生物炭和AM真菌配施对连作辣椒生长和土壤养分的影响

研究生物炭和丛枝菌根(arbuscularmycorrhizal,AM)真菌对连作辣椒生长和土壤养分的影响,可为辣椒连作土壤改良和新型肥料的开发提供理论依据。采用温室盆栽试验,设置4个生物炭添加水平(0、1%、2%、3%), 2个接菌水平[接菌(+AM)和不接菌(-AM)]。辣椒生长60 d后收获并测定其生理指标、土壤酶活性及土壤养分含量。结果表明,施加生物炭和接种AM真菌处理促进了连作辣椒的生长,提高了辣椒叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素含量。接种AM真菌对辣椒的促生效果弱于生物炭,而生物炭和AM真菌配施的促生效果最佳。接种AM真菌促进辣椒对P吸收的效果优于生物炭;但对于K吸收来说,施加生物炭的效果优于接菌。生物炭(3%)和AM真菌配施条件下,辣椒根部N、P、K含量分别较对照(0生物炭和-AM处理)显著提高74.04%、106.42%和78.82%。生物炭(3%)与AM真菌配施处理菌根侵染效果最佳,侵染率高达58.96%,较0生物炭+AM处理提高41.59%。土壤pH随生物炭添加量的增加呈增加趋势,但差异不显著。土壤脲酶、蔗糖酶活性随生物炭添加量的增加呈增加趋势,且差异显著,接种AM真菌处理对其影响不显著。土壤速效钾、有效磷、有机质含量随生物炭添加量的增加而增加,接种AM真菌对土壤有机质含量、阳离子交换量(CEC)无显著影响。土壤速效钾、有效磷、碱解氮含量均在生物炭(3%)和AM真菌配施条件下达最大。与单一处理相比,生物炭和AM真菌配施在促进连作辣椒生长、改善连作土壤养分方面具有显著的协同增效作用,尤其是3%生物炭与AM真菌配施条件下效果最佳。     

黑土农田施加AM菌剂对大豆根际菌群结构的影响

为揭示在黑土农田条件下施加丛枝菌根(AM)菌剂对作物根际微生物群落的影响,试验以大豆为研究对象,田间播种时分别施加根内球囊霉(Glomus intraradices,GI)和摩西球囊霉(Glomus mosseae,GM)两种AM菌剂,以单施化肥处理(F)和不施加AM菌剂及化肥处理(CK)作为对照,采用传统与现代分子生物学手段,研究大豆根际土壤中菌群结构及根系内AM真菌多样性。结果表明:GI、GM处理的大豆菌根侵染率最高达到78.3%和86.6%;GI、GM、F处理的大豆根际土壤中可培养细菌、真菌和放线菌三大菌群的数量与CK处理相比显著提高(p0.05)。分离大豆结荚期根际土壤中AM真菌孢子,共获得Acaulospora属真菌3种,Glomus属真菌7种,孢子密度均较低,G.intraradices和G.mosseae均为各自处理的优势种群。对大豆结荚期根系和根际土壤PCR-DGGE图谱条带的丰度及优势条带测序分析,结果表明根际土壤中的AM真菌菌群数明显高于根系中AM真菌的菌群数量,GI处理的大豆根际土壤中AM真菌丰度值最大,GM处理大豆根系里的AM真菌丰度值最大,F处理的根际土壤中总AM真菌的数量最少;施加AM菌剂处理的大豆根系及根际土壤中的优势菌群分别为外源施加的两种AM真菌。     

丛枝菌根真菌提高感染青枯菌番茄根际土壤细菌群落多样性和稳定性及有益菌属相对丰度

  【目的】  青枯病是由茄科雷尔氏菌 (Ralstonia solanacearum, 亦称青枯菌) 诱导产生的一种高温高湿型土传病害,土壤温度高、湿度大时易于青枯菌的繁殖进而引发青枯病。丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhiza, AM) 可能通过调控根际微生物区系对病原体产生影响,我们研究了AM真菌对青枯菌入侵条件下土壤细菌群落的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum) 为试材进行盆栽试验,供试AM真菌为摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae) M47V,供试病原菌为茄科雷尔氏菌QL-RS 1115 (GenBank:GU390462)。催芽5日的番茄种子,接种AM菌剂的为菌根苗,未接种AM真菌的为非菌根苗。在番茄幼苗生长30天时,一半菌根苗和非菌根苗接种青枯菌,另一半不接种青枯菌,共4个处理。在接种青枯菌后1天和14天,采集番茄样品,采用抖土方法采集根际土壤,利用实时荧光PCR分析番茄根际青枯菌数量,采用16S rRNA高通量测序探究土壤细菌群落多样性和结构稳定性。  【结果】  在接种青枯菌初期 (1天),非菌根苗接种青枯菌 (TR–AMF) 和菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 两组处理的根际土壤细菌群落结构发生明显改变,Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数显著降低 (P<0.05),共现网络的节点数和连接数明显减少,模块化程度降低,共现网络简化表明细菌群落结构的稳定性降低。接种青枯菌14天后,不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益细菌属在感染青枯菌的番茄根际富集,细菌共现网络的节点数和连接数增加,模块化程度提高,表明细菌群落稳定性得到恢复。与非菌根苗相比,菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 和菌根苗未接种青枯菌 (TN+AMF) 两个处理番茄根际土壤中青枯菌丰度显著降低 (P<0.05)。AM真菌显著提高Chao1指数和Shannon指数 (P<0.05),提高了感染青枯菌番茄根际土壤中黄杆菌属(Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter)、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter) 的相对丰度,同时增加了共现网络的节点数和连接数,并促进番茄根际细菌物种之间的良性互作,提高细菌网络的复杂程度。  【结论】  感染青枯菌的番茄根际会富集不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益菌属以提高其抗病性,恢复细菌多样性和群落稳定性。接种AM真菌可显著降低番茄根际土壤中青枯菌的丰度,特别是侵染青枯菌后提高番茄根际的黄杆菌属 (Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter) 、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter)的相对丰度,进而抑制土壤中青枯菌的生长,并通过提高细菌的多样性和丰富度,促进番茄根际细菌物种之间的稳定共生和良性互作,从而提高细菌群落对青枯菌的抵抗能力。     

根际溶铁细菌与AM真菌协同提高石灰性土壤铁有效性的机制研究

石灰性土壤普遍存在铁有效性低导致的植物缺铁黄化现象,严重影响农业可持续发展。筛选高效溶铁细菌并探讨其与菌根真菌（AMF）协同提高土壤有效铁含量、改善植物铁营养机制具有重要意义。以石灰性土壤和番茄（Lycopersicon esculentum）为试材进行盆栽试验,分别接种Advenella kashmirensis（B1）、Arthrobacter cupressi（B2）、Klebsiella variicola（B3）、Variovorax guangxiensis（B4）和Enterobacter ludwigii（B5）5株细菌,以不接菌处理为对照（CK）,筛选出高效溶铁菌株B1、B2和B3。将其与纯培养得到的AM真菌孢子（Rhizoshagu irregularis, Ri）组合,设置单独接种AM真菌（Ri）、单菌与Ri（B1+Ri、B2+Ri和B3+Ri）、菌群与Ri（B1+B2+B3+Ri）共接种处理,进一步探究单菌及菌群与AMF协同促进石灰性土壤难溶性铁的活化和促进植物铁吸收的机制。结果表明：（1）与对照相比,接种B1、B2和B3能够显著促进番茄生长,根系和地上部全铁积累量分别提高6.48倍和2.61倍（B1）、4.11倍和2.03倍（B2）、4.37倍和2.25倍（B3）;新叶活性铁含量分别提高74.21%、1.33倍和1.75倍。（2）与单接AMF相比,不同共接种组合显著增加番茄生物量,各部位平均全铁积累量显著提高58.32%~119.43%,其中B3+Ri处理、B1+B2+B3+Ri处理下番茄根系活性铁含量分别提高41.47%和44.30%、新叶活性铁含量分别提高12.61%和12.77%。不同共接种组合处理显著提高AM真菌的菌根侵染率,较单接AM真菌处理提高13.35%~30.99%;根系铁还原酶活性增加9.86%~22.07%,根系LeFIT1、LeFRO2和LeMYB72基因表达显著上调。与单接AM真菌相比,B3+Ri和B1+B2+B3+Ri处理下根际土壤pH分别降低0.21和0.09,土壤有效铁含量分别提高15.78%和55.23%。综上,AM真菌与3株高效溶铁细菌的协同作用可显著提高石灰性土壤铁有效性并改善植物铁营养,不同类型溶铁细菌与AMF的协同作用机制不同,为解决石灰性土壤铁有效性低的问题提供了微生物途径。     

农村混合污水灌溉对小麦生长及其根际微环境的影响

以土柱模拟试验为基础,利用不同稀释倍数的农村混合污水(污水∶清水为1∶0,1∶1,0∶1)灌溉小麦,进而研究农村混合污水灌溉(WG)对小麦生长、根际土壤养分、酶活性和微生物多样性的影响。结果表明,污水含量的高低对小麦生长及根际土壤养分、酶活性和微生物多样性有一定的影响。与清水灌溉(CK)相比,WG处理后:(1)小麦株高、径粗、鲜重和干重均显著高于CK(P0.05),小麦叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量显著增加(P0.05);(2)小麦根际土壤除有机质含量增加16.42%外,pH、土壤全氮、全钾、全磷、速效磷、速效钾和碱解氮含量及综合肥力均降低(0.95%～16.79%),且速效钾含量降低较为显著(P0.05);(3)小麦根际土壤酸性磷酸酶、脲酶和转化酶活性均显著高于CK(P0.05),过氧化氢酶活性显著降低(P0.05);(4)由Shannon、Ace、Chao、Coverage、Simpson指数及细菌和真菌在genus水平上的微生物群落结构分布可知,小麦根际土壤细菌多样性降低,真菌多样性增加。同时,改变了小麦根际土壤细菌和真菌在genus水平上优势种的相对丰度,但细菌优势种的种类没有发生改变,真菌优势种的种类发生改变。研究结果可为示范区农村混合污水灌溉模式的研究提供有力的理论依据。     

野生大豆与栽培大豆抗旱性对接种丛枝菌根真菌的响应

采用盆栽试验,分别对栽培大豆和野生大豆接种AM真菌进行研究,同时设不接种对照。接种和不接种处理均下设2种水分处理:植物生长期间全程正常供水和前期正常供水后期干旱处理,研究了水分胁迫下接种丛枝菌根(AM)真菌对栽培大豆和野生大豆生理生化特性的影响及菌根水孔蛋白基因GintAQPF1和GintAQPF2表达量的变化。结果表明:干旱胁迫下接种AM真菌能刺激野生大豆和栽培大豆根系伸长生长,对茎秆的促进作用并不明显;干旱胁迫下脯氨酸含量与过氧化氢酶(CAT)活性显著高于未接种对照组,其中接种AM真菌的野生大豆脯氨酸含量、CAT活性增幅最大;未接种AM真菌的栽培大豆与野生大豆丙二醛(MDA)含量与相应接种AM真菌组比显著增加;接种AM真菌的野生大豆与栽培大豆中GintAQPF1和GintAQPF2表达量均显著增加,其中野生大豆GintAQPF2表达量显著高于栽培大豆。说明接种AM真菌能够促进脯氨酸积累,增加CAT活性,提高GintAQPF1和GintAQPF2基因表达,刺激根系的伸长生长。     

长期种植毛竹林土壤丛枝菌根真菌群落演变趋势

为揭示长期种植毛竹林土壤丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizae,AM)真菌群落演变特征,通过磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid,PLFA)和Illumina Miseq测序平台研究了AM真菌生物量及群落结构的演变趋势。结果表明,长期种植毛竹林土壤养分含量总体呈下降趋势,球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)含量及AM真菌生物量也显著降低(p0.05),其中易提取态球囊霉素相关土壤蛋白(Easily extractable glomalin-related soil protein,EE-GRSP)含量与有机质、碱解氮、速效钾显著正相关(p0.05),而AM真菌菌丝生物量(16:1ω5 PLFA)与碱解氮极显著正相关(p0.01)。长期种植毛竹林显著降低了土壤2~0.25 mm大团聚体比例(p0.05),且与AM真菌菌丝生物量极显著正相关(p0.01)。测序结果表明,毛竹林土壤AM真菌以球囊霉属(Glomus)为优势种群,其次为无梗囊霉属(Acaulospora),长期种植毛竹后土壤球囊霉属相对丰度显著增加而无梗囊霉属显著降低(p0.05)。非度量多维尺度转换排序(Non-metric multidimensional scaling,NMDS)分析显示,对照马尾松林与不同种植年限毛竹林土壤AM真菌群落显著区分(p=0.001),土壤含水量(p=0.005)、碱解氮(p=0.001)、有效磷(p=0.014)对AM真菌群落结构变异具有重要贡献。长期种植毛竹显著降低了AM真菌生物量、球囊霉素相关土壤蛋白含量以及2~0.25 mm大团聚体比例,并改变了AM真菌群落结构,不利于土壤碳固存和维持生态系统稳定。     

生物质炭及过氧化钙对旱地红壤酶活性和微生物群落结构的影响

明确生物质炭等改良剂对土壤酶活性及土壤微生物群落结构的影响,对南方红壤旱地改良剂的合理施用及评价不同改良剂对旱地红壤肥力的影响具有重要意义。针对江西旱地红壤进行室内培养试验,试验设置4个处理,即CK、Ca(过氧化钙,1.72 g/kg)、C(生物质炭,21.46 g/kg)、C+Ca(过氧化钙,1.72 g/kg;生物质炭,21.46 g/kg),利用磷脂脂肪酸方法(PLFA),研究改良剂对土壤微生物量和组成以及土壤酶活性、土壤活性有机碳的影响。结果表明:旱地红壤中添加生物质炭和过氧化钙土壤提高可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量;增加蔗糖酶(INV)、淀粉酶(AMY)及脲酶(URE)活性,特别是配施(C+Ca)显著提高土壤活性碳含量及酶活性。PLFA分析表明,土壤微生物总PLFAs量的大小顺序为:C+CaCCaCK;各处理土壤细菌的相对丰度最大,大约占微生物总含量的80%,放线菌次之,大约占微生物总含量的13%～15%,而真菌和丛枝菌根真菌的相对丰度较低。生物质炭和过氧化钙增加了革兰氏阴性菌(GN)/革兰氏阳性菌(GP)值,尤以C+Ca处理增加幅度最大。主成分分析(PCA)表明,添加生物质炭和过氧化钙能够改善土壤微生物群落结构;计算主成分的综合得分,配施(C+Ca)处理的综合得分最高,对土壤微生物群落结构的影响最大。冗余分析(RDA)表明,土壤MBC、DOC和土壤INV酶活性是影响土壤微生物数量和结构的主要因子。因此,施用生物质炭和过氧化钙能够明显提高旱地红壤微生物生物量,改变红壤微生物群落结构以及激发红壤酶活性,且配施效果最显著。     

不同施磷水平下 AM 真菌发育及其对玉米氮磷吸收的影响

【目的】不同丛枝菌根 (abuscular mycorrhizal,AM) 真菌菌种 (株) 因其分离地点及宿主的不同,其生理发育与生态功能差异显著,尤其是土壤养分状况对其影响更明显。研究不同土壤磷水平对 AM 真菌侵染宿主及生长发育繁殖的影响,以及不同 AM 真菌对玉米生长及氮磷吸收的影响,可以深化了解 AM 真菌与土壤磷的关系。 【方法】采用盆栽试验,以玉米为宿主植物,土壤灭菌后分别添加 0、50、200、500 mg/kg 4 个水平的磷营养 (P0、P50、P200、P500),并分别接种 6 种 AM 真菌,以不接种为对照。测定了 AM 真菌侵染率、丛枝丰度、孢子数、菌丝密度、玉米植株氮磷比 (N/P) 生态化学计量特征,讨论了不同土壤磷水平与 AM 真菌生长发育间的关系,以及 AM 真菌对玉米吸收利用氮、磷的影响。 【结果】在 P50 条件下,AM 真菌的侵染率、根内丛枝结构、根外生物量 (孢子数、菌丝密度) 显著高于不加磷 P0 和 P200 和 P500 处理,而且 AM 真菌侵染及生长发育指标在高磷水平时,显著下降。不同磷水平处理下,不同 AM 真菌对玉米的侵染能力及生物量存在明显差异。在 P0 和 P50 条件下,接种 G.m 处理侵染率达到 75%,菌丝密度达 240 m/g,显著高于其他五个 AM 真菌。AM 真菌 C.c、R.a、C.et 的菌根侵染状况及生物量次之,D.s、D.eb 最差。在高磷 P200 和 P500 条件下,仅有 F.m 真菌处理的侵染状况及生物量最高。在 P0、P50 水平下,接种 F.m、R.a、D.eb 显著降低了植株氮含量;在不加磷 (P0) 水平下,接种处理均显著促进了玉米植株中磷含量的提高,在 P50 水平下,F.m 植株磷含量显著高于不接种对照;在 P0、P50、P200 水平下,接种 AM 真菌处理降低了玉米植株中 N/P 比,且不同菌种间存在差异,接种真菌 F.m 处理的 N/P 比明显最低。 【结论】土壤添加低量磷 (50 mg/kg) 更适合 AM 真菌的侵染及生长发育,也利于菌根效应的发挥。侵染能力及效应以耐高磷菌种 F.m 最好,然后依次为 C.c、R.a、C.et。在适量磷条件下,接种 AM 真菌能够调节植株体 N/P 比达到平衡,改善植物营养状况,促进玉米生长。     

氟磺胺草醚对大豆根际土壤微生物和酶活性的影响及其在根际的降解

【目的】 本研究旨在探讨不同浓度氟磺胺草醚在大豆根际土壤中的微生态效应,及其在根际土壤中的降解动态,为进一步研究除草剂的残留污染提供科学依据。 【方法】 以中黄13号大豆为材料,采用根箱进行了模拟栽培试验。设施用氟磺胺草醚3.75 mg/kg (低)、7.5 mg/kg (中)、18.75 mg/kg (高) 3个水平,以不添加氟磺胺草醚处理为对照,调查了大豆根际土壤细菌、真菌、放线菌数量,分析了根际土壤中过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、蔗糖酶4种酶活性,以及氟磺胺草醚在大豆根际土壤中的降解规律。 【结果】 低浓度氟磺胺草醚处理的大豆根际土壤细菌数量显著低于对照根际土壤 (P < 0.05),高浓度氟磺胺草醚处理在28 d时显著高于对照 ( P < 0.05);中浓度氟磺胺草醚处理与对照没有显著性差异。不同浓度氟磺胺草醚处理的大豆根际土壤真菌和放线菌数量与对照差异不显著。氟磺胺草醚处理的大豆根际土壤过氧化氢酶活性与对照没有显著差异;磷酸酶活性在取样初期略有降低;低浓度氟磺胺草醚处理的土壤脲酶活性显著降低,中浓度和高浓度处理对脲酶活性表现为先刺激后抑制;高浓度氟磺胺草醚处理的蔗糖酶活性在42 d和56 d时显著低于对照。高浓度氟磺胺草醚降解速率明显高于低浓度和中浓度,并且在试验初期降解迅速;3种浓度氟磺胺草醚在大豆根际土壤中的降解均符合一级动力学方程,降解半衰期由低浓度到高浓度逐渐变短。 【结论】 3种浓度氟磺胺草醚总体上降低大豆根际土壤中细菌的数量,而对大豆根际土壤真菌和放线菌的数量均没有显著影响。氟磺胺草醚对大豆根际土壤过氧化氢酶活性没有显著影响,在短期内对磷酸酶活性有一定程度的抑制作用,低浓度氟磺胺草醚可以显著降低大豆根际土壤脲酶活性,而高浓度氟磺胺草醚在试验后期可以显著抑制大豆根际土壤蔗糖酶活性。大豆根际土壤中氟磺胺草醚初始浓度越高,降解速率越快,半衰期越短。      

厌氧发酵牛粪对浮萍生长和养分吸收的影响

养分从牛粪到农田的循环利用是养牛场可持续发展、资源利用和环境保护的重点研究内容。利用奶牛场废水种植水生植物被认为是一种有效的废水处理及养分循环的方法。本文研究了3种浮萍[少根紫萍0128（Landoltia punctata 0128）、膨胀浮萍7589（Lemna gibba 7589）和小浮萍9517（Lemna minuta 9517）]在厌氧发酵过的奶牛场废水中种植时的养分吸收和生物质变化。在28 d的测试期间,种植在稀释比例为1：18的厌氧发酵过的牛奶场废水中的少根紫萍01283获得最高的总氮吸收率（11.6%±1.6%）,种植在稀释比例为1：27厌氧发酵过的牛奶场废水中的少根紫萍0128获得最高的总磷吸收率（15.4%±4.4%）;相应地少根紫萍鲜重的增长率分别为0.11 g·d^-1和0.17 g·d^-1。3种浮萍中,少根紫萍最具有吸收牛奶场废水氮、磷并获得较高生物质的潜力。     

Direct monitoring of Rhizobium sp. (Cicer) in nodules and soil using lac Z fusions

We constructed lacZ fusions in Rhizobium sp. (Cicer) by random Tn5-lacZ mutagenesis. The lacZ⁺ fusants formed blue colonies on a Rhizobial minimal medium containing 5-bromo-4-chloro-3-indolyl--D-galactopyranoside (X-gal). Rhizobium sp. (Cicer) fusant HSL-2 was identified in nodules and soil in a mixed population on the basis of the lacZ⁺ phenotype. Nodule occupancy of inoculated Rhizobium sp. (Cicer) HSL-2 (lacZ⁺) was assessed by directly streaking the nodule sap on X-gal plates. This method revealed differences between rhizobia carrying identical antibiotic markers. The rhizobial population in soil was estimated by direct plate counts using a medium containing X-gal. Introduction of lacZ into the Rhizobium sp. thus provided a simple and direct method for identifying strains from nodules and soil.     

Influence of extractable iron,aluminium, and manganese on P-sorption in flooded acid sulfate soils

We evaluated the effect of 1 N NH₄OAc and sodium-citrate dithionite extractable forms of soil Fe, Al, and Mn on P-sorption of a flooded acid sulfate soil (Sulfic Tropaquepts) and a non-acid sulfate soil (Typic Tropaquepts) under different soil oxidation-reduction and pH conditions. We used Maha-Phot soil (Sulfic Tropaquepts) and Bangkok soil (Typic Tropaquepts) from the Bangkok Plain, Thailand, and incubated them with 0.2% rice straw under aerobic (O₂ atmosphere) and anaerobic (N₂ atmosphere) conditions at three different levels of pH (4.0, 5.0, and 6.0) for 6 weeks in stirred soil suspensions with a soil to 0.01 M CaCl₂ solution ratio of 1:7. After the incubation period, the soil suspensions in the first treatment (control) were not washed or pretreated with any extractants. For the second treatment (II), the soil suspensions were treated with 1 N NH₄OAc (buffered to pH 4.0) to remove Fe, Al, and Mn in exchangeable form. In the third treatment (III), the soils suspensions were treated with sodium citrate dithionite solution (20%) to remove Fe, Al, and Mn in the form of free oxides. The soil residues were then equilibrated with KH₂PO₄ ranging from 0 to 500 mg P kg^-1 soil. Sorption isotherms were described by the classical Langmuir equation. The P-sorption parameters under study were standard P requirement (SPR), Langmuir maximum sorption capacity (X _m), Langmuir sorption constant (k), and buffering index (BI). Treating soils with 1 N NH₄OAc reduced X _m by 32–55%, SPR by 68–84%, and also decreased the differences in P-sorption due to the effects of pH and oxidation-reduction conditions. Significant correlations between the P-sorption parameters and the amount of free iron oxides indicated the primary role of iron oxides in P-sorption of acid sulfate soils. Aluminium oxides seemed to play a secondary role in P-sorption of these soils. Manganese also showed an important effect on P-sorption, but the mechanism is ambiguous.This is a contribution from the Wetland Biogeochemistry Institute, Louisiana State University, Baton Rouge, LA 70803-7511     

低氮胁迫下小麦抑草作用的化感效应与资源竞争分析

化感效应和资源竞争在作物抑草中起重要作用。为区分低氮胁迫下小麦抑草作用的化感效应与资源竞争,以强化感小麦品种‘115/青海麦’、‘92L89’和弱化感小麦‘抗10103’为材料,设置氮水平为25 mg·L-1、50mg·L-1、100 mg·L-1和200 mg·L-1的水培试验,通过小麦与看麦娘共培、应用含小麦根系分泌物的小麦-看麦娘共培液处理看麦娘,分别测定了小麦对看麦娘的生物干扰作用、化感效应及资源竞争效应。结果表明,不同化感潜力的小麦对看麦娘的抑制能力存在显著差异,抑制率大小为‘115/青海麦’(55.1%~73.9%)‘92L89’(48.9%~65.9%)‘抗10103’(15.4%~45.5%),且抑制率随氮水平的降低而增大。在小麦的抑草作用中,化感效应与资源竞争并存。低氮胁迫条件下,强化感小麦抑草能力增强主要通过提高化感效应实现;弱化感小麦抑草能力增强主要通过提高资源竞争实现。不同化感潜力小麦的抑草作用在低氮胁迫下表现出不同的生态策略。小麦抑草作用的化感效应均随氮水平降低而增大,其抑制率随氮水平的变化可用一元二次方程加以拟合。     

Trace gas emissions from soil of the central highlands of Mexico as affected by natural vegetation: a laboratory study

In the central highlands of Mexico, mesquite (Prosopis laevigata) and huisache (Acacia schaffneri), N₂-fixing trees or shrubs, dominate the vegetation and are currently used in a reforestation program to prevent erosion. We investigated how natural vegetation or cultivation of soil affected oxidation of CH₄, and production of N₂O. Soil was sampled under the canopy of mesquite (MES treatment) and huisache trees (HUI treatment), outside their canopy (OUT treatment) and from fields cultivated with maize (ARA treatment) at three different sites while production of CO₂, and dynamics of CH₄, N₂O and inorganic N (NH₄⁺, and NO₃^–) were monitored in an aerobic incubation. The production of CO₂ was 2.3 times higher and significantly greater in the OUT treatment, 3.0 times higher in the MES treatment and 4.0 times higher in the HUI treatment compared to the ARA treatment. There was no significant difference in oxidation of CH₄ between the treatments, which ranged from 0.019 g CH₄–C kg^–1 day^–1 for the HUI treatment to 0.033 CH₄–C kg^–1 day^–1 for the MES treatment. The production of N₂O was 30 g N₂O–N kg^–1 day^–1 in the MES treatment and >8 times higher compared to the other treatments. The average concentration of NO₃^– was 2 times higher and significantly greater in the MES treatment than in the HUI treatment, 3 times greater than in the OUT treatment and 10 times greater than in the ARA treatment. It was found that cultivation of soil decreased soil organic matter content, C and N mineralization, but not oxidation of CH₄ or production of N₂O.     

水稻与慈姑间作栽培对水稻病虫害和产量的影响

合理的间套作种植能够显著降低病虫害的发生,但已有相关研究主要集中在旱地作物种类或旱稻上,而水田环境下水稻间作体系的作物搭配及种植模式研究目前还十分缺乏。本文通过田间对比试验研究了水稻与慈姑间作栽培对水稻病虫害、微环境以及水稻产量的影响效应。结果表明,间作栽培模式对稻飞虱和稻纵卷叶螟无显著的防控效果。但在拔节期和抽穗期期间,间作栽培模式下水稻纹枯病病丛率分别比单作处理低64.3%和88.2%,稻瘟病病叶率在灌浆期和乳熟期显著低于单作,表明间作栽培模式显著降低了水稻稻瘟病和纹枯病的发生。间作栽培模式下水稻叶片POD、SOD和CAT酶活性与单作模式相比出现了不同程度降低,单作模式下水稻较高的病害发生程度可能是导致叶片保护酶活性增高的原因;间作栽培在早午时段降低了水稻叶片表面的空气湿度,且水稻叶片光合有效辐射强度在多数时段均高于单作栽培,说明间作栽培模式改善了稻田小气候环境,有利于降低病菌的滋生和传播;光合气体交换日进程测定结果表明,灌浆期间水稻/慈姑间作栽培模式下水稻叶片净光合速率、蒸腾速率以及气孔导度在日间大部分时段均高于单作水稻,说明间作栽培模式提高了水稻的群体光能利用率以及群体光合效率;间作栽培模式下的土地当量比为1.17,表明水稻与慈姑间作栽培模式不仅能有效控制水稻病虫害的发生,同时能起到良好的增产效果。     

北亚热带次生毛竹林冠生态水文效应及其影响因素分析

对长江三角洲森林生态定位站北亚热带次生毛竹林(Phyllostachys edulis)林冠水文作用进行了观测研究.结果表明:(1)毛竹林林冠截留量、透流量、树干茎流量变化范围分别为0.21～4.55 mm,0～105.88 mm,0～2.8 mm;截留率、透流率、树干茎流率变化范围分别为1.3%～100%,0～96.3%,0～11.8%;年截留量、透流量、干流量分别为171.7,864.78,74.3 mm;年截留率、透流率、树干茎流率分别为15.5%,77.9%,6.7%.(2)毛竹林林冠截留量(率)、透流量(率)、树干茎流量(率)均与降雨量、降雨强度存在着不同程度的相关性,降雨特征对毛竹林林冠分配降雨的各环节影响最大.(3)不同雨量级、雨强条件下,毛竹林分配降雨效果差异显著.     

磷胁迫下蔗糖对水稻苗期根适应性和磷酸转运蛋白基因表达的影响

磷是植物生长和发育中最重要的必须元素之一。尽管土壤中磷资源很丰富,但大部分磷是以植物不能吸收利用的固定态和有机态存在,特别是以酸性土壤为主的南方稻田,水稻缺磷现象非常严重。理解和掌握水稻对低磷的适应机制有助于利用分子手段培育磷高效利用水稻品种。为阐明蔗糖提高水稻耐低磷的机制,本研究对水稻幼苗进行不同磷、糖处理,分析水稻幼苗在不同磷糖配比培养基中的根系结构、无机磷、酸性磷酸酶活性的变化,并利用定量RT-PCR技术分析水稻磷酸转运蛋白基因(OsPT)和酸性磷酸酶基因(OsSAP1)的表达。试验设2个磷浓度:无磷和85 mg·L?1KH2PO4,2个蔗糖浓度:无糖和3%蔗糖,正交设计。结果表明,在低磷胁迫时添加蔗糖,能使水稻幼苗的根总长度、总根数、根冠比显著增加,根分泌的酸性磷酸酶活性降低,但水稻体内的磷酸转运酶活性提高。11个与磷具有高度亲和力的磷酸转运酶的表达发生了改变,其中根优势表达的4个基因OsPT2、OsPT3、OsPT4、OsPT6对磷、糖的影响最为敏感,暗示了蔗糖是通过调节磷转运蛋白维持磷的吸收和平衡。增加根系的蔗糖分配能够提高水稻幼苗对磷胁迫的耐受性。     

Energy balance and partition in Inner Mongolia steppe ecosystems with different land use types

Land use change and grassland degradation are two of the most critical problems ubiquitously found in arid and semi-arid areas in Northern China. Energy fluxes, including net radiation (R_n), latent heat flux (LE), sensible heat flux (H) and soil heat flux (G), were examined over an entire year (December 2005 to November 2006) in different steppe ecosystems – the steppe and cropland in Duolun and the fenced and grazed steppe in Xilinhot – in Inner Mongolia based on direct measurements from four eddy-covariance flux towers. The seasonal changes in R_n, LE, H and G of the four sites were similar, with very low values during the period of snow cover from December to February, followed by a gradual increase in the growing season. The opposite seasonal patterns of the LE and H fraction resulted in significant seasonal changes in Bowen ratio (β). Human activity in cropland ecosystems not only resulted in a rapidly shift between LE and H, but also triggered a decrease in latent heat fraction because of a shortened growing season of crop plants. The significantly positive relationships between canopy surface conductance (g_c) and LE/LE_eq of all of the study sites suggested that a lack of precipitation coupled with high VPD conduced remarkable decreases of stomatal conductance. This could impede the latent heat partitioning of available energy (R_n − G) in semi-arid ecosystems, Inner Mongolia. The obvious decrease in the values of g_c and the decoupling factor (Ω) in both the cropland and the degraded steppe suggested that land use change could depress latent flux fraction and increase its sensitivity to air and soil drought.     

Effect of low root temperature on symbiotic nitrogen fixation and competitive nodulation of Onobrychis viciifolia (sainfoin) by strains of arctic and temperate rhizobia

Summary Symbiotic effectiveness and competitive nodulation of the temperate forage legume sainfoin (Onobrychis viciifolia cv. Melrose) by two strains of arctic rhizobia (from Astragalus or Oxytropis sp.) and two strains of temperate rhizobia (from sainfoin) were evaluated at temperatures of 9, 12, or 15°C for roots and 20°C (day) and 15°C (night) for shoots. The inocula consisted of effective individual or paired arctic and temperate strains which were identified on the basis of differential growth. At 9°C, the arctic strains were generally more competitive than the temperate strains, whereas at the highest temperature tested, the converse was apparent. Symbiotic effectiveness (shoot dry weight, nitrogenase activity, and number of nodules) was similarly affected by root temperature, except that at 15°C the arctic strains were generally as effective as the temperate strains. The marked interaction between temperature and strain on competitiveness or on effectiveness indicates symbiotic adaptation of the arctic rhizobia to low temperatures. On the basis of these data we suggest that the use of selected, cold-adapted rhizobia in sainfoin inoculants may be beneficial in temperate regions where low soil temperatures occur early in the growing season.Contribution no. 413 and 1334 of the Agriculture Canada Sainte-Foy Research Station and Plant Research Centre, respectively