盐渍土中盐结晶的显微研究——Ⅰ.芒硝无水芒硝的转换因素和蓬松盐土蓬松层的形成

应用偏光显微镜技术与扫描电子显微镜技术,对三种不同类型盐土的盐结晶进行观察研究。从土壤溶液的蒸发过程中,我们观察到石膏(CaSO₄·2H₂O)、芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)、泻利盐(MgSO₄·7H₂O)、石盐(NaCl)结晶的析出过程,析出顺序受温度的影响。用这种方法可以快速确定土壤溶液中主要盐分类型。扫描电子显微镜的照片,展示出某些盐类结晶的自然特征,它们是:与土粒胶结紧密的石盐(NaCl)、由芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)脱水转变成的无水芒硝(Na₂SO₄)、或由硫酸钠、硫酸钙形成的复盐——钙芒硝Na₂Ca(SO₄)₂。各种盐类在土壤中结晶出来形态清晰。以硫酸钠的溶解特性为例,扼要地讨论了土壤中芒硝—无水芒硝的转化条件及其对土壤结构产生的影响。     

水分胁迫对向水性突变体rhe2根生长与响应的影响北大核心CSCD

利用非损伤测定技术对拟南芥强向水性突变体rhe2(根毛乙烯突变体)的根系进行离子组学的初步探究。发现在水分胁迫下,与野生型拟南芥WT相比,该突变体能够保持相对稳定的根部质子(H^+)流向与流速;在植物向水性反应的过程中,过氧化氢(H_2O^2)和生长素(IAA)可能在根生长的维持及其相关信号转导过程中扮演重要的角色。     

灌溉土壤中反硝化作用的田间测定

Sheryl,L.等人在1981—1982年间用乙炔(C₂H₂)抑制法(根据乙炔对N₂O还原成N₂的抑制作用)进行反硝化作用的田间测定。     

水分胁迫对向水性突变体rhe2根生长与响应的影响

利用非损伤测定技术对拟南芥强向水性突变体rhe2(根毛乙烯突变体)的根系进行离子组学的初步探究。发现在水分胁迫下,与野生型拟南芥WT相比,该突变体能够保持相对稳定的根部质子(H~+)流向与流速;在植物向水性反应的过程中,过氧化氢(H_2O~2)和生长素(IAA)可能在根生长的维持及其相关信号转导过程中扮演重要的角色。     

过氧化氢及类芬顿试剂对土壤碳、氮和微生物的影响

基于过氧化氢(H₂O₂)的芬顿或类芬顿试剂被广泛应用于有机污染土壤的修复,但其对土壤性质,微生物群落等影响的研究较少。本文以H₂O₂和不同的芬顿体系为研究对象,系统考察了H₂O₂、三氧化二凡(V₂O₃)/H₂O₂、柠檬酸铁/H₂O₂等体系对土壤性质及土壤微生物的影响。结果表明,H₂O₂在土壤中快速分解,同时伴随着土壤有机质含量的显著下降和土壤铵态氮的显著升高,土壤硝态氮变化不明显。采用高通量测序分析了土壤的微生物多样性和生物群落结构,发现H₂O₂和芬顿试剂显著降低了土壤微生物的多样性。以上研究为评价H₂O₂和芬顿试剂修复场地土壤的生态安全评价提供了数据支撑。     

测定盐土中Cl-的Hg(CNS)2-Fe(NO3)2比色法

Hg(CNS)₂-Fe(NO₃)₃比色法测定盐土中Cl^-快速准确,其变异系数小于5%,回收率98.5%-102.4%,与莫尔法相比,其绝对相差< 0.1g/kg。尤其适宜于批量样品及现代化的仪器分析。其适宜工作条件是:在50ml比色液中加0.75g/L Hg(CNS)₂ 8ml,20g/L Fe(NO₃)₃·9H₂O 10ml。定容10分钟后于460nm下用3cm光径比色。     

旱作春玉米冠层及叶片瞬态气体交换及水分利用效率日变化特征

旱作作物不同尺度瞬态气体交换和水分利用效率同步观测的研究，对于节水高效农业理论研究和生产实践均具有及其重要的意义。该文采用涡度相关技术和LI-COR6400便携式光合作用测定仪测定旱作春玉米灌浆期冠层、叶片瞬时CO₂和H₂O汽交换速率，并分析其瞬态水分利用效率日变化特征。结果表明，旱作春玉米灌浆期0～100 cm根层土壤相对湿度为40%时，日变化过程中晴日中上部位叶片的光合速率高峰值为1.3 mg·m^-2·s^-1(29.82 μmol·m^-2·s^-1)，与同纬度地区灌溉玉米的光合速率高峰值相近；而群体下光合速率高峰值为0.9 mg·m^-2·s^-1(20.65 μmol·m^-2·s^-1)，只及同纬度地区灌溉玉米灌浆期光合速率高峰值的54.5%；群体和叶片水分利用效率高峰值分别为0.16 g(CO₂)/g(H₂O)和0.06 g(CO₂)/g(H₂O)，正午前后分别维持在0.0055～0.0123 g(CO₂)/g(H₂O)和0.0113～0.0197 g(CO₂)/g(H₂O)，叶片尺度的光合速率和水分利用效率在10∶00以后的时段内明显高于群体水平。     

La(NO3)3 对盐胁迫下黑麦草幼苗生长及抗逆生理特性的影响

为探讨稀土元素镧(La)对牧草盐胁迫伤害的缓解作用, 采用水培法研究了叶面喷施20 mg·L^-1La(NO₃)₃ 对NaCl 胁迫下黑麦草幼苗生长及其抗逆生理特性的影响。结果表明: 盐胁迫显著抑制黑麦草幼苗的生长, 提高叶片电解质渗漏率及丙二醛(MDA)、O₂^- 和H₂O₂ 含量, 其作用随盐浓度的增大而增强。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)、可溶性蛋白质、脯氨酸含量随盐浓度增大呈先升后降趋势, 可溶性糖和Na⁺/K⁺比逐渐增大, 质膜H⁺-ATP 酶活性逐渐降低, 过氧化物酶(POD)活性及POD 同功酶数量表达增强。喷施La(NO₃)₃ 处理可降低盐胁迫下黑麦草幼苗叶片的O₂^- 和H₂O₂ 含量, 提高SOD、CAT、POD、APX 和质膜H⁺-ATP 酶的活性及POD 同功酶的表达, 使AsA、GSH、可溶性蛋白质、可溶性糖和游离脯氨酸含量及幼苗生物量增加, Na⁺/K⁺比降低。表明La(NO₃)₃ 可通过提高抗氧化系统的活性和积累渗透溶质减轻盐胁迫伤害, 从而提高黑麦草的耐盐性。     

90℃下老化时结晶磷铁矿的生成条件

溶液中Fe与P反应并不直接生成结晶磷铁矿,中间经过无定形阶段。溶液的pH对Fe-P无定形物质的组成及由无定形Fe-P向结晶磷铁矿转化都有很重要的作用。在90°下老化80天,用加入的Fe(NO₃)₃和NaH₂PO₄浓度及混合后的溶液pH计算得到的﹝Fe³⁺﹞﹝H²PO₄^-﹞值可以较好地判断溶液中是否会有结晶磷铁矿生成。本文的实验条件下,结晶磷铁矿生成的条件是-log{﹝Fe³⁺﹞﹝H₂PO₄^-﹞} ≤ 6.09(加入的P/Fe比 ≥ 1)。     

磷比色测定的某些问题

磷的比色测定在文献中常见的有钼黄和钼蓝法。钼黄生色的原理是在某种浓度的酸溶液中,若有钼酸根、钒酸根和磷酸根存在,能结合成一种深黄色的络合物P₂O₅·R₂O₃·22MoO₃·nH₂O。钼蓝生色的原理是在一定条件下,磷酸和钼酸所结合成的杂多酸(hetropoly acids)H₃[P(Mo₃O₁₀)₄]·nH₂O(磷钼酸)在还原剂的作用下能还原成深蓝色的复杂氧化物(MoO₃+Mo₂O₃)。     

半干旱地区3种植物根系的抗弯力特征

[目的]研究内蒙古中西部3种典型水土保持植物柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、紫花苜蓿(Medicago sativa)的根节点与相邻直根在不同直径下抗弯力和抗弯强度,为植物根系网络固土内在机理的研究提供科学依据。[方法]通过悬臂梁弯曲试验的方法,对3种植物的根节点与相邻直根进行抗弯试验。[结果]在测试根径1~5mm范围内,3种植物根节点和相邻直根的抗弯力与直径均呈幂函数正相关,3种植物根节点和相邻上级直根平均抗弯力的种间大小顺序一致,为柠条紫花苜蓿沙棘。在测试根径2~5mm范围内3种植物根节点的平均抗弯强度均小于各自相邻上级直根的平均抗弯强度,且种间大小顺序为柠条(21.87,24.33 MPa)紫花苜蓿(10.69,17.02 MPa)沙棘(4.81,4.95MPa)。[结论]3种植物中柠条根系抵抗弯曲变形的能力最大。沙棘根节点与其相邻直根抗弯强度差值最小,其各级根系间共同作用抵抗变形的能力最好,有利于根系网中各级根系间的固结,更加有助于根系网发挥其固持土体的作用。     

施氮对白羊草细根形态和生长的影响

细根作为植物吸收水分和养分的重要器官,其形态和生长也受到土壤资源有效性的影响。以多年生草本植物白羊草(Bothriochloa ischaemun)为研究对象,通过盆栽试验和连续扫描根系的方法,研究了6个施氮处理(0,0.02,0.04,0.08,0.16和0.32 g/kg)对白羊草1—4级根序根系形态特征的影响。结果表明:(1)随着根序增加,各级根序上根系的平均直径和平均根长呈显著增加趋势(p<0.05),但总根长和比根长显著下降(p<0.05);(2)除对1级根的平均直径没有显著影响外,施氮增加了白羊草其它各级根序的平均根长和平均直径,减小了比根长、总根长和生物量;(3)施氮提高了1—4级根序的根系伸长速率和直径增粗速率,且根系伸长速率和增粗速率随时间推移呈动态变化,尤其是对1,2级根序的影响较大。因此,全球氮沉降增加可能通过影响细根的平均根长、平均直径、比根长、生物量等形态特征而对草本植物地下特征产生影响,进而影响陆地生态系统的C,N循环。     

拟南芥14-3-3蛋白GRF9调控番茄根系响应水分胁迫的生理机制

采用35S启动子控制Arabidopsis General Regulatory Factor 9 (AtGRF9)在两个转基因番茄株系(E2,E7)中高效表达,以野生型番茄WT、转基因番茄E2和E7三个株系为试验材料,在水培条件下用20%聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫,探究了拟南芥14-3-3蛋白GRF9能否增强番茄根系响应水分胁迫的能力。结果表明:①在干旱胁迫下,野生型番茄和转基因番茄的根系形态指标均受到不同程度的抑制,WT、E2和E7三个番茄材料相对总根长的受抑制程度分别为43%、28%、30%,相对根表面积的受抑制程度分别为46%、33%、35%,相对根体积的受抑制程度分别为47%、32%、29%,相对根直径的受抑制程度分别为29%、21%、22%。②在响应干旱胁迫时,转基因番茄根系蔗糖含量比野生型番茄高20%,根系干物质量比野生型番茄高23%。③在干旱胁迫时,转基因番茄根系质膜H+-ATPase酶活性较高,具有较强的分泌质子的能力,其根系泌酸量比野生型番茄高35%。因此,GRF9能够促进番茄根系蔗糖含量的增加和干物质的累积、增强根系分泌质子的能力,这对于转基因番茄根系在总根长以及根表面积、根体积和根直径的生长以响应干旱胁迫的过程中具有重要作用。     

Root growth conditions in the topsoil as affected by tillage intensity

Many studies have reported impeded root growth in topsoil under reduced tillage or direct drilling, but few have quantified the effects on the least limiting water range for root growth. This study explored the effects of tillage intensity on critical soil physical conditions for root growth in the topsoil. Samples were taken from a 7-year tillage experiment on a Danish sandy loam at Foulum, Denmark (56°30′ N, 9°35′ E) in 2008. The main crop was spring barley followed by either dyer's woad (Isatis tinctoria L.) or fodder radish (Raphanus sativus L.) cover crops as subtreatment. The tillage treatments were direct drilling (D), harrowing 8-10 cm (H), and ploughing (P) to 20 cm depth. A chisel coulter drill was used in the H and D treatments and a traditional seed drill in the P treatment. Undisturbed soil cores were collected in November 2008 at soil field moisture capacity from the 4-8 and 12-16 cm depths.We estimated the critical aeration limit from either 10% air-filled porosity (ε_a) or relative gas diffusivity (D/D₀) of 0.005 or 0.02 and found a difference between the two methods. The critical limit of soil aeration was best assessed by measuring gas diffusivity directly. Root growth was limited by a high penetration resistance in the D and H soils (below tillage depth). Poor soil aeration did not appear to be a significant limiting factor for root growth for this sandy loam soil, irrespective of tillage treatment. The soil had a high macroporosity and D/D₀ exceeded 0.02 at field capacity. Fodder radish resulted in more macropores, higher gas diffusivity and lower pore tortuosity compared to dyer's woad. This was especially important for the H treatment where compaction was a significant problem at the lower depths of the arable layer (10-20 cm depth). Our results suggest that fodder radish could be a promising tool in the amelioration of soil compaction.     

施钾方式对高产春玉米根系分布及其活力的影响

[目的]探讨施钾方式(一次性施入和钾肥后移)对高产春玉米根系特性的影响,为高产春玉米钾素养分调控提供理论依据。[方法]以金山27玉米为供试品种,2个施钾水平(K2O 150和300kg/hm2)及施钾后移处理下,测定不同生育时期各土层根系干物质重、根系活力及其酶活性,成熟期测定根条数、根幅。[结果]300kg/hm2施钾水平与150kg/hm2施钾水平相比,各土层根系干重增加,尤以吐丝前0—20cm土层为根干重增加幅度最大,20—60cm土层根干重占总干重比例减小,尤以乳熟期为甚;各土层根条数、最大根幅增加,最大根幅下移;各生育时期各土层根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性随施钾量增加而增加,丙二醛(MDA)含量下降。相同施钾水平下,施钾后移各生育时期0—60cm各土层根系干重减小;0—20cm土层根干重占总干重比例增加;最大根幅、根条数及最大根幅深度均减少,且随土层深度增加差异增大;各土层根系活力、SOD酶活性和POD酶活性降低,MAD含量增加。[结论]300kg/hm2施钾量较150kg/hm2施钾量促进玉米根系生长,且延缓根系衰老,尤其可促进深层根系的生长;同一施钾水平下,施钾后移则促进作用不明显,甚至降低了根系的干重。     

不同基因型棉花根系对局部供磷的响应特征

【目的】 养分异质性存在于自然土壤或农田土壤,探讨不同基因型棉花根系对异质性养分的响应,对提高棉花磷利用效率具有重要意义。 【方法】 本试验在土培条件下,设磷均质供应和磷局部供应两种供磷方式,根箱自上而下分为三层 (上层0—20 cm、中层20—40 cm、下层40—60 cm)。磷均质供应方式下根箱每一层的磷肥用量均为P₂O₅ 100 mg/kg,磷局部供应方式下磷肥用量为P₂O₅ 300 mg/kg,全部集中施在中层 (20—40 cm),上下两层均不施磷,两种供磷方式下氮钾肥均按N 150 mg/kg和K₂O 5 mg/kg均匀加入至根箱各层 (施钾量按75 kg/hm2计算),利用根箱分层研究2种基因型棉花根系对局部供磷 (20—40 cm) 响应的差异。 【结果】 局部供磷能显著改变棉花的根系形态,磷低效基因型‘新陆早13号’和磷高效基因型‘新陆早19号’总根长、根系表面积、根系总体积、比根长、中层细根长度分别增加了38.0%、41.9%、97.6%、27.3%、35.9%和34.5%、21.7%、39.0%、22.5%、42.8%。棉花对局部供磷的响应存在基因型差异,磷高效基因型‘新陆早19号’的总根长、根系表面积、根系总体积、比根长、中层细根长度均显著高于磷低效基因型‘新陆早13号’,分别是磷低效基因型‘新陆早13号’的1.23、1.31、1.73、1.07、1.30倍。主成分分析表明,棉花根系的可塑性主要受养分供应方式影响,而根系的基本构架主要受基因型控制。偏最小二乘回归分析表明,总根长、中层 (20—40 cm) 细根 (0—0.4 mm) 长度、根系表面积和根系总体积的VIP值超过1,对地上磷吸收起着明显重要的作用,其中中层 (20—40 cm) 细根 (0—0.4 mm) 长度10%的增加量可以引起地上部磷吸收2.33%的增加,即中层 (20—40 cm) 细根 (0—0.4 mm) 长度对植株磷吸收的贡献最大。 【结论】 在局部供磷区,磷高效基因型棉花具有更高的环境适应能力。对于高效和低效基因型,都应采取局部供磷的方式,优化根系分布和生长,提高棉花获取异质性磷养分的能力,以发挥棉花的最大生物学潜力,提高养分利用率,减少肥料用量,保护生态环境。      

两种草本植物根系对土壤可蚀性的影响

为揭示草本植物根系对土壤抗侵蚀能力的影响,选取白三叶（Trifolium repens L.）、黑麦草（Loliu perenne L.）及两者混播根系为研究对象,通过冲刷试验,研究了3种种植类型的根系特征及对土壤可蚀性影响。结果表明:（1）白三叶、黑麦草及混播草的根长密度（RLD）、根面积比（RAR）及根重密度（RMD）由春季到秋季呈现先升高后降低最后趋于稳定的变化趋势。（2）试验期内,土壤可蚀性大小顺序为白三叶 < 黑麦草 < 混播草 < 裸地。3种种植类型的土壤可蚀性与土壤容重、水稳性团聚体、RLD、RAR及RMD呈指数函数形式下降（R²>0.70）。（3）土壤可蚀性与0～1.0 mm径级根系极显著正相关（p<0.01）,与1.0～2.0 mm,0～2.0 mm显著正相关（p<0.05）。     

高铵胁迫对拟南芥根系向重性的影响及机制初探

向重性是决定植物根系构型的主要因素之一,对根系锚定及水分养分吸收具有重要影响.铵显著影响拟南芥根构型,尽管高铵抑制主根伸长和侧根数,然而铵对主根生长方向的研究却少有报道.本文以拟南芥为材料,利用室内培养基模拟试验,研究了高铵胁迫对根系向重性生长的影响,发现高铵胁迫不仅抑制植物生长,还影响主根的生长方向.0～30h动态观测结果表明:10 mmol/L (NH4)2SO4对根系的向重性反应仅表现为延缓效应,而30 mmol/L(NH4)2SO4则显著减弱主根的向重性弯曲.降低基本培养基养分浓度后,铵对主根向重性反应的抑制效应可发生在较低的NH4+浓度.外源添加Ca2+可部分恢复铵对主根伸长的抑制效应,却不能缓解铵对主根向重性反应的影响.不同部位分开供铵,结果显示铵对拟南芥主根向重性的影响主要是根部铵效应.上述结果表明,铵对主根向重性的影响机制部分独立于其对主根伸长的影响,也不是由于Ca2+缺乏引起的,而有可能与根部高铵诱导的根尖其他生理活动过程改变有关.     

Root and rhizomicrobial respiration: A review of approaches to estimate respiration by autotrophic and heterotrophic organisms in soil

Partitioning the root‐derived CO₂ efflux from soil (frequently termed rhizosphere respiration) into actual root respiration (RR, respiration by autotrophs) and rhizomicrobial respiration (RMR, respiration by heterotrophs) is crucial in determining the carbon (C) and energy balance of plants and soils. It is also essential in quantifying C sources for rhizosphere microorganisms and in estimation of the C contributing to turnover of soil organic matter (SOM), as well as in linking net ecosystem production (NEP) and net ecosystem exchange (NEE). Artificial‐environment studies such as hydroponics or sterile soils yield unrealistic C‐partitioning values and are unsuitable for predicting C flows under natural conditions. To date, several methods have been suggested to separate RR and RMR in nonsterile soils: 1) component integration, 2) substrate‐induced respiration, 3) respiration by excised roots, 4) comparison of root‐derived ¹⁴CO₂ with rhizomicrobial ¹⁴CO₂ after continuous labeling, 5) isotope dilution, 6) model‐rhizodeposition technique, 7) modeling of ¹⁴CO₂ efflux dynamics, 8) exudate elution, and 9) δ¹³C of CO₂ and microbial biomass. This review describes the basic principles and assumptions of these methods and compares the results obtained in the original papers and in studies designed to compare the methods. The component‐integration method leads to strong disturbance and non‐proportional increase of CO₂ efflux from different sources. Four of the methods (5 to 8) are based on the pulse labeling of shoots in a ¹⁴CO₂ atmosphere and subsequent monitoring of ¹⁴CO₂ efflux from the soil. The model‐rhizodeposition technique and exudate‐elution procedure strongly overestimate RR and underestimate RMR. Despite alternative assumptions, isotope dilution and modeling of ¹⁴CO₂‐efflux dynamics yield similar results. In crops and grasses (wheat, ryegrass, barley, buckwheat, maize, meadow fescue, prairie grasses), RR amounts on average to 48±5% and RMR to 52±5% of root‐derived CO₂. The method based on the ¹³C isotopic signature of CO₂ and microbial biomass is the most promising approach, especially when the plants are continuously labeled in ¹³CO₂ or ¹⁴CO₂ atmosphere. The “difference” methods, i.e., trenching, tree girdling, root‐exclusion techniques, etc., are not suitable for separating the respiration by autotrophic and heterotrophic organisms because the difference methods neglect the importance of microbial respiration of rhizodeposits.     

水分胁迫及土壤质地对新银合欢幼苗根系生长的影响

新银合欢是生物措施治理泥石流的重要树种,但在金沙江干热河谷的泥石流源区,干旱少雨和土壤砾石含量高已成为新银合欢生长的主要限制因子。为揭示新银合欢幼苗在生境中的抗逆特性,利用盆栽模拟试验,从水分胁迫和土壤质地的角度研究了非生物因素对新银合欢幼苗根系生长的影响,结果表明:对根系生长的影响水分胁迫程度大于土壤质地状况;在相同土壤质地条件下,水分胁迫程度与根系长度、累积表面积及根尖数量均呈负相关;在相同土壤水分条件下,低砾石含量的土壤对根系生长的促进作用总体优于高砾石含量的,但在极端水分条件下这种差异不明显;低砾石组和高砾石组对根系生长构成限制条件的土壤水分含量分别在8.25%、11.46%以下。