运用多隔层根箱研究玉米幼苗根际微域中芘的降解

采用多隔层根箱,通过尼龙撩网插片的控制,实现根室土(S0)、离根室0～2mm(S1)、2～4mm(S2)、4～6mm(S3)及6mm(S4)各室层土壤的分离采集,分析离根系表面不同距离土壤芘的根际降解,并借助脂肪酸甲酯(fattyacidmethylester,FAME)分析土壤微生物群落结构的空间响应机制。结果表明:种植玉米处理的各室层内土壤可提取态芘含量存在显著的不同,其大小顺序为S4S3S0S2S1;各室层微生物群落结构存在显著的变化,其中微生物生物量和丛枝菌根真菌特征脂肪酸含量表现出与土壤可提取态芘含量变化相反的变化趋势。未种植玉米处理的各室层土壤可提取态芘含量和微生物群落结构没有差异。土壤可提取态芘含量与微生物生物量和丛枝菌根真菌的特征脂肪酸呈显著负相关(p0.01)。     

丛枝菌根(AM)真菌对土壤中阿特拉津降解的影响

于盆栽高粱(Sorghum,龙杂一号)条件下研究了丛枝菌根(AM)真菌根内球囊霉(Glomus intraradices,GI)和摩西球囊霉(Glomus mosseae,GM)降解土壤中阿特拉津的效用。结果表明,阿特拉津(浓度为50 mg/kg)污染土壤中,供试AM真菌都能够侵染高粱根系形成菌根,而且GM比GI侵染效果好,最高侵染率可达到90.5%,显著提高了植株的生物量。接种AM真菌后土壤中阿特拉津的残留浓度显著低于不接种对照处理,并且接种GM比GI对阿特拉津的降解效果显著。接种GM处理的土壤中阿特拉津最高降解率达到了91.6%,其中菌根效应占22.6%。接种AM真菌的宿主植物根际土壤中微生物数量多于不接种处理,且GM优于GI处理,说明AM真菌能促进根际微生物的繁殖。此外,接种AM真菌后能显著增加土壤中脲酶活性,但对过氧化氢酶活性影响不显著。认为GM是一株比较理想的修复阿特拉津污染土壤的AM真菌。     

蚯蚓与菌根提高玉米生长和氮磷吸收的互补效应

【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。研究蚯蚓菌根互作及其对玉米吸收土壤中的氮、磷养分的影响,可为提升土壤生物肥力及促进农业的可持续发展提供理论依据。【方法】本研究采用田间盆栽方式,以玉米为供试作物,研究蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)互作及其对玉米养分吸收的影响。试验设置P 25和175 mg/kg两个水平。每个磷水平进行接种与不接种菌根真菌以及添加与不添加蚯蚓,共8个处理。调查了玉米生长、养分吸收以及真菌浸染和土壤养分的有效性。【结果】两个磷水平下,蚯蚓和菌根在增加玉米地上部和根系生物量方面有显著正交互作用(P0.05)。接种菌根真菌的各处理显著增加了玉米的侵染率及泡囊丰度、根内菌丝丰度等菌根指标。同时添加蚯蚓和接种菌根真菌的处理(AM+E)显著提高了菌根的侵染率、菌丝密度、丛枝丰度和根内菌丝丰度但是泡囊丰度有所下降。两种磷水平下,AM+E处理玉米地上部和地下部含氮量和含磷量均显著高于其他三个处理。在低磷条件下,地上部氮磷总量的增加分别是添加蚯蚓和接菌的作用;而地下部磷总量的增加主要是菌根真菌的作用。在高磷条件下,单加蚯蚓显著增加玉米氮磷的总量,而接种菌根真菌对玉米氮磷吸收的影响未达显著性水平。在高磷条件下,单加蚯蚓的处理显著提高玉米地上地下部生物量(P0.05),而单接菌的处理效应不显著,蚯蚓菌根互作通过提高土壤微生物量碳、氮实现对玉米生长和养分吸收的调控。在低磷条件下,单接菌显著提高了玉米的生物量(P0.05),单加蚯蚓的处理具有增加玉米生物量的趋势。菌根真菌主要促进玉米对磷的吸收,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮磷养分增加土壤养分的有效性,蚯蚓菌根互作促进了玉米根系对土壤养分的吸收并形成氮磷互补效应。【结论】无论在高磷还是低磷水平下,蚯蚓菌根相互作用都提高了玉米地上地下部生物量、氮磷吸收量同时提高了土壤微生物量碳、氮。蚯蚓菌根相互作用对植物生长的影响取决于土壤养分条件。在高磷条件下(氮相对不足),蚯蚓菌根互作通过调控土壤微生物量碳、氮调控玉米生长和养分吸收。低磷条件下,菌根主要发挥解磷作用,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮素,蚯蚓和菌根互补调控土壤中氮、磷,从而促进植物的生长和养分吸收。     

玉米幼苗对芘污染土壤微生物活性及多样性的影响

通过盆栽土培试验研究了玉米幼苗生长期间对芘污染土壤微生物活性及多样性的影响。结果表明,玉米加快了土壤中芘的降解,提高了芘在土壤中的降解速率。试验期间,根际土中可提取态芘含量显著低于非根际土,根际土微生物生物量碳、微生物熵、多酚氧化酶和脱氢酶活性均高于非根际土,代谢熵低于非根际土。脂肪酸（FAME）分析结果表明,与非根际土相比,芘污染玉米根际土微生物群落结构发生了显著的变化,主要表现在真菌特征脂肪酸以及真菌/细菌的比值显著升高,细菌和GN^-细菌特征脂肪酸显著降低,且这种效应随着培养时间的推移在P〈0.01水平显著。根际土和非根际土中丛枝菌根真菌、GN^＋细菌和放线菌特征脂肪酸差异随着培养时间的延长逐渐加大,45 d时其差异均在P〈0.05水平显著。     

不同施铜水平下接种AM真菌对海州香薷根际pH的影响

研究表明,丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌对宿主植物生长和吸收、转运重金属的作用受土壤pH的影响[1-3]。植物可以通过分泌质子或有机酸等改变根际土壤的pH,接种AM真菌可以改变宿主植物的根系分泌物[4-6],从而影响土壤pH。Li等[7]研究发现,接种AM真菌的白三叶在根-土界面、菌丝室及菌丝-土壤界面的pH均降低。Li和Christie[8]发现Zn污染土壤中接种G.mosseae降低了红三叶植物体内Zn浓度和吸收量;菌根处理土壤的pH比对照土壤高,土壤溶液中的Zn浓度低,在施Zn量大时尤为显著。AM真菌菌丝往往在利用NO3-N的同时释放出OH-,导致…     

分根装置中接种AM真菌对玉米秸秆降解及土壤微生物量碳、氮和酶活性的影响

本试验通过两室分根装置种植玉米,利用网袋法研究接种Glomus mosseae和Glomus etunicatum两种AM真菌对玉米秸秆降解的影响。试验分别在玉米移栽后第20 d、30 d、40 d、50 d和60 d时取样,通过测定接种AM真菌后玉米秸秆中碳、氮释放,土壤中3种常见酶活性、微生物量碳、微生物量氮及土壤呼吸的动态变化,探讨AM真菌降解玉米秸秆可能的作用机制。研究结果表明:经60 d的培养后,与未接种根室相比,接种G.mosseae和G.etunicatum真菌的菌根室玉米秸秆降解量提高了20.75%和20.97%;另外,接种G.mosseae和G.etunicatum加快了玉米秸秆碳素释放,降低了氮素释放,致使碳氮比降低25.45%和26.17%,有利于秸秆进一步降解。在本试验条件下,接种AF真菌的菌根室中土壤酸性磷素酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性均有显著提高,并增加了微生物量碳、氮和土壤呼吸作用,形成了明显有别于根际的微生物区系。这一系列影响都反映出AM真菌能够直接或间接作用于玉米秸秆的降解过程,是导致玉米秸秆降解加快的重要原因。     

接种AM真菌对采煤沉陷区文冠果生长及土壤特性的影响

煤炭井工开采往往造成地表塌陷,导致了土壤养分贫瘠和水分缺乏,土壤沙化和水土流失,从而限制了当地矿区植被生长,而丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AM真菌)对植被生长有促进作用。以文冠果为宿主植物,采用野外原位监测和室内分析方法,研究了未接种和接种丛枝菌根真菌对采煤沉陷区复垦植物文冠果生长和土壤特性的影响。结果表明:与未接种AM真菌处理相比,接种AM真菌显著提高了文冠果根系菌根侵染率和土壤根外菌丝密度,7月接种AM真菌文冠果的株高、冠幅和地径提高了31.89%,23.07%,9.89%。同时,9月接种AM真菌处理的根际土壤全氮、碱解氮和有机碳含量分别比对照组增加0.29g/kg、13.0mg/kg和1.4g/kg,接种AM真菌显著提高了根际土壤的含水率、总球囊霉素和易提取球囊霉素,而速效磷和速效钾的含量显著降低。相关分析结果表明,菌根侵染率、土壤根外菌丝密度与根际土壤理化性质之间存在协同反馈效应。因此,接种AM真菌促进了采煤沉陷区复垦植被文冠果的生长和土壤的改良,这对矿区水土保持、维持生态系统稳定性和持续性具有重要意义。     

丛枝菌根真菌根内菌丝碱性磷酸酶活性与菌根共生效应的研究

试验研究 3种丛枝菌根真菌根内菌丝碱性磷酸酶活性与菌根共生效应的结果表明 ,3种丛枝菌根真菌对宿主植物的效应不同 ,与接种G .spp处理和未接种对照相比 ,接种G .m和G .i处理显著增加玉米地上部和根系干物质量、P浓度和吸P量 ,但后两者间无显著差异 ;而接种G .spp处理与对照无显著差异。播种后 35d时接种G .m和G .i处理根内菌丝碱性磷酸酶活性显著高于接种G .spp处理 ,而前二者间无显著差异 ,且随生长时间的变化趋势相似 ,35d时酶活性最高 ,35～ 5 0d呈迅速下降趋势 ,至 70d时酶活性仍下降且趋于平缓。G .spp酶活性则一直处于较低水平 ,随生长时间的延长略有起伏。即接种不同丛枝菌根真菌时 ,根内菌丝碱性磷酸酶活性高的菌根真菌对玉米生长促进作用较大 ,可提高玉米P营养状况 ;反之则对玉米生长和P营养状况无明显促进作用 ,且与对照无显著差异。出苗后 35d时根内菌丝碱性磷酸酶活性是预测丛枝菌根真菌对玉米生长效应的有效生理指标之一。     

蚯蚓菌根互作对土壤酶活、 甘薯根系生长及养分吸收的影响

【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。单独对土壤微生物或土壤动物的研究较多,但对土壤微生物与土壤动物之间相互作用的研究很少。因此研究它们对土壤和植物生长的作用可为挖掘土壤生物的潜力和提高土壤生物肥力提供依据。【方法】采用盆栽试验,研究了蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)互作对甘薯生长和养分吸收的影响。试验采用两因素完全随机试验设计,分为接种和不接种菌根真菌及添加和不添加蚯蚓。试验共4个处理: 不加菌根和蚯蚓(CK); 接种菌根真菌(AM); 添加蚯蚓(E); 添加蚯蚓和菌根真菌(E+AM),每个处理4次重复。调查了甘薯养分吸收、 根系形态及土壤养分变化,采用Canoco4.5软件对土壤生物与植物对应关系进行RDA (redundancy analysis)分析。【结果】接种菌根真菌显著提高了甘薯地上和地下部生物量(P0.05),而添加蚯蚓的处理仅提高了甘薯地上部生物量。同时添加蚯蚓和菌根的处理显著提高了甘薯地上地下部生物量,并且高于其他三个处理(P0.05)。与对照相比,接种菌根真菌显著提高了土壤磷酸酶活性(P0.01),增幅近一倍; 同时提高了土壤磷的植物有效性,土壤有效磷含量下降了30%左右。添加蚯蚓后土壤脲酶活性从5.45 mg NH+4-N/g显著增加到8.71 mg NH+4-N/g,土壤碱解氮的含量从5.82 mg/kg显著增加到6.89 mg/kg (P0.05)。RDA分析表明蚯蚓菌根互作对甘薯地上和地下部氮磷含量、 根表面积、 根体积、 根平均直径和根尖数均存在显著的正交互效应。蚯蚓菌根互作通过调控土壤酶和改变土壤养分有效性促进甘薯对土壤氮磷养分的吸收。【结论】蚯蚓(Eisenia fetida)通过调控土壤脲酶和碱性磷酸酶增加了土壤中氮磷的有效性从而促进甘薯地上部生长。丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)通过调控土壤磷酸酶和增加植株地上地下部吸磷量从而促进甘薯生长。添加蚯蚓或接种菌根真菌均能增加根系吸收面积和根体积从而促进甘薯对养分的吸收。蚯蚓和菌根真菌相互作用通过调控土壤酶和改变土壤养分有效性以及促进根系发育从而互补的促进甘薯养分吸收和生长。     

不同AM菌根菌分泌的磷酸酶对根际土壤有机磷的影响

以三叶草为材料,利用3室隔网培养方法,研究了4种AM菌根菌侵染三叶草后对根际土壤酸性和碱性磷酸酶活性以及菌丝酶活性对土壤有机P的影响。结果表明,接种AM菌根菌 (9周) 对根际土壤酸性和碱性磷酸酶活性均有增强作用,但作用强度主要取决于菌丝在土壤中的生长状况,Glomus属菌根菌在整个菌丝室 (0~6cm) 都影响土壤磷酸酶的活性,其活性在整个菌丝室中都比Gigaspora的高。同一属不同种的根际土壤磷酸酶活性差异不大。AM菌根根际土壤磷酸酶对土壤有机P的降解有很强的促进作用。     

多氯联苯污染土壤的紫云英–根瘤菌联合修复效应

选用紫云英(Astragalus sinicus L.)作为宿主植物,通过盆栽试验研究了接种紫云英根瘤菌(Rhizobium huakuii)对多氯联苯污染土壤的修复效应。结果表明,经过100天的修复作用后,单接种根瘤菌、种植紫云英以及紫云英接种根瘤菌处理土壤中多氯联苯的去除率分别为20.5%、23.0%、53.1%,均显著高于对照处理(P<0.01)。而且发现接种根瘤菌显著增加了紫云英根际土壤的微生物生物量碳、氮,明显增强了土壤微生物群落的碳源利用能力,从而改善了微生物群落功能多样性。可见,紫云英–根瘤菌共生体对多氯联苯污染土壤表现出较好的修复潜力。     

Phospholipid fatty acid composition of a 2,4,6-trinitrotolune contaminated soil and an uncontaminated soil as affected by a humification remediation process

Analysis of phospholipid fatty acids (PLFAs) was performed to investigate effects of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) contamination and soil remediation on microbial biomass and community structure. A TNT-contaminated and an uncontaminated soil from a former ammunition plant were analysed before and after a humification/remediation process. TNT contamination reduced microbial biomass but indicated only minor differences in PLFA composition between the contaminated and uncontaminated soils. The humification process increased microbial biomass and altered soil PLFA patterns to a larger degree than did TNT contamination.     

Differential decomposition of arbuscular mycorrhizal fungal hyphae and glomalin

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are obligate symbionts of most higher plants. In addition to being a major component of soil microbial biomass, AMF hyphae produce glomalin, a recalcitrant glycoproteinaceous substance highly correlated with soil aggregate water stability. This study addresses the lack of knowledge concerning the decomposition of hyphae and glomalin. We used an experimental design that exploited the lack of saprobic capabilities of AMF hyphae by incubating field soil samples in the dark, and hence in the absence of plant or AMF hyphal growth. In 150 days, hyphal length decreased 60%, while glomalin, quantified by the Bradford protein assay, declined only 25%. Immuno-reactive glomalin decreased 46%. This study serves as a proof-of-concept for further examination of factors that influence decomposition of AMF hyphae using similar experimental designs.     

丛枝菌根真菌对红三叶草利用不同有机磷源的研究

以红三叶草为材料 ,利用三室隔网培养方法 ,施用不同有机磷源 :植酸钠 (Na -Phytate)、核糖核酸 (RNA)和卵磷脂 (Lecithin) ,研究接种菌根真菌Glmous versiforme对土壤及外加有机磷源的利用效率 ,另设无机磷及不施磷作为对照。结果表明 ,接种菌根真菌能明显增加植株干物重、含磷量和吸磷总量。与各有机磷处理相比 ,无机磷处理前期的生长效应较好 ,施用有机磷各处理在不同生长时期均明显促进了植株生长 ,但不同有机磷源之间没有显著差异。在植株吸磷量上 ,植株生长 7周以前 ,磷酸二氢钾处理高于其它处理 ,而植株生长 10周时 ,植酸钠处理高于磷酸二氢钾处理。接种菌根处理由于丛枝菌根活化了土壤有机磷 ,到植株生长 10周时其吸收有机磷的量已占吸磷总量的 76 .7%。     

多氯联苯污染土壤的微生物生态效应研究

以多氯联苯（Polychlorinated biphenyls,PCBs）自然污染的农田土壤为材料,分析土壤中微生物区系组成、生物量C、N、土壤基础呼吸以及微生物群落功能多样性的变化。研究结果表明,在以4-氯、5-氯同系物为主的PCBs污染土壤中,污染程度对土壤细菌、放线菌的数量影响不明显,而真菌的数量除与土壤污染程度有关,可能还受到土壤pH等性状的影响;土壤微生物C、N与土壤基础呼吸随污染程度的加剧呈下降趋势,但微生物C／N基本没有变化;Biolog分析显示,土壤微生物代谢剖面（AWCD）及Simpson指数在污染程度相差较大的两组土壤样品中差异均达到了显著性水平,表明PCBs污染引起了土壤微生物群落功能多样性下降,降低了微生物对不同单一碳源底物的利用能力。     

羟基磷灰石–植物联合修复对Cu/Cd污染植物根际 土壤微生物群落的影响

针对江西贵溪Cu、Cd重金属污染土壤,通过田间试验,比较无机生物材料羟基磷灰石及3种植物(海州香薷、巨菌草、伴矿景天)与羟基磷灰石联合修复对土壤总Cu、Cd的吸收及对活性Cu、Cd的钝化吸收能力差异。采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析法,比较不同修复模式对土壤微生物群落结构的影响,以评估土壤微生态环境对不同修复措施的响应。研究结果表明:羟基磷灰石的施加可显著提高土壤pH,并有效钝化土壤活性Cu、Cd含量,但对土壤总Cu、Cd的含量影响较小。植物与羟基磷灰石的联合修复在显著降低土壤活性Cu、Cd(P0.05)的同时,减少了植物根际土壤总Cu、Cd的含量(P0.05)。不同修复措施对土壤微生物群落组成影响差异明显。单独施加羟基磷灰石与土壤真菌群落呈显著正相关,使土壤真菌生物量提高,从而引起真菌/细菌(F/B)的升高。植物与羟基磷灰石的联合修复可有效缓解土壤真菌化的趋势,其中巨菌草与羟基磷灰石的联合修复可有效提高土壤革兰氏阳性、革兰氏阴性细菌生物量及多样性,降低F/B值,从而降低土壤真菌病害的风险。不同植物根系活性代谢引起有机质的积累促进植物与羟基磷灰石处理中根际有机碳含量显著提高。聚类增强树(Aggregated boosted tree,ABT)分析结果表明:不同修复模式是影响土壤微生物群落的重要因素,其次土壤pH和Cu的含量及活性也是改变重金属污染区域微生物群落的因子。该研究从微生物群落结构角度解释了植物与羟基磷灰石联合修复对土壤微生态体系的作用,为开展Cu、Cd等重金属污染地植物与无机生物材料的联合修复方式的筛选及实施提供可靠的理论依据。     

Responses of soil microbial biomass and community composition to biological soil crusts in the revegetated areas of the Tengger Desert

As a key component of desert ecosystems, biological soil crusts (BSCs) play an important role in dune fixation and maintaining soil biota. Soil microbial properties associated with the colonization and development of BSCs may indicate soil quality changes, particularly following dune stabilization. However, very little is known about the influence of BSCs on soil microbes in sand dunes. We examined the influence of BSCs on soil microbial biomass and community composition in revegetated areas of the Tengger Desert. BSCs increased soil microbial biomass (biomass C and N), microbial phospholipid fatty acid (PLFA) concentrations and the ratio of fungal to bacterial PLFAs. The effects varied with crust type and crust age. Moss crusts had higher microbial biomass and microbial PLFA concentrations than cyanobacteria-lichen crusts. Crust age was positively correlated with microbial biomass C and N, microbial PLFA concentrations, bacterial PLFA concentrations, fungal PLFA concentrations and the ratio of fungal to bacterial PLFAs. BSCs significantly affected microbial biomass C and N in the 0–20 cm soil layers, showing a significant negative correlation with soil depth. The study demonstrated that the colonization and development of BSCs was beneficial for soil microbial properties and soil quality in the revegetated areas. This can be attributed to BSCs increasing topsoil thickness after dunes have been stabilized, creating suitable habitats and providing an essential food source for soil microbes.     

Glomalin-related soil protein and water relations in mycorrhizal citrus (Citrus tangerina) during soil water deficit

Glomalin-related soil protein (GRSP), a glycoprotein of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) secreted into soil, governs the aggregate stability, but the role of GRSP in soil and plant water is sparsely studied. The 24-week-old red tangerine (Citrus tangerina) inoculated with Glomus etunicatum and G. mosseae were subjected to a soil drying for 12 days as soil water deficit (SWD). Length of SWD significantly reduced mycorrhizal colonization, soil hyphal length, and leaf and soil water potential (Ψ), but increased total GRSP (T-GRSP), easily extractable GRSP (EE-GRSP), and proportion of water-stable aggregates (WSAs) in >0.25 mm size, irrespective of AMF source. The AMF-inoculated seedlings showed significantly higher T-GRSP, EE-GRSP, and leaf/soil Ψ than non-AMF seedlings during SWD. A significantly positive correlation was observed for mycorrhizal colonization versus leaf or soil Ψ, and hyphal length versus leaf Ψ, suggesting that root intra- and extra-radical hyphae participated in water transport. Interestingly, in GRSP fractions, only T-GRSP was significantly positively correlated with 0.25–1 and >0.25 mm WSA and negatively with leaf and soil Ψ. These results revealed a strong glue function of T-GRSP (not EE-GRSP and hyphae) to alter the proportional distribution of WSA size, thereby aiding toward prevention of soil water loss for improving soil–plant water relations.