高粱基因组遗传图谱构建的研究进展

高粱 (Sorghum bicolor L. Moench) 基因组分子遗传连锁图谱的构建始于20世纪90年代。覆盖高粱全基因组的高密度分子遗传连锁图谱已构建完成，正在进行高粱遗传图谱与物理图谱的整合，把遗传连锁群与相应的染色体对应起来, 并已初步确定了染色体着丝粒、长短臂、核仁组织者区域(NOR)等染色体重要结构在遗传连锁图上的位置。随着研究的深入，高粱全基因组完全测序和高粱功能基因组学的研究即将全面启动.     

Is UK biofuel supply from Miscanthus water‐limited?

Sustainable Miscanthus plantings encouraged under publicly funded schemes should be based on sound economic and environmental assessments. We developed an empirical yield model for Miscanthus from harvestable dry matter yields at 14 field trials in the UK to estimate site-specific and regional yields derived from meteorological variables and soil available water. Harvestable yields of crops established for at least 3 years at 14 arable sites across the UK ranged from 5 to 18 t/ha, averaging at 12.8 (±2.9) t/ha. Variables considered to affect yield were number of years after planting, length of season ( T _air > 9 °C), temperature, global solar radiation, precipitation and potential evapotranspiration during the season, and soil available water capacity ( AWC ). At a single site (Rothamsted), AWC and the relative average potential soil moisture deficit during the main growing season explained 70% of annual yield variation (RMSE = 1.38 t/ha, P  < 0.001). For the complete UK data set ( n  = 67), yield variation was related to AWC , air temperature and precipitation (RMSE = 2.1 t/ha, P  < 0.01). Linking soil survey and spatially interpolated weather data we calculated an overall national average dry matter yield of 9.6 t/ha. As shown for two counties (Oxfordshire and North Yorkshire), estimated yield may decrease by 1 t/ha, and its uncertainty may rise from 15 to >20%, when soil survey instead of local soil data are used. Using data from a single weather station can introduce a bias (<1 t/ha) because of differences in elevation and local temperature and precipitation. Overall, it seems most important for bioenergy plantings to assure sufficient water supply from the soil ( AWC  > 150 mm) during the main growing season.     

俄罗斯土壤学一瞥

简单介绍了俄罗斯土壤科学的现状和特点,并对其土壤学发展中的一些问题进行了探讨。     

Scanning Mode Application of Neutron-Gamma Analysis for Soil Carbon Mapping

Soil carbon mapping is extremely useful in assessing the effect of land management practices on soil carbon storage. Applications of neutron-gamma analysis in scanning mode for mapping of soil carbon are discussed. A Global Positioning System(GPS) device and softwares required to simultaneously acquire gamma signals and geographical positions during scanning operations were added to an existing measurement system. The reliability of soil carbon measurements in scanning mode was demonstrated to be in agreement with results acquired from static mode. The error analysis indicated that scanning measurements can be conducted with the same accuracy as static measurements in approximately one fourth the time. To obtain results suitable for mapping analogous to traditional chemical analyses(i.e., ± 0.5 in weight percent or ± 0.5 w%), scanning time over a given site should be ca. 15 min using the current measurement system configuration. Based on this measurement time, a reasonable towing speed of 3–5 km h-1, the necessity for complete site coverage during scanning, the number of sites(within the surveyed field), and the required total measurement time can be estimated. Soil carbon measurements for 28 field sites(total area ca. 2.5 ha) were conducted in ca. 8 h. Based on acquired data,a soil carbon distribution map was constructed utilizing various softwares. The surveyed field area included an asphalt road that had carbon readings higher than the surrounding land. The clarity with which these carbon-rich zones were delineated on the constructed map represents evidence supporting the veracity of this method. Neutron-gamma analysis technology can greatly facilitate timely construction of soil carbon maps.     

基于物联网的病死猪无害化处理山区运输监控系统设计

目前,大多数无害化处置运输车辆使用全球定位系统(global positioning system,GPS)来确定病死猪的消毒站位置和运输路线。然而,当车辆在偏远山区运行时,定位信息传递不连续和不完整。为了解决这个问题,设计了一套病死猪无害化处理监控系统,系统结合北斗导航系统、全球定位系统、无线射频识别技术(radio frequency identification,RFID)、通用分组无线服务技术和地理信息系统等技术。利用北斗/GPS双模用户机双模定位和双向通信的功能,一方面,它可以解决单一定位时出现的定位信息不稳定的问题;另一方面,当BDS导航定位系统数据似乎显示出偏差,将WGS-84坐标系的GPS定位数据转换为BDS定位系统的CGCS2000坐标系,以提高运输车辆位置信息采集精度的目的。利用GAMIT软件计算观测点的三维坐标,并对组合导航和单导航的定位精度进行分析。采用Floyd算法对运输路线进行优化,寻找最短的运输距离。利用北斗卫星的信息通信功能代替全球移动通信系统(global system for mobile communications,GSM),短消息业务,实现无害化运输车辆与控制中心之间的信息远程传输。控制中心通过对接收到的数据进行分析,得到病死猪收运车的运输路线和定点消毒监测信息。系统试验表明:采集的数据能够准确及时地传输到控制中心,北斗/GPS双模接收机定位精度比北斗卫星定位精度高55.13%,比GPS卫星定位精度高52.71%。北斗通信的网络丢包率为0.26%,消毒点的车辆定点识别误差率0.97%,结果表明,满足病死猪无害化处理监控管理的要求,系统运行可靠、稳定。该系统的构建与应用,为其他病死动物无害化处理的综合管理与监控提供参考。     

半滑舌鳎3D-BAC池构建及性别连锁标记的物理定位

半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)属于雌配子异形染色体性别决定机制(ZW/ZZ),其W染色体包含的大量重复序列阻碍了W染色体序列的精确组装.目前只有物理图谱可以有效地解决由重复序列所造成的组装难题.本研究在已有物理图谱和遗传图谱的基础上,利用3D(three-dimensional)-BAC(bacterial artificial chromosome)池构建和PCR筛选策略进行了性别连锁标记的物理定位.首先将所选44个384孔板的BAC克隆进行接种和预培养,再接种到4个96孔深孔板中.将每两个384孔微孔板的BAC克隆分别汇集获得相应的板池、行池和列池,在提取DNA后,再将相应板池的部分DNA混合得到超级池.最终构建的3D-BAC池,共包括22个超级池和440个基池,覆盖半滑舌鳎基因组4.2倍,完成一个阳性超级池的基池筛选只需24个反应(20个BAC基池和4个对照).然后选用159个半滑舌鳎性别连锁标记对这些克隆池进行两步PCR筛选.在对超级池的筛选中,有142个标记获得阳性扩增.对这些阳性超级池进行基池筛选后,最终有100个标记得到准确定位.定位到半滑舌鳎物理图谱的84个重叠群(contigs)和20个单个克隆(singletons)上,共计1 760个克隆,包含有21 927个共享条带,物理长度为42.4Mb,覆盖半滑舌鳎基因组约5.3％;确定一个定位关系(contig与标记之间的)平均使用了2.2个克隆.在这些标记中,有17个同时定位到了两个或两个以上的contigs上,有11个标记同时定位到contigs和singletons上.另外有19个contigs定位了2个或2个以上标记.这些性别连锁标记的物理定位将有助于半滑舌鳎性染色体基因组序列的精确组装.     

基于文献计量分析的近30年国内外土壤科学发展过程解析

借助Web of Science和CNKI数据库,利用文献计量学方法定量分析了近30年来国内外发表的土壤科学文献,研究了土壤科学不同时期(1986—1995、1996—2005、2006—2013年)的发展与演变过程,对比了国内外土壤科学发展的异同点。早期的国际土壤科学是以土壤肥力主导的农田土壤学研究,逐渐转向以生态环境为核心的问题导向研究,强调土壤生物驱动的土壤过程研究;而我国土壤科学研究更注重区域特色,以地力提升、土壤侵蚀与水土保持、土壤污染与修复等问题导向更加明确,发展过程中学科间的交叉与融合不断增强。本论文期望以文献计量学的分析方法客观评价土壤科学发展的脉络,把握学科发展前沿,提升土壤科学研究的创新能力,从而推动我国土壤科学的发展。     

基于自组织神经网络的耕地自然质量评价方法及其应用

耕地质量各构成要素的特点和相互间的影响,决定了耕地质量的外在表现,客观地确定耕地自然质量,对耕地分等定级具有重要的意义。该文通过对已有耕地质量评价方法的优势与不足的分析,提出在空间数据库基础上应用自组织神经网络的耕地自然质量评价方法,并应用该方法对吉林省九台市耕地自然质量进行了评价,通过步长为1 000次训练,自动生成13个类别,在13个类别基础上按照九台市的指定作物的光温生产潜力指数、作物的产量比系数,进行了耕地自然质量评价。根据评价分值的大小分为3等,其中质量等级Ⅰ级占全市耕地面积42.13%,Ⅱ级占全市耕地面积30.40%,Ⅲ级占全市耕地面积27.47%。评价结果与《九台市耕地质量更新成果》比较,图斑重合率为80.78%,面积重合率为79.42%。2种评价方法可能出现差异的原因:该文评价方法增加了坡度因子,且《九台市耕地质量更新成果》采用的是全省统一的指标权重;2种方法对于一些定性描述指标均通过信息赋权值法进行量化,而2种方法中量化方法不同,赋值不同。该方法将自组织神经网络和地理信息系统相结合,有效地集成影响耕地质量相关的土壤及土壤环境信息,利用自组织神经网络在没有教师信号时自动连接权值向着更利于竞争方向调整,通过度量评价单元的相似程度,使类间差异最大而类内差异最小,逐步将评价单元划分类别。根据每个类别中图斑自然质量指数的大小进行耕地质量等别评价,提高了评价结果的可信度,为耕地质量评价提供了新思路。     

世界农业工程学科研究进展及发展趋势

为准确了解世界农业工程学科的演进发展过程,把握学科未来发展方向,为中国农业工程学科发展提供借鉴,为农业强国建设和中国式现代化提供学科支撑,该研究基于Web of Science核心数据,精选世界农业工程领域的30种期刊,采用文献计量学方法和可视化图谱软件,绘制了1965－2021年6个时段（1965－1970年、1971－1980年、1981－1990年、1991－2000年、2001－2010年、2011－2021年）的世界农业工程学科研究相关图谱。结果表明：世界农业工程学科主要研究内容经历了从水、土壤、多孔介质、畜禽粪污处理及环境污染控制等传统学科领域到生物质资源生产、预处理、厌氧消化,藻类培养,木质纤维素利用,人工神经网络、人工智能、物联网、计算机信息、光谱、大数据、“3S”等技术在农业中应用（精准农业、智慧农业、垂直农业等）等学科交叉研究的深度转化。从研究产出量看,20世纪,美国在世界农业工程研究领域处于领先地位,其次为加拿大和英国;21世纪,中国、印度和巴西跻身前列,2011－2021年中国跃升至首位。农业工程交叉学科的特点日趋突出,相关学科交叉研究期刊的载文量和影响力逐渐提升。基于这种发展趋势,对中国农业工程学科未来发展提出建议：根据中国式现代化发展需求和农业强国建设需求,系统布局和规划学科整体发展;加强与发达国家和新兴发展中国家在农业、生物系统工程、环境工程、水土资源、计算机、电子信息技术等领域合作;以农业强国建设目标引领农业工程学科发展。研究为新时期中国农业工程学科创新发展提供了重要参考,为中国式农业现代化提供了有力的科技与人才支撑。     

Fluorine contamination of soils and earthworms (Lumbricus spp.) near a site of long-term industrial emission in southern Germany

Summary The F contamination of soils and Lumbricus spp. around a site of long-term industrial emission in southern Germany was examined. Among total, water extractable, and HCl-soluble fractions, the latter most appropriately characterized anthropogenic F accumulation. Based on the HCl-soluble fractions from 88 sampling sites, a contamination map consisting of three zones was established. F accumulation in the calcareous soils of the area was restricted to the top 40–50 cm and can be explained by precipitation as CaF₂. Earthworms (Lumbricus spp.) collected from the different zones reflected the F contamination well in the significant correlations found between total F in earthworms with and without gut and the corresponding soils. The bioaccumulation of F in earthworms is obvious, and may become hazardous for the earthworms themselves and for other animals feeding on contaminated soil and/or its fauna. A significantly higher F value was recorded in the linings of earthworm tubes than in the corresponding soil. F translocation by earthworm burrowing may be a mechanism of subsoil contamination.