生物炭和AM真菌配施对连作辣椒生长和土壤养分的影响

研究生物炭和丛枝菌根(arbuscularmycorrhizal,AM)真菌对连作辣椒生长和土壤养分的影响,可为辣椒连作土壤改良和新型肥料的开发提供理论依据。采用温室盆栽试验,设置4个生物炭添加水平(0、1%、2%、3%), 2个接菌水平[接菌(+AM)和不接菌(-AM)]。辣椒生长60 d后收获并测定其生理指标、土壤酶活性及土壤养分含量。结果表明,施加生物炭和接种AM真菌处理促进了连作辣椒的生长,提高了辣椒叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素含量。接种AM真菌对辣椒的促生效果弱于生物炭,而生物炭和AM真菌配施的促生效果最佳。接种AM真菌促进辣椒对P吸收的效果优于生物炭;但对于K吸收来说,施加生物炭的效果优于接菌。生物炭(3%)和AM真菌配施条件下,辣椒根部N、P、K含量分别较对照(0生物炭和-AM处理)显著提高74.04%、106.42%和78.82%。生物炭(3%)与AM真菌配施处理菌根侵染效果最佳,侵染率高达58.96%,较0生物炭+AM处理提高41.59%。土壤pH随生物炭添加量的增加呈增加趋势,但差异不显著。土壤脲酶、蔗糖酶活性随生物炭添加量的增加呈增加趋势,且差异显著,接种AM真菌处理对其影响不显著。土壤速效钾、有效磷、有机质含量随生物炭添加量的增加而增加,接种AM真菌对土壤有机质含量、阳离子交换量(CEC)无显著影响。土壤速效钾、有效磷、碱解氮含量均在生物炭(3%)和AM真菌配施条件下达最大。与单一处理相比,生物炭和AM真菌配施在促进连作辣椒生长、改善连作土壤养分方面具有显著的协同增效作用,尤其是3%生物炭与AM真菌配施条件下效果最佳。     

镁、钾营养及其交互作用对水稻产量、产量构成因素和养分吸收的影响

在温室条件下,采用土壤盆栽方法研究了Mg,K营养及其交互作用对水稻(Oryza sativa L.)产量、产量构成因素和养分吸收的影响。结果表明,不同Mg,K施用量均显著地影响水稻籽粒产量及其构成因素,而且Mg,K营养之间存在显著的互作效应。适量施用Mg,K肥就能显著地增加水稻产量,中Mg高K施用量的产量最高,比不施肥增产28.4%。当土壤在低K施用量时,有利于水稻植株对Mg,N和P的吸收;但在高K施用量下,则抑制Mg,N和P的吸收。在低K和中K施用量时,低量Mg能促进N,P.K的吸收,而高Mg施用量则抑制P和K的吸收。水稻秸秆Mg含量随Mg施用量的增加而增加,但随着K施用量的增加而降低。本研究表明,Mg,K营养之间存在较强的拮抗效应,Mg,K肥的平衡施用对提高水稻产量具有重要意义。     

AM真菌和施氮量对烟叶生长和部分矿质元素含量的影响

采用土培试验研究了不同施N水平下接种AM真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)对烤烟不同叶位烟叶生长和部分矿质元素含量的影响。结果表明,接种AM真菌提高了烟草根系菌根侵染率,增加了烟叶总干重,其中对下位烟叶效果明显。在低N水平下,接种AM真菌提高了烟叶中N、K、Fe含量,在下位叶表现尤为显著。较高N水平下,提高了P含量,在3个叶位都有体现。Mg含量随施N量增加而提高,但处理与对照间差异不明显。施氮量为0.05~0.2g/kg土时,AM真菌接种效果最佳。     

不同施磷水平下 AM 真菌发育及其对玉米氮磷吸收的影响

【目的】不同丛枝菌根 (abuscular mycorrhizal,AM) 真菌菌种 (株) 因其分离地点及宿主的不同,其生理发育与生态功能差异显著,尤其是土壤养分状况对其影响更明显。研究不同土壤磷水平对 AM 真菌侵染宿主及生长发育繁殖的影响,以及不同 AM 真菌对玉米生长及氮磷吸收的影响,可以深化了解 AM 真菌与土壤磷的关系。 【方法】采用盆栽试验,以玉米为宿主植物,土壤灭菌后分别添加 0、50、200、500 mg/kg 4 个水平的磷营养 (P0、P50、P200、P500),并分别接种 6 种 AM 真菌,以不接种为对照。测定了 AM 真菌侵染率、丛枝丰度、孢子数、菌丝密度、玉米植株氮磷比 (N/P) 生态化学计量特征,讨论了不同土壤磷水平与 AM 真菌生长发育间的关系,以及 AM 真菌对玉米吸收利用氮、磷的影响。 【结果】在 P50 条件下,AM 真菌的侵染率、根内丛枝结构、根外生物量 (孢子数、菌丝密度) 显著高于不加磷 P0 和 P200 和 P500 处理,而且 AM 真菌侵染及生长发育指标在高磷水平时,显著下降。不同磷水平处理下,不同 AM 真菌对玉米的侵染能力及生物量存在明显差异。在 P0 和 P50 条件下,接种 G.m 处理侵染率达到 75%,菌丝密度达 240 m/g,显著高于其他五个 AM 真菌。AM 真菌 C.c、R.a、C.et 的菌根侵染状况及生物量次之,D.s、D.eb 最差。在高磷 P200 和 P500 条件下,仅有 F.m 真菌处理的侵染状况及生物量最高。在 P0、P50 水平下,接种 F.m、R.a、D.eb 显著降低了植株氮含量;在不加磷 (P0) 水平下,接种处理均显著促进了玉米植株中磷含量的提高,在 P50 水平下,F.m 植株磷含量显著高于不接种对照;在 P0、P50、P200 水平下,接种 AM 真菌处理降低了玉米植株中 N/P 比,且不同菌种间存在差异,接种真菌 F.m 处理的 N/P 比明显最低。 【结论】土壤添加低量磷 (50 mg/kg) 更适合 AM 真菌的侵染及生长发育,也利于菌根效应的发挥。侵染能力及效应以耐高磷菌种 F.m 最好,然后依次为 C.c、R.a、C.et。在适量磷条件下,接种 AM 真菌能够调节植株体 N/P 比达到平衡,改善植物营养状况,促进玉米生长。     

蚯蚓菌根互作对土壤酶活、 甘薯根系生长及养分吸收的影响

【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。单独对土壤微生物或土壤动物的研究较多,但对土壤微生物与土壤动物之间相互作用的研究很少。因此研究它们对土壤和植物生长的作用可为挖掘土壤生物的潜力和提高土壤生物肥力提供依据。【方法】采用盆栽试验,研究了蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)互作对甘薯生长和养分吸收的影响。试验采用两因素完全随机试验设计,分为接种和不接种菌根真菌及添加和不添加蚯蚓。试验共4个处理: 不加菌根和蚯蚓(CK); 接种菌根真菌(AM); 添加蚯蚓(E); 添加蚯蚓和菌根真菌(E+AM),每个处理4次重复。调查了甘薯养分吸收、 根系形态及土壤养分变化,采用Canoco4.5软件对土壤生物与植物对应关系进行RDA (redundancy analysis)分析。【结果】接种菌根真菌显著提高了甘薯地上和地下部生物量(P0.05),而添加蚯蚓的处理仅提高了甘薯地上部生物量。同时添加蚯蚓和菌根的处理显著提高了甘薯地上地下部生物量,并且高于其他三个处理(P0.05)。与对照相比,接种菌根真菌显著提高了土壤磷酸酶活性(P0.01),增幅近一倍; 同时提高了土壤磷的植物有效性,土壤有效磷含量下降了30%左右。添加蚯蚓后土壤脲酶活性从5.45 mg NH+4-N/g显著增加到8.71 mg NH+4-N/g,土壤碱解氮的含量从5.82 mg/kg显著增加到6.89 mg/kg (P0.05)。RDA分析表明蚯蚓菌根互作对甘薯地上和地下部氮磷含量、 根表面积、 根体积、 根平均直径和根尖数均存在显著的正交互效应。蚯蚓菌根互作通过调控土壤酶和改变土壤养分有效性促进甘薯对土壤氮磷养分的吸收。【结论】蚯蚓(Eisenia fetida)通过调控土壤脲酶和碱性磷酸酶增加了土壤中氮磷的有效性从而促进甘薯地上部生长。丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)通过调控土壤磷酸酶和增加植株地上地下部吸磷量从而促进甘薯生长。添加蚯蚓或接种菌根真菌均能增加根系吸收面积和根体积从而促进甘薯对养分的吸收。蚯蚓和菌根真菌相互作用通过调控土壤酶和改变土壤养分有效性以及促进根系发育从而互补的促进甘薯养分吸收和生长。     

接种根内球囊霉提高氮素向甘薯块根转移和再分配的机理

【目的】研究接种丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhiza, AM) 对甘薯 (Ipomoea batatas L.) 的侵染率及叶片氮代谢酶活性的影响,探索甘薯氮素吸收后在植株体内的转移和分配规律,以期为全面了解菌根真菌促进氮代谢的过程提供理论依据。【方法】采用盆栽试验方法,供试菌种为一种根内球囊霉Glomus intraradices BEG141。土壤灭菌后,以不接种菌根 (–AM) 为对照,在8 kg土中接种100 g菌剂 (+AM)。于甘薯幼苗移栽后30天、60天和90天,从甘薯茎蔓顶部往下数第5片完全展开叶的叶柄与茎蔓交叉处定量注射99% (15NH₄)₂SO₄溶液,15N总施用量为199.5 μg/plant。每次注射后三天取植株样,分为茎、叶、纤维根和块根4部分,测定生物量干重、根系菌根侵染率、15N丰度、氮代谢酶活性。【结果】接种AM处理显著增加了甘薯根部真菌侵染率及泡囊丰度、根内菌丝丰度和丛枝丰度。随着移栽天数的增加,侵染率显著增加,最高达到67%。移栽后30天接种和不接种菌根真菌处理间甘薯生物量和氮素吸收量差异不显著,移栽后60天和90天,接种AM真菌处理的甘薯生物量和氮素吸收量显著高于不接种AM处理 (P < 0.05)。与CK相比,同一生育期接种AM处理显著提高了甘薯叶片谷氨酸脱氢酶 (GDH)、谷氨酰胺合成酶 (GS) 和谷氨酸合成酶 (GOGAT) 的活性,对硝酸还原酶 (NR) 活性无显著影响。双因素分析表明,接种菌根与接种后时间对提高甘薯生物量干重、氮素累积量及GDH和GS活性的正交互效应显著 (P < 0.05)。移栽后30天,接种AM处理显著提高了甘薯茎蔓和叶片15N积累量和分配率;移栽后60天,叶片中15N积累量较前一时期显著增加。接种AM处理的叶片和茎蔓中15N积累量在30 d和60 d显著高于不接种AM处理 (P < 0.05),而在移栽后90天显著低于不接种AM处理,说明接种AM处理显著促进15N向块根的转移和分配。【结论】接种AM真菌可提高GDH、GS和GOGAT的代谢活性,促进无机氮向有机氮的转化。接种AM菌剂可促进生育前期氮素在叶片中的分配,有利于地上部的生长,而后期促进地上部积累氮素向地下部转运,进而增加甘薯块根中的干物质积累,提高甘薯的经济产量。     

发酵牛粪对苏丹草根系丛枝菌根（AM）真菌侵染及磷吸收效率的影响

通过温室盆栽试验,研究接种苏格兰球囊霉(Glomus caledonium)条件下添加不同比例发酵牛粪(0.33%、0.50%和1.00%)对苏丹草(Sorghum sudanense)根系丛枝菌根(AM)真菌侵染率、土壤孢子密度、植株生物量与根冠比及根系磷(P)吸收效率的影响。结果发现,与对照相比,接种AM真菌处理植株地上部生物量趋于下降、根冠比显著提高(p<0.05),在此基础上添加0.33%或0.50%发酵牛粪处理土壤孢子密度、植株根系生物量和AM真菌侵染率均趋于升高,根冠比没有明显变化,根系P吸收效率显著提高(p<0.05);添加1.00%发酵牛粪显著提高土壤孢子密度、植株生物量和根系AM真菌侵染率(p<0.05),根冠比与仅接种AM真菌处理相同,根系P吸收效率则达到仅接种AM真菌处理的1.83倍。结果表明,添加1.00%发酵牛粪对苏格兰球囊霉扩繁及其宿主植物P吸收均具有突出促进作用。     

蚯蚓与菌根提高玉米生长和氮磷吸收的互补效应

【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。研究蚯蚓菌根互作及其对玉米吸收土壤中的氮、磷养分的影响,可为提升土壤生物肥力及促进农业的可持续发展提供理论依据。【方法】本研究采用田间盆栽方式,以玉米为供试作物,研究蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)互作及其对玉米养分吸收的影响。试验设置P 25和175 mg/kg两个水平。每个磷水平进行接种与不接种菌根真菌以及添加与不添加蚯蚓,共8个处理。调查了玉米生长、养分吸收以及真菌浸染和土壤养分的有效性。【结果】两个磷水平下,蚯蚓和菌根在增加玉米地上部和根系生物量方面有显著正交互作用(P0.05)。接种菌根真菌的各处理显著增加了玉米的侵染率及泡囊丰度、根内菌丝丰度等菌根指标。同时添加蚯蚓和接种菌根真菌的处理(AM+E)显著提高了菌根的侵染率、菌丝密度、丛枝丰度和根内菌丝丰度但是泡囊丰度有所下降。两种磷水平下,AM+E处理玉米地上部和地下部含氮量和含磷量均显著高于其他三个处理。在低磷条件下,地上部氮磷总量的增加分别是添加蚯蚓和接菌的作用;而地下部磷总量的增加主要是菌根真菌的作用。在高磷条件下,单加蚯蚓显著增加玉米氮磷的总量,而接种菌根真菌对玉米氮磷吸收的影响未达显著性水平。在高磷条件下,单加蚯蚓的处理显著提高玉米地上地下部生物量(P0.05),而单接菌的处理效应不显著,蚯蚓菌根互作通过提高土壤微生物量碳、氮实现对玉米生长和养分吸收的调控。在低磷条件下,单接菌显著提高了玉米的生物量(P0.05),单加蚯蚓的处理具有增加玉米生物量的趋势。菌根真菌主要促进玉米对磷的吸收,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮磷养分增加土壤养分的有效性,蚯蚓菌根互作促进了玉米根系对土壤养分的吸收并形成氮磷互补效应。【结论】无论在高磷还是低磷水平下,蚯蚓菌根相互作用都提高了玉米地上地下部生物量、氮磷吸收量同时提高了土壤微生物量碳、氮。蚯蚓菌根相互作用对植物生长的影响取决于土壤养分条件。在高磷条件下(氮相对不足),蚯蚓菌根互作通过调控土壤微生物量碳、氮调控玉米生长和养分吸收。低磷条件下,菌根主要发挥解磷作用,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮素,蚯蚓和菌根互补调控土壤中氮、磷,从而促进植物的生长和养分吸收。     

生物炭和AM真菌提高矿区土壤养分有效性的机理

【目的】矿区土壤贫瘠、有效养分含量低,而生物炭和丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌能够改善土壤养分,提高植物对环境胁迫的抗性和养分的利用。因此探究生物炭和AM真菌对矿区土壤的改良效果,可为矿区污染土壤生态恢复和新型肥料的开发提供参考。【方法】温室盆栽试验的土壤采自河南省洛阳市新安县江春矿区,以玉米"弘单897"为试验材料。试验设计4个处理,分别为原状土壤对照(CK)、添加生物炭(B)、接种AM真菌(M)、添加生物炭和接种AM真菌(BM),每处理重复8次,完全随机区组设计,玉米于矿区土壤中培育2个月后收获,测定根系生长、生理特性和土壤养分含量。【结果】施用生物炭和接种AM真菌均能够促进玉米生长,提高玉米叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶色值(SPAD值)和抗氧化酶活性,提高土壤养分含量。接种AM真菌对促进玉米生长、改善生理特性和磷吸收的效果优于生物炭,而生物炭提高土壤pH值和玉米对钾吸收的效果较好。生物炭和AM真菌联合处理玉米的总根长、根部和地上部干重分别较CK增加了84.22%、176.67%和45.84%,玉米叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别较对照提高35.42%、56.44%和88.31%,叶色值比CK提高了22.77%,菌根侵染率较CK提高234.20%,菌丝密度可达到4.37 m/g,总球囊霉素和易提取球囊霉素分别达到4.32 g/kg和1.60 g/kg,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较对照提高24.23%、43.26%、98.63%和33.93%。【结论】生物炭和AM真菌单独或复合处理均能够促进玉米生长和提高土壤养分有效性,生物炭和AM真菌联合处理可促进玉米生长、改善生理特性、促进养分吸收、提高土壤养分效果,可作为退化土壤生态修复和农业生产安全的一项有效措施。     

镁、钾相互作用对水稻生长、养分吸收及有关生理特性的影响

在温室条件下,采用液体培养方法研究了Mg、K相互作用对水稻生长、养分吸收以及有关生理特性的影响。结果表明,在低Mg浓度条件下,水稻植株干物质积累随K浓度增加而减少;在高Mg条件下水稻植株干物质积累随K浓度增加而相应增加。在低Mg条件下,高浓度K显著抑制植株对Mg、K、N和P的吸收;在高Mg浓度下,植株对Mg、K、N和P的吸收有促进作用。植株叶片叶绿素含量在低Mg条件下随K浓度增加而减少,在高Mg条件下K浓度增加对叶绿素含量无显著影响。叶片硝酸还原酶活性和可溶性蛋白质含量随Mg浓度增加而增加,而K浓度增加对叶片硝酸还原酶活性和可溶性蛋白质含量无明显影响。高Mg条件下的叶片可溶性糖和淀粉含量明显高于低Mg处理,并随K浓度增加而提高。Mg、K营养拈抗作用主要表现在低Mg高K浓度条件下抑制Mg的吸收。