秸秆快腐菌(Streptomyces rochei)对还田麦秸化感物质的响应

为了明确秸秆快腐菌对还田秸秆化感物质的响应,提高秸秆快腐菌剂田间应用效果,以娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei)为快腐菌,以4种酚酸混合物为化感物质,室内模拟研究了还田麦秸腐解过程中总酚酸消长情况,进一步考察了不同浓度酚酸对Streptomyces rochei生长及纤维素酶活性的影响。结果表明:模拟麦秸还田腐解7d时,对照组(不经娄彻氏链霉菌处理)和处理组(经娄彻氏链霉菌处理)总酚酸积累达到最大值,分别为9.3μg/ml、7.0μg/ml,处理组的总酚酸积累量显著低于对照组(P0.05),此时快腐菌数量和发芽指数(Germination index,GI)为最小值;当酚酸浓度为100 mg/L时,Streptomyces rochei的生长量和菌落直径达到最大值,低浓度酚酸能促进快腐菌生长繁殖;总酚酸浓度大于200 mg/L时,随浓度升高,酚酸对快腐菌抑制作用越明显;同样,快腐菌纤维素酶活性受酚酸影响,处理前期有一定的促进作用,后期作用不明显,此规律与对其生物数量的影响(低浓度促进生长高浓度抑制生长)不同;娄彻氏链霉菌对酚酸有一定的代谢能力,其降解能力高低受酚酸浓度与酚酸种类影响。快腐菌在对还田秸秆降解的同时,会受到其化感物质影响,因此,在筛选与使用秸秆快腐菌时,应充分考虑还田秸秆可能产生的化感效应。     

马铃薯连作土壤拮抗放线菌研究

为探索马铃薯连作土壤中拮抗放线菌的资源状况,并从中筛选有应用价值的马铃薯连作土传真菌病害生防放线菌,采用皿内琼脂块和发酵液抑菌试验法筛选对马铃薯黑痣病病原立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、2株马铃薯干腐病病原菌硫色镰刀菌（Fusarium sulphureum）、茄病镰刀菌（Fusarium solani）及马铃薯黄萎病病原大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)有较强拮抗性的放线菌;采用16S rRNA序列分析法对其中3株高活性拮抗放线菌进行鉴定;盆栽试验研究高活性广谱拮抗菌娄彻氏链霉菌 (Streptomyces rochei)孢子粉对盆栽马铃薯植株生长及抗逆性影响。结果表明：(1)在甘肃省定西市不同连作年限马铃薯根区及根外土壤中均存在少量对马铃薯土传病原真菌有较强拮抗作用的放线菌;在大部分病、健株根区及根外土壤中,拮抗菌所占比例呈病株大于健株的趋势。(2)筛选到3株高活性广谱拮抗放线菌,经鉴定放线菌G5和G43均为娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei),G108为仙台链霉菌( Streptomyces sindenensis)。(3)盆栽试验表明,娄彻氏链霉菌孢子粉对马铃薯有促生作用并能提高其抗逆性。拌土和包衣接种娄彻氏链霉菌孢子粉后,处理马铃薯地上鲜质量较对照分别增加19.0%和7.5%;生长期株高较对照分别增加7.3%和9.5%,基部茎周长较对照分别增加10.7%和4.1%;丙二醛MDA含量分别降低11.6%和25.2%。表明该菌对马铃薯生长有促进作用,并能提高植株的抗逆性。     

三七根际耐皂苷木霉菌的分离鉴定及其拮抗促生活性评价

为筛选出三七根际具有拮抗促生活性的耐皂苷木霉菌,通过收集一年生健康三七根际土壤进行木霉菌株的分离,并测定三七根系分泌物对木霉菌孢子萌发的影响以及皂苷对木霉菌菌丝生长的抑制效果,筛选获得耐皂苷的菌株,进一步对其分类鉴定后进行拮抗根腐病病原菌活性测定以及盆栽促生效果、根际定殖能力及其对连作障碍缓解效果的评价。结果表明:试验共分离到6株木霉菌株,其中2株对三七根系分泌物敏感性较低,经过形态学特征和ITS序列比对鉴定为绿色木霉(Trichoderma viride)T3和渐绿木霉(T. viridescens)T20。T3和T20菌株对三七主要根腐病病原菌恶疫霉菌(Phytophthora cactorum)、毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)、茄腐镰刀菌(Fusarium solani)、尖孢镰刀菌(F. oxysporum)和雪腐镰刀菌(Monographella cucumerina)均具有较强的拮抗效果,对恶疫霉菌抑制率分别可达到61.76%和70.59%;T3和T20菌株能促进三七植株的生长,将其接种于三七连作土中,在接种20 d后能够在根际较好的定殖,增加三七植株的存苗率,降低根腐病发病率。该研究结果为缓解三七连作障碍提供了重要的生防菌资源。     

多功能根际生防促生放线菌的分离鉴定及其对辣椒的益生效果

从健康辣椒根际土壤筛选具防病促生功能的菌种并应用于生物障碍土壤,可为辣椒提质增产和根腐病的防治提供优质的菌剂资源。本研究以辣椒根腐病的病原菌——腐皮镰孢菌（Fusarium solani）为靶标菌,采用平板对峙法筛选优良生防菌株,对其固氮、溶磷、解钾、分泌3-吲哚乙酸（3-indole acetic acid,IAA）、产铁载体、产纤维素酶和蛋白酶、利用酚酸类连作障碍物质等能力进行定性和定量测定。采用形态学、生理生化及16S rRNA基因序列对分离菌株进行鉴定,并采用田间原位栽培试验检测其生防和促生效果。结果表明,从设施连作抗病辣椒根际土中获得6株具有抑菌作用的放线菌,通过定性、定量测试发现菌株G-1拮抗效果最强,其对设施蔬菜5种常见病原菌均具有较好的抑制效果,抗菌谱广,且具有分泌IAA、产铁载体、产纤维素酶和蛋白酶、溶解有机磷、利用酚酸类化感物质等特性。结合形态学、生理生化及16S rRNA进化树分析结果,将其鉴定为弗氏链霉菌（Streptomyces fradiae）。田间原位栽培试验显示,G-1菌剂对辣椒根腐病具有较好的防病作用,可显著降低根腐病的病情指数,促进辣椒根系生长,且可使辣椒增产31.04%。研究表明,弗氏链霉菌G-1具有优良的防病促生功能,其固体菌剂的田间应用对辣椒根腐病具有较好的防治效果,且对辣椒具有明显的促生增产作用,可作为辣椒益生菌剂的候选菌株资源。     

农艺措施对麦秸腐解初期生化特征的影响

通过模拟麦秸还田初期的田间状况,设计15 d的3因素麦秸浸泡试验,评估农艺措施(破碎、接种腐熟剂和施用尿素)对稻麦轮作田麦秸腐解初期生化特征的影响,进而为合理采用农艺措施,减轻秸秆还田负面效应提供理论依据。结果表明:增大秸秆破碎程度有利于15 d浸泡麦秸残留率的下降;增大秸秆破碎程度、接种腐熟剂和施用尿素均可显著提高浸提液pH值;施用尿素可显著增强浸提液纤维素酶活性;增大秸秆破碎程度和施用尿素能极显著提高浸提液总酚酸含量,极显著降低水稻发芽指数,浸提液总酚酸含量和水稻发芽指数间呈显著负相关(r=-0.766,P0.01);增大秸秆破碎程度、接种腐熟剂和施用尿素均有助于提高浸提液铵态氮与总磷含量,而浸提液硝态氮含量主要受施用尿素的影响。因此,在麦秸淹水还田时,需要对通常采用的麦秸破碎并在早期多施用氮肥的传统农艺措施加以重新评估。     

红掌茎基腐病病原鉴定

 1996～1997年云南省热带作物科学研究所1～2年生地栽红掌发生了严重的茎基腐病,致使根、茎、叶柄变褐,叶片黄化,叶柄脱落,植株枯死。从病组织和土壤基质中分别分离到40和33个分离物,经鉴定寄生疫霉Phytophthora parasitica,光孢镰刀菌Fusariumoxyspo-rum为红掌茎基腐的致病菌。     

“挂壁”法筛选常温稻秆腐解菌及其降解能力研究

采用"挂壁"法对稻秆高效腐解菌群进行富集,并以稻秆粉为唯一碳源筛选到生长能力强的腐解菌12株,进一步复筛从中获得腐解能力较强的细菌2株和真菌2株,通过16S rDNA、ITS序列分析及菌株形态学观察,初步鉴定菌株GS2-3、ZJA-6分别为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和类芽孢杆菌(Paenibacillus pabuli),菌株ZJB-5、ZJC-1分别为哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和拟康宁木霉(Trichoderma koningiopsis).细菌GS2-3、ZJA-6和真菌ZJB-5、ZJC-1均具有较高的纤维素酶和半纤维素酶活性,纤维素酶活力分别达到21.85、13.20、106.48、187.13 U·mL^-1,半纤维素酶活力分别达到960.70、1 879.67、100.64、6 727.30 U·mL^-1;液体培养7 d后,菌株GS2-3、ZJA-6、ZJB-5和ZJC-1对稻秆的相对降解率分别为22.78%、34.25%、33.32%和27.99%,显著高于其他降解菌;土培降解试验表明,4株腐解菌均有较强的腐解稻秆能力,处理28 d后菌株ZJC-1、GS2-3、ZJA-6、ZJB-5的腐解率分别达到23.2%、19.2%、17.8%、14.7%.这表明采用"挂壁"法进行优势菌群的富集,为针对性地获得稻秆还田腐解菌提供了新的思路.     

淹水灌溉协同钝化剂对水稻Cd吸收和积累的影响

在严格管控区Cd污染稻田开展田间试验,探讨淹水灌溉协同石灰和土壤调理剂对土壤Cd的有效性,以及水稻Cd吸收和累积的影响。结果表明：淹水灌溉协同钝化修复技术可有效降低土壤Cd的有效性和水稻Cd的吸收和积累。淹水灌溉协同石灰和调理剂处理下,土壤pH值较对照显著（P<0.05）提高0.97个单位,且土壤有效态Cd含量以及水稻根、茎和叶片Cd含量较对照分别显著（P<0.05）降低36.4%、63.0%、80.3%和42.4%,糙米Cd含量降至0.15 mg·kg^-1。淹水灌溉协同石灰和调理剂处理还显著抑制Cd向糙米部位的累积。糙米Cd的富集系数和Cd累积量较对照分别显著（P<0.05）降低67.8%和62.8%。因此,淹水灌溉协同土壤钝化修复技术是一种有效实现Cd污染稻田水稻安全生产的措施。     

Cu在小麦不同部位的分配特征

以郑州9023为材料,研究了小麦不同生育期植株不同部位Cu的含量、累积量以及不同生育阶段的吸 收量。结果表明,在整个生长过程中,小麦不同部位Cu的吸收、分配和累积随着时间的推移而不断变化,至灌 浆末期,各部位Cu含量从大到小依次为根>叶、废弃物、颖片>叶鞘>籽粒>茎、穗轴,地上各部位Cu累积量 从大到小依次为籽粒>茎、颖片>废弃物、叶鞘>叶>穗轴,因此,在小麦植株中较易富集Cu的部位是根、籽 粒和颖片;小麦在拔节-灌浆中期Cu吸收量及吸收速率明显高于其他时期。     

丛枝菌根真菌对白刺花苗期抗旱酶系及生理特性的影响

为探究丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）促进植物抗旱性机制。以盘江白刺花为材料,采用盆栽试验,研究摩西球囊霉、幼套球囊霉、根内球囊霉3种丛枝菌根真菌对白刺花苗期抗旱酶系及生理指标的影响,并综合分析评价AMF接种的最佳方案。结果表明：接种不同浓度AMF菌株对白刺花幼苗的抗旱性影响不同,当接种40% 根内球囊霉菌,过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活均显著高于对照(P<0.05);接种40% 幼套球囊霉菌时,超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽S-移换酶（GST）活均显著高于对照(P<0.05),淀粉含量增加58.2%;接种40%摩西球囊霉菌时,可溶性糖含量提高了25.3%;接种20%根内球囊霉菌时,纤维素含量增加45.5%;当接种20%幼套球囊霉菌时,丙二醛（MDA）含量显著高于对照(P< 0.05)。相关性分析表明白刺花抗旱指标淀粉、CAT、GST、POD和SOD相互之间呈极显著正相关,与MDA呈极显著负相关;主成分分析将8个耐旱相关指标分为2个主成分,累计贡献率达76.50%;结合隶属函数分析表明,3种AMF对白刺花幼苗的抗旱提升效果排序依次为：幼套球囊霉菌＞根内球囊霉菌＞摩西球囊霉菌,接种40%的幼套球囊霉菌时抗旱效果最佳。本研究结果为白刺花节水抗旱栽培技术研发及AMF的推广应用提供基础理论依据。     

高温纤维素分解菌筛选及JSU-5产纤维素酶特性研究

[目的]为产纤维素酶菌株的选育和产酶研究提供参考依据。[方法]从牛粪和麦秸秆堆肥中筛选出高温纤维素分解菌,对其产纤维素酶的条件：碳源、氮源、pH值、NaCl浓度、装液量等进行研究,并用正交试验确定最佳发酵条件。[结果]从筛选出的分解纤维素的11株高温菌种中选出产酶活性较高的JSU-5。其高温产酶条件优化结果表明,当pH值在6左右时,产酶活性最高;培养时间为5 d时,产酶活性最高;以麦草为碳源,产酶活性最高;以黄豆饼粉为氮源,产酶活性最高;较为适合的钠盐浓度为0.2%。培养基组分中影响纤维素酶活性的主要因素为碳源、水分和氮源。[结论]菌株JSU-5产纤维素酶培养基的最佳营养组成为麦草装量50 g/L,黄豆饼粉30 g/L,NaCl2 g/L,装液量60 ml,pH值为6.0,发酵温度为50℃。该条件下所产酶活力为113.4 U/ml。     

三叶草(Trifolium repens)用于土壤镉污染的修复潜力

通过温室盆栽试验法,研究了土壤镉(Cd)污染下三叶草对土壤Cd的富集特征及土壤Cd的净化能力等,以期为三叶草对土壤Cd的生态修复提供依据。结果表明:三叶草具有较好的Cd耐受性,总生物量增加值介于2.0~3.7 g。随着土壤Cd处理浓度增加,三叶草根、茎、叶中Cd含量分别高达178.6、101.3、130.9 mg·kg-1,富集系数(BF)分别介于9.7~17.9、3.0~10.1、3.1~13.1,富集能力大小总体表现为根叶茎,转运系数(TF)值均≥1(除T2处理),表明三叶草有较强的Cd富集能力,且能较好地将Cd转运至地上部位;三叶草根、茎、叶对Cd的吸收量均随着土壤Cd处理浓度的升高而递增,地上部位(茎、叶)吸Cd百分率(占总吸Cd量)最高达87.2%,对土壤Cd净化率最高达6.2%。因此得出三叶草具有作为Cd超积累植物的较好潜力,可以进行污染区域美化改造和Cd污染修复。     

不同密度条件下樟树幼苗生长和幼苗重量分配格局

以1年生樟树(Cinnamomum camphora)实生苗为试验材料,在美植袋中分别种植1、2、4和8株幼苗(密度I、II、III和IV),研究密度对幼苗的生长和生物量的影响。结果表明,樟树幼苗的地径随着密度增大而减小,苗高为密度IIIIVIII。樟树幼苗单株幼苗各器官干重和幼苗单株干重均随密度增加而减少,每盆幼苗的总生物量随密度增大而增加。樟树密度I的干重为根叶干枝,其余3个密度的干重为根干叶枝。各密度的根冠比大于1。     

高效纤维素分解菌的分离及秸秆降解生物效应

秸秆还田可以改善土壤肥力、保护生态环境、促进农业可持续发展,土壤微生物特别是与纤维素降解有关的微生物在秸秆还田过程中起关键性作用。从长期堆放农业秸秆的土壤中采用羧甲基纤维素固体培养基平板稀释法和赫奇逊滤纸条液体培养基富集法分离纤维素分解菌;刚果红染色法和CMC酶活力测定法筛选高效纤维素分解菌;采用培养特性、形态特征和分子生物学方法对菌种进行鉴定;通过测定秸秆失重率和纤维素、半纤维素和木质素的含量及降解率研究其降解玉米秸秆的效果;并测定其处理的玉米秸秆粉末对紫苏和油菜生长的影响。结果在分离到的16种纤维素分解菌中筛选出高效纤维素分解菌菌株HLF4和YDL3。HLF4和YDL3菌株分别鉴定为栗褐链霉菌(Streptomyces badius)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。HLF4和YDL3及混合菌株处理的玉米秸秆分解能力与对照相比均显著提高;其中HLF4+YDL3混合菌株处理效果优于单菌株,其玉米秸秆失重率、半纤维素降解率、纤维素降解率以及木质素降解率分别比对照高52.00%、46.65%、42.11%和31.19%。用纤维素分解菌酵解的秸秆还田处理的紫苏和油菜叶片的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(hydrogen peroxidase,CAT)活性和叶绿素含量以及生长指标均显著高于对照;特别是用HLF4+YDL3混合菌株处理的各项指标显著高于单菌株处理。筛选的HLF4和YDL3菌株分解纤维素能力较强,且其混合菌株的分解纤维素能力更强,可作为高效纤维素分解菌用于田间种植。     

小麦秸秆有机酸组分的GC-MS分析及其对牛筋草的化感效应

有机酸类化合物是重要的化感活性物质之一,为了明确小麦秸秆中有机酸类化合物的组分及其对牛筋草的化感效应,探讨其对牛筋草的化感作用机理,利用GC-MS方法对小麦秸秆不同部位的有机酸组分进行了定性和定量分析,结果表明,从小麦秸秆中共鉴定出22种有机酸组分,包含15种饱和脂肪酸、4种不饱和脂肪酸和3种酚酸,其中,从茎部鉴定出的有机酸种类最多,有17种,从穗部和根部各鉴定出11种。对水溶性有机酸的进一步分析结果表明,阿魏酸、柠檬酸、肉桂酸是小麦秸秆中含量较高的3种有机酸组分。利用室内生物测定法研究了外源有机酸标准品对牛筋草种子萌发及幼苗生长的影响,结果表明,阿魏酸和柠檬酸均对牛筋草种子萌发及胚轴生长具有"低促高抑"的浓度效应,肉桂酸对牛筋草种子萌发及胚根生长始终表现抑制作用,并且3种有机酸对牛筋草胚根生长的抑制作用显著高于胚轴。     

玉米秸秆腐解液中酚酸的检测及对小麦土传病原菌的化感作用

在不同时期提取玉米秸秆腐解液,利用高效液相色谱检测其中酚酸类物质及其含量,并测定检测到的不同酚酸类物质对小麦土传病原菌孢子萌发和茵丝生长的影响率.结果表明,在玉米秸秆腐解液中共检测到5种酚酸类物质.不同时期提取的腐解液中酚酸类物质的种类和含量有所不同,其中在同期腐解液中邻苯二甲酸和苯甲酸含量明显高于其它3种酚酸:5种酚酸类物质对3种病原茵的茵丝生长及对禾顶囊壳小麦变种(Gaeumannomyces graminis var.tritici)和平脐蠕孢茵(Bipolaris sorokiniana(Sacc.)Shoem.)的孢子萌发具有不同程度的促进或抑制作用,且随着浓度的增高而作用趋势增强.     

小麦秸秆还田量对土壤Cd有效性及水稻Cd亚细胞分布的影响

为研究小麦秸秆还田量对水稻镉(Cadmium,Cd)亚细胞分布的影响,本文采用盆栽试验的方法,研究了小麦秸秆半量(Half dose wheat straw,HDWS)、全量(Full dose wheat straw,FDWS)还田对土壤有效态Cd及水稻Cd亚细胞分布的影响。结果表明,小麦秸秆还田降低了水稻苗期与分蘖期根部细胞壁(F1)、细胞器(F2)和可溶性物质(F3)中的Cd含量(比对照降低11.0%～51.1%),但提高了灌浆期和成熟期根部F1、F2和F3中的Cd含量(10.1%～35.5%)。同时,小麦秸秆还田显著降低了灌浆期和成熟期水稻茎部F1、F2中的Cd含量(31.3%～47.4%),亦显著降低了分蘖期和灌浆期茎部F3中的Cd含量(49.4%～51.1%);HDWS和FDWS较CK均显著降低了水稻地上部分的Cd总积累量(P0.05)。小麦秸秆还田通过提高水稻根系细胞壁固定及液泡区隔化作用,显著降低了水稻稻谷中Cd含量,降低了Cd的食品安全风险。根据研究结果,小麦秸秆全量还田更有利于Cd污染土壤上水稻安全生产,且DGT法评估水稻Cd有效性优于化学提取法。     

好气和厌氧条件下小麦秸秆的腐解特征研究

采用网袋培养法,研究在好气和厌氧条件,小麦秸秆腐解过程中碳、氮释放及纤维素、半纤维素和木质素的变化规律。结果表明:小麦秸秆在好气和厌氧条件的残留质量、碳和氮残留量均随培养时间的延长而降低,且呈前期(0~3个月)降解较快,而后(3~12个月)逐渐减缓的趋势。用一级动力学方程y=y0+a·e-kt对小麦秸秆在好气和厌氧条件的残留质量随时间变化进行拟合(决定系数R2均大于0.957),质量腐解半衰期分别为72.8和121.9d,腐解速率常数(k)分别为0.022 0和0.014 0/d。在好气条件,小麦秸秆中碳和氮元素释放速率常数分别是其在厌氧条件的1.79和1.67倍,小麦秸秆中碳和氮元素的释放率分别是其在厌氧条件的4.39和1.40倍,且在培养至1个月时处理之间呈显著性差异(P0.05)。小麦秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素残留量均随培养时间延长总体呈下降趋势。以上结果表明,好气条件更有利于小麦秸秆碳氮元素的释放及纤维素、半纤维素和木质素的降解,从而更有利于小麦秸秆的降解。     

基于近红外光谱法快速测定秸秆堆腐过程中纤维素、半纤维素和木质素含量的研究

探索建立秸秆化学成分的近红外快速准确检测模型,将有助于秸秆腐熟程度判定及秸秆利用产业在线控制。本研究利用添加堆腐剂对小麦秸秆进行腐熟试验,以腐熟过程中的小麦秸秆样品为研究对象,利用NIRS构建快速检测秸秆主要成分含量的定量检测模型。研究结果显示,可以通过NIRS在短时间内精准检测小麦秸秆腐解过程中纤维素、半纤维素、木质素的含量,定标相关系数Rc分别为0.976 7、0.980 5和0.984 8,矫正相关系数分别为0.984 1、0.987 2和0.989 8,全交互验证相关系数为0.979 8、0.989 2和0.987 3,RPD值分别为4.84、6.57和5.75均3.0,定标效果良好。