水稻根际固氮菌NX-2的分离鉴定及其培养条件优化

筛选高效固氮能力的植物根际促生菌是研发微生物肥料的关键。研究从水稻根际土壤中分离筛选得到一株固氮菌NX-2,利用乙炔还原法测定其固氮酶活可达16.18μmol/(m L·h)(以C2H4浓度计)。通过形态观察、生理生化特性和16S r DNA序列分析,菌株NX-2被鉴定为褐球固氮菌。进一步研究其生长特性,结果显示最佳培养条件为培养温度28℃、初始p H值6.5、接种量3%。     

磷与水分互作的根土界面效应及其高效利用机制研究进展

【目的】磷与水分利用率低是制约作物生产的重要因子。磷必须在水分的作用下通过根土界面才能被作物吸收利用,磷和水分在根土界面的互作效应是影响其高效利用的关键环节。本文以根际为核心,重点综述了磷与水分在根土界面的互作机制,并剖析了通过强化根土界面磷与水分的协同,提高农田水肥资源利用效率的根际调控途径。[主要进展]根系的形态和生理变化深刻影响磷和水分的有效性,而根系生长和根际过程依赖于植物的营养和水分供应状况,作物根层适宜的水分和养分供应水平能最大化根系和根际过程的效率,从而促进作物对磷与水资源的高效利用。作物根系除了能对根层土壤中磷和水分的系统供应做出响应外,也对局部磷和水分的变化产生形态和生理上的反应。根系响应磷和水分的表型可塑性与植物激素的调控作用密切相关。ABA、乙烯、NO均参与磷和水分互作的调控过程,质外体pH在调控植物抵抗水分胁迫过程中具有重要作用,并与植物的营养状况密切相关。[展望]深入理解根土界面水与磷互作的协同过程及其调控机制是提高集约化作物体系水分和磷利用效率的关键。未来的研究方向与重点包括:进一步揭示磷和水分互作与激素信号途径之间的关系,探明农田生态系统中磷与水分互作的根土界面效应及其高效利用的协同机制,建立不同种植条件下水肥资源高效利用的根际调控途径,为通过根系、根际的定向调控,发挥其生物学潜力,提高集约化农田水肥资源的利用效率提供科学依据。     

集约化互作体系植物根系高效获取土壤养分的策略与机制

【目的】植物根系的形态与生理变化是植物从土壤中高效获取养分资源的重要机制,由相同物种或不同物种组成的互作体系中植物根系对养分的吸收利用受相邻植物竞争的强烈影响,阐明互作体系不同竞争条件下植物根系获取养分的策略并揭示其作用机制,这是基于根系觅食行为探讨养分高效利用的根际调控途径与技术措施的重要理论基础。主要进展根系属性的互补性有利于降低根系间对养分的竞争。根系构型的互补性,例如深根系与浅根系植物互作,促进个体植株对土壤剖面不同深度养分的吸收利用;由根系可塑性介导的水平方向上根系空间分布的互补性,提高了植物根系对同一土层不同空间位点土壤养分的挖掘;个体植株根系形态属性与相邻植物根际生理过程的互补性促进根系对不同形态养分的利用。互作体系根系获取养分的策略具有高度互补性,这有助于提高整个作物系统的养分利用效率,进而提高生产力。根系空间生态位的分离 (包括垂直与水平方向) 以及根际生物化学特征生态位的分离,是驱动互作体系根系高效获取养分资源的主要机制。合理的根层调控可以提高植物根系挖掘土壤养分的能力;优化互作体系物种的搭配能充分发挥根的互作效能,提高养分利用的生物潜力。问题与展望今后应进一步针对集约化高投入作物体系,通过管理根层养分供应和物种间的互作效应,强化根际养分信号的调控作用,调节根系形态与生理特性,降低种间竞争,增强种间互利,以最大化根系和根际的生物学潜力,提高养分利用效率和作物产量,为实现以节肥增效为核心的可持续集约化作物生产提供重要的调控策略与途径。     

根际微生物研究概况

根际是土壤—根系—微生物相互作用的系统,同时也是根系自身生命活动和代谢对土壤影响最直接、最强烈的区域,因而普遍受到重视。本文简述了根际和根际微生物在国内外的研究进展,并提出了对根际微生物研究的一些展望。     

隔根对小麦间作玉米产量及土壤水分消耗特征的影响

间作种植模式下,在武威市凉州区研究了隔根对小麦间作玉米土壤水分消耗特征的影响。结果表明:间作能有效地提高产量、棵间蒸发占总耗水量的比重及水分利用效率,分别较单作加权平均值提高46.48%、21.60%、39.54%;而隔根处理却能降低产量、棵间蒸发量占总耗水量的比重、水分利用效率。隔根处理效应为塑料膜隔根大于尼龙网隔根。塑料膜隔根、尼龙网隔根较不隔根产量分别降低22.85%、5.69%;棵间蒸发量占总耗水量的比重分别降低9.10%、3.59%;水分利用效率分别降低17.20%、6.09%。     

Cu、Zn制剂对油橄榄容器苗生长和根系的影响

[目的]针对油橄榄容器苗存在主根较为粗大、须根极少、根系盘绕等现象开展化学制剂控根试验,找出适宜油橄榄容器苗的化学控根试剂,从而解决根系畸形导致的油橄榄苗木质量差等问题。[方法]采用4种不同浓度的CuSO_4制剂及ZnSO_4制剂对油橄榄2年生容器苗进行控根试验,测定苗高、地径及地上部、下部生物量,通过根系扫描仪分析根系生长特点,探讨各项生长指标以及生理指标对控根效果的影响。[结果]显示:(1)20 g·L~(-1)和60 g·L~(-1)的Cu制剂可提高容器苗的地上部分生长量;60 g·L~(-1)和200 g·L~(-1)的Cu制剂可显著增加生物量的积累。(2)200 g·L~(-1)的Cu制剂对苗木新根着生效果最为显著;120 g·L~(-1)的Cu制剂对根系的直径、表面积和体积有良好的促进作用;而不同ZnSO_4控根制剂处理对苗木侧根的各指标产生抑制作用。(3)枝条生长量与侧根长度呈显著正相关性;地径、枝条生长量与侧根表面积呈极显著正相关关系。(4)120 g·L~(-1)的Cu制剂处理后叶片的可溶性蛋白质含量最高,Cu制剂浓度为20 g·L~(-1)时,叶片的叶绿素含量增加。[结论]试验发现质量浓度为120 g·L~(-1)和200g·L~(-1)CuSO_4制剂控根效果良好,可运用于实际生产。     

三峡库区马尾松细根分解及其养分释放

[目的]为认识马尾松细根对土壤养分库的贡献,[方法]本研究以三峡库区秭归县九岭头林场马尾松为研究对象,采用埋袋法进行细根分解实验,探讨0.5 mm、0.5 1 mm和1 2 mm细根的分解动态和养分释放(C、N、P、K、Ca、Mg)。[结果]结果表明:(1)细根分解368 d后,0.5 mm、0.5 1 mm和1 2 mm细根干重残留率分别为66.0%、72.0%和74.33%,且细根分解速率随直径增加而减小;(2)细根分解速率与土壤温度呈显著正相关关系(p0.05),与土壤湿度呈正相关关系(p0.05);(3)细根C、K和Mg元素迁移模式表现为释放,Ca元素表现为富集;(4)细根N、P元素在不同径级细根中迁移模式不同,0.5 mm细根N、P元素表现为释放,0.5 2 mm细根N、P元素在分解过程中出现富集阶段。[结论]马尾松细根分解与土壤温度和直径大小显著相关,其中分解与温度呈正相关,与直径呈负相关;在细根分解过程中,马尾松细根不同直径大小的不同养分元素的表现状态不一致,或富集,或释放。     

固氮施氏假单胞菌RpoN蛋白对鞭毛合成的影响

选择性σ因子σ~(54)(又称为RpoN)参与到许多细菌特定基因的转录起始过程,如氮同化基因、四碳二羧酸转运基因以及鞭毛基因。为了研究施氏假单胞菌A1501(Pseudomonas stutzeri,A1501)中σ因子RpoN对鞭毛合成的影响,构建了A1501的rpoN缺失突变株与功能回补株,并对野生型、突变株与回补株的鞭毛结构、swimming运动、生物膜形成、根际定殖能力以及鞭毛基因的表达水平进行了比较分析。结果表明:rpo N突变株丧失了鞭毛结构与swimming运动能力,根际定殖与生物膜形成能力相对野生型分别下降了25倍与10倍;此外,rpoN缺失后A1501中大量鞭毛基因发生显著下调;启动子分析发现RpoN除了可能参与调控Ⅱ级、Ⅲ级鞭毛基因外,还可能调控一级基因fli A以及四级基因fliC。以上结果说明RpoN在不同调控等级影响A1501鞭毛的合成,进而影响该菌运动、生物膜形成、根际定殖这些与水稻建立起联合固氮体系息息相关的过程。     

动物源有机肥对茶树根际土壤酸度及微生物的影响

以腐熟发酵过的猪粪、牛粪、羊粪为材料,采用外源添加处理的方法,探讨不同用量动物粪便对茶树根际土壤酸度、微生物生物量及区系影响,以期为研究茶树根际土壤改良提供依据。结果表明,不同动物粪便处理后,能有效调节茶树根际土壤的酸度;随着处理动物粪便用量的增加,茶树根际土壤的微生物生物量碳、微生物呼吸强度、微生物生物量氮及细菌、放线菌、氨化细菌、亚硝酸细菌、反硝化细菌、好气性自生固氮菌、纤维素分解菌的数量呈现先上升后下降的趋势,而真菌数量则相反;不同动物粪以猪粪用量1.5 kg/m2,牛粪、羊粪用量2.0 kg/m2时对土壤微生物环境的改善程度最佳;不同粪便处理对茶树根际酸度的调节作用及对土壤微生物数量影响最强时,以猪粪最高、羊粪次之、牛粪最低。上述结果表明动物粪便的使用能有效调节茶树根际土壤的酸化,改善土壤微生物生存环境,提高土壤微生物活性。     

滨海沙地3种人工林表层土壤微生物量及其影响因素

为探究福建东南沿海不同人工林砂质土壤微生物生物量碳(MBC)和生物量氮(MBN)及其影响因子,以肯氏相思(Acaica cunninghamia)、纹荚相思(Acacia aulacocarpa)和木麻黄(Casuarina equisetifolia)人工林为对象,采用通径分析模型,分析土壤微生物量对土壤理化性质、凋落物和细根生物量的响应。结果显示:3种人工林土壤MBC和MBN质量分数分别为42.60~51.56和5.38~6.88 mg·kg~(-1),且木麻黄的MBC和MBN质量分数均显著高于纹荚相思和肯氏相思(P0.05)。土壤w(MBC)∶w(MBN)为7.49~7.98;微生物碳熵(w(MBC)∶w(SOC))和氮熵(w(MBN)∶w(TN))的变化范围分别为1.09%~1.17%和1.34%~1.50%。Pearson相关分析表明,MBC、MBN质量分数与DOC、SOC、TN、凋落物生物量和细根生物量呈极显著正相关(P0.01)。通径分析表明,影响土壤MBC最重要的因子是细根生物量,其次是SOC;影响土壤MBN最重要的因素是细根生物量,其次是凋落物生物量。3种人工林的MBC和MBN质量分数、微生物碳氮熵与国内多数森林土壤相比均处于较低水平。