籽粒苋不同富钾基因型根际钾营养与根系特性研究

在缺钾土培和水培条件下,研究了籽粒苋不同基因型根际和非根际土壤速效钾、缓效钾和全钾含量的变化,以及根际微生物数量、根系主要分泌物、根系质子分泌量和根系CEC的变化。结果表明,籽粒苋根际土壤速效钾和缓效钾含量明显高于非根际土壤,且在根际形成钾的相对富集区,富钾基因型R104和K12根际钾的富集能力明显高于一般基因型;籽粒苋根际土壤的全钾含量却低于非根际土壤,富钾基因型的降低幅度大于一般基因型。富钾基因型根际微生物数量和根系分泌能力显著高于一般基因型,且根际细菌和真菌数量与主要根系分泌物的分泌量变化基本保持一致。富钾基因型R104和K12根系CEC和H 分泌量高于一般基因型M9和Cr047,而相同基因型内各品种间的变化不显著。     

不同烤烟基因型根际钾营养和根系特性研究

以3个烤烟基因型农大202、K326和NC89为材料,采用土培和砂培试验,研究了烤烟根系阳离子交换量(CEC)及根际和非根际土壤速效钾、缓效钾含量的变化,以及根系分泌物、根际微生物数量对土壤钾的活化效应。结果表明,各基因型烤烟根际和非根际土壤速效钾含量不同,依次为农大202>K326>NC89;3个基因型烤烟根系分泌物对土壤钾素均有活化作用,农大202活化能力最强,各基因型间差异达极显著水平;与烤烟非根际相比,各基因型烤烟根际真菌数量增加。农大202根际真菌数量较大,极显著的高于K326和NC89,K326和NC89两基因型间差异不显著。3个烤烟基因型根际细菌数量差异达到极显著,而放线菌数量差异不显著。农大202根系阳离子交换量(CEC)高于NC89和K326的,但K326和NC89两基因型间的差异不显著。选育富钾烟草品种,应注重根系生理特性。     

小麦根际解钾微生物与土壤钾含量、钾素利用率及根系活力的关系

  【目的】  探讨肥料施用方式和施钾量对土壤不同形态钾含量及小麦根系活力的影响,以期为提高土壤钾素利用效率提供技术支持。  【方法】  2018—2020年连续两年,采用裂裂区设计,主区为肥料 (A):设20%有机肥 (鸡粪)+80%氮肥 (A1),100%氮肥 (A2) 2个水平;副区为施钾量 (B):设不施钾 (B1)、减量施钾80 kg/hm2 (B2)、常规施钾120 kg/hm2 (B3)、增施钾肥160 kg/hm2 (B4) 4个水平;副副区为小麦品种 (C):西农979 (C1)、豫农202 (C2)。分别在冬前、返青、拔节、开花、灌浆、成熟时,调查分析根际解钾微生物数量、土壤不同形态钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率。  【结果】  联合方差分析结果表明,有机肥、施钾量、品种及年份对根际解钾微生物数量、土壤速效钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率和产量的影响均达5%或1%显著水平。在小麦全生育期内,与单施化肥相比,有机肥和化肥配施条件下根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力显著提高,缓效钾和矿物钾含量降低;随施钾量提高,根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力、钾素利用效率提高,而施钾量过大时则有所降低;有机肥和常规施钾量配施处理的根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力较其他处理显著提高,而缓效钾和矿物钾含量降低幅度最大。有机肥和钾肥配施较单施化肥处理的钾素利用效率提高2.24%,与不施钾相比,在两年中常规施钾植株钾素利用效率提高幅度最高可达75.15%,且有机肥和常规施钾配施处理下钾素利用效率提高幅度最大达4.66%。相关分析结果表明,不同生育时期根际解钾微生物数量与小麦根系活力、土壤速效钾、缓效钾或矿物钾含量呈显著或极显著正相关。  【结论】  有机肥和化肥配施可增加土壤根际解钾微生物数量,提高土壤速效钾含量而降低缓效钾和矿物钾含量。钾肥减施条件下,采用有机无机肥配施模式有利于提高土壤钾素利用率,增强小麦根系活力,本研究条件下,黄淮平原典型麦田的施钾策略是有机无机肥配施,K₂O施用量以120 kg/hm2为宜。     

籽粒苋不同富钾基因型根系分泌物中有机酸和氨基酸的变化特点

采用溶液培养试验研究了籽粒苋(Amaranthus.spp.)不同富钾基因型在不同供钾水平条件下3个不同生长时期内根系分泌物中氨基酸和有机酸的种类及含量变化情况。结果表明,1)籽粒苋根系分泌物中氨基酸和有机酸含量随着供钾水平的升高而降低,且富钾基因型始终大于一般基因型。在低钾胁迫时,根系分泌物中有10种氨基酸和5种有机酸出现,而在供钾正常时则缺少谷氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、草酸和柠檬酸等;酪氨酸、-氨基丁酸和丝氨酸的含量约占氨基酸分泌总量的一半以上;苹果酸含量约占有机酸分泌总量的60%以上。2)籽粒苋生长50d时,一般基因型氨基酸和有机酸的分泌总量较生长40d时迅速降低,而富钾基因型降低速度则相对较为平稳。在3个生长期内,酪氨酸、-氨基丁酸和丝氨酸均为两类基因型根系分泌物中的主要氨基酸种类,苹果酸则是主要的有机酸类型,其在氨基酸和有机酸分泌总量中所占相对比例均随生长期的延长而升高。3)籽粒苋根系分泌物处理后的土壤速效钾含量均高于清水对照处理,富钾基因型在低钾胁迫时的根系分泌物对土壤钾的活化作用明显大于一般基因型。     

施钾对两种土壤钾素动态变化影响的研究

采用盆栽试验 ,研究黄土和红土母质发育的褐土中和其上种植的谷子中钾的含量变化 .结果表明 :苗期谷子吸钾很少 ,土壤钾变化也较小 ,对照处理的速效钾和缓效钾均有所增加 ,施钾处理的速效钾有所减少 ,但缓效钾大幅度增加 .拔节期至抽穗期谷子吸钾能力大为增强 ,土壤中缓效钾和速效钾急剧下降 ,达到“最低值” .成熟期谷子根系吸钾能力减弱 ,土壤缓效钾和速效钾开始回升 .     

长期施肥及石灰后效对不同生育期玉米根际钾素的影响

依托祁阳红壤旱地定位施肥试验(始于1990年),选取施氮磷(NP)、氮磷+石灰(NPCa)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+石灰(NPKCa)、氮磷钾配施秸秆(NPKS)、氮磷钾配施秸秆+石灰(NPKSCa)6个处理,采集玉米不同生育期根际与非根际土壤,测定其钾、钙、镁、铝含量和p H。结果表明:与NP处理相比,施钾处理(NPK和NPKS)根际和非根际土壤速效钾含量显著提高。NP、NPK和NPKS处理根际速效钾在拔节期和灌浆期均处于亏缺状态,亏缺率分别平均为18.2%、34.2%和26.4%。与对应不施石灰处理相比,NPKCa和NPKSCa处理根际土壤速效钾含量在苗期分别降低46.0 mg kg~(-1)和26.5 mg kg~(-1),非根际分别降低68.5 mg kg~(-1)和56.0 mg kg~(-1);从拔节期至收获期,根际速效钾含量平均升高25.2 mg kg~(-1)和33.7 mg kg~(-1),非根际略微降低。NPCa、NPKCa和NPKSCa处理根际土壤速效钾盈亏率与不施石灰相比,整个生育期分别平均提高8.6%、33.2%和19.3%。根际和非根际土壤速效钾含量与相对应缓效钾含量、钾饱和度、K+/(Ca2++Mg2+)和K+/Al3+呈极显著正相关关系。缓效钾和钾饱和度相对变化率(交换性钙镁相对变化率)与速效钾相对变化率呈极显著正(负)相关关系。长期施氮磷钾肥基础上施石灰(NPKCa和NPKSCa)4年以后,根际土壤速效钾、缓效钾含量及钾饱和度均提高(苗期除外),根际土壤交换性钙镁含量提高幅度低于非根际,最终缓解根际土壤钾素的亏缺。     

转EdHP1(氢离子焦磷酸化酶)基因小麦的钾利用特征研究*

由于农业生产对地力的掠夺加剧了土壤的钾素亏缺,严重影响了农业的可持续发展。本文通过根箱试验对比研究K0(不施钾)、K1(施KCl 186 kg·hm-2)和K2(施KCl 805 kg·hm-2)3个施钾水平下,转披碱草EdHP1(氢离子焦磷酸化酶)基因小麦和野生型小麦根系对土壤钾的吸收利用、根际钾素动态及土壤酶活性等的影响,探讨转基因技术对提高小麦钾素的吸收和利用效率的潜力。结果表明:在不同施钾水平下,转基因小麦根际土壤速效钾含量均低于野生型小麦。在K1施钾水平下,转基因小麦根际土壤速效钾含量比野生型小麦分别低8.30%(30 d)、15.02%(60 d)和12.53%(75 d)。由于转基因小麦对根际土壤钾的吸收较大,导致在试验中有非根际土壤速效钾向根际迁移的过程。在K0、K1和K2钾水平下,转基因小麦钾生物利用指数比野生型小麦分别提高了22.39%、136.21%和14.03%,地上部钾含量分别提高了225.97%、18.77%和17.28%,根系阳离子交换量(CEC)分别提高了55.19%、33.16%和30.44%。不同钾水平下的转基因小麦根际土壤过氧化氢酶和脲酶活性均显著高于野生型小麦。因此,披碱草根系EdHP1基因的引入,能有效提高根系阳离子交换量,创造适于钾吸收的根际环境,显著提高了小麦对钾素的吸收和利用效率。     

富钾植物籽粒苋根系分泌物及其矿物释钾作用的研究

应用１４ Ｃ 同位素示踪技术研究了籽粒苋品种根系分泌物的动态、构成以及对含钾矿物钾素释放的作用。结果表明,具有高效富钾特性的籽粒苋品种, Ｃ Ｏ２ 同化能力强,光合产物向根外分泌的比例大。籽粒苋根系分泌物中的有机酸主要是草酸,占有机酸总量的９５ ％ 以上。不同种属的籽粒苋分泌有机酸的能力不同,一般是 Ａ Ｄｕｂｉｓ＞ Ａ Ｒｅｔｒｏｆｌｅｘｕｓ ＞ Ａ Ｃｒｕｅｎｔｕｓ 。同一种内,则钾素利用高效型品种一般型品种。钾亏缺处理显著提高光合产物向根外的分泌量。钾利用高效型籽粒苋品种的草酸分泌量明显增加。根系分泌物对含钾矿物有明显的解钾作用。草酸含量与根系分泌物解钾量显著相关,籽粒苋的草酸分泌能力是籽粒苋高效吸收利用土壤钾及富钾特性的重要机理之一。     

钾细菌制剂对土壤钾素的影响探讨

试验K细菌制剂在控制条件和大田下对土壤难溶性K的转化作用,特别是土壤速效钾和缓效钾的动态变化表明,缺K土壤适当施用K细菌制剂,可增加土壤速效钾含量,成熟植株体内K增加32.3％,拔节孕穗期土壤速效钾含量比对照高128.6％,而土壤、磷矿粉、沙子等3种基质平均速效钾含量比对照高160.6％。K细菌制剂不板结土壤和不污染水源。     

长期施肥对栗褐土钾素含量的影响

在栗褐土上进行的长期定位施肥试验结果表明,18年后不同施肥处理土壤全钾含量无显著差异,而土壤速效钾含量和缓效钾含量则产生了极显著差异。就表层土壤而言,无外源钾补充的3个处理(NP、N、CK),土壤速效钾含量较低,在78~90 mg.kg-1之间,已接近中等水平的下限,施低量有机肥的3个处理(M1、M1N、M1NP),土壤速效钾含量为150~185 mg.kg-1,施高量有机肥的2个处理(M2NP、M2N),土壤速效钾含量达240mg.kg-1以上。不同处理对土壤缓效钾含量的影响与土壤速效钾含量基本一致,施高量有机肥的处理>施低量有机肥的处理>没施有机肥的处理,但处理间土壤缓效钾的变化幅度明显低于土壤速效钾含量的变化幅度。不同处理对20~40 cm土壤速效钾和缓效钾含量也产生了一定影响,变化规律与耕层相似,但没有耕层明显。     

富钾植物籽粒苋(Amaranthus spp.)对土壤矿物钾的吸收利用研究

运用土培、石英砂培、有机酸释钾实验及矿物X衍射分析研究了不同基因型籽粒苋(Amaranthusspp.)对土壤矿物钾的吸收利用及其机制。结果表明,籽粒苋能有效地利用土壤和云母(黑云母和金云母)中的钾;籽粒苋品种R104、CX4对钾的吸收量高于一般型品种(CX77);籽粒苋根系能引起云母矿物向蛭石转化;籽粒苋根系分泌物中的草酸比一般有机酸具有更高的释放矿物中钾素的能力。     

添加有机酸对土壤镉形态转化及苋菜镉积累的影响

植物根系分泌的低分子量有机酸能够与土壤中的镉形成镉–有机酸复合体,从而影响根际镉的移动性。本文通过添加有机酸对土壤镉形态转化的研究,阐明有机酸与镉生物积累的关系。采用盆栽试验及土壤培养等方法,研究了添加苹果酸、柠檬酸对赤红壤和黄棕壤中镉的形态转化以及超积累型苋菜天星米镉生物积累的影响。结果表明,与Cd 25 mg/kg处理比较,Cd 25 mg/kg＋苹果酸、Cd 25mg/kg＋柠檬酸处理对苋菜生物量未产生影响,但显著增加苋菜根系及地上部镉含量;添加苹果酸、柠檬酸处理显著降低土壤专性吸附态Cd含量,却显著增加了交换态Cd、碳酸盐结合态Cd和有机结合态Cd含量。说明添加苹果酸、柠檬酸还能够通过影响土壤镉形态转化而促进苋菜对镉的积累。     

Quantifying the Impact Factors of Different Forms of Potassium and Absorptions by Different Cotton Genotypes

This study focuses on two genotypes of cotton and explores different factors that were able to affect the release of different forms of potassium (K) in the rhizosphere by considering a biogeochemical process integrating plants, soils, and microorganisms. The study indicated that both genotypes of cotton could effectively absorb exchangeable potassium (eK) under limited potassium (LK) supply, and cotton plants could use LK to sustain offspring, preferably under K-deficiency conditions. It was mainly due to its significantly greater active absorbing surface area of root and comparatively greater K⁺ maximum uptake rate (I_max), which caused more K accumulation in the high-efficiency genotype cotton (HEG). Although I_max of the low-efficiency genotype cotton’s (LEG’s) was greater, K accumulation in LEG was less, which might be attributed to its significantly lower HEG and feedback inhibition on K taken up by greater K concentration in the plant. The lint yield had a significant positive correlation with boll number per plant, single boll weight, plant height, and number of fruit branches, which indicated that increasing these agronomic parameters is the base for increasing lint yield. There was a synergic action among humus, microorganisms, and K in the rhizosphere soil. The cation exchange capacity (CEC) of reduced soils was less under oxidized condition, due to collapse of the interlayer in response to increased layer charge upon structural Fe reduction. Crop yields can be increased when fertilizer K is applied according to proper ratio among different forms of potassium and humic acid in soils. The middle-high plant height, lower initial fruit branch, more fruit branches, more bolls, and larger boll size should receive more attention during high-yielding cotton breeding.     

蚕豆根分泌物对紫色土有效养分及微生物数量的影响

为培育紫色土肥力和合理利用蚕豆资源,本研究首先通过溶液培养法收集到蚕豆根系分泌物后,并通过真空旋转蒸发仪得到浓缩液,然后通过室内土壤培养试验,即分别在3种60 g紫色土(酸性紫色土、碱性紫色土和中性紫色土)添加2个水平[6 m L(低量)和12 m L(高量)]的蚕豆根系分泌物浓缩液,并置于25℃恒温箱中黑暗培养15 d,从而探索蚕豆根系分泌物对不同紫色土有效养分和微生物数量的影响。结果表明:在3种紫色土上,与对照相比,添加低量和高量蚕豆根系分泌物浓缩液后,土壤碱解氮含量和p H均显著降低;而土壤有效磷、速效钾、有效铁、有效锌含量和微生物数量均显著增加,且此趋势随根系分泌物浓缩液添加量增加而增强。与其他两种紫色土相比,酸性紫色土添加蚕豆根系分泌物浓缩液对于土壤碱解氮含量和p H的降低效应最明显,对土壤中细菌和真菌数量增加效应更为显著,与对照相比,增幅分别为-32.00%、-4.51%、3.51倍和9.00倍。与其他两种紫色土相比,碱性紫色土添加高量蚕豆根系分泌物浓缩液对土壤有效磷、速效钾、有效锌和有效铁含量活化效应最强,分别是对照的4.48倍、2.04倍、147.10%和128.00%。在中性紫色土上,添加高量蚕豆根系分泌物浓缩液对以上土壤有效养分和土壤微生物数量的影响介于酸性紫色土和碱性紫色土之间。总之,蚕豆根系分泌物对不同紫色土土壤有效养分(土壤碱解氮和p H除外)和土壤微生物活性有不同促进效应,这对于紫色土肥力培育有深远影响。     

施氮和不同品种水稻对紫色水稻土钾素形态的影响

通过盆栽试验研究了施氮水平和不同品种水稻对四川盆地 3种典型紫色水稻土 5种钾形态的影响以及各种土壤钾形态对水稻钾素营养的贡献。结果表明 ,4个紫色水稻土供钾能力均属中下水平 ,全钾含量为 1.29%～2.62% ,其中矿物钾量平均占 96.82% ,速效钾和非交换性钾仅平均占 0.62%和 2.56% ,土壤供钾能力以中性紫色水稻土 石灰性紫色水稻土 酸性紫色水稻土。施氮 (N 0～ 150mg/kg)促进 4个紫色水稻土钾素的释放 ,提高水稻对非交换性钾和矿物钾的吸收利用 ,使矿物钾和非交换性钾的贡献占植株吸钾的 80.3% ,速效钾仅为 19.7%。中性紫色土供试 4个品种水稻的吸钾能力为开优 5号 汕优 63Ⅱ优 6078引佳 1号。施氮后4个品种水稻吸自非交换性钾和矿物钾量平均占植物吸钾量的 66.9% ,以施中氮 (N 150mg/kg)时植株吸钾量最高 ;而低氮或高氮水平都不利于植物对钾的吸收和土壤钾的释放     

栽培模式及施肥对玉米和大豆根际土壤磷素有效性的影响

栽培模式及施肥管理对作物吸收利用土壤磷素的影响较大,本研究为探明玉米/大豆套作系统作物根系交互作用下根际土壤无机磷组分动态变化特征,利用盆栽试验测定了玉米/大豆套作(M/S)、玉米单作(MM)和大豆单作(SS)3种栽培模式以及不施肥(CK)、施氮钾肥(NK)和施氮磷钾肥(NPK)3种施肥处理下玉米和大豆地上部生物量及吸磷量和根际与非根际土壤速效磷、无机磷组分含量,以期为优化玉米/大豆套作系统磷素管理提供理论依据。研究结果表明同一施肥水平下,套作玉米的籽粒产量显著高于单作玉米;施磷显著提高了单作玉米籽粒产量,而对套作玉米籽粒产量影响不大。无论施肥与否,套作大豆秸秆及籽粒产量均高于单作大豆。所有施肥处理均表现为套作模式下单株作物地上部磷积累量显著高于单作模式。玉米成熟期,CK、NK处理下套作玉米根际土壤速效磷含量分别比单作玉米高54.2%和71.8%;大豆始花期,NPK处理下套作大豆根际土壤速效磷含量比单作大豆高19.8%。大豆成熟期,NK、NPK处理下套作大豆根际土壤速效磷含量分别比单作大豆高23.8%和108.0%。无论是单作还是套作模式,玉米根际土壤Al-P含量在3个施肥处理下均低于非根际土壤。CK和NK处理下单作玉米根际土壤Al-P含量分别是套作玉米的1.19倍和1.22倍;NPK处理下单作玉米根际土壤Fe-P含量是套作玉米的1.21倍。在CK、NK和NPK施肥处理下,单作大豆根际土Al-P含量分别是套作大豆1.12倍、1.30倍和1.25倍,单作大豆非根际土Al-P含量分别是套作大豆的1.22倍、1.30倍和1.06倍。CK、NK处理下单作大豆根际土壤Fe-P含量分别是套作大豆的1.47倍和1.12倍。研究得出结论,低磷条件下,与单作相比,玉米/大豆套作更有利于作物对土壤Al-P、Fe-P的活化吸收。     

Specificity of some soil characteristics in the rhizosphere of fir trees in the AEL horizon of podzolic soil

The total number of bacteria, the length of the fungal mycelium, and some chemical properties are evaluated in the rhizosphere of fir (Picea abies) trees and out of the rhizosphere zone in the AEL horizon of podzolic soil in the Central Forest State Nature Biosphere Reserve (CFSNBR). In the rhizosphere soil, the total number of bacteria is found to be 1.5 times greater and the fungal mycelium length two times greater than in the soil outside of the rhizosphere. The rhizosphere soil is characterized by consistently higher content of C _org in the whole soil and in the clay and fine silt fractions due to the increase in microbial biomass and the continuous supply of organic substances from dead cells and root exudates. The rhizosphere soil has consistently lower values of pH in water and salt extracts and higher values of exchangeable acidity because of the more active functioning of soil biota and the input of protons with root exudates. The content of exchangeable potassium in the rhizosphere is higher than in the nonrhizosphere soil. This difference can be explained by the increase in potassium mobility in the illite–expandable minerals buffer system under more acid conditions and more active functioning of biota.