新疆艾比湖地区不同土地利用方式土壤养分、酶活性及微生物特性研究

新疆艾比湖地区在我国内陆荒漠自然生态系统中具有典型性和较高研究价值,通过对不同土地利用方式土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用方式土壤酶活性及微生物特性(土壤微生物量和微生物数量)。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用方式土壤机械组成不尽一致,黏粒含量占主导地位,粗砂粒含量相对较低,土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用方式对土壤养分具有较大影响,不同土地利用方式下土壤养分(有机碳、全氮、全磷)和有效养分(有效磷、有效氮、有效钾、有效锌、有效铁含量)均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,土壤全磷在不同土地利用方式下差异均不显著(p0.05);与耕地相比,土壤微生物量碳和氮、土壤微生物数量(细菌、真菌和放线菌),土壤酶活性(土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性)均有明显的增加,大致表现为:林地草地耕地未利用地;相关性分析表明,土壤微生物量碳和氮、细菌、放线菌和真菌数量、蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和磷酸酶活性均呈显著或者极显著的负相关(p0.05,p0.01);土壤有机质和全氮与蔗糖酶、脱氢酶、磷酸酶和细菌数量呈极显著正相关(p0.01),土壤有效养分与土壤微生物量碳、细菌数量和蔗糖酶活性呈显著或极显著正相关(p0.05,p0.01),说明土壤微生物量碳仍是有效养分的主要来源,其中土壤容重对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为负,土壤养分对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为正,这是造成不同土地利用方式土壤微生物量、微生物数量和酶活性差异的重要原因,其中有机质和全氮是土壤微生物量、微生物数量和酶活性的主要养分来源。     

菌渣还田对土壤有效养分动态变化的影响

研究成都平原稻麦轮作模式下,不同菌渣还田处理对土壤有效养分动态变化的影响,旨在探索适宜于成都平原的菌渣还田方式,为种植业废弃物的农业资源化利用提供科学依据。在为期1年的田间定位试验中,设置常规化肥处理(CK)和4个菌渣还田处理:等氮量还田(T1)、1.5倍氮量还田(T2)、2倍氮量还田(T3)和2.5倍氮量还田(T4),并按生育期测定不同处理下土壤速效养分含量。结果表明:与常规施肥相比,除小麦季的土壤有效磷外,中、高量菌渣还田处理(T2、T3和T4)均能有效提高土壤速效养分含量,作物成熟期菌渣还田处理的土壤碱解氮、速效钾和水稻季有效磷含量分别比化肥处理高出3.55%~20.24%、2.84%~31.97%和2.10%~14.48%;低量菌渣还田处理(T1)无法在作物各生育期内提供与化肥等量的碱解氮,存在供氮不足的风险。     

菊芋根系分泌物改良滨海盐土的微生物机制

[目的] 探究菊芋在滨海盐土改良过程中的作用机制,分析菊芋和碱蓬根系分泌物的组分差异,明确土壤微生态环境的变化规律,进一步为盐土改良提供理论依据。[方法] 以种植菊芋和自然碱蓬植被为样地,对菊芋和碱蓬的根系分泌物进行对比分析,研究在根系分泌物作用下土壤微生物数量,微生物量碳氮,微生物群落结构以及土壤酶活性的变化,从而系统地阐明根系分泌物介导下盐土改良的微生物机制。[结果] 菊芋根际土壤中含有果糖（2.343×10^-3 g/kg）、葡萄糖（4.235×10^-3 g/kg）、蔗糖（2.670×10^-3 g/kg）,分别是碱蓬根际土壤的9.28,1.52和2.43倍。而菊芋根际与非根际中的果糖含量存在显著性差异（p<0.05）,其根际中含量为非根际的12.02倍。菊芋土壤还含有低聚果糖（蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖）,而碱蓬土壤中未检测出低聚果糖。除糖类外,菊芋根系分泌物还含有烷烃、酚、醛、酯、有机酸、醇、酮、酰胺,其组分较碱蓬土壤更为复杂且某些组分为菊芋特有〔1-氯—十八烷、正十六烷酸、2-甲基-Z-4-十四碳烯、十二酮、（Z）-9-十八碳酰胺、苯丙酸十六烷基酯等〕。功能性根系分泌物（如低聚果糖、果糖、十六烷、十八烷酸等）为根际微生物提供碳源、氮源和营养元素的同时,使菊芋根际土壤中微生物数量显著增加（p<0.05）,土壤微生物量碳、氮显著高于碱蓬土壤（p<0.05）,其值分别是碱蓬土壤的1.95和1.6倍,且菊芋根际的微生物量碳、氮约为非根际的1.69和1.50倍,优势菌群（变形菌门、放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门）所占比重达到90%,土壤有益菌群（Actinobacteria和Acidobacteria）的相对丰度显著增加（p<0.05）,土壤生物活性提升。此外,菊芋根际特有的分泌物（十六烷、烯醛等）,抑制了病原菌的生长,优化了微生物群落结构。除过氧化氢酶外,土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸活性显著提高（p<0.05）,其活性分别是碱蓬土壤的1.83,1.88和3.30倍。[结论] 种植菊芋后,通过根际分泌物介导,改善土壤微生物群落结构与功能,增加土壤酶活性,使土壤生物活力得以整体提升,与原生植被碱蓬相比,降低了土壤含盐量,起到了改良盐土的作用。     

盐胁迫环境下接种根际促生细菌对碱蓬根际土壤微环境特征的影响

为探讨不同盐胁迫生境中接种根际促生细菌(PGPR)对碱蓬根际土壤微环境特征的作用效果,通过盆栽试验,研究了不同盐胁迫(轻度、中度、重度)及其接种蜡样芽孢杆菌(PGPR)对碱蓬根际土壤中根系分泌物含量、微生物数量、微生物多样性及根系吸收面积的影响。结果表明:与对照相比,轻度盐胁迫下碱蓬根系分泌物中的有机酸总量、氨基酸总量、微生物量碳和氮含量及根系总吸收面积变化较小,微生物数量和根体积、根系活跃吸收面积显著下降,而中度、重度盐胁迫使上述指标均明显下降,且降幅随着盐胁迫梯度的增加而增大;当接种PGPR后,碱蓬根系分泌物中的有机酸总量、氨基酸总量、微生物数量和微生物量碳、氮含量以及根系总吸收面积、活跃吸收面积均呈上升趋势,其中轻度盐胁迫接种PGPR处理的上述指标均最高,并显著高于其他处理,且有机酸总量、细菌数、根系总吸收面积和活跃吸收面积分别显著高于CK 14.57%、12.80%、8.33%和28.24%。此外,轻度盐胁迫接种PGPR处理的微生物多样性指数最高,依次为对照、轻度、中度和重度盐胁迫处理,这与微生物总量的变化规律一致;而中度或重度盐胁迫接种PGPR处理的微生物多样性指数与微生物总量的变化趋势不一致。综上,轻度盐胁迫(盐分含量10.0 g/kg)下接种蜡样芽孢杆菌能显著改善碱蓬根际土壤的微环境特征,其影响效果显著优于中度或重度盐胁迫下接种蜡样芽孢杆菌。     

黄顶菊入侵对土壤微生物、土壤酶活性及土壤养分的影响

通过采样分析,研究了外来植物黄顶菊入侵对非耕地和耕地,以及对玉米根系土壤微生物、土壤酶活性、土壤速效养分的影响,旨在揭示黄顶菊入侵农田和贫瘠荒地的机制。本试验比较了距根系不同距离土壤的微生态变化;分析了根系土壤3大微生物类群结构、5种土壤理化性质以及5种土壤酶活性之间的相关性。结果表明,非耕地黄顶菊根表速效氮、速效磷、速效钾的含量分别为对照的4.44、6.88、2.64倍,耕地中分别为对照的5.31、13.78、7.56倍;非耕地黄顶菊根表土壤细菌、真菌、放线菌数量分别为对照的13.23、6.67、21.40倍,耕地中分别为对照的9.27、2.15、2.24倍,可见黄顶菊对非耕地土壤中可培养的细菌、真菌、放线菌数量的影响更为明显;非耕地中黄顶菊根表土壤碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、脲酶、脱氢酶、蔗糖酶的活性分别为对照的19.44、5.39、1.64、1.74、4.62倍,说明细菌非常活跃。耕地中分别为对照的2.26、3.45、1.53、0.95、4.89倍。另外在玉米与黄顶菊互作时,其根表土壤速效氮、磷、钾分别为非互作条件下的63.54%、64.70%、80.71%、,黄顶菊入侵明显降低了玉米根表速效养分。综上,黄顶菊入侵增加了其根系周围可培养土壤微生物数量、土壤酶活性及土壤速效养分含量;降低了附近玉米根表土壤中可培养微生物数量、土壤酶活性和速效养分含量。     

稻麦轮作条件下菌渣还田对土壤剖面养分分布的影响

[目的]揭示菌渣还田提升耕地土壤质量的机理,以期为种植业固体废弃物的资源化利用提供理论依据。[方法]以成都平原稻麦轮作区为研究对象,进行为期1a的田间小区试验。共设置常规化肥(CF)、等氮量还田(T_1)、1.5倍氮量还田(T2)、2倍氮量还田(T3)和2.5倍氮量还田(T_4)5个处理;分别在水稻种植期和小麦种植期采集0—15cm,15—30cm,30—50cm土层土样,对土壤样品的全量养分进行测定。[结果](1)化肥施用或菌渣还田后,0—15cm土层养分含量显著高于15—50cm土层(p0.05);(2)不同处理下土壤养分的变化与常规施肥(CF)相比,在水稻季土壤中,T_4处理下的土壤含有较高的全氮和全钾养分含量水平,T2,T3和T4能有效提高全磷养分含量;在小麦季土壤中,T4能有效提高土壤全氮、全磷含量,全钾在不同菌渣处理条件下的含量与常规施肥相比差异不显著(p0.05);(3)T_1、T_2、T_3和T_4处理下的土壤养分含量均大致呈现出随着还田量的增加而增加的变化趋势。[结论]高量菌渣还田能有效提高土壤全氮、全钾、全磷养分含量,中量菌渣还田能有效提高全磷含量。     

氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分及土壤微生物量的影响

采用人工氮添加研究了紫花苜蓿根区土壤养分及微生物量对不同氮添加水平[CK;低氮LN,10 g/（m²·a）;中氮MN,20 g/（m²·a）;高氮HN,30 g/（m²·a）]的响应。结果表明:氮添加对紫花苜蓿根区土壤养分及微生物量的影响表现为正的增加效应,对根区土壤全氮含量无明显影响（P > 0.05）;土壤养分及微生物量随氮素的添加呈先增加后降低趋势,均表现为MN > HN > LN > CK,以中水平的氮添加对紫花苜蓿根区土壤微生物量增加效应最为明显;除了土壤全氮以外,不同水平的氮添加处理下土壤养分和微生物量均与CK达到差异显著水平（P < 0.05）;紫花苜蓿根区土壤微生物量对氮添加的敏感性高于土壤养分,其中土壤活性有机碳是不同水平氮添加处理后紫花苜蓿根区土壤养分变化的敏感指标。Pearson相关性分析表明,土壤微生物量和土壤养分与土壤含水量之间具有较强的正相关,二者与土壤pH有较强的负相关,表明了氮添加处理下紫花苜蓿根区土壤理化因子、养分和微生物量等地下生态系统各指标之间的统一性及相互作用和影响。     

不同耕作方式下玉米农田土壤养分及土壤微生物活性变化

通过连续3年的野外调查与室内分析试验,研究了不同耕作方式（翻耕、旋耕、免耕）对玉米农田土壤养分及土壤微生物活性的影响。结果表明,不同耕作方式下土壤pH值略显酸性,土壤容重与土壤总孔隙度变化趋势相反;土壤容重基本表现为:免耕 > 翻耕 > 旋耕;土壤总孔隙度TSP基本表现为:翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式差异均显著（p<0.05）。不同耕作方式下土壤养分（有机碳、全氮含量）和有效养分（有效磷、铵态氮和硝态氮）均呈现出一致性规律,大致表现为翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式下土壤全磷含量差异均不显著（p > 0.05）;与免耕相比,土壤微生物量碳和氮、土壤微生物数量（细菌、真菌、放线菌、固氮菌和纤维素菌）均有明显的增加,大致表现为:翻耕 > 旋耕 > 免耕。土壤微生物活度的变化范围为0.38~0.69,依次表现为翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式下土壤微生物活度差异均显著（p<0.05）。不同耕作方式下土壤微生物量碳周转率高于氮周转率,说明微生物量碳更新比微生物量氮快,其中翻耕处理下土壤微生物量碳和氮更新较旋耕和免耕快。通径分析发现,不同土壤环境因子对土壤微生物活度产生直接和间接负作用,其中有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、细菌数量对土壤微生物活度产生直接效应;土壤微生物量碳、微生物量氮、真菌数量和固氮菌数量对土壤微生物活度产生间接效应。     

矿区复垦对土壤养分和酶活性以及微生物数量的影响

[目的]研究矿区复垦对土壤养分和酶活性以及微生物的影响,并揭示其时空演变规律。[方法]以安徽省庐江钒矿区碳质页岩风化物区域的复垦土壤为对象,采用野外调查和室内分析的方法,对矿区复垦下的土壤养分、酶活性及微生物数量展开调查。[结果]随着复垦年限的增加,土壤电导率、含水量和全盐含量均明显增加,土壤容重、pH值和总孔隙度则明显降低;随着复垦年限的增加,土壤全钾和有效钾含量均降低,有机质、全氮、碱解氮、微生物量碳和微生物量氮增加,而全磷和有效磷并没有明显的变化趋势,其中土壤微生物量的变化幅度最大,对复垦的响应最为敏感;随着复垦年限的增加,矿区土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物数量均有所增加,但其增加幅度逐渐减小,细菌数量处于绝对优势地位,占到微生物总数的99.3%以上;随着土层深度的增加,土壤酶活性、微生物数量和土壤养分均呈降低趋势,表现出明显的"表聚性",同层相比,基本呈现出:60a40a20a5a规律,局部有所波动。[结论]矿区复垦能够改善土壤质量和土壤肥力;矿区复垦过程中通过影响土壤微生物活动和代谢进而影响土壤养分及酶活性,同时土壤微生物与养分和酶活性等地下生态指标之间在复垦过程中具有统一性。     

重庆市主要土壤类型硝态氮淋失及其影响因素

采用SRC(Soil-Resin-Core)装置,研究了重庆市主要土壤类型硝态氮淋失的差异以及硝态氮淋失与硝态氮含量、有效氮含量、降雨和气温等4个方面的关系。结果表明:酸性紫色土的硝态氮淋失量最大,而黄壤与碱性紫色土的硝态氮淋失量较小。酸性紫色土硝态氮含量、有效氮含量与硝态氮淋失量之间显著相关,而黄壤和碱性紫色土的硝态氮含量、有效氮含量与硝态氮淋失量之间没有显著的相关性。降雨量、气温也是引起硝态氮淋失的原因。农田施肥对地下水的污染受施肥量、施肥次数、降雨量和气温等综合作用的影响,可采取控制氮肥用量,减少施用人粪尿,避免在降雨量大的时期追肥的措施。     

不同抗性蚕豆品种根系分泌物对枯萎病菌的化感作用及根系分泌物组分分析

蚕豆枯萎病是土传病害,其发生与蚕豆根系分泌物有密切关系。本文以3个枯萎病不同抗性蚕豆品种——‘89-147’(高抗)、‘8363’(中抗)和‘云豆324’(感病)为材料,通过水培试验收集根系分泌物,测定根系分泌物对镰刀菌孢子萌发和菌丝生长的影响,分析对枯萎病表现出不同抗性的蚕豆品种根系分泌物中糖、氨基酸和有机酸的含量,分离鉴定了根系分泌物中氨基酸和有机酸的组分。结果表明,抗病品种的根系分泌物抑制了尖孢镰刀菌的孢子萌发和菌丝生长,在加入5 mL中抗品种根系分泌物时,显著促进尖孢镰刀菌孢子萌发,但对菌丝生长无显著影响;而在加入1 mL感病品种根系分泌物时,就能显著促进尖孢镰刀菌孢子萌发和菌丝生长。不同抗性蚕豆品种根系分泌物中氨基酸总量和总糖含量随抗性的降低而升高,有机酸分泌总量则随蚕豆品种对枯萎病的抗性增加而升高。感病品种和中抗品种中检出15种氨基酸,而高抗品种中检出14种,组氨酸只存在于中抗品种中,脯氨酸仅在感病品种中检出,3个蚕豆品种根系分泌物中均未检出精氨酸。蚕豆根系分泌物中天门冬氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和亮氨酸含量高,可能会促进枯萎病的发生,而蛋氨酸、赖氨酸和丝氨酸含量高可能抑制枯萎病发生。酒石酸仅在抗病品种中存在,根系分泌物中有机酸种类丰富,有助于提高蚕豆对枯萎病的抗性。蚕豆对枯萎病的抗性不同,根分泌物对镰刀菌孢子萌发和菌丝生长的影响也不同,而这种抗病性差异与蚕豆根系分泌物中糖、氨基酸、有机酸的含量和组分密切相关。     

不同品种小麦与蚕豆间作对蚕豆枯萎病发生、根系分泌物和根际微生物群落功能多样性的影响

通过田间小区试验和盆栽试验,研究了3个不同品种小麦［云麦42（YM42）,云麦47（YM47）和绵阳29（MY29）］与蚕豆间作对蚕豆枯萎病发生、 根系分泌物和根际微生物群落功能多样性的影响。结果表明,云麦42与蚕豆间作处理（YM42//B）和云麦47与蚕豆间作处理（YM47//B）使蚕豆枯萎病病情指数分别降低47.6%和33.3%,而绵阳29与蚕豆间作处理（MY29//B）对蚕豆枯萎病病情指数无显著影响。与蚕豆单作相比,YM42//B和YM47//B处理显著增加了根系分泌物中有机酸的含量,显著降低了根系分泌物中可溶性总糖和游离氨基酸含量; 显著提高了蚕豆根际微生物对碳源的利用强度,明显改变了蚕豆根际微生物群落结构,并且YM42//B处理的影响大于YM47//B; 而MY29//B处理对碳源利用强度、 根际微生物群落结构和根系分泌物中有机酸、 可溶性总糖和游离氨基酸含量均无显著影响。 YM42//B处理根际微生物利用碳源的种类比YM47//B处理多,同时YM42//B和YM47//B处理利用的糖类、 氨基酸类和羧酸类碳源种类完全不同。表明云麦42和云麦47与蚕豆间作通过增加有机酸含量,从而提高根际微生物活性和多样性,促进了根际微生物利用更多的碳源,同时云麦42和云麦47与蚕豆间作抑制了氨基酸和总糖的分泌,而最终控制了蚕豆枯萎病的发生。表明不同品种小麦与蚕豆间作系统根系分泌物-根际微生物的互作是影响蚕豆枯萎病抗性的重要原因。小麦与蚕豆间作控病效果受小麦品种的影响,以云麦42与蚕豆间作效果最好,其次为云麦47与蚕豆间作,而绵阳29与蚕豆间作无显著控病效果。     

Microbial activity and hydrolase activities during decomposition of root exudates released by an artificial root surface in Cd-contaminated soils

The aim of this study was to assess the stimulatory effects of different low molecular weight organic compounds commonly present in root exudates on microbial activity and hydrolase activities, and the effects of high Cd concentrations in sandy soils collected from contaminated field plots on the stimulatory effects. Glucose, glutamic acid, citric acid, oxalic acid, or a mixture of all compounds were released by an artificial root surface in a simplified rhizosphere system. The effects were measured at <2 mm (rhizosphere soil layer) and >4 mm (bulk soil layer) distance from the root surface, 7 d after the root exudates release. Results showed that different root exudates were mineralized at different extent and had different stimulatory effects on microbial growth estimated by dsDNA content of soil, and on hydrolase activities, mostly localized in the rhizosphere soil layer. Mineralization of root exudates, microbial growth and stimulation of most of the measured hydrolase activities were drastically reduced by high Cd concentrations in soil.     

籽粒苋根际土壤及根系分泌物对矿物态钾的活化作用

通过大田和模拟试验等方法 ,研究了籽粒苋根际土壤及根系分泌物对矿物态钾的活化作用 ,研究结果表明 :(1)籽粒苋根际土壤的速效钾含量较非根际土增加了 1.7倍 ,缓效钾 (K)的含量也提高了 5 5 .9% ;(2 )用籽粒苋根际土壤处理后的花岗岩粉末 ,其速效钾和缓效钾含量均较对照有所增加 ,增幅分别为 2 .8%～ 2 4.7%和 15 .7%～ 44 .7% ;用籽粒苋根际土壤处理后的紫色土 ,其速效钾和缓效钾含量较对照分别增加了 18.5 %和 11.1% ;(3 )通过对y值的综合贡献率计算可知 ,不同籽粒苋模拟根系分泌物对花岗岩粉末中矿物态钾的活化能力大小依次为 :草酸 >蔗糖 >核酸 >乳酸 >柠檬酸。     

A conceptual framework and an empirical test of complementarity and facilitation with respect to phosphorous uptake by plant species mixtures

Plant species have different traits for mobilizing sparingly soluble phosphorus (P) resources, which could potentially lead to overyielding in P uptake by plant species mixtures compared to monocultures due to higher P uptake as a result of resource (P) partitioning and facilitation. However, there is circumstantial evidence at best for overyielding as a result of these mechanisms. Overyielding (the outcome) is easily confused with underlying mechanisms because of unclear definitions. We aimed to define a conceptual framework to separate outcome from underlying mechanisms and test it for facilitation and complementarity with respect to P acquisition by three plant species combinations grown on four soils. Our conceptual framework describes both mechanisms of complementarity and facilitation and outcomes (overyielding of mixtures or no overyielding) depending on the competitive ability of the species to uptake the mobilized P. Millet/chickpea mixtures were grown in pots on two calcareous soils mixed with calcium-bound P (CaP) and phytate P (PhyP). Cabbage/faba bean mixtures were grown on both acid and neutral soils mixed with P-coated iron (hydr)oxide (FeP) and PhyP. Wheat/maize mixtures were grown on all four soils. Rhizosphere carboxylate concentration and acid phosphatase activity (mechanisms) as well as plant P uptake and biomass (outcome) were determined for monocultures rhizosphere and species mixtures. Facilitation of P uptake occurred in millet/chickpea mixtures on one calcareous soil. We found no indications for P acquisition from different P sources, neither in millet/chickpea, nor in cabbage/faba bean mixtures. Cabbage and faba bean on the neutral soil differed in rhizosphere acid phosphatase activity and carboxylate concentration, but showed no overyielding. Wheat and maize, with similar root exudates, showed overyielding (the observed P uptake being 22% higher than the expected P uptake) on one calcareous soil. We concluded that although differences in plant physiological traits (root exudates) provide necessary conditions for complementarity and facilitation with respect to P uptake from different P sources, they do not necessarily result in increased P uptake by species mixtures, because of the relative competitive ability of the mixed species.     

根分泌物对活化土壤中难溶性磷的作用

土壤大部分磷以难溶性磷形式存在,是影响作物生产的重要限制因素之一。作物根分泌物活化难溶性磷的能力对改善其磷素营养具有重要意义。采用室内培养方法,研究3种土壤不同磷(KH2PO4)处理后有效磷动态变化情况;同时将不同玉米基因型分别置于全磷和低磷的营养液中生长15 d后,收集根系分泌物,然后加入预先采用磷酸钙和磷酸铝处理并已培养95 d的土壤样品中进行试验。不同磷处理研究结果表明,所有施磷处理短期内速效磷含量急剧上升,并随培养时间推移不断下降,60 d后趋于稳定。酸性土对磷的吸附和固定作用较强,磷处理后有效磷增加量显著小于中性土、碱性土。土壤加根系分泌物的试验表明,磷酸钙和磷酸铝有效磷的含量较对照有所提高,其中加入耐低磷基因型M02低磷根系分泌物浸提的土壤有效磷含量显著高于去离子水的浸提量,且根系分泌物对磷酸铝的活化能力大于磷酸钙。     

蚕豆根系分泌物中氨基酸含量与枯萎病的关系

通过田间试验研究不同品种蚕豆枯萎病病情指数的差异,并通过水培试验鉴定蚕豆根系分泌物中氨基酸组分并测定氨基酸的含量,分析各氨基酸组分与蚕豆枯萎病病情指数的相关性。结果表明:根系分泌物中氨基酸总量随着蚕豆枯萎病抗性的降低而升高。感病品种和中抗品种中检出15种氨基酸,而抗病品种中检出14种,组氨酸只存在于中抗品种中,脯氨酸仅在感病品种中检测到,3个蚕豆品种根系分泌物中均未检出精氨酸。丝氨酸(Ser)、蛋氨酸(Met)和赖氨酸(Lys)与枯萎病病指呈负相关关系,以Ser的相关系数最高,其他13种氨基酸含量与蚕豆枯萎病的病情指数呈正相关。蚕豆根系分泌物中Ser、Met和Lys含量及Ser/Gly、Ser/Ala比值高能抑制枯萎病的发生与发展,而天门冬氨酸(Asp)、苏氨酸(Thr)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、缬氨酸(Val)、酪氨酸(Tyr)、苯丙氨酸(Phe)含量高时能促进枯萎病的发生。不同蚕豆品种根系分泌的氨基酸含量与组分的差异是影响蚕豆对枯萎病抗性差异的重要原因之一。     

Plant roots and species moderate the salinity effect on microbial respiration,biomass, and enzyme activities in a sandy clay soil

The aim of this study was to determine the effects of plant absence or presence on microbial properties and enzyme activities at different levels of salinity in a sandy clay soil. The treatments involved five salinity levels—0.5 (control), 2.5, 5, 7.5, and 10 dS m^?1 which were prepared using a mixture of chloride salts—and three soil environments (unplanted soil, and soils planted with either wheat or clover) under greenhouse conditions. Each treatment was replicated three times. At the end of the experiment, soil microbial respiration, substrate-induced respiration (SIR), microbial biomass C (MBC), and enzyme activities were determined after plant harvest. Increasing salinity decreased soil microbial properties and enzyme activities, but increased the metabolic quotient (qCO₂) in both unplanted and planted soils. Most microbial properties of planted soils were greater than those of unplanted soils at low to moderate salinity levels, depending upon plant species. There was a small or no difference in soil properties between the unplanted and planted treatments at the highest salinity level, indicating that the indirect effects of plant presence might be less important due to significant reduction of plant growth. The lowered microbial activity and biomass, and enzyme activities were due to the reduction of root activity and biomass in salinized soils. The lower values of qCO₂ in planted than unplanted soils support the positive influence of plant root and its exudates on soil microbial activity and biomass in saline soils. Nonetheless, the role of plants in alleviating salinity influence on soil microbial activities decreases at high salinity levels and depends on plant type. In conclusion, cultivation and growing plant in abandoned saline environments with moderate salinity would improve soil microbial properties and functions by reducing salinity effect, in particular planting moderately tolerant crops. This helps to maintain or increase the fertility and quality of abandoned saline soils in arid regions.     

新垦灰钙土蚕豆/玉米间作系统土壤活性有机碳、氮的时空变异研究

以宁夏新垦的淡灰钙土为对象,研究了蚕豆/玉米间作系统不同施氮水平下土壤活性有机碳、氮的时空变异特征。结果表明:新垦淡灰钙土土壤微生物量碳、氮(SMBC、SMBN)及可溶性有机碳、氮(SOC、SON)等活性有机碳、氮含量较低;随着施氮量的增加土壤SMBC含量显著增加;玉米收获期土壤SMBC、SMBN含量显著高于蚕豆收获期;土壤SMBC、SMBN含量空间变异为:蚕豆行间(F-F)含量最高,玉米行(M)、玉米行间(M-M)最低。与不施氮相比,施氮显著提高了蚕豆收获期土壤SOC、SON含量,而玉米收获期各施氮水平间土壤SOC和SON含量无明显差异;土壤SOC、SON的空间变异为:玉米行间>蚕豆行间、蚕豆行(F)、蚕豆与玉米行间(F-M)>玉米行。玉米收获期土壤SMBC及SMBN含量的显著增加,说明土壤微生物对矿质氮的固持对于新垦土壤肥力的提高具有重要作用。     

田间玉米和蚕豆对低磷胁迫响应的差异比较

【目的】植物在长期进化过程中形成了一系列适应机制,以应对低磷胁迫。本文提出玉米主要通过根系形态变化适应低磷胁迫的假设,并通过与蚕豆植株在根系形态与生理方面对低磷胁迫反应的比较试验加以验证。【方法】在中国农业大学上庄长期定位试验田进行两年田间实验,玉米和蚕豆分别单作,重复3次。在玉米抽雄前的拔节至大喇叭口期和蚕豆的初花至盛花期两次取样(两年的两次取样时间间隔10~12天),比较研究了不供磷和供磷100 kg/hm2下玉米和蚕豆生长和磷素吸收、根系在0—40 cm土层中分布、以及根际p H值和酸性磷酸酶活性的差异。【结果】1)玉米植株的生物量和含磷量远远高于蚕豆;第一次取样时蚕豆的根冠比高于玉米,而且两种植物低磷下的根冠比高于供磷充足处理。两次取样时玉米的总根长大于蚕豆,两种植物的大部分根系分布在0—20 cm表层土壤,玉米根系在0—10 cm土层的分布更多。2)蚕豆根系的比根长明显大于玉米,但单位根长吸磷量低于玉米,两种植物间的上述差异不受取样时间和供磷水平的影响。3)两次取样时,蚕豆根表的酸性磷酸酶活性均明显高于玉米。玉米根表的酸性磷酸酶活性在两个供磷水平下没有差异。第一次取样时,缺磷蚕豆根表的酸性磷酸酶活性高于供磷充足的蚕豆植株。4)缺磷蚕豆的根际土壤p H值明显低于供磷充足蚕豆;但玉米根际土壤p H值在缺磷和供磷充足条件下无显著差异。【结论】低磷条件下两种植物的根冠比均明显增加。玉米根系单位根长的吸磷量高于蚕豆,并且在含磷量丰富的表层土壤分布有更多根系,但缺磷条件下玉米没有增加根系的质子和酸性磷酸酶的分泌,主要以根系形态变化来适应低磷胁迫。结果支持本文提出的玉米主要通过根系形态变化适应低磷胁迫的假设。但蚕豆在低磷条件下除了增加根系生长外,还具有通过增加质子分泌和根表酸性磷酸酶活性提高根际土壤有效磷浓度的潜力。