《科學通報》2025年10月上-中旬刊(“土壤生態與可持續發展專題”）| 文章速遞

土壤生態是地球生態系統的核心, 調控物質循環、能量流動與生物多樣性. 健康土壤既是農業可持續發展的基石, 也是應對氣候變化與維持生態穩定的關鍵. 它通過微生物、動植物與有機質的相互作用, 實現養分循環、涵養水分與污染降解,支撐作物生長與糧食安全. 推動農業可持續發展, 既要探究農業模式對土壤生物群落特征、土壤結構和土壤化學性質及三者的互作過程的影響, 更要構建全新的土壤生態系統, 促進系統獲得高的生產力和穩健的平衡性. 當前,土壤生態與農業可持續性正迎來重要窗口期, 土壤生物過程將成為實現二者協同增進的關鍵著力點. 詳見本期專題.

悅讀科學

Fu-Kane拓撲超導體2M-WS2中的條紋序與馬約拉納束縛態調控

蘇莘棟, 薛其坤, 李渭

調控雜化唑基超微孔框架孔構型高效篩分丙烯/丙烷

彭云雷, 賈亞楠

Cas13靶標RNA非依賴性非經典激活(RINCA)

王小妍, 薛源源, 常磊, 張營, 夏雨婷, 劉文軍, 朱雪娜

老藥新用:基于酸中和策略的碳酸氫鈉脂質體協同抗腫瘤

彭濤興, 黃永焯

辨識離子的“麥克斯韋妖”

胡晟

亮點述評

連續體束縛態誘導的動量空間半斯格明子自旋紋理

黃學勤, 劉正猷

觀點

共享航次驅動海洋科學重大突破

張亮, 冷疏影, 孫衛東, 荊釗, 吳立新

本文以“西太平洋地球系統多圈層相互作用”重大研究計劃的四個考察航次為例, 系統總結了“科學問題引導型”共享航次的組織實施與創新實踐, 闡述了其在跨圈層流固相互作用等關鍵科學問題方面取得的重要進展, 明確共享航次對我國海洋科學重大前沿突破所發揮的重要推動作用.

土壤生態與可持續發展專題

評述

土壤生物膜與退化土壤修復

吳一超, 張銘, 高春輝, 渠晨晨, 戴珂, 黃巧云, 蔡鵬

全球性土壤退化對陸地生態系統和人類健康構成了重大威脅. 本文聚焦生物膜在退化土壤修復中的應用潛力, 綜述了其功能特征、形成機制及其與土壤的相互作用, 重點探討了生物膜在增強微生物抗逆性、改善土壤結構、促進養分循環及降解污染物等方面的關鍵作用.

從根系角度理解大氣CO2濃度和溫度升高下稻田土壤碳氮循環

韓歡, 王東明, 馬傳奇, 蔡創, 宋練, 朱春梧

氣候變化顯著影響水稻根系形態、生理及生態功能, 調控稻田生態系統碳氮循環過程. 本文綜述水稻根系對大氣CO2濃度和溫度上升的響應特征, 探討其通過形態變化與根際作用影響養分吸收、碳匯形成與溫室氣體排放, 提出不足并展望未來研究方向.

論文

孔維波, 余思, 封欣宜, 焦金濤, 邵明安, 韋革宏, 劉寶元, 邱莉萍, 張千, Satoshi Ishii, Hao Wang, 魏孝榮

水蝕風蝕交錯區是“三北”工程建設核心區,植被恢復對其生態建設意義重大. 本研究聚焦該區15年的天然草地、人工草地與灌木恢復樣地, 發現植被恢復顯著了提升表層土壤生態功能, 其中豆科人工植被提升效應更顯著, 但也需關注其對深層土壤和溫室氣體排放的影響.

曲建華, 畢馥漩, 王夢寧, 王思琪, 于銳, 李梓瑋, 孟繁松, 張穎

本文研究了鉛和鑭對作物及土壤微生物群落的復合污染效應, 強調了有效控制肥料施用的必要性. 鑭具有雙重作用, 低濃度緩解鉛對玉米幼苗的脅迫, 減少鉛在根系中的累積, 提升土壤耐性菌和功能菌豐度, 增強土壤微生物抗逆能力, 而高濃度鑭則與鉛協同加劇脅迫.

李丹, 劉光輝, 段婧婧, 楊梖, 陳志浩, 韓燕云, 黃字琳, 張鳳翔, 孔繁彬, 吳永紅

基于全生命周期評估(LCA)模型,系統分析和量化稻蝦綜合種養和水稻單作系統的生態經濟效應. 與水稻單作相比, 稻蝦共作顯著提升了土壤質量, 綜合種養系統的凈生態經濟效益是水稻單作系統的4.0倍, 為稻田土壤質量提升、溫室氣體減排及農業經濟可持續發展提供全新視角.

鐵元素促進了稻田周叢生物對銨態氮的富集

陶靜, 孫朋飛, 吳永紅

稻田周叢生物作為稻田土水界面的微生物聚集體, 可富集鐵、氮等元素, 但其體內鐵對氮轉化的影響尚不明確. 該研究發現,Fe(Ⅲ)可通過提供吸附位點、抑制氨氧化、促進硝酸鹽還原產銨三條途徑,增強周叢生物對銨態氮的積累, 同時減少硝態氮流失與氧化亞氮排放.

不同秸稈還田處理下線蟲能量通量對土壤碳組分的影響

石廣萍, 鄭潔, 彭紫怡, 王曉玥, 周順桂, 劉佳, 蔣瑀霽

本研究基于12年秸稈還田長期試驗, 探究了線蟲能量通量與土壤碳組分的內在聯系. 結果表明, 秸稈豬糞配施下,食細菌線蟲(cp1類群)對礦物結合態有機碳(MAOC)積累貢獻顯著, 而捕雜食線蟲能量通量主導顆粒態有機碳(POC)形成. 研究為優化秸稈還田措施、提升紅壤固碳潛力提供了理論依據.

吳秋霞, 楊穎, 蔣妍昱, 吳福忠, 張秋芳, 商榮, 倪祥銀

中國熱帶和亞熱帶森林土壤鐵鋁氧化物含量較高,鐵鋁結合態有機碳含量及其占SOC的比例卻低于全球平均水平. 高度風化的熱帶和亞熱帶森林土壤活性金屬氧化物主要通過吸附機制保存有機碳, 鐵鋁氧化物結合的有機碳穩定性低, 但具有顯著的碳封存潛力.

酸雨對土壤微生物網絡復雜性、群落組裝和生態系統多功能性的影響

劉自強, 張藝銳, 鄒佳雨, 劉珍秀, 危暉, 章家恩

酸雨對土壤微生物群落組裝和生態系統多功能性的影響尚不明晰. 本研究通過模擬實驗揭示, 酸雨提升了擴散限制在群落組裝中的重要性.短期酸雨通過提升氮有效性、增強碳氮循環相關酶活性, 驅動生態系統多功能性提升. 研究結果為酸雨風險評估提供了新視角.

稻魚共生系統產量和土壤氮素可持續機理

趙璐峰, 郭梁, 胡亮亮, 章濤杰, 戴然欣, 季子鈞, 葉俊龍, 何磊, 唐建軍, 章家恩, 陳欣

區域取樣研究以及長期田間試驗和穩定性同位素15N示蹤實驗揭示, 稻魚共生系統中魚的產量在0.3~1.5thm?2的范圍. 由于魚在田間的取食活動驅動氮素在生物間的循環利用, 從而使得稻魚共生系統可在肥料氮減量的情況下, 可實現產量和土壤氮素的可持續.

進展

地球與環境科學

從后悔理論到無悔決策:低概率-高影響氣候災害應對決策新途徑

田展,呂嘉杰,SunLaixiang,王耀威,楊紅龍,許吟隆

本文提出基于后悔理論的應對低概率-高影響極端氣候災害的無悔決策途徑, 其決策遵循保障生命和關鍵基礎設施安全、成本最小效益最大化、動態路徑協同優化的原則, 強調構建最危險情景、設定與社會心理預期和減災能力相匹配的后悔閾值、短期應急與長效減災機制的有機結合.

評述

醫學科學

下丘腦星形膠質細胞與代謝穩態

張燚,胡承

下丘腦作為能量平衡調控的中樞, 其星形膠質細胞參與了代謝穩態調控. 本文系統闡述星形膠質細胞在生理狀態下的代謝調控機制及其病理轉化過程, 揭示其通過調控炎癥、突觸結構和神經遞質介導代謝紊亂的分子機制, 為靶向星形膠質細胞的代謝性疾病干預提供依據.

論文

物理學與天文學

強太陽活動對“天問一號”測控影響

孔靜,汪賽進,胡國林,馬茂莉,劉少然

2024年太陽活動高峰期間, AR3664活動區引發的強烈日冕物質拋射(CME)對深空通信鏈路產生顯著影響. 本研究基于“天問一號”探測器的實測數據, 系統分析了CME在行星際傳播過程中導致的信號時延、相位擾動等效應. 研究發現: 在稀疏觀測條件下, 等離子體環境造成約40m的測距誤差. 我國深空天線的高動態跟蹤技術有效保障了鏈路穩定, 整個事件期間遙測誤幀率優于4.17×10?4, 驗證了極端空間天氣下的通信可靠性.

醫學科學

肝臟術后非手術部位并發癥風險預測機器學習模型開發

徐立寧, 王煒煜, 楊波

肝臟術后非手術部位并發癥(NSSC)日益成為影響預后的關鍵因素. 本研究明確定義NSSC概念, 構建肝臟術后NSSC可解釋機器學習預測模型, 其中XGBoost模型性能最優. 識別出10個關鍵術前預測指標, 揭示其與NSSC風險的關聯. 該模型為術前識別高?；颊?、優化干預策略提供了新工具.

寨卡病毒感染早期促進Nkx2-3及Tbx15表達造成睪丸細胞細胞器功能紊亂

卞展展, 常嘉彤,管宇恒,劉林申陽,范東瀛,安靜,楊威,王培剛

本研究聚焦寨卡病毒(ZIKV)感染對雄性生殖系統, 特別是生精過程的早期影響的調控機制. 利用hSTAT2KI小鼠模型, 系統解析病毒感染在睪丸中的動態影響. 結果顯示, ZIKV初期主要局限于睪丸間質, 并通過上調生精細胞中Nkx2-3和Tbx15的表達, 誘導核糖體和線粒體功能紊亂. 本研究深化了對ZIKV感染影響生精過程的理解, 提示睪丸間質微環境在致病過程中也發揮重要作用.

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