Chem 450全自动化学分析仪对动态流通室吸收液中的NH₄⁺-N含量及叶片质外体提取液中的NH₄⁺浓度进行精准定量。该仪器通过先进的样品管密封技术，有效降低了样品蒸发和交叉污染的风险，同时减少了环境因素对测量参数的干扰，确保了分析结果的准确性和可靠性。图2.植物在籽粒灌浆期的氨挥发。图3.不同处理下，...

2026 - 03 - 09

AMS丨不止于施肥：揭秘土壤团聚体调节磷组分的微生物驱动力

研究背景磷是生态系统中不可或缺的营养元素，对于植物生长和生态系统的生产力至关重要，然而，全球陆地生态系统普遍存在磷限制现象，尤其是在草原生态系统中，约37%的区域受到磷有效性的制约。土壤中的磷常以难溶性形态存在，很难被植物直接利用，而土壤微生物在促进不溶性磷组分的释放和提高土壤磷有效性方面发挥着关键作用。土壤团聚体是土壤结构的重要组成部分，不同粒径的土壤团聚体中微生物特性差异显著，这些差异会影响磷组分的微生物驱动机制，从而导致不同团聚体对土壤磷动态的微生物调控作用存在差异。已有研究表明，刈割和施磷可以通过改变土壤团聚体的比例直接影响土壤微生物特性，但关于这些因素（刈割和施磷）如何作用于土壤团聚体及其相关的微生物特性，以及微生物如何调控磷组分的机制，当前的研究仍然较为有限。基于此，东北师范大学孙伟老师团队以中国东北半干旱草甸草原——松嫩草原为研究对象，进行为期八年的野外控制试验，系统研究了刈割和施磷对土壤磷组分及微生物驱动因素的影响。相关研究成果发表于《Frontiers in Microbiology》期刊。该团队通过长期的刈割和施磷实验，结合土壤团聚体分级、Hedley磷形态连续提取以及微生物生物量、酶活性与群落结构分析，揭示了土壤微生物如何调节磷的动态变化，明确了环境因子如何影响磷的生物可利用性。该研究为草地生态系统中磷循环机制的深入理解提供了数据支撑，并为草地管理提供了重要的科学依据。图1.田间刈割和施磷工艺，以及干筛法的示意图。研究方法研究设计：在2015年开始，以中国东北半干旱区松嫩草原为研究对象，采用随机区组设计，设置 4种处理：对照、刈割、施磷、刈割+施磷，共6个重复，总计24个样方。具体处理如下：施磷处理：每年按 5 g·m⁻²·yr⁻¹ 的标准施用钙磷肥（Ca₃(PO₄)₂）；刈割处理：每年8月进行一次；此外，研究团队还通过干筛法将土壤样品分为大团聚体（LMA，2000 μm）、小团聚体（SMA，250-2000 μm）和微团聚体（MA，250 μm），并分别测定团聚体含水量、pH、有效氮、溶解性有机碳及磷组分；同时测定植物地上生物量、地下生物量及物种丰富度。在该研究中，研究人员采用Smart-Chem 450全自动化学分析仪对微生物生物量磷进行分析。该仪器通过先进的样品管密封技术，有效降低了样品蒸发和交叉...

2026 - 03 - 04

AMS丨白膜+控释尿素：协同优化饲用玉米水氮利用

研究背景：干旱威胁下的农业挑战在全球农业面临干旱压力日益增大的背景下，提高水分和氮素的利用效率成为确保农业可持续发展的关键。中国黄土高原作为典型的半干旱农业生态系统，水资源短缺和土壤质量问题尤为突出。为应对这一挑战，近年来，塑料薄膜覆盖技术广泛应用于农业生产，尤其是白膜覆盖，通过调节土壤温度和水分管理，有效缓解了干旱对作物生长的负面影响。然而，传统的氮肥管理方式往往未能与膜覆盖技术的效果相匹配，导致肥料利用率低下和环境污染风险的增加。基于此，兰州大学研究团队在权威期刊《Agricultural Water Management》上发表了最新研究成果。该研究以饲用玉米为研究对象，通过为期两年的田间试验，深入探讨了不同膜覆盖方式与氮肥施用策略对土壤水热条件、水分生产力、氮素利用效率以及饲用玉米产量的影响。研究提出了一种适合干旱区的协同增效管理模式：结合白膜覆盖和控释尿素，不仅显著提高了饲用玉米产量，还在提升水分和氮肥利用效率方面取得了显著成效。表1. 试验点0-60 cm土层土壤理化性质。实验方法：两年田间试验研究团队在甘肃庆阳的黄土高原农业生态站进行了为期两年（2022–2023）的田间试验，设置了不同地膜覆盖和氮肥处理的组合：l 地膜类型：白膜、黑膜、无膜；l 氮肥类型与用量：常规尿素（270 kg/ha，习惯用量）；优化尿素（200 kg/ha）；控释尿素（170 kg/ha 和 140 kg/ha）；通过监测土壤温湿度、作物生长、水分消耗、氮素积累等指标，系统评估了不同处理对玉米产量和资源利用效率的影响；在该研究中，研究人员采用Smart-Chem 450全自动化学分析仪对不同阶段的土壤硝态氮浓度进行了分析。该仪器通过先进的样品管密封技术，有效降低了样品蒸发和交叉污染的风险，同时减少了环境因素对测量参数的干扰，确保了分析结果的准确性和可靠性。图1.2022年和2023年，在饲用玉米幼苗期（V4）、拔节期（V8）、十二叶期（V12）、开花期（VT）和收获期（R4）等不同生长阶段，研究了不同地膜覆盖处理（黑色地膜（B）、白色地膜（W）和无地膜（Z））对0-25 cm土壤深度温度的影响图2.2022-2023年生长季地膜覆盖和施氮对饲用玉米土壤水分剖面和土壤贮水量时间变化的影响。表2.2022年和2023年地膜覆盖和氮肥施用对饲用玉米干物质含量、鲜重产量和干物质...

2026 - 03 - 04