基于专利数据的连作障碍防治技术发展趋势分析

连作障碍严重影响着作物的产量和品质，研发高效的连作障碍防治技术是实现集约化农业可持续生产的关键。基于incoPat科技创新情报平台，检索并分析2000年至2019年期间国内外连作障碍防治技术的专利产出，对专利申请数量、技术构成、区域分布、主要申请人、法律状态等方面分析，揭示国内外作物连作障碍防治技术领域的研发状况、技术发展趋势和产学研情况。近年来，作物连作障碍防治技术领域专利数量急剧增加；结合现代生物和材料等新兴技术发展，新的研发充分考虑了连作障碍生物防治技术产品化和应用的结合；我国在作物连作障碍防治技术领域的专利申请机构多为企业和个人，高校和科研院所申请的专利转化率低，高校/科研院所与企业合作申请的专利数量少。连作障碍防治技术领域的应用成为焦点，生物和材料新技术成果正引入连作障碍生物防治技术的开发；中国在连作障碍防治领域的产学研合作和专利技术质量亟需加强。     

丛枝菌根真菌在植物修复砷污染土壤中的作用

丛枝菌根真菌能增强植物对矿质元素的吸收、提高植物的抗逆性、增强抗病性、改善植物根际微环境,减轻重金属对植物的毒害,影响植物对重金属的吸收和转运,在重金属污染土壤的植物修复中显示出极大的应用潜力。近年来,As污染已成为全球非常突出且急需解决的环境问题之一,对As污染土壤的生物修复也因而成为研究热点。本文主要从丛枝菌根真菌改变土壤pH和酶活性、增强植物对As的耐性和影响植物对As的吸收方面综述了丛枝菌根在As污染土壤修复中应用的研究进展,揭示出菌根应用在As污染土壤中的作用潜力和研究方向。     

土壤中丛枝菌根真菌对宿主植物磷吸收作用机制综述

由于贫瘠土壤不能供给植物足够磷素,而丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在促进植物生长和吸收利用磷方面发挥着重要的作用。评述了国内外丛枝菌根真菌吸收土壤磷、根际环境与AMF共同作用对土壤磷的影响、AMF储磷机理、磷从菌丝到根系转移和植物吸收利用磷机制的研究进展,为今后应用AMF改善土壤肥力和深刻了解接菌土壤中磷的迁移转化规律奠定基础。     

丛枝菌根真菌在植物修复重金属污染土壤中的作用

菌根是真菌与植物根系所建立的互惠共生体,其中以丛枝菌根(AM)真菌在自然界中分布最广。在重金属污染条件下,AM真菌可以减轻重金属对植物的毒害,影响植物对重金属的吸收和转运,在重金属污染土壤的植物修复中显示出极大的应用潜力。文章通过讨论菌根植物对重金属修复的作用机制,提出菌根技术在重金属植物修复中应在通过广泛调查、筛选超积累植物的基础上,不断探索植物-菌根体系修复问题,以促进重金属污染土壤的生物修复。     

丛枝菌根与植物寄生性线虫相互作用及抗性机制

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能够与大多数陆地植物互惠共生,促进植物对养分的吸收,提高植物对各种生物和非生物胁迫的抗逆性,对植物健康生长有重要的作用。在土壤中丛枝菌根真菌与植物寄生性线虫共同依靠寄主植物根系完成生命循环,但二者对寄主植物作用完全相反,引起研究者广泛兴趣,成为菌根研究的热点和焦点之一。本文分析了丛植菌根真菌与植物寄生线虫的相互作用,并探讨了菌根提高植物对线虫抗性的可能机制:菌根真菌改善植物的生长和营养状况、改变植物根系形态结构、影响根系分泌物和根际微生物区系、诱导寄主植物产生防御反应等,旨在深入挖掘丛枝菌根真菌的生物学功能,进一步发挥其在农业生产中的应用潜力。     

中国土壤环境监测装备领域专利情报分析

土壤环境动态数据可为农业可持续发展和环境管理决策提供科学依据。研发成本低、性能稳定且精度高的土壤监测装备是实现土壤数据快速获取的关键。基于incoPat科技创新情报平台,检索了2000年至2019年期间国内外土壤环境监测装备的专利产出,对专利申请数量、技术构成、区域分布、主要申请人、法律状态等方面进行了分析,以揭示中国土壤环境监测装备领域的研发状况、技术发展趋势和产学研合作情况。结果表明,近年来,中国土壤环境监测装备领域专利数量急剧增加;土壤监测指标从土壤肥力指标向污染物和生物监测指标拓展,结合现代信息技术等新兴技术发展智能化的原位监测装备正在发展,新的研发充分考虑了定性与定量的结合;我国在土壤环境监测装备领域的专利申请人多隶属高校和科研院所,企业参与度较低。综上,土壤污染物和生物指标的监测已成为焦点,生物和信息新技术成果正逐步引入土壤环境监测设备的开发;中国在土壤环境监测装备领域的产学研合作研发亟需加强。     

丛枝菌根与土壤修复

菌根是真菌与植物根系所建立的互惠共生体, 其中以丛枝菌根在自然界中分布最广。近年来,随着菌根研究的发展,丛枝菌根在土壤修复中的应用日益受到人们的关注。本文综述了丛枝菌根在土壤重金属污染、有机污染、放射污染以及土壤退化修复中的作用,并对当前研究中存在的问题和未来发展前景作了探讨。     

丛枝菌根真菌-玉米联合修复Cd、Pb复合污染土壤技术应用探讨

工业和城市化进程的不断推进使土壤重金属累积越发严重,农业土壤重金属Cd、Pb污染逐渐引起人们重视。充分利用自然界中广泛存在的丛枝菌根真菌,利用其能够提高植物对重金属耐受能力的特点,将丛枝菌根真菌与粮食作物玉米联合,选育低Cd、Pb重金属累积籽粒玉米品种,在重金属Cd、Pb轻中度污染土壤上进行安全生产,同时实现修复和生产的"双赢"局面。分析丛枝菌根真菌-玉米联合修复技术应用须解决的主要问题和市场需求。     

丛枝菌根对芘污染土壤修复及植物吸收的影响

采用温室盆栽试验方法,研究了两种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和 Glomus etunicatum对三叶草(Trifolium subterraneum L.)和辣椒（Capsicum annuum L.）修复芘污染土壤的影响。供试土样中芘初始浓度为0 ~ 75.18 mg/kg。结果表明,接种AMF可促进供试植物对土壤中芘的吸收,并且显著提高三叶草根的芘含量、根系富集系数、根和茎叶的芘积累量,但对辣椒根和茎叶芘含量、根系富集系数的影响不显著,这主要与植物的菌根侵染率和“菌根依赖度”不同有关。接种AMF土壤中芘的削减率高于普通植物修复,但植物吸收积累对修复的贡献率小于0.2%;因此推测,AM作用下良好的根际环境对土壤微生物数量和活性的提高、进而对土壤中芘降解的促进可能是菌根修复的主要机理。     

丛枝菌根真菌AMF提高植物抗逆性的组学技术研究进展

  【目的】  丛枝菌根真菌(AMF)可以显著提高植物对逆境胁迫的抵抗能力,本文综述了国内外针对代表性组学技术(转录组学、蛋白质组学和代谢组学)在AMF提高植物抗逆领域(干旱、温度、盐碱、重金属)的研究进展,分析了在逆境胁迫下,植物–菌根共生体在分子层面上的应答调控机理,为深入理解AMF提高植物耐逆的分子机理提供一定的科学依据。  主要进展  植物主要通过根系与AMF建立共生关系,进而从土壤中吸收更多的水分和营养物质,提高植物对非生物胁迫的抵抗能力。菌根植物在转录、翻译以及表观遗传层面应答非生物胁迫。AMF在不同程度上上调或下调某些与非生物胁迫相关基因的转录或蛋白的翻译及降解,从而提高植物对非生物胁迫的抵抗能力,维持植物的生长发育,提高其对水分和营养物质的吸收和利用效率。通过转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析关键基因、蛋白及代谢物的变化,为深入挖掘AMF提高植物抗逆机理提供理论依据。  研究展望  揭示丛枝菌根共生体抗逆机理的组学技术研究仍处于起步阶段,单一组学的应用限制了信息表达的完整性和深层次网络调控机理的精确性。随着测序技术和手段在速度、精度等方面的提高以及生物信息学的更新发展,AMF提高植物抗逆性组学的研究将朝着多组学结合的方向发展,使研究者能够从多角度全面探究植物相关研究的分子机理,这有助于更全面地理解植物相关生命活动的分子调控规律。     

农作物辐射诱变育种技术中国专利分析

为全面了解农作物辐射诱变育种技术在我国的专利保护和技术发展情况,本文在专利数据库构建检索式获得专利文献,采用人工去噪和人工标引的方法,对我国农作物辐射诱变专利文献进行统计分析。分析结果发现,该领域专利在我国的申请量仍处于上升期,但授权率较低,为30%左右;来自安徽省的申请量最多,占申请总量的11%;来源于国外申请人的占比仅8%。辐射诱变专利应用最多的品种是水稻,占比约为12%;种子仍是普遍采用的辐射部位,γ射线是应用最多的辐射源,辐射诱变以获取突变体的专利最多。综上,本文分析了本领域的重点专利技术,并对本领域专利申请的注意事项提出建议,为育种科研技术研发和知识产权保护策略提供了有益参考。     

基于文献计量学的2001－2020全球农用无人机研究进展

在数字农业时代下,无人机或将成为推动农业数字化的一大关键。为了宏观掌握农用无人机的发展动态,了解农用无人机在国内外的研究前沿和应用热点,该研究基于Web of Science核心论文集、Derwent Innovations Index德温特创新索引数据库等5个数据源,采用数理统计及文献计量法对2001-2020年累计20年间农用无人机领域内发布的期刊论文及发明专利进行分析。分析结果显示,农用无人机从2014年起研究进展驶入高速,2016-2018年达到高热期,2020年农用无人机论文产出达1 232篇,专利达1 970件;中国、美国是农用无人机现阶段的主要研究国家,两者累计论文发表量超过总统计数量的45%,中国占21.43%,美国占24.60%,特别地,专利数量中国约占总数的83.41%,西班牙最早奠定了农用无人机的研究理论基础,其中,中美机构间、欧洲各国机构间研究合作联系较为密切;农用无人机论文的学科领域主要涉及遥感和环境科学,分别占论文总量的30.22%和24.79%,专利的技术领域主要涉及释放物质用飞行器、特殊用途飞行器及液体喷施设备,分别占专利总量的30.03%、23.66%和21.01%,具体研究内容分为农用无人机的平台搭建及农业应用两方面,农业应用包含农业信息采集及农业物料释放两类场景;目前的研究前沿为农业大数据挖掘及农业数字模型搭建,实际应用重心向低空遥感喷施、能源续航倾斜。综上,农用无人机仍处于活跃的发展状态,应用场景日趋丰富,纵向发展稍有阻滞,未来可能会在畜牧业和渔业上挖掘到崭新的研究应用方向。     

土壤环境污染与农产品质量

通过分析土壤污染的原因、特点、我国土壤污染现状以及与农产品质量关系,提出了协调人与自然关系,积极研究土壤环境污染的控制方法与修复技术;加强无污染生产资料的开发技术研究,减轻土壤环境污染;走节约资源,提高效率,减少污染的绿色农业发展之路,确保粮食生产和农产品食用安全。     

Community structure of arbuscular mycorrhizal fungi associated with Robinia pseudoacacia in uncontaminated and heavy metal contaminated soils

The significance of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in soil remediation has been widely recognized because of their ability to promote plant growth and increase phytoremediation efficiency in heavy metal (HM) polluted soils by improving plant nutrient absorption and by influencing the fate of the metals in the plant and soil. However, the symbiotic functions of AMF in remediation of polluted soils depend on plant–fungus–soil combinations and are greatly influenced by environmental conditions. To better understand the adaptation of plants and the related mycorrhizae to extreme environmental conditions, AMF colonization, spore density and community structure were analyzed in roots or rhizosphere soils of Robinia pseudoacacia. Mycorrhization was compared between uncontaminated soil and heavy metal contaminated soil from a lead–zinc mining region of northwest China. Samples were analyzed by restriction fragment length polymorphism (RFLP) screening with AMF-specific primers (NS31 and AM1), and sequencing of rRNA small subunit (SSU). The phylogenetic analysis revealed 28 AMF group types, including six AMF families: Glomeraceae, Claroideoglomeraceae, Diversisporaceae, Acaulosporaceae, Pacisporaceae, and Gigasporaceae. Of all AMF group types, six (21%) were detected based on spore samples alone, four (14%) based on root samples alone, and five (18%) based on samples from root, soil and spore. Glo9 (Rhizophagus intraradices), Glo17 (Funneliformis mosseae) and Acau3 (Acaulospora sp.) were the three most abundant AMF group types in the current study. Soil Pb and Zn concentrations, pH, organic matter content, and phosphorus levels all showed significant correlations with the AMF species compositions in root and soil samples. Overall, the uncontaminated sites had higher species diversity than sites with heavy metal contamination. The study highlights the effects of different soil chemical parameters on AMF colonization, spore density and community structure in contaminated and uncontaminated sites. The tolerant AMF species isolated and identified from this study have potential for application in phytoremediation of heavy metal contaminated areas.     

东北黑土地农田除草剂污染过程与消减技术研究进展与展望

除草剂是保障黑土粮仓粮食供给的重要生产资料。东北黑土区除草剂的高频高强度施用,可能导致其在土壤中残留累积,从而影响后茬作物生长,成为轮作换茬、种植结构调整的瓶颈。因此,开展黑土地除草剂污染过程与消减关键技术研究,对保障黑土地农业绿色可持续发展具有重要的科学意义。系统分析了黑土地农田除草剂污染过程与消减技术研究进展与发展趋势,指出了目前该研究领域存在的科学与技术问题,提出了我国黑土地农田除草剂污染过程与消减技术的研究思路与重点方向,以推动我国黑土地农田除草剂污染与修复理论与技术的发展。     

基于Web of Science数据库的污染场地可持续修复领域的文献计量分析

实现碳达峰、碳中和目标是我国经济社会深刻的系统性变革,“双碳”目标的提出将对我国土壤污染修复领域产生重要影响,并促进研发更多符合绿色可持续修复的新技术和新产品。为了解污染场地可持续修复领域的研究进展和发展动态,采用CiteSpace和VOSviewer科学图谱绘制软件对Web of Science数据库核心集中2000 ~ 2020年污染场地可持续修复领域的相关文献进行了计量分析,通过合作、共现和共被引等网络分析,探索该领域的研究热点和前沿趋势。结果表明:1）近年来世界范围内该领域发文数量总体呈增长趋势;2）该领域发文量前三的国家是美国、英国和中国;3）该领域的主要发文机构有清华大学、剑桥大学和中国科学院;4）Hou、Norrman和Rosen是该领域发文数量较多的研究人员;5）载文量较多的期刊有Science of the Total Environment、Journal of Environmental Management和Journal of Cleaner Production;6）目前污染场地多采用异位修复的方式修复,原位修复技术及各类耦合修复技术的研究将会增多;7）对土壤修复的可持续研究逐渐增多,地下水修复的可持续研究较少。制定科学合理的具有中国特色的污染场地可持续修复方法势在必行;降低污染修复全过程的环境影响和二次污染是响应碳减排号召的重要过程,环境友好型材料研发、绿色可持续修复技术的实施是污染场地可持续修复领域的重要措施。     

中国北方碱性农田土壤镉污染修复：现状与挑战

中国土壤镉污染面积广、程度深，但针对于我国北方碱性农田土壤镉污染治理的理论研究及技术研发却较为薄弱。基于VOSviewer软件，分析了近20年来国内外关于碱性土壤镉防控领域的研究方向、主推技术与国际研究格局。在此基础上，系统梳理了碱性土壤中镉的转化过程及影响因素，结合原位化学钝化技术、植物修复和农艺调控措施，进一步总结了碱性土壤镉治理的科学与技术问题。我国碱性农田镉污染治理面临关注度不高、技术研发滞后以及转化困难、土壤-作物（小麦）镉吸收机制不清晰等诸多问题。因此，亟需提高碱性农田土壤镉污染防治的重视程度，研发、试点具有针对性的技术推广模式，构建土壤-作物（小麦）镉精准防控体系，以推动碱性土壤镉污染修复技术与理论的发展及粮食的安全生产。     

Mycorrhizal activity and diversity in a long-term organic Mediterranean agroecosystem

In organic agriculture, soil fertility and productivity rely on biological processes carried out by soil microbes, which represent the key elements of agroecosystem functioning. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), fundamental microorganisms for soil fertility, plant nutrition and health, may play an important role in organic agriculture by compensating for the reduced use of fertilizers and pesticides. Though, AMF activity and diversity following conversion from conventional to organic farming are poorly investigated. Here we studied AMF abundance, diversity and activity in short- and long-term organically and conventionally managed Mediterranean arable agroecosystems. Our results show that both AMF population activity, as assessed by the mycorrhizal inoculum potential (MIP) assay, the percentage of colonized root length of the field crop (maize) and glomalin-related soil protein (GRSP) content were higher in organically managed fields and increased with time since transition to organic farming. Here, we showed an increase of GRSP content in arable organic systems and a strong correlation with soil MIP values. The analysis of AMF spores showed differences among communities of the three microagroecosystems in terms of species richness and composition as suggested by a multivariate analysis. All our data indicate that AMF respond positively to the transition to organic farming by a progressive enhancement of their activity that seems independent from the species richness of the AMF communities. Our study contributes to the understanding of the effects of agricultural managements on AMF, which represent a promising tool for the implementation of sustainable agriculture.