中国农田施用化学氮肥的固碳潜力及其有效性评价

按照2003年氮肥施用情况和农业专家对不同作物提出的推荐施肥量，设定了“氮肥施用现状”和“按推荐量施肥”两个情景，在搜集和整理全国典型的农业长期定位实验站数据的基础上，将全国划分为4个农业区，分析了两种情景下我国农田土壤的固碳潜力；同时根据我国生产氮肥的化石能源消耗以及施用氮肥的数据，采用国内以及IPCC提供的相关参数，计算了施用化肥导致的温室气体泄漏，并提出“有效固碳潜力”的概念作为评价固碳潜力有效性和固碳措施可行性的标准.我国农田土壤在两种情景下的固碳潜力分别为21.9和30.2 Tg C·a^-1；但两种情景下生产和施用化学氮肥的温室气体泄漏量分别达到了72.9和91.4 Tg C·a^-1，使两种情景下有效固碳潜力分别为-51.0和-61.1 Tg C·a^-1；而“按推荐量施肥”还将增加10.1 Tg C·a^-1的温室气体净排放.因此，施用氮肥在我国农田土壤不具备有效固碳潜力，作为固碳措施不可行.鉴于施用化肥是我国粮食安全的基本保障，建议在保证粮食生产的前提下，提高氮肥利用率，适当减少氮肥施用量，以利于温室气体的减排.     

稻田秸秆还田:土壤固碳与甲烷增排

基于我国农田土壤有机质长期定位试验和稻田甲烷排放试验成果,将全国稻田划分为单季区和双季区.根据土壤有机质试验数据,分析了秸秆还田在我国两个稻田区的单季稻田、水旱轮作稻田和双季稻田的固碳潜力.同时根据我国稻田甲烷排放试验数据,采用取平均排放系数的方法,估算了我国稻田在无秸秆还田情况下的甲烷排放总量;结合IPCC推荐的方法和参数,估算了我国稻田秸秆还田后甲烷排放总量及增排甲烷的全球增温潜势.结果表明:在中国稻田推广秸秆还田的固碳潜力为10.48TgC.a-1,对减缓全球变暖的贡献为38.43TgCO2-eqv.a-1;但秸秆还田后稻田甲烷排放将从无秸秆还田的5.796Tg.a-1增加到9.114Tg.a-1;秸秆还田引起甲烷增排3.318Tg.a-1,其全球增温潜势达82.95TgCO2-eqv.a-1,为土壤固碳减排潜力的2.158倍.可见,推广秸秆还田后,中国稻田增排甲烷的温室效应会大幅抵消土壤固碳的减排效益,是一项重要的温室气体泄漏.     

中国草地土壤生态系统固碳现状和潜力

以国内长期定位试验的数据为基础,评价了我国草地生态系统的固碳现状和潜力.分析发现,通过减少畜牧承载量等方法恢复退化草地,我国草地土壤的有机碳库可以增加4561.62 Tg C ,主要分布在内蒙古、西藏和新疆.草场围栏、种草和退耕还草3种草地管理措施的固碳潜力分别是12.01、1.46 Tg·a-1和25.59 Tg·a-1,总计39.06 Tg·a-1.2004年是我国草地管理投资较多的年份,种草、退耕还草和草场围栏的工程面积均有较大的提高,3种措施新增的固碳能力分别为5.70、0.38 Tg·a-1和3.09 Tg·a-1,合计9.17 Tg·a-1.     

耕作方式转变对小麦/玉米两熟农田土壤固碳能力的影响

采用大田试验、室内分析与生产调研相结合的方法,研究了耕作方式对农田生态系统固碳能力的影响.结果表明:少、免耕以及秸秆还田等保护性耕作措施有利于土壤有机碳的累积;免耕秸秆还田(NTS)方式0～5cm土层土壤有机碳累积量比传统耕作(CTA)方式高18.0%,旋耕秸秆还田(RTS)0～5和5～10cm土层比CTA分别高17.6%和25.0%,而翻耕秸秆还田(CTS)方式10～30cm土层土壤总有机碳累积量比CTA高31.8%;CTA转变为NTS后,源于农田投入的碳排放减少了54.3kg.hm-2.a-1,而转变为CTS、RTS后,分别增加了46.9kg.hm-2.a-1和34.4kg.hm-2.a-1;综合土壤碳累积与农田投入碳排放可知,传统耕作转变为保护性耕作方式后可实现由"碳源"向"碳汇"的转变,而CTS、RTS、NTS3种耕作方式中以RTS的固碳能力最强,达1011.1kg.hm-2.a-1.     

不同土壤培肥措施对华北高产农田土壤微生物生物量碳的影响

为研究华北高产农田生态系统中化肥、有机肥和秸秆还田等培肥措施对土壤微生物生物量碳的影响,在山东省桓台县冬小麦套种夏玉米的种植模式下设置了田间试验。田间试验设10个处理,依序为:①全还(小麦秸秆 玉米秸秆还田),②麦还(小麦秸秆还田),③全还 化肥1(小麦秸秆 玉米秸秆还田 600kgN/(hm2·a)),④麦还 化肥1(小麦秸秆还田 600kgN/(hm2·a)),⑤全还 化肥2(小麦秸秆 玉米秸秆还田 480kgN/*hm2·a)),⑥麦还 化肥2(小麦秸秆还田 480kgN/(hm2·a)),⑦全还 化肥3(小麦秸秆 玉米秸秆还田 720kgN/(hm2·a)),⑧麦还 化肥3(小麦秸秆还田 720kgN/(hm2·a)),⑨全还 化肥1 有机肥(小麦秸秆 玉米秸秆还田 600kgN/(hm2·a) 有机肥)和⑩化肥1(600kgN/(hm2·a))。1998年4月至1998年11月田间取样测定了土壤的微生物生物量碳。试验结果表明:在高投入的高肥力农业生态系统中,单施化肥土壤的微生物生物量碳下降,化肥抑制了土壤微生物的活性,但是由于有机物的投入,这种抑制作用会减弱。化肥和秸秆还田配合施用时,增量和减量化肥对微生物生物量碳的影响不明显,秸秆还田配合施用化肥能够明显减弱化肥对微生物的抑制作用。有机肥对微生物生物量的促进作用是很明显的。不同秸秆还田方式对微生物生物量碳的影响季节变化较大,但从全年平均值来看全还处理对土壤微生物量碳的影响大于麦还处理。试验中不同处理间微生物量碳有下列趋势:化肥1<麦还 化肥1<麦还 化肥2<全还 化肥2<麦还 化肥3<全还 化肥1<全还 化肥3<麦还<全还<全还 化肥1 有机肥。因此,在高投入集约化的高肥力农田生态系统中,提倡秸秆还田和多施有机肥。     

1981-2019年华北平原农田土壤有机碳储量的时空变化及影响机制

农业土壤具有可观的固碳及减碳潜力,有助于减缓人类温室气体排放导致的气候变化。为了更好地了解华北平原土壤有机碳储量动态及其驱动因子,结合荟萃分析、随机森林机器学习模型和卫星遥感数据,研究了1981-2019年间中国华北平原农田土壤有机碳储量的时空变化及其驱动因子。结果表明,1981-2019年间华北平原0-20 cm农田土壤有机碳储量约为（523.10±79.36） Tg C （（14.56±1.66） Mg C/hm²）,并以5.94 Tg C/a （0.12 Mg C hm^-2 a^-1）的年固持速率稳步增长,占比约为中国农田每年新增土壤有机碳的23.3%。其中,常规农田管理措施,包括无机肥施用、有机肥施用和秸秆还田,对土壤有机碳增长的贡献平均为25.1%,即1.49 Tg C/a （0.03 Mg C hm^-2 a^-1）。相比对照组,氮磷钾无机肥施用可提高22.7%-26.0%的土壤有机碳固定速率,有机肥可提高48.3%,秸秆还田可提高23.4%。同时,上述常规农田管理措施对土壤有机碳的积累作用受到土壤本身理化性质的调控,在温度和降水较高的气候条件下更显著。值得注意的是,无论是无机肥施用、有机肥施用还是秸秆还田,当投入量超过农作物和土壤微生物对碳和养分的需求时,土壤有机碳累积速率会显著下降。这也导致2000年后土壤有机碳固持速率明显减缓,由9.4 Tg C/a下降为3.5 Tg C/a。总的来说,过去几十年农田管理措施的改进显著提高了华北平原农田土壤有机碳的增加速率,而未来华北平原农田系统固碳潜力仍然可观,但亟待明确在保证粮食产量的同时不同气候和土壤环境条件下最佳固碳所需的化肥、有机肥和秸秆投入量。     

松嫩平原农田土壤有机碳变化及固碳潜力估算

基于1979—1985年全国第二次土壤普查和2015年实地采样数据,利用土壤类型法计算了近35年来松嫩平原及其各县农田表层土壤有机碳密度和土壤碳库储量;并分析了松嫩平原农田土壤有机碳密度的空间分布及变化特征;利用饱和值法对松嫩平原及其各县市农田土壤有机碳量的变化趋势进行拟合,估算其农田土壤的固碳潜力。结果表明:(1)2015年松嫩平原农田表层土壤有机碳密度平均值为1.61 kg/m~2,近35年来约有81.59%的农田土壤有机碳密度呈下降趋势,集中分布在松嫩平原北部、东部和东南部地区,以富裕县东部、依安县中部、肇东县西部、扶余县西部等地区土壤有机碳密度下降幅度最大;(2)2015年松嫩平原农田表层土壤有机碳库总储量为233.63 Tg,比全国第二次土壤普查减少了32.62 Tg;(3)2015年松嫩平原农田表层土壤总固碳潜力为-32.7 TgC,呈现出"碳源"趋势,农田土壤单位面积固碳潜力平均值为-1.793×10~(-3)Tg/km~2。     

基于森林清查资料的江西和浙江森林植被固碳潜力

以我国江西、浙江两省的森林植被为研究对象,基于1999-2003年间第六次全国森林清查数据及收集的1030个亚热带森林样地文献资料,依据林分生长的经验方程,估算了两个地区森林2004-2013年的固碳潜力,并基于455个样点的调查数据研究了不同森林管理措施(纯林间种、间伐、施肥)对森林未来固碳潜力的影响.结果表明:第六次森林清查以来的10年(2004-2013)间,江西森林植被年均自然固碳潜力约11.37 Tg C·a-1(1Tg=1012g),而浙江省森林植被年均自然固碳潜力约4.34 Tg C·a-1.纯林间种对江西、浙江两省森林植被固碳潜力影响最大,其次为间伐抚育,施肥的影响最小,纯林间种、间伐和施肥3种森林管理措施使江西省森林植被固碳潜力分别提高(6.54±3.9)、(3.81±2.02)和(2.35±0.6) Tg C·a-1,浙江省森林植被固碳潜力分别提高(2.64±1.28)、(1.42±0.69)和(1.15±0.29) Tg C·a-1.     

不同的土壤培肥措施对低肥力农田土壤微生物生物量碳的影响

为了研究华北农田生态系统化肥、秸秆还田和有机肥等培肥措施对土壤微生物生物量碳的影响,在山东省桓台县冬小麦套种夏玉米种植模式下的低肥力生产系统中设置了田间试验。田间试验设7个处理,依序为:①全还 化肥(小麦秸杆 玉米秸杆还田 600kgN/(hm2.a)),②全还 化肥 有机肥(小麦秸杆 玉米秸杆还田 有机肥),③麦还 化肥(小麦秸杆还田 600kgN/(hm2.a)),④麦还 化肥 有机肥(小麦秸杆还田 600kgN/(hm2.a) 有机肥),⑤化肥(600kgN/(hm2.a)),⑥麦还双倍 化肥(加倍小麦秸杆还田 600kgN/(hm2.a)),⑦不施肥(对照)。1998年4月至1998年11月田间取样测定了土壤的微生物生物量碳。试验结果显示:在整个试验阶段提高施肥水平微生物生物量碳都明显增加。单施化肥可以增加土壤的微生物生物量碳,有机物配合施用化肥作用更加明显。不同秸秆还田方式(全还、双倍麦还和麦还)对微生物生物量碳影响的季节变化较大。有机肥对提高土壤微生物生物量碳的作用是很明显的。从微生物生物量碳的全年平均值来看,全还 化肥 有机肥处理>麦还 化肥 有机肥处理>全还 化肥处理>双倍麦还 化肥处理>麦还 化肥处理>化肥处理>对照。因此,低肥力的农田生态系统中最好的培肥措施是化肥配施有机物。     

农田土壤固碳措施的温室气体泄漏和净减排潜力

农田土壤固碳措施作为京都议定书认可的大气CO2减排途径受到了广泛关注.研究表明,农田土壤固碳措施在主要农业国家和全球都具有很大的固碳潜力.但是,实施农田土壤固碳措施有可能影响农业中化石燃料消耗和其他农业投入的CO2排放和非CO2温室气体排放.这些土壤碳库以外的温室气体排放变化可能抵消部分甚至全部土壤固碳效果,构成了农田土壤固碳措施的温室气体泄漏.因此,将土壤固碳和温室气体泄漏综合计算的净减排潜力成为了判定土壤固碳措施可行性的首要标准.综述总结了目前较受重视的一些农田措施(包括施用化学氮肥、免耕和保护性耕作、灌溉、秸秆还田、施用禽畜粪便以及污灌)的土壤固碳潜力,温室气体泄漏和净减排潜力研究成果.结果表明,温室气体泄漏可抵消以上措施土壤固碳效益的-241%～660%.建议在今后的研究中,应该关注土壤碳饱和、气候变化及土地利用变化对农田固碳措施温室气体泄漏和净减排潜力的评估结果的影响.     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

Enterovirus 71 3C proteolytically processes the histone H3 N-terminal tail during infection

Highlights
1. The N-terminal tail of histone H3 is specifically cleaved during EV71 infection.
2. Viral protease 3C is identified as a protease responsible for proteolytically processing the N-terminal H3 tail.
3. Our finding reveals a new epigenetic regulatory mechanism for Enterovirus 71 in virus-host interactions.     

Detection of EBV and HHV6 in the Brain Tissue of Patients with Rasmussen’s Encephalitis

Rasmussen’s encephalitis (RE) is a rare pediatric neurological disorder, and the exact etiology is not clear. Viral infection may be involved in the pathogenesis of RE, but conflicting results have reported. In this study, we evaluated the expression of both Epstein-Barr virus (EBV) and human herpes virus (HHV) 6 antigens in brain sections from 30 patients with RE and 16 control individuals by immunohistochemistry. In the RE group, EBV and HHV6 antigens were detected in 56.7% (17/30) and 50% (15/30) of individuals, respectively. In contrast, no detectable EBV and HHV6 antigen expression was found in brain tissues of the control group. The co-expression of EBV and HHV6 was detected in 20.0% (6/30) of individuals. In particular, a 4-year-old boy had a typical clinical course, including a medical history of viral encephalitis, intractable epilepsy, and hemispheric atrophy. The co-expression of EBV and HHV6 was detected in neurons and astrocytes in the brain tissue, accompanied by a high frequency of CD8⁺ T cells. Our results suggest that EBV and HHV6 infection and the activation of CD8⁺ T cells are involved in the pathogenesis of RE.     

Perinatal Vertical Transmission of Chikungunya Virus in Ruili,a Town on the Border between China and Myanmar

正Dear Editor,Chikungunya virus (CHIKV), an arbovirus in the family of Togaviridae, genus Alphavirus, is transmitted by the A.aegyptii or A. albopictus mosquito, and causes disease in humans characterized by fever, rash, and arthralgia (Silva and Dermody 2017; Suhrbier 2019). It was first reported in 1953 in Tanzania, and caused only a few outbreaks and sporadic cases in Africa and Asia in last century. However, in the epidemic in 2004, CHIKV acquired mutations that conferred enhanced transmission by the A. albopictus mosquito(Schuffenecker et al. 2006). Since then, it has successively caused outbreaks in Africa, the Indian Ocean, South East Asia, the South America, and Europe (Zeller et al. 2016).