植物根际微生物研究进展

根际微生物是植物根系环境中特有的微生物群.分析植物类型、土壤类型、栽培管理制度等因素对根际微生物群落多样性和群落结构的影响,阐述根际微生物对植物生长发育的积极作用,以期为进一步研究与利用根际微生物来促进作物优质高产提供参考.     

长期污水灌溉对小麦根际土壤微生物区系的影响

研究长期污水灌溉对小麦根际土壤微生物区系的影响.采用大田采样和室内培养分析,结果表明,与对照相比,长期污灌区根际土壤中细菌、放线茵、固氮茵、硝化细茵、氨化细茵和纤维分解茵浓度降低,真菌、反硝化细菌浓度增加.综合考虑各种微生物对作物的不同影响,长期污水灌溉不利于植物生长.     

土壤低含量铅时冬小麦幼苗根际微生物群落的变化

采用土壤盆栽试验法研究了土壤低含量铅(Pb)(质量比小于300 mg/kg干土)对冬小麦幼苗根际微生物的影响特征.与对照相比,幼苗生长3周和7周时,低含量Pb对细菌数量的平均抑制率分别为16.25％和8.62％(p＜0.01);幼苗生长3周、7周和12周时,低含量Pb对真菌数量的平均抑制率分别为34.08％、39.89％和17.49％(p＜0.01);7周和12周时,与对照相比,低含量Pb极显著(p＜0.01)抑制放线菌数量增殖.幼苗生长3周时,真菌数量与Pb含量极显著(p＜0.01)相关;7周时,真菌、放线菌和微生物总数与Pb含量显著(p＜0.05)相关.低含量Pb处理下,根际真菌/细菌比值较对照显著降低,微生物代谢功能多样性变化显著.研究结果表明:土壤低含量Pb对冬小麦幼苗根际土壤微生物数量及微生物群落结构特征影响显著.     

再生水灌溉对植物根际土壤特性和微生物数量的影响

采用盆栽试验方法,以自来水灌溉为对照,分析研究了不同水质灌溉下对不同园林植物根际土壤特性的影响.结果表明:在土壤理化性状方面,再生水灌溉情况下,几种园林植物的土壤pH与对照相比无显著差异;土壤全盐量、水溶性钠和氯离子含量均高于自来水灌溉,多种植物土壤中含量与自来水灌溉相比达到了显著差异或极显著差异;在土壤养分方面,与对照相比,碱解氮、有效磷、速效钾含量差异不显著;在土壤微生物方面,再生水灌溉不同程度的促进了土壤微生物数量的增加,其中,细菌增加显著,放线菌和真菌数量与对照相比虽有所升高,但并未达到显著水平.     

加气灌溉对大棚甜瓜土壤酶活性与微生物数量的影响

利用空气压缩机为大棚甜瓜根系供气,采用正交试验设计,研究滴灌带埋深(10、25、40 cm)、加气频率(每天加气1次、每2 d加气1次、每4 d加气1次、不加气)、灌水上限(灌水至田间持水量的70%、80%、90%)对大棚甜瓜种植下土壤酶活性及微生物数量的影响。研究结果表明:1加气灌溉对土壤酶活性、土壤微生物数量均有显著影响。其中对细菌、放线菌数量影响由大到小依次为加气频率、滴灌带埋深和灌水上限;对过氧化氢酶和脲酶活性、真菌数量影响由大到小依次为滴灌带埋深、加气频率和灌水上限。2最适宜的滴灌带埋深为25 cm。3每天加气1次土壤脲酶活性最高,细菌数量也最多;每2 d加气1次土壤过氧化氢酶活性最高,真菌数量最多。4灌水至田间持水量的80%过氧化氢酶活性最高,放线菌数量最多,灌水至田间持水量的90%脲酶活性最高,细菌及真菌数量最多。     

根际促生细菌应用方式下金银花生长与根际环境特征

为提高植物根际促生细菌在干旱环境下的应用效果,以Bacillus cereus DZ1为供试菌株,探讨了清水稀释和豆芽汁营养液稀释处理下其在交联聚丙烯酰胺(CLP)中的存活特征,然后通过金银花造林实验,研究了接种B.subtilis DZ1(PGPR)、施用CLP(CLP)、接种B.subtilis DZ1并混施CLP(C-P)和CLP-PGPR凝胶(CPG)对植物生长及根际环境微生物特征的影响。结果表明,同清水稀释处理相比,豆芽汁营养液稀释处理CLP中的有效活菌数量显著提高19.45%~664.05%,CLP可以作为PGPR的吸附载体。同PGPR处理相比,CPG处理根系分泌物中的氨基酸总量、有机酸总量和总糖含量分别提高37.36%、30.04%和8.18%;直接接种B.cereus DZ1对根际土壤微生物量碳影响较小,但CPG处理显著提高了微生物量碳含量,并明显增强了土壤微生物呼吸作用,其微生物呼吸速率较PGPR、CLP、C-P和CK分别高出18.02%、9.93%、8.56%和18.91%;CPG处理还降低了代谢熵,与另外4个处理相比其下降幅度分别为12.74%、7.62%、8.02%和14.02%。无论B.cereus DZ1何种接种方式均对金银花的造林成活率影响不显著,但CPG处理显著增加了植物的干物质积累量,其叶片相对含水率较C-P处理显著增加10.34%,而相对电导率降低9.70%。可见,CLP-PGPR凝胶方式更有利于接种微生物的定殖存活,可改善金银花根际土壤的微生态环境,增强植物干旱耐受性的同时促进植物生长。     

保水剂施用方式对侧柏根际微生态环境的影响

为探讨保水剂施用方式对侧柏根际微生态环境的作用效果,以侧柏裸根苗为试材,通过盆栽试验研究了不施肥和保水剂(CK)、单施尿素(U)、单施保水剂(S)、保水剂-尿素混施(SUM)和保水剂-尿素凝胶(SUG)等处理对侧柏根际土壤酶活性、微生物多样性及生长的影响。结果表明:同U处理相比,SUG处理明显增加了根系分泌物中氨基酸总量、有机酸总量和总糖含量;SUG处理显著提高了根际土壤过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性,其中脲酶活性分别较CK、U、S、SUM处理提高29.53%、14.88%、27.81%、7.82%;同时SUG处理亦提高根际土壤微生物平均吸光度(AWCD)、丰富度指数和均匀度指数,并降低了优势度指数,其中丰富度指数分别比CK、U、S、SUM处理提高28.78%、30.22%、26.91%、8.39%。此外,SUG处理还显著促进了侧柏地径和株高的生长,并明显高于其他处理。与SUG处理相比,S、SUM处理对侧柏根际土壤酶活性和微生物多样性的影响作用较小,说明保水剂-尿素凝胶方式较单施保水剂和保水剂-尿素混施方式可显著增强侧柏的干旱适应能力。由此可知,保水剂-尿素凝胶方式有利于改善侧柏根际土壤微生态环境,增强抵御干旱胁迫的能力,并促进生长。     

生物炭对设施黄瓜根际土壤养分和菌群的影响

以设施黄瓜根际土壤为试验对象,通过每hm2添加5、10、20、40、60 t不同生物炭量作为处理,研究黄瓜结果期养分和细菌群落变化规律,探讨生物炭调控二者间相互作用机制。试验结果表明:在生物炭添加量为5~60 t/hm2时,在黄瓜结果期可不同程度提高根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机碳含量和全氮质量比;在20~60 t/hm2时,可明显提高结果盛期根际土壤细菌中变形菌门、放线菌门、厚壁菌门丰度而降低酸杆菌门、绿弯菌门丰度;生物炭通过调控并提高变形菌门γ-变形菌纲、放线菌门放线菌纲放线菌目等细菌数量和比例,促进根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾质量比的提高;经综合比较,20 t/hm2的生物炭量处理效果优于其他处理,与对照相比,在结果盛期可提高根际土壤碱解氮质量比39.86%、速效磷质量比135.95%、速效钾质量比81.35%、有机碳质量比82.89%、全氮质量比73.77%。     

同步滴灌施肥条件下根际土壤水氮分布试验研究

通过室内土槽试验,探讨了停灌后不同时间,同步施肥滴灌对土壤水分及土壤硝态氮在土壤剖面分布的影响。结果表明:停灌后,各处理土壤水分以滴头为中心沿径向向四周扩散;由于水分在横向及纵向运动,上下层土壤水势梯度随径向距离增加而逐渐减少。停灌后,氮浓度3、2 g/L处理硝态氮的含量与径向距离及土层深度成反比;氮浓度0 g/L处理硝态氮的含量随径向距离及土层深度增加先增大后减小,氮浓度0 g/L处理硝态氮在深度分布表现为"上低中高下稳定"抛物线分布。     

不同水分条件下温室番茄土壤呼吸变异性分析

利用日光温室田间试验的方法,研究了不同时期不同土壤相对含水率对樱桃番茄土壤呼吸的影响。结果表明,土壤含水率为90％～100％田持时,番茄在生长季大部分时间的土壤呼吸速率较高,当土壤温度下降到20℃后,水分处理土壤呼吸速率差异不显著;变水处理对土壤呼吸存在后效应,高水变低水处理的土壤呼吸速率与恒水处理和低水变高水处理差异...     

不同耕作技术条件下向日葵土壤水分及产量变化分析

在半干旱地区把振动深松和坐水种2种耕作技术应用到经济作物向日葵的种植中,在各个生育阶段采集土壤水分指标和光合指标,分析了不同耕作措施对土壤水分变化和光合速率的影响,以及各处理对产量的影响。试验结果表明,把振动深松和坐水种结合起来,有利于前期保苗和土壤水分的积累,效果明显,实际产量增幅明显;干旱少雨季节,在振动深松和坐水种基础上适当补水,可以大幅提高产量,避免减产。     

含砂层层位及厚度变化条件下层状土上升毛管水运动特性研究

【目的】解决我国西北地区土壤次生盐碱化问题。【方法】通过室内试验,对层状土上升毛管水运动特性进行了分析,并考虑了含砂层层位和厚度共同变化影响下的毛管水运动特性变化规律,建立了地下水补给量、毛管水上升高度随时间变化的函数关系,并进一步对其地下水补给量和毛管水上升高度等值线变化分布情况进行了对比分析。【结果】含砂层层位与体积常数和高度常数之间有明显的正相关关系;与达到稳定时的地下水补给速率和毛管水上升速率有明显的负相关关系,由于含砂层的作用,达到稳定时的地下水补给速率和上升速率与含砂层厚度有明显的负相关关系;当地下水补给的时间持续在0～4 d、含砂层层位在30～50 cm之间变化、厚度在0～15 cm变化时,地下水补给量和毛管水上升高度受二者的影响最为明显;当地下水补给的时间持续在4～12 d、含砂层层位在15～30 cm之间变化、厚度在15～30 cm之间变化时,地下水补给量和毛管水上升高度受二者的影响最为明显。【结论】函数中拟合参数体积常数v、稳定补给速率q*、地下水补给时间常数τQ决定了层状土地下水补给量的变化规律;毛管水上升高度υ、稳定上升速率μ*、上升高度时间常数τh决定了层状土毛管水上升高度的变化规律。     

季节性冻融期灌溉水量对土壤温度时空变化的影响

以位于山西省晋中盆地的农科院试验田为基地,运用灰色关联度和spss软件对2013-2014年季节性冻融期不同灌水量下土壤温度的时空变化规律进行了统计分析。结果表明:灌水量对土壤的冻融过程存在一定影响,有明显的增温效应,但在不同的冻融阶段有所差异:缓慢冻结阶段,灌水量高的地块土壤降温速度慢;快速冻结和拟稳定冻结阶段,20~50cm范围内土壤温度随着灌水量的增加而增加,呈现显著的正相关性;融化阶段中后期,不同灌水定额下土壤温度随时间线性增加,增温速率几乎相同。同一冻融阶段剖面地温随深度的变化规律为:土壤温度在10cm内出现极小值,当土壤深度大于30cm时,土壤温度与深度的线性相关性随着灌水量的增加而增加,同一时间剖面地温的增减速率随灌水量的增加而减少。     

宁夏葡萄园土壤微生物量及土壤酶活性动态变化

【目的】探讨宁夏长期种植葡萄后土壤微生物量及土壤酶活性的时间、空间变化规律。【方法】本试验以宁夏种植20 a的葡萄园为研究对象,分别在不同物候期(萌芽展叶期、开花坐果期、果实成熟期及落叶期)和不同土层深度(0～20、20～40 cm和40～60 cm)采集葡萄的根际土壤和非根际土壤,测试土壤的微生物生物量碳、氮、磷和土壤脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性。【结果】根际土壤微生物量碳、氮量随着土层的加深逐渐降低,非根际土壤微生物量碳、氮量随着土层的加深逐渐升高。土壤微生物量磷在根际土壤中随土层加深其质量浓度逐渐升高,非根际土壤中微生物量磷随着土层加深其质量浓度降低。根际在0～20 cm对土壤微生物量碳、氮的富集率最高,分别为30.50%和45.26%;而土壤微生物量磷在40～60 cm土层达到最高,富集率为59.29%。根际土壤的脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶和蔗糖酶活性随着土层的加深其活性逐渐降低;而非根际土壤的脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性随着土层的加深其活性逐渐升高。根际土壤和非根际土壤中脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性随着物候期表现出先降低后升高的变化趋势,而土壤磷酸酶的活性出现先升高后降低的变化趋势。通过Pearson相关系数对土壤的酶活性和土壤微生物生物量进行相关分析可知,土壤磷酸酶活性和蔗糖酶活性与微生物生物量碳呈显著正相关,与微生物生物量氮呈极显著正相关,土壤脲酶活性与微生物量磷呈显著负相关。【结论】长期种植葡萄后,根际土壤微生物碳和氮有明显的富集效应。根际土壤与非根际土壤的四种土壤酶活性变化规律不一致,可能与葡萄根际分泌物及土壤微生物多样性有关,需进一步研究。     

基于ZigBee技术的果蔬大棚土壤墒情管理系统

为进一步改善果蔬大棚的种植效率,以ZigBee通信传输技术为切入点,针对大棚土壤墒情管理系统展开研究。在果蔬大棚运行管理机理的基础上,以准确获取并有效辨识出果蔬大棚不同区块的土壤墒情状况为目标,建立ZigBee数据通信模型,进行数据采集处理与精准传输过程分析以及土壤墒情管理系统体系化设计,搭建平台进行土壤墒情管理系统作业状况监测。试验结果表明:基于ZigBee技术的土壤监测试验平台,土壤含水率监测值与实际仪器测得值之间的相对误差控制在5%以内,一致性较好;ZigBee技术应用后,系统的监测数据准确度可提高8.50%,土壤墒情的监测效率整体提高8.10%,满足土壤墒情监测要求,有利于农业大棚种植培养向精准化、智能化方向深度推进。     

补灌对旱作集雨下麦田微生物呼吸与熵值的影响

为探明沟垄集雨条件下限量补灌对麦田土壤质量的影响,在冬小麦生育期设置3种降雨年型(丰水年P1:275 mm、平水年P2:200 mm、干旱年P3:125 mm)和4个补灌量水平,以传统畦灌(Traditional flat planting, TF)为对照,对沟垄集雨补灌(Ridge-furrow mulching system, RF)条件下不同土层土壤微生物呼吸、土壤有机碳含量、微生物量碳含量及其熵值(土壤代谢熵和微生物熵)进行研究。连续3年的研究结果表明,与深层土壤相比,沟垄集雨补灌对表层土壤微生物呼吸强度和微生物熵影响更为显著。在冬小麦生育期降雨量和补灌量相同的情况下,沟垄集雨较传统畦灌表层和深层土壤微生物呼吸强度分别增加2.47%～21.67%和3.28%～24.59%,且均在干旱年(降雨量125 mm)达到显著性差异;而土壤有机碳含量分别降低0.42%～15.49%和3.34%～11.52%。微生物熵分别增加9.09%～27.05%和11.9%～24.76%;对同一降雨量下不同补灌处理进行显著性分析结果表明,与传统畦灌对比,沟垄集雨补灌对土壤代谢熵影响不显著。研究结果可为沟...     

日光温室滴灌条件下土壤基质势对彩椒生长的影响

利用埋在滴头正下方0.2 m深度的真空表负压计,通过控制土壤基质势下限(-10 kPa,S1;-20 kPa,S2;-30 kPa,S3;-40 kPa,S4),研究太行山山前平原日光温室覆膜滴灌条件下土壤基质势对秋冬茬彩椒(紫星二号)(Capsicum frutescens L.)生长的影响。试验结果表明,彩椒的株高和叶面积随土壤基质势的提高而增加;但过高的土壤基质势导致彩椒产量下降,土壤基质势在-30 kPa时,彩椒产量和灌溉水利用效率最高;彩椒果实的可溶性糖和可溶性固形物含量随土壤基质势的提高而降低;彩椒果实的Vc含量和土壤基质势的变化梯度没有关系。综合考虑彩椒产量、品质和灌溉水利用效率,日光温室覆膜滴灌条件下彩椒的土壤基质势控制在-20~-30 kPa最为适宜。     

棉田滴灌水盐模型及动态变化规律

建立了棉田滴灌条件下土层盐分平衡方程,对不同盐渍程度的棉田土壤水盐动态变化进行了初步研究。结果表明,滴灌能够降低地下水和土壤中的总盐含量,使地下水中的总盐含量保持在3.0g/L左右,土壤中CI-和SO42-含量变化趋势和总盐含量变化一致;土壤含盐量主要集中土壤表层0～25cm,0～100cm土壤含盐量呈指数函数关系,经模型验证与实测值较为吻合;土壤的含盐量直接影响棉花的出苗率、生长发育和生理特性,进而影响棉花的产量和品质。研究为土壤盐碱化防治和棉田水分管理提供科学依据。