《科学通报》2026年7月下旬刊（“地球系统科学与教育专题”）| 文章速递

封面以大脑与地球融合为核心视觉符号, 生动传达了这一理念. 两种意象合为一体: 左侧以科技光效表现人脑, 象征教育、思维认知与科学思辨; 右侧以写实风格呈现地球, 代表地球圈层、全球环境等地球系统科学研究载体. 详见本期“地球系统科学与教育”专题.

悦读科学

看不见的“氧空位”如何操控选择性氢转移反应?

袁紫亮, 周鹏, 张泽会

从“集成电路”到“纤维智能”: 无芯片触-光纤维开启交互新范式

齐乐, 张莹莹

原子晶格分离策略实现直接天然气固体氧化物燃料电池高效发电

冯鹏, 赵孟泽, 张志斌, 王悰, 李致朋, 刘开辉

亮点述评

被忽视的风险: 低毒杀虫剂对蜜蜂蜂王生殖的影响

郑浩

香山科学会议专栏

观点

医农融合: 破解“吃得健康”难题的跨学科革命

吴广枫, 安天骄, 车会莲, 罗云波, 陈君石

本文立足我国人口老龄化、慢性病高发及营养失衡的健康现状, 阐释医农融合对落实健康中国与乡村振兴战略的关键意义, 剖析学科部门壁垒、技术研发短板等四大核心瓶颈, 从协同机制、技术突破、标准完善等五方面提出实践路径, 为农业可持续发展与国民健康提升提供中国方案.

观点

超团簇概念的提出与展望

方伟慧, 张健

超越团簇, 探秘“超团簇”. 本文梳理了这一新概念的演进, 揭示其精巧组装而成的纳米级“团簇分子”, 如何通过有序的结构设计, 展现出超越其组分的协同效应. 该概念犹如一副“微观透镜”, 为我们从更深层次理解并构筑宏观世界提供了全新视角.

科学与技术前沿论坛•地球系统科学与教育专题

编者按

地球系统科学与教育: 多圈层交叉融合的前沿探索

王艳芬

观点

数字时代背景下地球科学教育的若干展望

王成善, 姚翰威

本文聚焦数字革命背景下地球科学教育的变革, 分析其面临的经费削减、青少年兴趣下降等挑战, 介绍全球高校与科研机构在教育模式、院系重组、数字技术应用等方面的应对实践, 并提出未来发展建议, 为地学教育创新提供参考.

从非线性角度理解ENSO对全球变暖的响应

蔡文炬, 耿涛, 吴硕, 王浩东, 贾凡, 吴立新

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是全球年际时间尺度上最强的气候异常信号, 关于其如何响应全球变暖一直以来是学界关注的关键科学问题之一. 本文从非线性的视角切入剖析ENSO对全球变暖的响应特征与机理, 整合近年来学界在该方面取得的最新认识, 并对下一步研究提出了展望.

进展

区域气候变化: 人为强迫和自然变率的作用

周天军, 江洁, 胡帅, 张文霞, 陈晓龙, 巫明娜

本文概述了现代区域气候变化的理论基础, 基于多个研究实例, 介绍了气候系统内部变率和人为外强迫如何调控区域气候变化, 并从推进认识区域气候变化的复杂性及其影响的角度, 对科学研究范式的改变和人才培养模式的转变进行了讨论.

稻田甲烷减排技术、挑战与策略

夏龙龙, 杨靖睿, 遆超普, 张广斌, 魏志军, 颜晓元

稻田是全球农业甲烷(CH4)排放的主要来源, 减排需兼顾粮食安全与气候目标. 本文综述了水分管理、有机物料调控、品种改良及复合种养等技术的减排效果, 指出当前面临减排与固碳/增产难协同、方法学缺失及动力不足等挑战. 未来需集成技术创新(如固碳-减排-增产协同技术)，建立方法学体系与生态补偿机制, 推动稻田绿色低碳生产.

评述

现代人在末次冰期环境下的迁徙、演化与适应

付巧妹

末次冰期是塑造现代人演化格局的关键阶段. 其间剧烈的环境变化深刻影响了现代人的迁徙、技术与遗传适应. 近年来, 古DNA研究为重建冰期生态系统、追踪人类迁徙路径与基因流动, 以及识别寒冷适应等关键遗传变异提供了全新证据. 本文综合多学科研究, 系统探讨末次冰期现代人通过灵活迁徙、技术改进等文化策略, 以及自然选择、基因交流等遗传机制来应对环境压力的双重适应路径. 这一研究不仅深化了对人类演化历史的认识, 也为理解当代人类健康及应对未来环境变化提供了重要启示.

“晚埃迪卡拉纪大冰期”的地球内部驱动

王瑞敏, 刘鹏, 温斌, 沈冰

深时冰室气候为研究现代冰室-温室气候变化提供了参考. 本文聚焦埃迪卡拉纪晚期这一关键地质转折期, 综述近期提出的“晚埃迪卡拉纪大冰期”的气候模型, 介绍了真极移事件对此次冰期的影响, 强调地球内部驱动与表层环境的协同演化机制.

深时视角下的纬度多样性梯度: 机制与挑战

文蝶, 樊隽轩

本文系统梳理了显生宙以来纬向多样性梯度(LDG)的演化历程, 重点探讨了不同气候状态与古地理背景下LDG的动态特征, 并综合评述了影响其形成的关键环境与演化机制. 进一步总结了当前LDG研究在化石数据、古地理重建、多机制融合及生物类群差异等方面面临的主要挑战, 展望了未来跨学科研究的发展方向, 以期为深化生物多样性宏观格局的理论认知提供有益参考.

陆地植物深时演化的环境效应

蔡家琛, 鞠鹏程, 刘牧, 薛进庄, 赵明宇

本文围绕陆地植物演化的重要时间节点, 探讨了植物增强风化作用的机制及其对全球元素循环、地貌、河流系统以及沉积模式的关键调控作用, 重点阐述了陆地植物影响下有机碳的保存对大气氧化和气候变冷的贡献, 综合探讨了地球表生系统对植物登陆事件的响应.

计算地球系统动力学的思考

李忠海, 王艳芬, 石耀霖, 张怀, 皇甫鹏鹏, 崔峰源, 王杨, 付荟颖, 张恒睿, 邢洪鑫, 朱伟龄

地球系统动力学的关键在于内-外系统联动, 本文聚焦海陆格局演化、地形地貌与地表过程以及挥发分循环三个关键纽带, 详细介绍了其在内-外系统联动中的重要作用, 揭示了内-外系统的时空尺度差异, 并提出了采用弱或强耦合方式进行跨圈层地球系统建模的思路.

论文

从空间模态看气候变化: 深时古气候与现代预测的对话

张一歌, 刘小庆

深时古气候与现代气候变化研究在时间尺度和变化幅度上存在巨大差异, 限制了古气候的应用价值. 本研究提出“用空间换时间”方法, 通过分析全球温度变化空间模态, 将不同时间尺度气候变化置于统一框架, 为预测未来长期气候变化提供了新视角.

基于图神经网络多信息融合的川滇地区地震预测初探

司旭, 伍新明, 胡峰, 田雷, 臧阳, 孟令媛

本研究提出以图神经网络为核心, 融合地震与多源地球物理观测数据, 对川滇地区中强及以上地震进行区域预测. 模型有效提升了重点断裂带的预测表现, 结果为地震风险评估与灾害防范提供了新方法, 也展示了多源数据和图神经网络在地震预测中的应用潜力.

提升数字古高程数据集时间分辨率的方法探究

宁嘉豪, 刘永岗, 贺志霖, 郑栋宇

本文基于Scotese 等人重建的数字古高程数据集, 提出使用Farnebäck光流法来提高其时间分辨率. 相比其他重建方法, 该技术快速且结果稳定可靠, 能够为古气候、 碳循环及地貌演化等研究提供更高时间分辨率边界条件, 方便其模拟与分析使用.

量子信息与量子计算中的前沿交叉问题专题

编者按

量子信息与量子计算: 前沿交叉问题的多维探索

龙桂鲁, 王川

评述

量子组合优化算法研究进展

李占, 吴宇森, 张润清, 闻经纬, 王铁军, 王川

量子计算为解决大规模组合优化问题提供了突破经典算法瓶颈的新型范式. 本文围绕量子计算在组合优化问题中的应用, 系统梳理了变分量子算法、基于Ising模型的量子退火和伊辛机等技术路线的研究进展与关键挑战, 并展望了其在复杂约束建模与跨领域应用中的发展潜力.

论文

基于有限元法求解偏微分方程的量子经典混合算法

李乐, 曹梦圆, 李永乐, 王庆乐, 张志超

本文提出了一种融合量子退火与高斯-赛德尔迭代的量子经典混合算法. 先用有限元法离散方程, 并转化为QUBO问题, 再用量子退火算法和残差补偿机制获得初始解, 最后用经典算法提升解的精度. 研究表明, 该算法兼具效率与精度, 为科学工程领域求解复杂偏微分方程提供了新路径.

基于离散Wigner函数的量子信道魔态资源量化

傅双双, 李晓会

作为量子计算中不可或缺的资源, 魔态资源(magic resources)在容错量子计算中发挥着至关重要的作用, 因此关于魔态资源的量化与应用研究引起人们广泛的关注. 基于量子信道的Choi矩阵及其离散的Wigner函数, 本文提出了一种量子信道魔态资源的量化指标, 并与现有若干量化方法进行了对比分析.

非厄米系统中的非阿贝尔绝热演化与绝热捷径理论研究

周子涵, 王昕, 刘昊迪, 衣学喜

本文以非互易耦合的三脚架系统为例, 系统研究了非厄米体系中的非阿贝尔绝热演化与绝热捷径. 通过构建简并子空间的纯右态正交基, 揭示了简并子空间对非厄米效应的“屏蔽”特性, 并进一步设计了相应的绝热捷径方案, 实现了在短时演化下对绝热过程的精确加速, 为非厄米量子调控与几何量子计算提供了新思路.

一种基于多组贝尔基的受控量子安全直接通信方案

聂宗豪, 应佳伟, 顾世浦, 王兴福, 周澜, 郑艳艳, 盛宇波

本文提出了一种基于两组贝尔基的受控量子安全直接通信方案. 与现有的受控量子安全直接通信协议相比, 该方案显著降低了对量子态的需求, 有效减少了量子资源消耗. 这一改进不仅降低了系统实现的复杂度, 还提升了通信效率, 为未来高安全性量子通信网络的构建提供了重要的应用前景.

评述

生命科学

吴怡, 刘熠铭, 张雅琼, 彭思思, 林衍, 顾董骁, 黄国强, 苏亚春, 张华, 阙友雄, 王恒波

细胞壁关联类受体激酶(WAK/WAKL)是一类胞外域能与果胶共价结合、定位于细胞壁-质膜界面的信号蛋白, 是连接胞外胁迫信号与胞内应答的关键枢纽. 本文系统综述其结构特征与分类、表达模式及多种生物学功能, 重点探讨了抗真菌病害的分子机制, 并展望未来研究方向.

论文

化学与能源科学

亚磷酸锌结构单元调节的配位聚合物磷光寿命

王诗栋, 沐影, 曹军刚, 王洋

基于双齿柔性配体1,4,-二(咪唑-1-亚甲基)苯(BIMB)，通过调控合成配比成功构筑了具有链状与层状亚磷酸锌单元的两例锌配位聚合物. 研究表明, 从一维链到二维层结构, 刚性的无机单元可有效限制配体振动并抑制非辐射跃迁, 从而将磷光寿命从毫秒级显著提升至百毫秒级, 实现近两个数量级的精准调控. 本研究揭示了无机骨架维度与拓扑对磷光寿命的关键作用, 为理性设计长寿命磷光配位聚合物提供了晶体工程新思路.

医学科学

中医药的系统稳态调控: 智慧融合与范式创新

左天琪, 李敏, 魏旭煦, 王松灵, 商洪才

本文系统阐释中医学稳态思想, 从神经-内分泌-免疫网络宏观调节与细胞分子微观调控两个层面, 揭示中医药作为多维稳态调节器的科学内涵. 在此基础上, 构建以“理论重构—方法学创新—临床转化”为核心的稳态导向中西医汇聚医学新体系, 并提出“理论解码—证据重构—技术赋能—协同发展”四位一体战略框架, 为复杂疾病系统性防治提供新范式.

《科学通报》是中国科学院主管、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的综合性中文学术期刊，致力于快速报道自然科学各学科基础理论和应用研究的最新研究动态、消息、进展, 点评研究动态和学科发展趋势。

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