《科学通报》2025年10月上-中旬刊(“土壤生态与可持续发展专题”）| 文章速递

土壤生态是地球生态系统的核心, 调控物质循环、能量流动与生物多样性. 健康土壤既是农业可持续发展的基石, 也是应对气候变化与维持生态稳定的关键. 它通过微生物、动植物与有机质的相互作用, 实现养分循环、涵养水分与污染降解,支撑作物生长与粮食安全. 推动农业可持续发展, 既要探究农业模式对土壤生物群落特征、土壤结构和土壤化学性质及三者的互作过程的影响, 更要构建全新的土壤生态系统, 促进系统获得高的生产力和稳健的平衡性. 当前,土壤生态与农业可持续性正迎来重要窗口期, 土壤生物过程将成为实现二者协同增进的关键着力点. 详见本期专题.

悦读科学

Fu-Kane拓扑超导体2M-WS2中的条纹序与马约拉纳束缚态调控

苏莘栋, 薛其坤, 李渭

调控杂化唑基超微孔框架孔构型高效筛分丙烯/丙烷

彭云雷, 贾亚楠

Cas13靶标RNA非依赖性非经典激活(RINCA)

王小妍, 薛源源, 常磊, 张营, 夏雨婷, 刘文军, 朱雪娜

老药新用:基于酸中和策略的碳酸氢钠脂质体协同抗肿瘤

彭涛兴, 黄永焯

辨识离子的“麦克斯韦妖”

胡晟

亮点述评

连续体束缚态诱导的动量空间半斯格明子自旋纹理

黄学勤, 刘正猷

观点

共享航次驱动海洋科学重大突破

张亮, 冷疏影, 孙卫东, 荆钊, 吴立新

本文以“西太平洋地球系统多圈层相互作用”重大研究计划的四个考察航次为例, 系统总结了“科学问题引导型”共享航次的组织实施与创新实践, 阐述了其在跨圈层流固相互作用等关键科学问题方面取得的重要进展, 明确共享航次对我国海洋科学重大前沿突破所发挥的重要推动作用.

土壤生态与可持续发展专题

评述

土壤生物膜与退化土壤修复

吴一超, 张铭, 高春辉, 渠晨晨, 戴珂, 黄巧云, 蔡鹏

全球性土壤退化对陆地生态系统和人类健康构成了重大威胁. 本文聚焦生物膜在退化土壤修复中的应用潜力, 综述了其功能特征、形成机制及其与土壤的相互作用, 重点探讨了生物膜在增强微生物抗逆性、改善土壤结构、促进养分循环及降解污染物等方面的关键作用.

从根系角度理解大气CO2浓度和温度升高下稻田土壤碳氮循环

韩欢, 王东明, 马传奇, 蔡创, 宋练, 朱春梧

气候变化显著影响水稻根系形态、生理及生态功能, 调控稻田生态系统碳氮循环过程. 本文综述水稻根系对大气CO2浓度和温度上升的响应特征, 探讨其通过形态变化与根际作用影响养分吸收、碳汇形成与温室气体排放, 提出不足并展望未来研究方向.

论文

孔维波, 余思, 封欣宜, 焦金涛, 邵明安, 韦革宏, 刘宝元, 邱莉萍, 张千, Satoshi Ishii, Hao Wang, 魏孝荣

水蚀风蚀交错区是“三北”工程建设核心区,植被恢复对其生态建设意义重大. 本研究聚焦该区15年的天然草地、人工草地与灌木恢复样地, 发现植被恢复显著了提升表层土壤生态功能, 其中豆科人工植被提升效应更显著, 但也需关注其对深层土壤和温室气体排放的影响.

曲建华, 毕馥漩, 王梦宁, 王思琪, 于锐, 李梓玮, 孟繁松, 张颖

本文研究了铅和镧对作物及土壤微生物群落的复合污染效应, 强调了有效控制肥料施用的必要性. 镧具有双重作用, 低浓度缓解铅对玉米幼苗的胁迫, 减少铅在根系中的累积, 提升土壤耐性菌和功能菌丰度, 增强土壤微生物抗逆能力, 而高浓度镧则与铅协同加剧胁迫.

李丹, 刘光辉, 段婧婧, 杨梖, 陈志浩, 韩燕云, 黄字琳, 张凤翔, 孔繁彬, 吴永红

基于全生命周期评估(LCA)模型,系统分析和量化稻虾综合种养和水稻单作系统的生态经济效应. 与水稻单作相比, 稻虾共作显著提升了土壤质量, 综合种养系统的净生态经济效益是水稻单作系统的4.0倍, 为稻田土壤质量提升、温室气体减排及农业经济可持续发展提供全新视角.

铁元素促进了稻田周丛生物对铵态氮的富集

陶静, 孙朋飞, 吴永红

稻田周丛生物作为稻田土水界面的微生物聚集体, 可富集铁、氮等元素, 但其体内铁对氮转化的影响尚不明确. 该研究发现,Fe(Ⅲ)可通过提供吸附位点、抑制氨氧化、促进硝酸盐还原产铵三条途径,增强周丛生物对铵态氮的积累, 同时减少硝态氮流失与氧化亚氮排放.

不同秸秆还田处理下线虫能量通量对土壤碳组分的影响

石广萍, 郑洁, 彭紫怡, 王晓玥, 周顺桂, 刘佳, 蒋瑀霁

本研究基于12年秸秆还田长期试验, 探究了线虫能量通量与土壤碳组分的内在联系. 结果表明, 秸秆猪粪配施下,食细菌线虫(cp1类群)对矿物结合态有机碳(MAOC)积累贡献显著, 而捕杂食线虫能量通量主导颗粒态有机碳(POC)形成. 研究为优化秸秆还田措施、提升红壤固碳潜力提供了理论依据.

吴秋霞, 杨颖, 蒋妍昱, 吴福忠, 张秋芳, 商荣, 倪祥银

中国热带和亚热带森林土壤铁铝氧化物含量较高,铁铝结合态有机碳含量及其占SOC的比例却低于全球平均水平. 高度风化的热带和亚热带森林土壤活性金属氧化物主要通过吸附机制保存有机碳, 铁铝氧化物结合的有机碳稳定性低, 但具有显著的碳封存潜力.

酸雨对土壤微生物网络复杂性、群落组装和生态系统多功能性的影响

刘自强, 张艺锐, 邹佳雨, 刘珍秀, 危晖, 章家恩

酸雨对土壤微生物群落组装和生态系统多功能性的影响尚不明晰. 本研究通过模拟实验揭示, 酸雨提升了扩散限制在群落组装中的重要性.短期酸雨通过提升氮有效性、增强碳氮循环相关酶活性, 驱动生态系统多功能性提升. 研究结果为酸雨风险评估提供了新视角.

稻鱼共生系统产量和土壤氮素可持续机理

赵璐峰, 郭梁, 胡亮亮, 章涛杰, 戴然欣, 季子钧, 叶俊龙, 何磊, 唐建军, 章家恩, 陈欣

区域取样研究以及长期田间试验和稳定性同位素15N示踪实验揭示, 稻鱼共生系统中鱼的产量在0.3~1.5thm−2的范围. 由于鱼在田间的取食活动驱动氮素在生物间的循环利用, 从而使得稻鱼共生系统可在肥料氮减量的情况下, 可实现产量和土壤氮素的可持续.

进展

地球与环境科学

从后悔理论到无悔决策:低概率-高影响气候灾害应对决策新途径

田展,吕嘉杰,SunLaixiang,王耀威,杨红龙,许吟隆

本文提出基于后悔理论的应对低概率-高影响极端气候灾害的无悔决策途径, 其决策遵循保障生命和关键基础设施安全、成本最小效益最大化、动态路径协同优化的原则, 强调构建最危险情景、设定与社会心理预期和减灾能力相匹配的后悔阈值、短期应急与长效减灾机制的有机结合.

评述

医学科学

下丘脑星形胶质细胞与代谢稳态

张燚,胡承

下丘脑作为能量平衡调控的中枢, 其星形胶质细胞参与了代谢稳态调控. 本文系统阐述星形胶质细胞在生理状态下的代谢调控机制及其病理转化过程, 揭示其通过调控炎症、突触结构和神经递质介导代谢紊乱的分子机制, 为靶向星形胶质细胞的代谢性疾病干预提供依据.

论文

物理学与天文学

强太阳活动对“天问一号”测控影响

孔静,汪赛进,胡国林,马茂莉,刘少然

2024年太阳活动高峰期间, AR3664活动区引发的强烈日冕物质抛射(CME)对深空通信链路产生显著影响. 本研究基于“天问一号”探测器的实测数据, 系统分析了CME在行星际传播过程中导致的信号时延、相位扰动等效应. 研究发现: 在稀疏观测条件下, 等离子体环境造成约40m的测距误差. 我国深空天线的高动态跟踪技术有效保障了链路稳定, 整个事件期间遥测误帧率优于4.17×10−4, 验证了极端空间天气下的通信可靠性.

医学科学

肝脏术后非手术部位并发症风险预测机器学习模型开发

徐立宁, 王炜煜, 杨波

肝脏术后非手术部位并发症(NSSC)日益成为影响预后的关键因素. 本研究明确定义NSSC概念, 构建肝脏术后NSSC可解释机器学习预测模型, 其中XGBoost模型性能最优. 识别出10个关键术前预测指标, 揭示其与NSSC风险的关联. 该模型为术前识别高危患者、优化干预策略提供了新工具.

寨卡病毒感染早期促进Nkx2-3及Tbx15表达造成睾丸细胞细胞器功能紊乱

卞展展, 常嘉彤,管宇恒,刘林申阳,范东瀛,安静,杨威,王培刚

本研究聚焦寨卡病毒(ZIKV)感染对雄性生殖系统, 特别是生精过程的早期影响的调控机制. 利用hSTAT2KI小鼠模型, 系统解析病毒感染在睾丸中的动态影响. 结果显示, ZIKV初期主要局限于睾丸间质, 并通过上调生精细胞中Nkx2-3和Tbx15的表达, 诱导核糖体和线粒体功能紊乱. 本研究深化了对ZIKV感染影响生精过程的理解, 提示睾丸间质微环境在致病过程中也发挥重要作用.

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