根际微生态视角下药用植物连作障碍机制和缓解措施研究进展

“植物-土壤-微生物”系统中各种量效关系在连作过程中发生变化,导致根际微生态系统抵御病原微生物的能力降低,已成为制约药用植物品质和产量的关键因素。本文从根际微生态的角度综述了药用植物连作障碍产生的原因及缓解对策,概述该领域存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。连作后,药用植物根系及其分泌物与微生物数量、群落结构之间的复杂相互作用发生改变,导致原有根际微生态系统失衡并有利于土传病害的发生。采用植物育种、微生物群落组装等缓解措施协调植物-土壤-微生物组的互作关系,以达到维持土壤生态系统平衡和植物健康的目的,最终提升药用植物的产量与品质。本文建议药用植物连作障碍研究应该重视以植物-病原体关系为主导的根际微生态综合作用过程与机制,为未来药用植物的连作障碍治理和健康发展提供参考。     

对虾工厂化养殖和土池养殖溶解氧消耗研究

对工厂化养殖凡纳滨对虾和土池养殖中国对虾过程中的各耗氧因子进行了研究。结果表明，在中国对虾的土池养殖环境中，对虾耗氧量、水柱和底质耗氧量分别占总耗氧量的3．749／6、17．359／6和78．919／6；在凡纳滨对虾的工厂化养殖环境中，对虾耗氧量占总耗氧的72．679／6，水柱耗氧占27．339／6。在对虾的工厂化养殖中，对虾耗氧是最大的耗氧因子；而土池养殖后期，底质耗氧是主要耗氧因子。     

旱区覆膜滴灌棉田N 2 O排放对化肥减量有机替代的响应

覆膜滴灌条件下,采用静态箱-气相色谱法研究了不同施肥策略:CK(不施肥)、CF(N 300 kg/hm~2;P2O590 kg/hm~2;K2O 60 kg/hm~2)、60%CF+OF(普通有机肥6 000 kg/hm~2)、60%CF+BF(生物有机肥6 000 kg/hm~2)对棉田土壤N_2O排放的影响,旨在明确滴灌棉田连续不同施肥策略下土壤N_2O的排放特征。结果表明,棉花生育期N_2O排放通量表现为施肥处理大于不施肥处理,滴灌施肥后第3/4天N_2O排放通量顺序为CF60%CF+OF60%CF+BFCK,而滴灌后第7/8天N_2O排放通量则表现为有机肥处理高于化肥处理,滴灌施肥结束后表现与之相同;生育期的N_2O排放总量以100%化肥处理(CF)最高,与其相比,60%CF+OF和60%CF+BF处理分别降低3.75%和8.37%,N_2O排放系数则分别降低1.39%和73.8%;相关及通径分析均表明,与土壤NH+4-N相比,NO-3-N与N_2O排放的关系更密切。     

田间陈化生物质炭提高稻田土壤团聚体稳定性和磷素利用率

  【目的】  生物质炭因其巨大的比表面积和稳定的结构而被用作土壤改良剂。然而关于田间陈化生物质炭对土壤肥力和养分利用效率影响的研究相对缺乏。通过定位试验,分析田间不同陈化年限的生物质炭对水稻产量和养分利用效率的影响。  【方法】  田间定位试验设在江苏南京,供试土壤为粘质水稻土。共设置5个处理,分别是不施磷肥对照 (CK)、施用磷肥 (P) 及磷肥配施新鲜生物质炭 (PB_0y,2017年施入)、2年陈化生物质炭 (PB_2y,2015年施入) 和5年陈化生物质炭 (PB_5y,2012年施入)。在水稻收获后采集土壤样品进行团聚体分级,测定大团聚体 (250～2000 μm)、微团聚体 (53～250 μm)、粉粒 (2～53 μm)、粘粒 (< 2 μm) 含量以有效磷含量和基本理化性质,同时测定水稻产量和磷素利用效率。  【结果】  与P处理相比,PB_2y和PB_5y处理显著提高250～2000 μm大团聚体的比例 (69.2%～107.8%) ,降低2～53 μm粉粒 (13.1%～14.7%) 和 < 2 μm粘粒 (6.9%～41.9%) 的比例,而PB_0y与P处理相比各粒级比例均无显著差异;PB_0y、PB_2y和PB_5y处理土壤有机碳 (SOC) 提高了18.5%～58.5%,全磷含量提高了5.7%～17.1%,但2～53 μm粒级SOC含量无显著差异。与P处理相比,PB_0y处理对水稻产量和磷素利用效率影响不显著,PB_2y和PB_5y处理均可显著提高水稻产量 (13.7%和16.3%) 和磷素利用率 (35.4%和45.5%)。由结构方程模型可知,陈化生物质炭 (PB_2y和PB_5y) 通过改善土壤养分状况 (SOC、全磷含量、碳磷比等) 和土壤结构 (250～2000 μm大团聚体比例增加),保证了水稻产量和磷储量。  【结论】  与新鲜生物质炭相比,陈化生物质炭可有效增加250～2000 μm大团聚体比例以及土壤有效磷和全磷的保护,从而促进植物对磷的吸收利用,达到增加产量和磷素利用效率的目的。5年陈化生物质炭的改良效果好于2年陈化生物质炭。     

滴灌春小麦群体质量与产量的关系

为探讨滴灌春小麦的高产机理,以新春6号为材料,分析了不同水肥条件下滴灌春小麦群体质量及其与产量的关系。结果表明,滴灌春小麦的茎蘖成穗率、粒叶比及花后干物质对产量的贡献率与产量均呈极显著正相关,孕穗期LAI与产量呈二次抛物线的关系;在拔节期滴灌春小麦的群体茎蘖数量为775.2×104·hm-2、茎蘖成穗率为88.7%、孕穗期和籽粒形成期的LAI分别为7.83和6.22、粒数叶比和粒重叶比分别为4 314.4粒·m-2和224.3g·m-2、花后干物质积累量为7 001.95kg·hm-2、花后干物质贡献率为79.14%时,产量最高(10 967.4kg·hm-2)。说明通过提高茎蘖成穗率,保持适宜孕穗期群体叶面积和提高粒叶比,促进花后物质生产和贮存物运转,协调源库关系,可以实现滴灌春小麦高产。     

生物质炭对稻田土壤团聚体稳定性和微生物群落的影响

土壤团聚体决定着土壤功能与质量,受土壤生物与非生物因素的共同作用。本文从非生物和生物学角度解析生物质炭施用对土壤团聚体稳定性的长期影响。以句容和南京两个独立施用生物质炭3年或5年后的稻田麦季土壤为研究对象,选取常规施肥（CK）和常规施肥+生物质炭（AB）处理,利用湿筛法获得不同粒级土壤团聚体,并测定其中有机碳（SOC）、全氮、全磷含量,同时采用定量PCR技术测定土壤微生物（细菌、真菌、丛枝菌根真菌、古细菌和放线菌）丰度。结果表明：句容和南京土壤AB处理生物质炭原位老化后,大团聚体比例（R>0.25）和土壤田间持水量显著增加,平均重量直径和几何平均直径表现出增加趋势（P>0.05）;土壤团聚体养分含量（SOC、全磷）和土壤微生物丰度发生显著变化。与对照处理相比,句容和南京老化生物质炭处理的土壤大团聚体比例分别显著增加93.0%和61.5%,0.002～0.053 mm和<0.002 mm粒级团聚体均呈减少趋势;句容和南京土壤AB处理全土SOC含量分别显著增加26.3%和26.9%,大团聚体中SOC含量分别显著增加72.4%和52.3%,微团聚体中SOC含量分别显著增加20.8%和30.0%,全土真菌丰度显著增加;南京土壤全磷含量显著增加25.4%,丛枝菌根真菌和古细菌丰度也呈增加趋势（P>0.05）。由相关性分析可知,土壤团聚体平均重量直径与大团聚体比例、SOC含量、真菌和丛枝菌根真菌丰度极显著正相关（P<0.01）,与全磷含量和古细菌丰度显著正相关,相关系数分别为0.641和0.646。综上所述：生物质炭可以改善土壤pH值,田间持水量等理化性质,增加稻-麦轮作麦季土壤0.25～2 mm大团聚体比例和碳、磷含量,增加土壤真菌、丛枝菌根真菌和古细菌丰度,提高土壤团聚体稳定性,具有持续性。     

桑沟湾养殖水域沉积物中营养要素(TOC、TN和TP)溶出动力学特性

2003 年8~11 月对桑沟湾进行了两次生态环境的调查研究,测定了其扇贝、海带和牡蛎养殖区3个站位的表层沉积物中有机碳、总氮、总磷的含量,并且通过沉积物水界面交换室内培养实验得到了沉积物水界面有机碳、总氮、总磷的交换量与时间的动力学关系,利用连续函数和非线形拟合技术计算了沉积物水界面有机碳、总氮、总磷的交换速率。其交换速率变化范围TOC 为22 .96~172. 41 mg/m2·d,TN为1 .71~10. 83 mg/m2·d,TP为1. 22~7 .66 mg/m2·d。总体趋势是相同站位的交换速率为8月高于11月,不同站位的交换速率为扇贝和牡蛎养殖区高于海带养殖区。     

赤潮异弯藻对牙鲆早期发育的影响

就赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)藻液及各组分对牙鲆(Paralichthys olivaceus)早期发育阶段的影响及敏感性时期作了探讨。实验结果表明，原肠期前的发育卵和初孵仔鱼对赤潮异弯藻较其他发育阶段更为敏感。在同等条件下藻液对牙鲆早期发育各阶段的毒性最大，其次是藻细胞碎片和藻细胞内容物，去藻过滤液的毒性最小。暴露在高浓度80000cells／ml藻液中，96h后仔鱼的存活率为47．6％；而在同浓度的去藻过滤液中，96h后仔鱼的存活率为90％。藻液对牙鲆仔鱼96h LC50为35042cells／ml。     

海水养殖沉积环境硫化物污染及修复

海洋中有机质、重金属、氮、磷、硫化物等含量的增加加重了沉积环境的污染。本文分析了海水养殖沉积环境中硫化物、有机质、重金属的污染状况并提出相应修复的方法。去除硫化物是修复海水养殖沉积环境的重要途径，详述了去除硫化物的方法——生物修复法和沉淀法，并提出含铁的氧化物、氢氧化物、高铁酸盐等辅以絮凝剂的沉降法是养殖沉积环境修复的理想方法。     

田间老化生物质炭减缓稻麦轮作系统土壤N2O排放能力降低的机理

作为一种重要的土壤调节剂,生物质炭在固碳减排,尤其在氧化亚氮(N₂O)减排方面的作用日益突出。本研究通过田间定位试验,分析稻麦轮作体系新鲜和田间不同时间老化生物质炭对N₂O排放的影响,旨在明确生物质炭对田间N₂O排放的持续效应及其作用机理。试验共设置5个处理,分别为CK（不施氮肥和生物质炭）、N（施氮肥）、NB_0y（氮肥+新鲜生物质炭）、NB_2y（氮肥+2年老化生物质炭）和NB_5y （氮肥+5年老化生物质炭）,动态监测稻麦轮作周期N₂O排放,测定水稻和小麦收获后土壤理化性质和氮循环功能基因丰度。结果表明,生物质炭显著降低土壤N2O累积排放量32.4% ~ 54.0%,且表现为NB_0y> NB_2y> NB_5y。与N处理相比,NB_0y, NB_2y 和NB_5y处理显著提高土壤pH值0.6 ~ 1.2个单位、土壤有机碳（SOC）含量21.4 % ~ 58.6%、硝态氮（NO_3^--N）含量1.7% ~ 31.3%,对土壤pH改善能力随着生物质炭老化而下降。生物质炭处理显著提高nosZ基因丰度54.9% ~ 249.4%,土壤 (nirS+nirK)/nosZ比值随着生物质炭老化而增加。相关性分析表明,土壤N₂O累积排放量与pH值呈显著负相关,与NO_3^--N含量和amoA-AOB（氨氧化细菌）丰度呈显著正相关。因此,新鲜和田间不同时间老化生物质炭均能显著改善土壤理化特性,降低土壤 N₂O排放且新鲜生物质炭的作用效果优于老化生物质炭。土壤NO_3^--N 含量及(nirS+nirK)/nosZ比值的增加,是导致老化生物质炭减排N₂O能力降低的主要原因。