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FASE专辑“健康土壤,健康食品”出版

农业科学与工程前沿编辑部 赵杰 2020年08月04日 报道 浏览次数:

本网讯 近日,《农业科学与工程前沿》(英文简称FASE)出版了2020年第3期专题为“健康土壤,健康食品”的专辑,本期专刊特邀我校张福锁院士及张俊伶教授为组稿人,内容涵盖土壤健康的进展、评价和可持续管理等多方面内容,全面总结并深层分析了可持续土壤管理从理论到实践的研究成果。

土壤健康对人类的各项生产生活活动及生存环境质量起着至关重要的作用,健康的土壤是农业生产安全健康的基础,也是人类食品安全实现的前提。实施合理的土壤管理,则是实现粮食生产与环境之间发展平衡的重要举措。

延伸阅读:

土壤对人类生活和社会发展至关重要。土壤具有多种功能,在农业生产、缓解气候变化、净化水资源等方面发挥着重要作用。同时,土壤也与人类健康和营养健康息息相关。预计到2050年全球人口将会增加50%,粮食需求也会增长一倍。当前全球面临土壤退化和粮食生产用地面积不断下降的挑战下,保证全球粮食生产并生产健康食品至关重要。为了提高土壤健康,实现粮食生产与环境之间的发展平衡,农业系统中必须进行合理的土壤管理。提升土壤健康需要多学科知识交叉,需要将土壤学与其他学科(生物、物理、化学等)进行交叉融合。本期专刊的重点是土壤健康的进展,特别关注土壤微生物组的进展,同时,还包括土壤健康评价和土壤可持续管理。专刊由7篇综述和4篇研究论文组成,包括土壤健康指标、土壤健康评价方法、污染物的降解、土壤微生物组、植物健康,提升土壤健康的可持续土壤管理策略等,涵盖范围广泛。

土壤健康需要用整体的思想框架来评估,需综合考虑土壤物理、化学和生物学性质,目前土壤质量评价主要侧重于化学和物理性质。土壤生物是实现多种生态系统功能的基础,且生物指标与土壤健康密切相关。Bongiorno (https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020323)总结并讨论了不同土壤性质作为农业生态系统土壤健康新指标的潜力,这些指标包括不稳定性碳、土壤抑病性、线虫群落特征和微生物的分解代谢特征。发现POXC是区分土壤管理措施的最佳指标,其次是基于功能特征的线虫指数。Lu等人(https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020327)总结了土壤线虫群落作为土壤健康生物指标的重要性,例如线虫丰度、多样性、群落结构以及代谢等。自由生活和植物寄生的线虫都是重要的生物指标,在食物网中作为一级、二级、三级消费者,在物质循环中有重要作用。

关于土壤健康的评价,Kuzyakov等人(https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020338)提出一个新的方法,该方法是基于由物理、化学和生物性质组成的雷达图面积法进行评价。这种基于面积的方法,独立于土壤质量指标,可以快速简单的评价土壤健康。他们还提出通过比较土壤有机碳的减少量来确定土壤的抵抗性和敏感性,并且发现多数土壤物理性质对有机碳退化抵抗力较高,而生物参数则比较敏感。同样,Wang(https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020337) 等人讨论准确定义和量化土壤质量(或土壤健康)指标方面存在的困难,提出了系统模型的方法,该模型基于气候、土壤、作物和管理的相互作用,作者利用三个例子进行了验证。土壤管理需要系统管理,不仅需要考虑土壤自身,还需在未来气候变化的背景下,考虑作物和种植制度的管理。

植物和土壤微生物组对植物健康至关重要,影响着植物对生物和非生物胁迫的适应性。有益土壤微生物,如丛枝菌根真菌(AMF)和根瘤菌,对于植物的健康和生长至关重要。Xue and Wang (https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020347) 总结了植物、丛枝菌根真菌(AMF)与环境互作的调节过程的研究进展。理解丛枝菌根真菌与宿主植物之间的互作、以及AMF对根系真菌群落和其他土壤微生物群落的影响,有助于充分发挥AMF在田间土壤中的有益影响。利用微生物组优化植物生长是当前一个重要的研究方向。Fu等(https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020328) 研究了在由生物有机肥和有机管理组成的单作系统中,根际和非根际土壤对香蕉枯萎病的抑制作用。发现非根际土壤细菌群落的变化诱导了根际土壤细菌群落的变化。细菌分泌的抗生物质和特定的菌属其重要的作用,表明功能微生物在设计有关植物病害的生物有机肥料的重要作用。Wei等(https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020346) 提出了根际免疫的新概念。植物免疫一直被认为是一个以植物为中心的过程。作者建议植物免疫同时要考虑与植物相关微生物和根际环境的重要性,根际免疫是植物免疫的组成部分,建议从多元有机体的角度来理解免疫作用。根际免疫为多学科交叉提供了一个新角度,将植物病理学、微生物组、土壤学和农学结合起来,未来在农业可持续发展中发挥作用。

在缓解农业生态系统污染物方面,He等(https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020333) 总结了农业生态系统中由于使用动物粪便和其他有机物料导致抗生素抗性基因的传播的过程与机制。他们建议未来的研究需要实现控制和减缓抗生素抗药性的传播,需要系统方法,同时多方应该共同努力,制定解决方案。Zhao等(https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020335)总结了缓解农田土壤中潜在重金属(类金属)污染风险的策略。Cd和As在粮食作物中积累的风险可通过农艺管理措施(例如,撒石灰和水分管理)和植物育种缓解。建议长期检测农田土壤中的金属(类金属)积累,并采用质量平衡模型评价一个区域农田土壤中金属(类金属)的未来变化趋势。

土壤管理对提升土壤健康非常重要。Schneider等(https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020348)在中国宁夏和美国北达科他州,通过加入木屑可以使土壤从一次次小的降雨中获取水分,直到下次降雨期间都可以保持较高的土壤湿度。在相同施肥条件下,加入木屑可以促进小麦和苜蓿的生长。Liang等人(https://doi.org/10.15302/J-FASE-2020339)总结了中澳项目“健康土壤促进可持续食品生产和环境质量”研究进展。该项目包括五项成果,其核心目标是提供新的研究方法和创新成果,以应对当前和未来粮食安全和可持续土壤管理方面的挑战。该项目应用了多学科方法来解决土壤退化和污染评估方面的挑战。项目呼吁各参与方建立一种合作关系,将科学研究、工业、政策制定结合起来,一方面确保科学研究的正确方向,另一方面可以将科技进行转化。

组稿专家

张福锁

中国农业大学国家农业绿色发展研究院院长,教授,博士生导师。一直从事植物营养与养分管理理论与技术研究工作。在根际养分活化机理以及不同基因型植物适应养分胁迫的生理机制研究方面取得了创新性进展,并把理论与生产实际相结合;在此基础上进一步提出养分资源综合管理和土壤-作物系统综合管理理论和技术思路,提出了协调高产与环保的新思路和可行途径;创建了养分管理新技术,突破高产与环保难以协同的技术瓶颈;建立以“科技小院”为核心的区域技术应用新模式,大面积推广高产环保技术,推动我国农业的转型发展,为全球可持续集约化现代农业发展提供了范例。

他在Science、Nature、美国科学院院报(PNAS)等国际著名刊物上发表论文400余篇,出版著作60余部。2005年获国家自然科学奖二等奖;2005年获德国Hohenheim大学杰出成就奖;2007年获国际肥料工业协会国际作物营养奖;2008年获国家科技进步奖二等奖;2014年获发展中国家科学院农业科学奖,同年被选为欧亚科学院院士,2017年当选中国工程院院士,并获何梁何利科学与技术进步奖,2018年获荷兰瓦格宁根大学和英国兰卡斯特大学荣誉博士。


张俊伶

中国农业大学资源与环境学院教授,博士生导师。教学方面主要教授《植物营养学》、《植物营养Seminar》、《植物营养写作》、《根际生态学》、《环境科学专业英语》等相关课程。科研方面主要从事土壤健康和根际微生物研究方向的工作。在土壤健康和资源可持续利用、微生物多样性和生态功能、土壤生物肥力、以及生物肥料等方面也开展了大量的研究工作。主持国家自然科学基金6项、参加国家重点研发项目、自然科学基金委创新群体项目、科技部973项目、农业部公益性行业项目等;参加科技部国家重点研发计划中澳可持续农业管理项目、中荷间作提高养分效率项目等。

成果方面公开发表论文50余篇,参编研究生《高级植物营养》、《根际生态学》等著作,获得中国农业大学教学名师称号。任中国土壤学会土壤健康工作组主任、中国菌物学会内生菌和菌根真菌专业委员会主任。

《农业科学与工程前沿》期刊简介:

《农业科学与工程前沿》(Frontiers of Agricultural Science and Engineering) 简称FASE,2014年2月创刊,是由中国工程院、中国农业大学和高等教育出版社联合主办的一种国际化英文季刊。

FASE旨在为农业科学与工程领域的研究人员提供论文发表与学术交流的国际化平台,服务对象包括两院院士和国内外的研究人员,内容涵盖农业科学、农业技术/工程、农业经济、农业政策及管理等可促进当前与未来农业可持续发展的学科。

FASE 刊承担着面向国内外科研工作者,报道农业科学与工程领域最新研究成果和前沿进展,开展学术交流,促进学科发展,提升我国在该领域的学术影响力等重要使命。所录文章包括综述(Review)、研究论文(Research article)、学术快报(Letter)、数据(Data)、评论(Comments)、观点(Perspectives)、科学新闻(Science News)等,特别注重刊登农业科学与工程发展前沿学科及与其他学科交叉融合的研究成果。

专辑链接:http://journal.hep.com.cn/fase/EN/2095-7505/current.shtml 

FASE网址:http://journal.hep.com.cn/fase 

投审稿平台:https://mc.manuscriptcentral.com/fase 

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责任编辑:孟祥慈
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