柱花草在酸性红壤中磷吸收效率及其形态和生理生化特性初探

本文通过盆栽及水培试验对桂花草地上部、根部形态、根际酸化及根、叶酸性磷酸酶活性等生理生化特性的测定,对柱花草基因型适应低磷的机制进行研究,为选育磷高效率基因型提供依据。结果表明,在酸性低磷红壤区,供试的十三个桂花草品种在株高、分枝数、主根长、根系活跃吸收面积及根际酸分泌等方面差异明显。相关分析结果表明,地上部生物量与株高、分校数、主根长和根系活跃吸收面积等形态特征间相关关系明显。在低磷区,根际酸化能力与植株吸磷量之间相关关系显著,表明报际酸化有利于柱花草对磷的吸收。根部和叶部磷酸酶活性与缺磷条件下地上部生物量和植株吸磷量之间无显著相关,进而表明桂花草的磷效率主要是由吸收效率所决定的。     

柑橘砧木枳雀和枳的根系微生物群落比较分析

为了探讨枳雀耐缺铁的原因,本文采用高通量测序技术比较分析了柑橘耐缺铁砧木枳雀与缺铁敏感砧木枳的根系（包括根际与根内）微生物群落及微生物在枳雀耐缺铁中的可能作用。结果表明,两种砧木的根际微生物数量均显著大于根内;枳雀的根际和根内微生物多样性与枳无显著性差异;两种砧木的根系微生物主要属于变形菌门和放线菌门;共16个属的微生物在两种砧木中的丰度有显著差异,其中11个属在枳雀中的丰度显著高于枳,另5个属则相反。本研究发现枳雀与枳的根系微生物多样性无差异,但具体的微生物组成存在显著差异,部分与铁吸收相关的微生物如产高铁载体菌、根瘤菌、矿物风化菌、耐高盐碱菌在枳雀中的丰度显著高于枳,可能与枳雀耐缺铁有关。     

不同草种对土著AM真菌的生长和群落结构的影响

以果园生草栽培为背景,果园土壤中土著AM真菌为研究对象,考察了柱花草、百喜草和藿香蓟对与之根系共生的AM真菌的生长与群落结构的影响。结果表明,柱花草根系的侵染率(62.2%)显著高于百喜草(36.5%)和藿香蓟(37.3%),丛枝率有相似的趋势;3种草地上部的生物量和含磷量没有差异,但是柱花草根系含磷量显著高于百喜草和藿香蓟;柱花草根际土壤中AM真菌的菌种丰度和菌丝密度均小于百喜草和藿香蓟,但是孢子密度大于藿香蓟而小于百喜草;藿香蓟根际土著AM真菌群落的多样性指数略高于柱花草和百喜草;PCR-DGGE分析结果与之吻合。试验表明,在果园土壤中,不同草种根际的土著AM真菌群落结构并不相同,在选择草种进行生草栽培的过程中应该考虑这些不同。     

不同施磷浓度对柱花草和黑籽雀稗根系分布的影响

采用根箱法,结合Winrhizo2004a根系扫描测定系统,以豆科牧草柱花草和禾本科牧草黑籽雀稗为试验材料,研究不同施磷水平对柱花草和黑籽雀稗根系分布的影响。结果表明,2种牧草根系分布随土壤深度的增加而减少, 柱花草集中分布于0～10 cm土层, 黑籽雀稗集中分布于0～20 cm土层;磷对2种牧草根系生长的影响存在较大的差异。低磷(P1,0.48 g P₂O₅/kg土)更适合柱花草根系和地上部分的生长,高磷(P3,1.92 g P₂O₅/kg土)水平对根系生长有抑制。黑籽雀稗对磷的需求量大,随着磷施入量的增加,根干重、总根长、根表面积、体积和根系平均直径均有所提高。     

藏北高寒草原典型植物根际土壤细菌群落结构多样性及根系特征分析

根际土壤微生物作为根系生境中的重要组成部分，在物质能量循环方面发挥着不可替代的作用。本研究选择3种藏北高寒草原上具有代表性的植物，采用高通量测序方法揭示了不同植物根际细菌群落结构多样性差异，并利用WinRHIZO根系图像分析系统软件分析各植物的根系形态差异。结果表明：Acidobacteria (酸杆菌门)为所有样本中的优势菌门，占所有门类的25%左右；根际细菌群落在组间的差异均大于组内差异，但不显著；在测定的6个土壤环境因子中，速效磷是影响根际土壤微生物群落结构及其多样性的关键因子；与流水带组相比，对照组的根系平均直径减小，根尖数均显著增多(P<0.05)，表明流水带内外3种植物间的总根系形态特征存在差异。由此可知，流水带内外的植物地下部分主要通过调整根际土壤微生物群落结构和调节根系形态来适应生境的变化。     

黄土丘陵区不同植被对根际土壤微生物特性的影响

为了解黄土高原植被恢复对根际土壤微生物特性的影响,以黄土丘陵区墩山小流域的6种植被为研究对象,分析了不同植被根际、非根际土壤有机碳、微生物量C、微生物量N、基础呼吸以及酶活性的变化趋势。结果表明:6种植被中,柠条(Caragana korshinskii)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)和茵陈蒿(Artemisia capillaris)根际土壤有机碳高于非根际;沙打旺(Astragalus adsurgens)、柳枝稷(Panicum virgatum)、阿尔泰狗娃花和茵陈蒿根际pH值均低于非根际;除沙棘(Hippophae rhamnoides)外,其他植被的根际微生物量N高于非根际;沙棘、阿尔泰狗娃花和茵陈蒿根际土壤微生物量C高于非根际;6种植被的根际基础呼吸和过氧化物酶显著高于非根际(P<0.05),多酚氧化酶两者无显著差异,蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶变化趋势不同。根际与非根际土壤有机碳、微生物量C、微生物量N、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶之间呈极显著正相关(P<0.01),过氧化物酶与基础呼吸呈显著正相关(P<0.05),与多酚氧化酶呈极显著负相关(P<0.01)。无论是根际土壤还是非根际土壤,天然草地(阿尔泰狗娃花和茵陈蒿)的有机碳、微生物量C、微生物量N、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶及过氧化物酶总体高于人工灌木(柠条和沙棘)和人工草地(沙打旺和茵陈蒿)。     

高寒草地耐低温植物根际促生菌的筛选鉴定及特性研究

为获得优良植物根际促生菌（PGPR）并明确其促生特性,以红原地区广泛分布的3种高寒草地优势植物为材料,采用选择性培养基从3种高寒植物根际分离、筛选具有固氮、溶磷、分泌植物激素能力的耐低温植物根际促生菌,并进行16S rRNA分子生物学鉴定。结果表明：毛稃羊茅、洽草、紫穗鹅观草植物根际分布着大量根际细菌,且PGPR在根际不同部位的数量呈现出根系表面（RP）>根表土壤（RS）>根内（HP）的分布规律。经筛选共获得76株PGPR菌株,其中固氮菌30株,其固氮酶活性为124.61~311.04 nmol C₂H₄·h^-1·mL^-1;溶解无机磷菌株24株,溶解有机磷菌株22株,溶磷量分别为249.85~558.07 μg·mL^-1和52.25~158.77 μg·mL^-1。挑选固氮酶活性较高、溶磷能力较强的27株PGPR菌株进行分泌植物激素能力测定,26株菌株具有分泌赤霉素（GA₃）的能力,分泌量为0.60~52.91 μg·mL^-1,分泌吲哚-3-乙酸（IAA）菌株18株,分泌量为0.11~1.53 μg·mL^-1,分泌玉米素（t-Z）含量均小于0.31 μg·mL^-1。筛选出综合性能优良的菌株14株,经鉴定分别属于假单胞菌属、不动杆菌属、假节杆菌属、贪噬菌属。研究结果可为研制适合高寒地区植被恢复的微生物肥料提供宝贵的菌种资源及理论基础。     

不同抗病性桑树品种根际土壤微生态环境特征分析

从根际土壤微生态环境了解对桑黄化型萎缩病不同抗性的桑树品种的根系生理活动,为进一步探讨根系分泌物介导的根际土壤微生态环境对桑树抗病能力的影响提供依据。检测结果表明不同抗病性桑树品种根际土壤的重金属含量、酶活性存在差异。中抗、高抗桑树品种根际土壤中的硝酸还原酶活性显著高于易感品种;中抗桑树品种根际土壤中的亚硝酸还原酶活力达到0.072 U/g,显著高于高抗和易感品种。不同抗性桑树品种根际土壤中的酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性与重金属Ni的含量呈显著正相关,与Cu和Pb的含量呈显著负相关;亚硝酸还原酶活性与Cr的含量呈显著负相关。基于微生物16S rRNA扩增产物的DGGE图谱显示,不同抗性桑品种的根际土壤微生物群落结构存在一定的差异。综合分析表明,抗性强的桑树品种其根际土壤中的硝酸还原酶活性较高,重金属含量较低,微生物群落结构也存在特异性,而抗性弱的桑树品种其根际土壤中的重金属含量较高;根际土壤中的酸性磷酸酶活性与桑树的抗病性关系不大。     

不同根型苜蓿根系发育能力研究

从根系发育角度对根茎型清水苜蓿、直根型陇东苜蓿、根蘖型野生黄花苜蓿和甘农2号杂花苜蓿在甘肃省天水半湿润区、兰州半干旱区和武威干旱区生长前3年的适应性进行了连续研究。结果表明,不同根型苜蓿的根系特性差异明显。根茎型清水苜蓿主根长度最短,主根直径和侧根直径均最细,侧根数较少;根蘖型野生黄花苜蓿和甘农2号的主根长度较长,主根直径和侧根直径均较粗,侧根数较多;直根型陇东苜蓿各项根系指标介于根茎型和根蘖型苜蓿之间,与根蘖型苜蓿更接近。主根直径和侧根直径在温度较高的夏秋季增长较快。不同根型苜蓿根系体积、生物量在3个生态区均表现为从表层到深层逐次递减,随着年限的增长逐年增大。对各根型苜蓿综合分析,相对来说,根茎型清水苜蓿在天水半湿润区、根蘖型甘农2号和黄花苜蓿在兰州半干旱区和武威干旱区、直根型陇东苜蓿在天水半湿润区和兰州半干旱区具有较强的根系发育能力。     

油蒿根际土壤微生物数量及其与土壤养分的关系

对库布齐沙地油蒿根际、非根际土壤微生物数量及其与土壤养分的关系进行研究,结果表明:微生物三大类群数量均为根际土壤>非根际土壤>流沙,且细菌>放线菌>真菌;微生物根际效应十分明显,细菌>真菌>放线菌,R/S值介于1.14～8.19之间。土壤微生物数量与土壤养分含量之间存在着不同程度的相关关系,影响微生物总数、细菌数量的主要土壤因子是有机质与速效钾,影响真菌数量的主要土壤因子是有机质与含水量,影响放线菌数量的主要土壤因子是全磷和速效钾。     

草甘膦对枳根际土壤有机酸、酶活性及根际微生物的影响

为了研究草甘膦对枳根际土壤环境的影响,以枳幼苗为试材,利用含有不同剂量草甘膦的土壤种植枳幼苗,培养4个月后对不同处理的枳幼苗生长情况以及根际土壤中的有机酸含量、土壤酶活性和微生物数量进行比较。结果表明：在5 mg/kg的草甘膦条件下,枳苗生长、根际土壤酶活性以及细菌生物量没有受到明显影响。随着草甘膦剂量递增,根际土壤中草酸与琥珀酸含量以及真菌生物量呈现先增后减的趋势。在高剂量草甘膦（20 mg/kg）处理中,枳苗的株高、茎粗、叶干重、茎干重、主根长、总根长、总表面积、总根尖数、根干重和根系活力均会显著降低,根际土壤中草酸、琥珀酸、丙二酸和柠檬酸含量显著减少,根际土壤中的过氧化氢酶、脲酶、转化酶和酸性磷酸酶活性显著下降,根际土壤细菌和真菌生长也明显受到抑制。     

紫花苜蓿苗期根系生长的水分胁迫损伤及氮磷的修复生长作用

土壤水分胁迫对牧草根系生长有重要影响。为明确土壤水分胁迫对紫花苜蓿根系生长的损伤以及胁迫解除后根系修复生长过程中土壤养分的作用和利用率,以赛迪-7(Sadie-7)和标杆(Icon)两个品种进行盆栽试验,分析了土壤渍水和低水分条件下生长的紫花苜蓿小苗的根系形态;并在解除土壤水分胁迫后施氮(尿素:0.336 g/盆)或磷(过磷酸钙:1.51 g/盆),分析了氮、磷对根系生长的影响。结果表明,土壤渍水显著抑制紫花苜蓿小苗主根的伸长生长,主根直径、根表面积以及根体积均小于对照;土壤低水分处理促进主根伸长生长,但显著抑制侧根生长。胁迫解除后,前期渍水处理的植株主根生长加快,但侧根生长则比前低水分处理的植株和对照缓慢;施氮、磷肥可显著促进根系的生长。土壤水分胁迫造成的根系生长伤害及胁迫去除后侧根生长缓慢导致氮、磷吸收利用率显著降低。试验结果说明,保持适宜的土壤水分或在土壤水分胁迫后适当施用氮、磷肥,将是促进紫花苜蓿根系生长,提高饲草产量的重要栽培措施。     

不同供磷水平下粮豆间套种植对根系分布和根际效应的影响

采用根箱法在不同供磷水平下,对春小麦和大豆在间套作和单作情况下的根系形态特征和生理生化特性进行了比较研究。结果表明,供磷能促进小麦和大豆根系的生长,间套作促进根系的生长,增大根／冠比。根系重量和根系长度空间分布在不同处理中不同,间套作小麦根系有向上层富集的现象,在缺磷时表现更加明显。     

野生黄花蒿植株和土壤中的青蒿素、黄酮含量变化及其对土壤微生物的影响

黄花蒿在生长过程中,主要通过植株残体腐解、淋溶、根系分泌等途径向土壤中释放多种化感物质,影响邻近和后续植物的生长发育。本试验研究了野生黄花蒿植株及土壤中的青蒿素类物质和黄酮含量,以及土壤可培养微生物数量。结果表明,各生育期野生黄花蒿叶片和根区土壤中青蒿素含量的变化趋势为:现蕾期>始花期>盛花期>营养生长期;根区土壤中的去氧青蒿素平均含量最高,青蒿酸次之,青蒿素最低,三者合计516.93 μg/kg干土,且3种化合物的总量根际和根表显著高于非根际。野生黄花蒿植株黄酮含量呈现出茎>叶>根系>花,根区土壤黄酮含量表现为根表>根际>非根际,且盛花期增至最大均值434.77 μg/kg干土。说明根系分泌也是黄酮类化合物进入土壤的主要途径。土壤青蒿素含量与细菌和放线菌数量呈显著负相关(r=-0.508^*和r=-0.478^*,n=24),去氧青蒿素含量与放线菌数量呈极显著负相关(r=-0.528^**,n=24)。因此,土壤中的青蒿素类物质可能抑制微生物的生长繁殖,影响土壤生物化学过程。     

东祁连山高寒草地几种禾本科牧草根际促生菌研究

本研究以东祁连山高寒草地常见的7种禾本科牧草为材料,通过分离培养的方法研究了其根际细菌的数量和分布,重点研究了其有固氮作用的细菌数量和分布。结果发现,7种植物根际均存在大量的细菌,总数在2.50×10⁶~17.07×10⁶ cfu/g,不同植物根际细菌的数量和分布不同,以高原早熟禾根际细菌数量最多,冰草和赖草根际细菌最少,其余禾草居中;根际固氮菌的数量和分布也因牧草种类不同而不同。7种供试植物根际分离到固氮菌201株。且细菌和PGPR菌株的数量均呈现“根系表面(RP)>根际土壤(RS)>根内(HP)”的分布趋势,表现出强烈的根际效应。     

黄土高原丘陵沟壑区植被生态服务功能经济价值评价——以榆中县北部半干旱山区为例

在对现有研究成果分析利用的基础上,以“中国生态系统生态服务价值当量因子表”为基础,通过生物量等因子的校正,对榆中县北部半干旱山区植被的生态服务价值及其变化作了评价,并对其变化原因进行了分析。结果表明：1983、1993和2003年榆中县北部半干旱山区植被的生态服务功能价值分别为7.69×107元/a、13.32×107元/a和15.98×107元/a。1983-2003年的20年间,增加了8.28×107元/a,增长了1.08倍。榆中县北部半干旱山区生态系统服务功能主要由人工林地植被和天然草地植被提供,影响最大的是生态系统的土壤形成与保护和生物多样性维持功能。     

保护性耕作对蚕豆根系生长及根际土壤有机碳动态的影响

依托西南紫色土丘陵区坡耕地长期定位试验,采用传统平作（T）、垄作（R）、传统平作+秸秆半量覆盖（TS1）、垄作+秸秆半量覆盖（RS1）、传统平作+秸秆全量覆盖（TS2）、垄作+秸秆全量覆盖（RS2）6个处理,研究保护性耕作对蚕豆（Vicia faba L.）根系生长动态、土壤环境及根际土壤有机碳动态的影响。结果表明：保护性耕作能显著影响蚕豆根系生长发育。秸秆覆盖在平作和垄作下均能提高蚕豆根系生物量、单株根长度、根总表面积和根平均直径,各指标总趋势表现为：T < TS1 < TS2,R < RS1 < RS2。同时,相对于传统平作（T）,秸秆覆盖可以提高蚕豆生育后期根系呼吸速率,而垄作（R）和垄作+秸秆可降低土壤呼吸速率。保护性耕作措施较传统平作（T）表现出明显的有机碳积累优势。TS2和RS2处理的水溶性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）含量和颗粒态有机碳（particulate organic carbon,POC）含量均显著高于传统平作（T）,而TS1和RS1处理与之相比差异不显著。TS1、RS1、TS2、RS2均可以显著增加根际微生物碳（microbial biomass carbon,MBC）含量,且TS2、RS2的增幅大于TS1、RS1。TS2和RS2的根际土壤矿化强度显著低于传统平作（T）。因此,秸秆覆盖+垄作的保护性耕作措施有利于改善土壤微环境,促进作物生长,具有良好的农田综合效应。     

土壤容重对野生香根草幼苗根系形态及其生物量的影响

香根草因其具有发达的根系而被许多国家用于水土保持,但紧实土壤影响根系的生长,而土壤容重与土壤紧实度密切相关。为了掌握粤西野生香根草对紧实土壤的适应状况,用人工土柱研究了容重分别为1.20 g/cm³ (D_1.20)、1.35 g/cm³ (D_1.35)和1.58 g/cm³ (D_1.58)的土壤对其根系形态和生物量的影响。结果表明：1）随容重增大,根系和地上部生物量下降,根冠比降低,植株的根表面积、根长密度和根体积密度减小,而平均根直径增大。2）容重影响根系的空间分布,D_1.20和D_1.35处理的根系在上、下层分布较多,中间层分布少,表明粤西野生香根草具有深根型特性;高容重阻止根向下延伸,D_1.58处理的根系主要分布0～6 cm的土层内。3）D_1.20和D_1.35土壤的平均根直径随土层加深减小,而D_1.58的则增加。本实验结果说明粤西野生香根草能耐较紧实（D_1.35）的土壤,高紧实土壤（D_1.58）虽然限制其生长,但对表土层根系的分布影响小。并就容重对粤西野生香根草固土护坡的影响进行了讨论。     

转Bt基因玉米对土壤微生物量碳氮的影响

利用三室根箱装置获得玉米生长室(S1)、根际土(S2)、非根际土(S3)3个不同根区土壤,研究了转基因玉米Bt11及其非转基因亲本玉米播种后40,50和60 d各根区土壤微生物量碳、氮的变化.结果表明,转Bt基因玉米播种后40 d各根区土壤微生物量碳与非转基因亲本玉米相比无显著差异,土壤微生物量氮显著升高;播种后50 ...     

胡萝卜状根的生物学特性研究综述

胡萝卜状根是莎草科特有的一种横向膨大、具有很多根毛、形状似胡萝卜的根。这种根是由于植物长期生长在养分贫瘠的土壤上而逐步进化形成的一种高效利用养分的特殊根形态结构,能在根基区产生大量的羧酸(如:柠檬酸,苹果酸)、磷酸酶、质子、阳离子、石炭酸和黏液等,这些分泌物能活化土壤中难溶性养分,特别是能促进磷的吸收。随着全球磷资源的耗竭,有必要研究和开发具有从土壤中高效获取和吸收无机磷能力的植物,所以使未来作物具有胡萝卜状根高效吸收利用磷的能力就尤为重要。为此,本研究介绍了胡萝卜状根的概念、形态和结构,总结了胡萝卜状根的生理生态功能。最后,指出了今后对胡萝卜状根深入研究的趋势。