水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的遗传多样性分析

利用PCR—RFLP检测了水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的nifH基因。对54个阳性克隆的nifH 限制性内切酶Mnl I的RFLP图谱进行UPGMA聚类分析和最大似然法分析，结果表明了8对相似的带型(相似性> 50%)和2对同源性为100%的带型分别来源于水稻根际土壤及根组织内外，3种特有的带型均来源水稻根际土壤和3种特有带型来源于水稻根组织内外。证明了水稻根际土壤和水稻根组织的固氮微生物具有显著的多样性，也初步显示了土壤中某些固氮微生物能定植于水稻根内或根表。     

有机肥对水稻根际土壤中微生物和酶活性的影响

利用根际箱在红壤上研究了有机肥对水稻根际有效磷、根际微生物和土壤酶活性的影响。试验结果表明,有机肥明显地提高水稻根际和非根际土壤真菌、放线菌和细菌的数量及土壤有效磷的含量。根际土壤各类微生物的数量大于非根际土壤,表现出明显的根际效应。施用有机肥使根际效应增加,其效应为细菌 放线菌 真菌。有机肥还明显地促进水稻根际无机磷溶解菌和有机磷分解数量以及磷酸酶和脲酶的活性,同时对水稻根际土壤磷转化速率有明显的提高,从而加速了土壤养分的转化。     

氨基酸有机肥对棉花根际和非根际土壤酶活性和养分有效性的影响

在新疆石河子进行了2年不同氨基酸有机肥施用量的大田试验,测定棉花根际和非根际土壤酶活性和有效养分含量。结果表明,棉花根际土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、纤维素酶活性高于非根际,且脲酶、纤维素酶活性达到显著差异。新陆早8号根际过氧化氢酶活性高于新陆早12号,但蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、纤维素酶活性低于新陆早12号。根际碱解N呈显著降低,速效P呈增加趋势。膜下滴灌根际和非根际土壤过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、土壤pH及非根际的碱解N、速效P、根际的速效K较淹灌高,而土壤蔗糖酶、纤维素酶、根际碱解N、速效P、非根际的速效K较淹灌低。氨基酸有机肥对棉花根际和非根际土壤酶活性都有增加作用。土壤pH随着有机肥施用量的增加呈下降趋势,根际低于非根际。氨基酸有机肥增加了土壤碱解N、速效P、速效K含量。     

南亚热带不同植被根际微生物数量与根际土壤养分状况

研究了包括尾叶桉、广东凤丫蕨、柳叶竹、大叶相思、青皮、木荷、湿地松在内的7种南亚热带不同植物植被下土壤根际微生物与根际养分状况及其相关关系。结果表明，根际环境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，但对根际微生物总量具有根际效应明显;在南亚热带森林生态系统中，在植物的某些生长季节，微生物的根际效应与土壤养分的根际效应一致。     

大气中臭氧浓度增加对根际和非根际土壤微生物的影响

在大田试验下,研究了冬小麦在不同的臭氧浓度下根际和非根际土壤细菌、真菌、放线菌数量的动态变化。结果表明,随着生育时期的推进,微生物数量呈现规律性的变化,其中微生物总量在抽穗期达最大。根际、非根际土壤细菌和真菌数量均随着生育期的推进呈先增大后降低的变化趋势,分别在抽穗期和孕穗期达最大。根际、非根际土壤放线菌数量随生育期呈下降的趋势,整个生育期内臭氧浓度的升高降低了土壤微生物的数量,不同的臭氧浓度处理间细菌数量差异达显著性水平,真菌数量差异只在成熟期达显著,放线菌差异不显著。     

甲磺隆胁迫下小麦根际土壤微生物的菌群结构响应

采用根箱盆栽法,研究了甲磺隆对我国南方小麦根际与非根际土壤中三大类群微生物菌群结构的影响。结果表明:在2μg/g甲磺隆浓度胁迫下,普通细菌受到显著抑制(P<0.01),耐受细菌在前30天受影响显著,但随着甲磺隆的降解和根际效应的加强而逐渐减弱;真菌是甲磺隆污染土壤中的活跃菌群,处理根际与非根际土壤中耐受真菌与对照相比30天后即达到P<0.01的显著水平;放线菌是甲磺隆胁迫下的劣势菌。微生物三大类群对甲磺隆胁迫的响应依次为放线菌>细菌>真菌,真菌的此类特性为寻求甲磺隆高效降解菌及其快速降解机制提供了可能。     

分次施氮对水稻根际土壤微生物生态效应的影响

研究了分次施氮条件，施氮对水稻根际土壤微生物生态效应的影响，结果表明：水稻根际土壤微生物生态效应不仅仅受到根际土壤微生物的影响，同时也受到水稻生长状态的影响。一般来说，水稻生长旺盛的时候，水稻根系与根际土壤微生物竞争营养元素，导致水稻根际微生物活性的下降。在水稻生长周期内，水稻根际土壤微生物生物量C与根际土壤酶等变化不一致。分次施氮条件下，施氮对根际微生物生物量C、磷酸酶、脲酶、总蛋白和总酚有一定的影响，尤其是在水稻生长的后期，4次施氮全部完成后，施氮与不施氮表现出明显的差异。     

根际研究方法的特点及其进展

根际环境是指以微米或毫米计算的微区土壤范围内。     

根际微生物的研究及反硝化细菌的生态分析

本文对根际微生物研究的历史和现状作一简单回顾，综合分析了根际微生物的功能特性及其在农业生产中的意义；论证了不同土壤，不同作物各主要生育期根际反硝化细菌的生态分布，优势种和酶活性与氮素转化的关系。     

杉木根际土壤微生物和酶活性初探

植物根际环境的研究中,对林木根际的研究较少,近年来,南方连栽杉木林地地力衰退,杉木生长不良现象日趋普遍,引起林业界的极大关注^[1]。     

腐植酸尿素对玉米生长及肥料氮利用的影响

【目的】 利用腐植酸对氮肥的增效作用,通过研究尿素中腐植酸添加量对玉米生长及肥料氮 (15N) 吸收、分配的影响,以期为腐植酸提高尿素肥效提供理论及实践依据。 【方法】 将腐植酸增效剂按 1%、5%、10%、20% 的比例分别添加到普通尿素中,利用熔融法制备四种腐植酸尿素试验产品 (HAU1、HAU2、HAU3 和 HAU4) ,在土柱栽培试验中利用同位素15N 示踪法,研究在等氮量 (施氮量 0.1 g/kg 干土) 投入情况下,尿素中腐植酸添加量对玉米生长,玉米肥料氮吸收、分配及肥料氮在不同土层分布的影响。 【结果】 与普通尿素处理 (U) 相比,1) 四种腐植酸尿素处理均可显著提高玉米地上部生物量和籽粒产量,分别提高 5.5%～13.8% 和 6.3%～17.3%,且随着腐植酸添加量的增加而提高。2) 腐植酸尿素提高了玉米籽粒、茎、穗轴中的肥料氮含量,但差异不显著,同时降低了苞叶中的肥料氮含量;腐植酸尿素可显著提高玉米地上部和籽粒肥料氮的吸收量,分别增加 11.6%～17.0% 和 16.8%～25.9%,但随着腐植酸添加量的增加,叶和苞叶中的肥料氮吸收量会有所降低;腐植酸尿素的肥料氮收获指数提高 2.5～4.2 个百分点。3) 腐植酸尿素可显著提高15N 肥料利用率和15N 肥料土壤残留率,并降低15N 肥料损失率,15N 肥料利用率提高 5.9～8.6 个百分点,15N 壤残留率提高 1.4～2.5 个百分点,损失率降低 7.3～11.2 个百分点。4) 玉米收获后,土壤中的肥料氮主要残留在 0—50 cm 土层,腐植酸尿素在 0—90 cm 土层中的肥料氮累积残留量比普通尿素高 5.2%～10.1%。 【结论】 与普通尿素相比,在腐植酸增效剂添加比例为 1%～20% 的范围内,腐植酸对尿素均具有较好的增效作用,随着腐植酸添加量的增加,玉米籽粒产量逐渐增加;腐植酸还可促进玉米叶片和苞叶中的肥料氮向籽粒的转运,提高玉米肥料氮收获指数及籽粒肥料氮吸收量;同时还可提高尿素在土壤中的残留量,减少氮素淋溶损失。      

连作土壤盆栽大豆的根际酸度和微生物数量变化

连作土壤条件下，不同抗性品种的根际微生物变化不同。盆栽试验结果表明，连作条件下，抗病品种绥农10号和抗线2号根际环境pH中性偏碱，不利病原真菌生长；感病品种合丰25号根际则处于偏酸环境，使作物易于感染根腐病。抗性大豆品种绥农10号和抗线2号的根际细菌数量增加，真菌数量减少；感病品种合丰25号的细菌和真菌数量变化不显著。     

Fe2+对水稻生长及土壤微生物活性的影响

通过盆栽试验,模拟冷浸田土壤亚铁毒害,研究了土壤-水稻-亚铁-微生物相互作用的体系中,外加Fe2+ 不同处理水平 (0、 100、 200、 400、 800和1600 mg/kg) 对水稻苗期和分蘖期相关生理指标、 土壤微生物活性及其生态特征的影响。结果表明, 在含一定亚铁本底（207.77 mg/kg）的正常稻田土壤中,外源性Fe2+的加入将逐步抑制水稻生长、 降低土壤微生物活性。外源Fe2+浓度达100 mg/kg后,水稻的株高、 干物质积累量显著降低; 水稻叶片生理指标叶绿素含量（SPAD值）、 脯氨酸含量、 抗氧化酶系统活性则显著增加,表明外源Fe2+浓度100 mg/kg 是本研究条件下外源Fe2+ 对水稻生长产生显著毒害影响的临界点; 同时随外源Fe2+浓度的增加, 土壤微生物活性指标土壤微生物量碳、 微生物三大基础菌系总量（细菌、 真菌、 放线菌）、 功能菌系总量（氨化细菌、 固氮菌、 纤维分解菌）、 铁还原菌总量总体是先快速下降,后逐渐平稳降低。 半效应浓度EC50分析表明,外源Fe2+浓度100 mg/kg 为多数土壤微生物活性指标（微生物基础菌系总量、 功能菌系总量、 铁还原菌）EC50变化的临界值; 体系中土壤微生物活性指标和水稻生长指标的变化存在显著的相关性, 表明供试土壤亚铁对水稻生长的影响是亚铁对土壤-植物-土壤微生物系统同步影响的结果。综上结果可知,外源Fe2+浓度100 mg/kg为导致供试土壤中水稻生长及土壤微生物活性受到显著负效应的临界值,进而推知,本研究所用土壤对水稻生长和微生物活性的亚铁毒胁迫临界浓度约为300 mg/kg（含本底）, Fe2+含量超出该浓度时,需采取合理的农艺措施控制其负效应。     

长期不同施肥模式对大麦-双季稻田根际土壤有机氮组分的影响

根际土壤有机氮组分在土壤养分和作物氮素营养中具有重要作用。本研究依托长期（37年）定位施肥试验田,设置4个施肥处理：不施肥对照（CK）、单独施用化肥（CF）、秸秆还田+化肥（RF）和30%有机肥+70%化肥（OM）,于晚稻成熟期测定大麦-双季稻田根际土壤基础理化性质、微生物量氮和有机氮组分（氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解氨态氮、酸解未知态氮、非酸解性氮）含量。研究表明：相对CK处理,RF和OM处理显著增加了稻田根际土壤有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮的含量。RF和OM处理土壤微生物量氮含量分别比CK处理增加了19.8%和30.7%。酸解性氮作为根际土壤全氮的主体部分,占全氮的59.6%~72.1%;各处理根际土壤酸解性氮含量大小顺序表现为OM>RF>CF>CK。各施肥处理中,酸解有机氮中的氨基糖态氮、氨基酸态氮和酸解未知态氮含量均以OM处理最大,分别比CK处理增加139.3%、47.9%和110.0%;酸解氨态氮以RF处理最大,比CK处理增加69.9%。土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮与土壤氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮以及微生物量氮均呈极显著（p<0.01）正相关。因此,秸秆、有机肥配施化肥均能有效提高大麦-双季稻田根际土壤的供氮能力,是改善稻田土壤肥力的有效手段。     

水稻氮高效基因型根系分泌物中有机酸和氨基酸的变化特征

采用溶液培养试验,研究水稻氮高效基因型在不同供氮水平下,根系分泌物中有机酸和氨基酸种类及含量的变化情况,并探讨其与氮素利用效率之间的关系。结果表明: 1）水稻氮高效基因型氮积累量随着供氮水平的降低明显下降,而氮素利用效率显著提高; 在供氮水平为20 mg/L时,高效基因型具有较高的氮积累量,且氮素利用效率较低效基因型高42.9%（分蘖期）和21.4%（拔节期）。 2）草酸为高效基因型根系分泌的主要有机酸种类,其分泌量占有机酸总量的80%以上,其次是乙酸和柠檬酸; 有机酸分泌总量和草酸分泌量在分蘖期和拔节期随供氮水平的降低而降低,乙酸和柠檬酸分泌量在拔节期也呈相同趋势; 相同供氮水平下,高效基因型有机酸分泌总量均显著低于低效基因型,且在20 mg/L时差异明显。 3）丙氨酸为高效基因型根系分泌的主要氨基酸种类,其分泌量占氨基酸总量的50%以上,其次是丝氨酸、 谷氨酸、 天冬氨酸、 苯丙氨酸、 甘氨酸和苏氨酸,且氨基酸分泌总量和各组分氨基酸分泌量均随供氮水平的降低而降低; 在低氮水平（10 mg/L和20 mg/L）下,高效基因型氨基酸分泌总量均显著低于低效基因型。4）在分蘖期和拔节期,水稻根系分泌有机酸和氨基酸总量与氮素利用效率均呈显著或极显著负相关,有机酸分泌组分中的草酸和氨基酸分泌组分的天冬氨酸分泌量与氮素利用效率也呈显著或极显著负相关。以上结果表明,低氮条件下水稻氮高效基因型氮效率优势明显,高效基因型氮素利用效率高,有利于体内同化物质的合理分配。     

施用芝麻饼肥对植烟根际土壤酶活性和微生物碳、氮的影响

采用盆栽试验研究了施用芝麻饼肥对烟草根际土壤酶活性和微生物C、N的影响。结果表明,施用芝麻饼肥可明显提高根际土壤酶活性和土壤微生物C和N含量,芝麻饼肥和化肥配施(CF)与单施化肥(F)相比,根际土壤脂肪酶、转化酶和脲酶活性分别提高了24.85%～60.00%、23.08%～39.46%和4.17%～56.21%;根际土壤微生物C、N含量分别提高79.88%～97.14%和29.73%～74.96%。表明施用芝麻饼肥土壤生物过程活跃,有利于土壤有机物质的转化和烤烟正常生长所需的营养供应。在烟草不同生育期,根际土壤微生物C和微生物N含量动态变化不同,土壤微生物C含量在现蕾期达到最高值,而土壤微生物N含量高峰出现在团棵期。随着烟草的生长发育土壤微生物N逐渐降低,表明一部分微生物N又被释放出来,以供烟草生长发育需要;到成熟期明显降低,反映出土壤微生物N在协调土壤N素供应方面的重要作用。适量饼肥与化肥配合施用,有利于平衡烟草N素营养,改善烟叶品质。     

控释氮肥对水稻秧苗形态特征和生理特性的影响

通过种肥接触水稻育苗试验,比较秧苗叶片中几种酶活性和激素含量,探明接触性施肥提高肥料利用率的效应和机理,以确定控释肥在水稻育苗上的最佳施用量和施用方法。研究结果表明,水稻种子与大量控释氮肥接触的条件下仍能安全萌发,且用量为800 g/盘和1000 g/盘时能够明显促进水稻秧苗的生长发育;在同等施肥量的条件下,肥料在种子下方接触施用的方法最有利于秧苗的生长;控释氮肥用量为800 g/盘和1000 g/盘时,秧苗叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸-过氧化物酶(AsA-POD)活性高于常规尿素处理,而丙二醛(MDA)含量则低于常规尿素处理,这有利于促进水稻秧苗的生长;控释氮肥用量为1200 g/盘时,会导致叶片内的SOD、CAT和AsA-POD活性明显降低和MDA含量的相对增加;随控释氮肥用量的增加,秧苗叶片生长素(IAA)逐渐增加,但当达到1200 g/盘时,IAA含量突然增加;另外,氮素缺乏和过多都会诱导秧苗体内脱落酸(ABA)含量明显增加而不利于秧苗正常生长。     

Active community structure of microeukaryotes in a rice (Oryza sativa L.) rhizosphere revealed by RNA-based PCR-DGGE

The rhizosphere is one of the hot spots in soil ecosystems for a variety of microorganisms. In this study, we explored the seasonal change of the microeukaryotic community of a rice rhizosphere focusing on the active members through an RNA-based molecular approach. Rice plants (Oryza sativa L.) were grown in a pot where the rhizosphere was compartmented from bulk soil with a nylon gauze. The Eh in the rhizosphere compartment indicated that the rhizosphere was under oxic conditions in the initial stage of plant growth and then suddenly became anoxic or suboxic. Denaturing gradient gel electrophoresis targeting 18S rRNA-transcribed cDNA demonstrated that the active community of microeukaryotes in the rice rhizosphere was different from that in the bulk soil. The rhizosphere community showed a temporal shift in accordance with the shift of the redox conditions having three stages: the oxic before maximum tillering stage, anoxic/suboxic stage before maximum tillering stage, and anoxic/suboxic stage in the panicle initiation stage and thereafter. Active members specific to the rhizosphere at either the oxic or anoxic/suboxic stage were found: Heterolobosea amoeba, ciliates, and Chytridiomycota fungi for the oxic stage and oomycetes, ciliates and Ascomycota fungi in the anoxic/suboxic stage. The present results demonstrate that a specific group of microeukaryotes inhabit the rice rhizosphere even under anoxic/suboxic conditions and play various ecological roles as plant parasites, microbial grazers and organic decomposers.     

60天释放期缓释尿素可实现早稻和晚稻的一次性基施

【目的】缓释肥料是一次性施肥及减量化施肥的重要载体,探讨缓释尿素对水稻养分吸收动态及产量形成的影响,为新型肥料的研发以及水稻产量的进一步提高提供重要的理论指导。 【方法】早稻及晚稻的大田试验共设5个处理:1）不施氮（CK）;2）普通尿素分次施用（PU1,基肥50%、返青肥20%、拔节肥30%）;3）普通尿素一次性基施（PU2）;4）60天型养分释放期的缓释尿素一次性施用（PCU60）;5）90天型养分释放期的缓释尿素一次性施用（PCU90）。除不施氮处理外,其他处理氮肥用量均为N 150 kg/hm2,所有处理磷钾的用量分别为P₂O₅ 55 kg/hm2、K₂O 130 kg/hm2,肥源分别为过磷酸钙及氯化钾。田间小区随机排列,各处理重复4次。在早稻拔节期、孕穗期、抽穗期及灌浆期采集植株样品进行养分分析,在灌浆期采集剑叶及籽粒样品进行养分分析,并测定灌浆期伤流液中氮的含量以及灌浆期剑叶SPAD值的变化;在早稻及晚稻采收后记录产量和产量构成要素。 【结果】早稻产量以60天型缓释尿素处理及分次施肥处理最高,其次为普通尿素一次性施用处理及90天型缓释尿素处理,不施氮对照产量最低;而在晚稻上90天型缓释尿素处理、60天型缓释尿素处理与分次施肥处理之间水稻产量没有显著性差异。90天型缓释尿素养分释放期过长,导致了灌浆期氮素供应过剩,水稻贪青导致灌浆不足,降低了千粒重。90天及60天型缓释尿素的处理提高了早稻拔节期、孕穗期、抽穗期及灌浆期地上部及地下部氮、磷的含量,其中以90天型缓释尿素处理最高。在早稻灌浆期,90天及60天型缓释尿素的处理水稻剑叶及籽粒氮含量、茎导管伤流氮含量以及剑叶SPAD值均高于其他处理。一次性施用60天及90天缓释尿素还可以提高土壤碱解氮的含量。 【结论】缓释尿素可以用于水稻一次性施肥,但在水稻上90天型缓释尿素的养分释放期过长,而60天型缓释尿素养分释放期适中。缓释尿素可以促进水稻对氮素的吸收并且可以用于减量化施肥,缓释尿素对磷的吸收有显著的协同作用,在施用缓释尿素时还可以适当减少磷的施用量。     

Effect of rice plant growth on denitrification in rhizosphere soil

The effect of rice plant growth on the loss of basal nitrogen (N) through denitrification in the rhizosphere of subsurface soil was investigated by the ¹⁵N balance method. Labeled ¹⁵N was applied to the deep soil layer to distinguish between the N losses in the surface and subsurface soils. Denitrification in pots with whole plants (Control) was compared with that in pots with plants cut off at the base of the culm (Pcut) to evaluate the effect of plant growth on denitrification. The upward movement of the applied ¹⁵N from the deep soil was negligible. Thus, the amount of unrecovered ¹⁵N was equal to the amount of N lost through denitrification in the rhizosphere of the subsurface soil (20–150 mm soil depth). In the Control treatment, values of redox potential at 50 and 90 mm soil depths were negative throughout the experimental period. Therefore, it was assumed that the redox potential could not have been the limiting factor for the N loss through denitrification in this experiment. The α-naphthylamine-oxidizing activity of roots decreased drastically after the cutting treatment. The estimated amount of de nitrified ¹⁵N in the rhizosphere of the subsurface soil was significantly higher in the Pcut treatment than in the Control one at 30 and 40 d after transplanting (DAT), while it was comparable in the two treatments at 52 and 64 DAT. Since a greater amount of ¹⁵N loss was found to occur when there was no absorption of ¹⁵N by the plants, the absorption of ¹⁵N by plants may have contributed to the suppression of denitrification. The amount of immobilized ¹⁵N in the Control treatment was larger than that of the Pcut treatment throughout the experiment. N immobilization might have also contributed to the suppression of denitrification in the rhizosphere of the subsurface soil.