根际微生态系统中铁有效性的研究

一般来说,根际微生态系统中养分的有效性涉及下列几个过程:(1)养分从土壤固相进入土壤液相;(2)养分从远离根表的原土体迁移到根表;(3)养分在根际的活化;(4)养分从根表迁移到根细胞原生质膜的吸收部位处;(5)养分的跨膜运输;(6)养分在根中的短距离运输;(7)养分在木质部的长距离运输;(8)养分在植物体内的分配和再利用;(9)地上部或地下部营养状况对根系摄取养分的调控机理;(10)植物对营养缺乏或毒害环境条件的适应性机理。     

麦棉两熟复合根系群体对棉花根际非根际土壤酶活性和土壤养分的影响

 在麦棉两熟双高产条件下，设置麦棉自然根系（根系和肥水均可相互通过）、麦棉纱网隔根（肥水可相互通过，根系不能相互通过）和麦棉塑膜隔根（根系和肥水均不能相互通过）3种套种复合根系群体，研究麦棉两熟复合根系对棉花根际和非根际土壤酶活性和土壤养分的影响。结果表明，在麦棉共生期，与麦棉塑膜隔根相比，麦棉自然根系和纱网隔根复合群体中棉花根际非根际土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶的活性均有所提高，其中以麦棉纱网隔根处理的土壤酶活性最高。同时，麦棉自然根系复合群体中棉花根际非根际土壤的养分含量降低，纱网隔根处理减缓了小麦根系对棉花根系营养的竞争，同时又可能是小麦根系分泌物的作用使其养分含量最高。到棉花盛蕾期，小麦已收获，麦棉复合群体根际和非根际土壤酶活性和土壤养分状况均得到不同程度改善，其中以麦棉自然根系复合群体的改善程度最大,其土壤脲酶和蔗糖酶的活性达到最高，土壤有机质和全氮含量超过塑膜隔根，但仍低于纱网隔根。麦棉套作地下部不仅存在小麦对棉花营养竞争的不利一面，同时还存在小麦根系促进棉花根际非根际土壤酶活性和土壤养分含量提高的有利一面，且此效应将持续影响套作棉花一生。     

4种园林绿化植物根际对土壤养分的富集效应

为探讨城市不同绿化植物根际和非根际土壤养分状况,采集了不同绿化植物(大叶女贞、广玉兰、木芙蓉和夹竹桃)根际和非根际土,测定根际和非根际土壤中p H值、有机碳含量、氮素含量、磷素含量、钾素含量和微生物数量(微生物总数、细菌数量、真菌数量和放线菌数量),研究城市绿化植物根际对土壤养分的富集效应。研究结果表明:不同种植物通过根系调节p H的能力不同,植物根际和非根际土壤p H值表现出显著差异(P0.05)。不同绿化植物根际与非根际土壤养分含量(有机碳、全氮、速效氮、速效磷、全钾、速效钾的含量以及微生物总数、细菌数量、真菌数量和放线菌数量)均表现为:大叶女贞广玉兰木芙蓉夹竹桃,并且根际土壤养分含量均显著高于非根际土壤,表现出显著的富集作用;土壤全磷含量在根际与非根际土壤中差异不显著(P0.05),表现出显著的亏损作用。相关性分析表明:土壤有机碳和全氮对土壤养分含量影响较大,而p H与土壤养分含量基本呈显著或极显著的负相关关系,全磷对于土壤养分含量基本没有影响。通过以上研究说明不同绿化植物土壤养分含量在根际存在一定的富集,它们通过降低根际p H值可以提高根际养分含量,而放线菌数目对植物根际微小的变化响应更为灵敏,根际土壤养分良好的富集也是绿化植物赖以生长的基础。     

科学施肥应注意的"三个规律"和"两个时期"

肥料施入土壤以后,被土壤中的水分溶解,变成土壤溶液中的养分,根系通过质流和扩散两种途径吸收。质流是指通过作物的水分蒸腾作用,养分随土壤水分迁移到根的表面,被根系吸收;扩散是指作物根系吸收根附近的土壤养分后,根际附近水溶液中的养分变少,其它地方土壤高浓度水溶液中的养分就扩散到根附近,使根际土壤养分被根系吸收。     

作物根际环境研究进展

作物根际环境研究进展北京农业大学土壤与植物营养系苏德纯根际是指受植物根系的影响，在物理、化学和生物学特性上不同于周围土体的根表面的微域土区。它是土壤水分、养分和有益或有害微生物进入根系的门户，培育作物对贫瘠和含酸、碱、盐等有害物质的土壤的适应性，提高...     

水稻分蘖期根系对根际细菌丰度和群落结构的影响

通过水稻盆栽试验,以细菌16S rRNA基因为检测对象,采用实时荧光定量PCR(qPCR)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分子生物技术,探究了水稻根际与非根际土壤中细菌丰度和群落结构的差异。结果表明,水稻根系生长显著增加了根际土壤中的细菌丰度,但根际土壤中的细菌群落多样性指数(H')和均匀度指数(E)降低。根际与非根际土壤中的细菌群落结构明显不同,根际土壤中含有相对丰度较高的优势细菌群落,但淹水和落干时的优势群落不同。水稻根系显著改变了根际土壤理化性质,淹水时NH+4-N和TC与细菌群落结构具有显著相关性,而落干后土壤水分和pH与细菌群落结构具有显著相关性。这表明,水稻根系生长对稻田土壤细菌数量和群落结构均可产生显著的影响,而水稻根系活动对土壤理化性质的改变可能是导致细菌群落差异的主要原因。因此,在水稻生长季,水稻根系活动和稻田土壤水分状况是影响细菌生态功能的重要因素。     

岩溶地区常绿阔叶林树种根际与非根际土壤的养分特征

为了解岩溶地区生态系统中植物根系对土壤养分的影响,采用剥落法等方法对岩溶地区常绿阔叶林树种根际与非根际土壤的养分特征进行了分析。结果表明:不同树种根际土壤养分含量差异较大,12种树种根际土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和有效磷均显著高于非根际土壤,根际土壤养分呈明显的富集作用,全钾和速效钾因植物种类不同富集率呈正值和负值;根际土壤pH值平均低于非根际土壤0.27;根际与非根际土壤有机质与全氮呈极显著相关(P<0.01),土壤全氮与全磷、碱解氮呈极显著正相关。岩溶地区森林生态系统植物对土壤环境质量的改善作用明显。     

玉米/大豆间作条件下养分的高效利用机理

通过盆栽模拟试验,研究了玉米／大豆间作条件下作物根系形态特征、根系活力、根际土壤有效养分含量和养分高效利用机理。结果表明,间作体系中的玉米地上生物学产量和经济产量较单作玉米增加38．73％和23．4％,增产显著。玉米／大豆间作条件下玉米根系形态特征、根系活力、根际土壤有效养分含量都显著高于单作作物,间作作物根际中土壤细菌、真菌数量、土壤脲酶和磷酸酶活性较单作分别增加2．3倍、94．58％、53．38％、22．45％。有利于土壤中复杂态氮磷化合物转化为可给态的无机化合物,加速氮磷的分解和转移,提高根际土壤的有效养分含量。整个间作系统有明显的地上生物产量和经济产量优势。     

油茶根际与非根际土壤养分含量和微生物数量的季节变化

对不同季节油茶根际与非根际土壤养分含量和微生物数量的变化进行研究。结果表明:(1)由春季到冬季,油茶可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素、叶片氮和叶片磷含量呈先增加后降低趋势,大致表现为夏季秋季春季冬季。(2)不同季节油茶根际与非根际土壤理化性质随季节变化趋势相一致,由春季到冬季油茶根际与非根际土壤p H值呈先降低后增加趋势,大致表现为冬季春季秋季夏季,以夏季油茶根际与非根际土壤p H值最低。(3)不同季节油茶根际与非根际土壤养分含量和土壤微生物数量随季节变化趋势相一致,由春季到冬季,油茶根际与非根际土壤养分含量和微生物数量均呈先增加后降低趋势,大致表现为夏季秋季春季冬季,局部有所波动,其中油茶根际土壤养分含量和微生物数量在夏季、秋季表现出了明显的"根际富集"。(4)不同季节油茶根际与非根际土壤微生物均以细菌最多,占微生物总数的90%以上,其次是放线菌、真菌,表明不同季节根际土壤对于不同微生物菌落有着不同的效果,但总体来说,油茶的根际养分的富集提高了微生物总数。(5)油茶根际、非根际土壤p H值与土壤养分含量、微生物数量达到显著或极显著负相关,土壤养分含量和土壤微生物数量之间也达到显著或极显著正相关,表明油茶根际和非根际土壤养分含量、微生物数量变化趋势基本保持一致,主要可以通过降低根际p H值提高根际养分含量,有利于对土壤养分的有效利用。     

土壤-根系统养分迁移和吸收的数值模拟Ⅰ.植物根系吸收养分的稳态模型

根据养分在土壤-根系统中运移和吸收机制,同时考虑植物的根系生长、根系水分吸收以及土壤养分浓度的变化等特点,通过时段的控制,实现根际环境中稳态的养分剖面,在此基础上建立了根系吸收养分的稳态模型.根据实测的土壤、植物养分运移和吸收参数,用逐步迭代的方法计算植物根系的吸收养分总量,该模型具有计算简单,模拟条件灵活变化的特点.     

不同种源麻栗坡兜兰根系土壤养分特征研究

对不同种源麻栗坡兜兰根际与非根际土壤养分含量差异进行研究,旨在探明不同种源麻栗坡兜兰根系养分的特征,为培育麻栗坡兜兰提供理论参考依据。结果表明:清水河(QSH)种源根际与非根际土之间全氮、全钾含量存在显著性差异,茂兰(ML)、望谟(WM)种源根际与非根际土之间全氮、全钾含量均无显著性差异;清水河(QSH)、茂兰(ML)与望谟(WM)种源根际与非根际土之间全磷含量均无显著性差异;清水河(QSH)、茂兰(ML)与望谟(WM)种源根际与非根际土之间水解氮、有效磷、速效钾含量均存在显著性差异;3个种源根际土壤养分均出现富集现象,清水河(QSH)根系养分富集率高于茂兰(ML)与望谟(WM),茂兰(ML)全氮、全磷富集率高于望谟(WM),望谟(WM)水解氮、有效磷、全钾、速效钾富集率高于茂兰(ML)。     

豆科作物适应酸性土壤的养分高效根系遗传改良

世界上超过40%的耕作土壤为酸性,养分效率低是酸性土壤限制作物产量的主要因素。根系是植物吸收养分和水分的主要器官,也是植物与土壤微生物互作的主要界面。挖掘根系对土壤养分吸收和利用的遗传潜力、改善根际土壤微生物组成及活性是提高作物产量、减少环境污染和提升土壤健康的重要策略。此外,豆科作物与根瘤菌共生所固定的氮素是农业生态系统中不可替代的清洁氮源,也是影响根际土壤微生物组的重要因素。本文以大豆为代表,系统总结了酸性土壤中,豆科作物养分高效根系遗传改良、根系与根际微生物互作提高养分效率和土壤健康的研究进展。此外,本文还概述了应用养分高效大豆品种,通过接种高效根瘤菌剂并与玉米、茶树间套作的生态效益,为豆科作物养分高效遗传改良及推动其在可持续农业中的应用提供理论依据和应用案例。     

土壤-根系统养分迁移和吸收的数值模拟 Ⅰ.植物根系吸收养分的稳态模型

根据养分在土壤-根系统中运移和吸收机制,同时考虑植物的根系生长、根系水分吸收以及土壤养分浓度的变化等特点,通过时段的控制,实现根际环境中稳态的养分剖面,在此基础上建立了根系吸收养分的稳态模型。根据实测的土壤、植物养分运移和吸收参数,用逐步迭代的方法计算植物根系的吸收养分总量,该模型具有计算简单,模拟条件灵活变化的特点。     

不同土地利用方式对根际土壤微生物数量的影响

采用微生物平皿培养和化学分析法,在鲁西南地区选取5种不同土地利用方式,分别对根际、根外土壤微生物数量与养分状况及其相互关系进行了研究。结果表明:(1)5种不同土地利用方式下,根际土壤微生物总数量明显高于根外(非根际),表现出明显根际效应;(2)根际环境对三大类微生物产生不同的根际、效应。对细菌有明显的正效应,对放线菌和真菌有正负两方面的影响;(3)鲁西南地区土壤中仍然生存着数量较多的细菌、放线菌和真菌,但各类群在根际根外土壤中的数量排序不同。根际为细菌>真菌>放线菌,根外为细菌>放线菌>真菌;(4)不同土地利用方式下土壤微生物总数量各有差异,具体表现为菜地>麦地>稻田>果园>荒草地;(5)5种土地利用方式下,土壤性质也表现出根际效应,且与微生物总数量的根际效应相一致;(6)微生物数量与土壤大多数养分含量之间存在着一定的正相关关系,即土壤微生物数量随土壤有机质含量的增加而增加。     

邻苯二甲酸二丁酯对辣椒根系生理特性和土壤酶活性的影响

通过在土壤中添加邻苯二甲酸二丁酯(DBP),测定辣椒根系的生理指标、土壤酶活性,研究DBP对辣椒生长的影响。结果表明:高浓度DBP对辣椒根系生理代谢有显著抑制作用,辣椒根系丙二醛(MDA)含量显著升高,根系活力、活跃吸收面积、过氧化物酶(POD)活性显著降低。同时根际和非根际土壤的脲酶、脱氢酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性被显著抑制,低浓度DBP对根系活力、活跃吸收面积、POD活性则有促进作用,对根际土壤蔗糖酶和脱氢酶也有类似作用。     

瑞昌山药根际真菌多样性及溶磷菌株筛选

采用平板稀释法从瑞昌山药根际土壤中共分离获得根际真菌64株,分别属于13个属、4个科、3个目、3个纲.在鉴定的13属根际真菌中,曲霉属为优势属,其次是青霉属和木霉属.利用溶磷圈法从中获得3株具有溶磷效果真菌菌株.通过土壤理化性质的测定,分析根际真菌物种多样性与土壤养分的关系,结果显示,根际真菌种类和数量与土壤的养分含量呈正相关.     

松土及自然生草促进文冠果生长发育的生理机制

在文冠果田间设置松土、自然生草和清耕3种土壤管理模式,通过文冠果根际土壤理化性质、土壤肥力相关酶活性、土壤微生物数量、文冠果抗性生理、根系发育的比较,从文冠果根际土壤性质及根系生理的角度,探讨松土和自然生草促进文冠果生长发育的生理机制.结果表明:(1)相比于清耕,松土和自然生草处理增加了0～10 cm和10～20 cm两个土层文冠果根际土壤含水量、田间持水量以及碱解氮、速效磷、有机质质量分数,降低了文冠果根际土壤密度、pH值及电导率,提高了文冠果根际土壤肥力相关酶(碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶及过氧化氢酶)活性,增加了根际土壤细菌、真菌、放线菌数量;可见松土和自然生草处理均在一定程度上改善了文冠果根际土壤质量.(2)松土和自然生草处理相比于清耕处理,增加了文冠果根系抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,降低了根系MDA质量摩尔浓度及超氧阴离子产生速率,增加了渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白)质量分数,表明松土和自然生草处理能增强文冠果幼苗根系渗透调节能力,较为有效清除文冠果根系产生的活性氧,降低根系脂质过氧化,这对于文冠果适应干旱等环境逆境具有积极的作用.(3)松土及自然生草处理增加了文冠果总根长、根表面积、根体积、根平均直径及根尖数,提高了根系活力,促进了根系生长;松土及自然生草还显著提高了文冠果叶片含水量、叶绿素及类胡萝卜素质量分数;显著增加文冠果幼苗株高、茎粗、地上及地下部分生物量,促进了文冠果整个植株的生长发育,这也对应了松土和自然生草这两种处理改善土壤性质,进而提高土壤肥力的作用.(4)对比松土和自然生草这两种田间土壤管理措施,松土对文冠果根际土壤肥力的提高较为显著,而自然生草对土壤微生物数量和有机质质量分数的提高较为明显,二者皆可通过改善根际土壤微环境,促进文冠果生长发育.从整体情况来看,松土对文冠果生长发育的促进效果最佳,显著优于自然生草和清耕.     

紫花苜蓿根际效应对河套灌区土壤盐分和养分的影响

[目的]从时间和空间尺度上分析紫花苜蓿(Medicago sativa L.)不同生长期内根际土壤盐分和养分的动态变化规律,揭示紫花苜蓿生长过程中根际效应对内蒙古河套灌区盐碱地土壤盐分和养分的影响作用,为北方大型灌区盐碱化农地土壤的植物改良措施提供科学依据.[方法]以内蒙古河套灌区盐碱化土壤为研究对象,以当地土著耐盐牧草紫花苜蓿为试验植物,通过盆栽根袋模拟装置,采集分析不同生长期内(20、40和60 d)紫花苜蓿根际和非根际土壤的pH、盐分和养分含量,并分析其变化规律.[结果]随着紫花苜蓿的生长,其根际土壤的电导率、pH、Na+、K+、Mg2+、Cl-和CO32-含量逐渐降低;根际和非根际土壤中Na+/K+和Cl-/SO42-均呈逐渐降低趋势,根际土壤中Cl-/SO42-相对于非根际土壤降低程度较明显.非根际土壤中总氮、总磷和有机质含量总体上呈下降趋势,根际土壤中总氮含量相对稳定,总磷含量降低,速效磷含量显著升高(P<0.05).[结论]紫花苜蓿根际效应可降低河套灌区盐碱化土壤的pH、电导率和主要盐分离子浓度,提高磷的有效性,有助于盐碱地土壤理化性质的改善及有效肥力的增强,且其影响作用随紫花苜蓿生长时间的延长逐渐加强.     

不同土地利用方式对根际土壤微生物数量的影响

采用微生物平皿培养和化学分析法,在鲁西南地区选取5种不同土地利用方式,分别对根际、根外土壤微生物数量与养分状况及其相互关系进行了研究。结果表明:(1)5种不同土地利用方式下,根际土壤微生物总数量明显高于根外(非根际),表现出明显根际效应;(2)根际环境对三大类微生物产生不同的根际、效应。对细菌有明显的正效应,对放线菌和真菌有正负两方面的影响;(3)鲁西南地区土壤中仍然生存着数量较多的细菌、放线菌和真菌,但各类群在根际根外土壤中的数量排序不同。根际为细菌>真菌>放线菌,根外为细菌>放线菌>真菌;(4)不同土地利用方式下土壤微生物总数量各有差异,具体表现为菜地>麦地>稻田>果园>荒草地;(5)5种土地利用方式下,土壤性质也表现出根际效应,且与微生物总数量的根际效应相一致;(6)微生物数量与土壤大多数养分含量之间存在着一定的正相关关系,即土壤微生物数量随土壤有机质含量的增加而增加。     

中药材根际和非根际土壤酶和微生物特征

以恩施州4种中草药黄连、黄柏、丹皮和木通的根际与非根际土壤为对象,对其根际与非根际土壤pH、土壤养分、土壤微生物和土壤酶活性(转化酶、脱氢酶、脲酶、FDA水解酶)进行对比分析。结果表明:4种药材短期种植中土壤有机质、速效钾、碱解氮均呈现出明显的根际聚集效应。土壤微生物及酶也表现为根际活性较高,根际土壤转化酶、脱氢酶、脲酶、FDA水解酶活性分别较非根际土壤高出113.7%、33.9%、55.5%、472.0%。土壤养分与生物活性主成分分析组成的土壤肥力信息系统较好地表征了土壤肥力水平的差异,获得的综合得分,计算的土壤总体酶活性指标(TEI)与土壤理化性质达显著或极显著正相关。且4种中草药根际土壤肥力水平综合得分及TEI值均高于非根际土壤。主成分分析综合得分和TEI可以较好地表征该地区中草药根际和非根际土壤肥力水平。