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...     

植物根际碳沉积及影响因素研究进展

植物生长过程中会向周围释放有机物质,称为碳沉积。植物根际碳沉积是土壤有机碳库的来源之一,不仅可以减少植物生长过程中碳素损失,也是土壤微生物群落的食物和能量来源,在维持土壤-植物碳素平衡中发挥重要作用。在分析根际沉积碳分配转化研究的基础上,综述了根际碳沉积主要来源、分配方向和影响因素,并在此基础上指出了未来该领域的研究重点。     

根际沉积碳研究进展

根际碳沉积在农田碳循环中起重要作用,不仅是维持根系呼吸消耗的重要组成成分,同时在植物根际碳消耗中占有相当大的比重。植物根际碳的沉积来源于植物残体的分解以及植物生育期内根际碳的释放,根际碳的沉积是土壤有机质的主要来源,根际碳沉积测定方法主要是同位素示踪技术。     

石灰性农田土壤-水稻系统根际与非根际土氮转化速率差异

为探讨石灰性农田土壤-水稻系统根际与非根际土的氮素转化特征差异,本研究以石灰性紫色土发育而成的水稻土为研究对象,通过采集水稻分蘖期和成熟期的根际与非根际土壤,开展¹⁵N成对标记室内好氧培养试验,并计算土壤各初级氮转化速率。结果表明：水稻分蘖期根际土初级矿化速率（4.45 mg·kg^-1·d^-1）和硝化速率（9.16 mg·kg^-1·d^-1）均显著低于非根际土（P<0.05）;水稻成熟期根际土初级矿化速率（6.75 mg·kg^-1·d^-1）和硝化速率（16.86 mg·kg^-1·d^-1）与非根际土无显著差异,但显著高于分蘖期根际土的初级矿化和硝化速率（P<0.05）。水稻分蘖期NH₄⁺-N固定速率显著高于成熟期,其中,分蘖期根际土NH₄⁺-N固定速率为19.75 mg·kg^-1·d^-1,与成熟期根际土相比增加了42.21%;此外,两个生育期的水稻根际土NO₃^--N固定速率均显著高于非根际土。水稻分蘖期根际土无机氮总固定速率显著大于有机氮矿化速率,有利于氮素的留存和周转,相应地,初级硝化速率显著降低,减少了土壤NO₃^--N损失。研究表明,水稻不同生育期对石灰性水稻土主要氮转化速率的影响具有差异,且这种差异可能受水稻生育期内土壤水分、根系分泌物及无机氮含量变化的调控。     

植物根际土壤生态研究进展

根际是植物与土壤、微生物相互接触与作用的重要界面,对环境变化的反应极为敏感,因此根际土壤已成为生态学的研究热点.本文对国内外关于植物根际土壤的研究进行了综述,主要从根际养分、根际微生物和根际酶活性三个方面阐述了其研究热点及进展,并提出对根际土壤系统研究的展望.     

大气CO2浓度升高对作物根际土壤氮的影响

利用FACE(Free air carbon dioxide enrichment)技术,在两种氮肥施用(低氮LN和常规氮NN)水平下,研究CO2浓度升高对水稻和小麦收获后根际和非根际土壤硝态氮、铵态氮和有机氮的影响.结果表明,相对于对照CO2浓度处理,高CO2浓度处理在显著增加作物生物量的前提下,使水稻季根际土壤硝态氮含量降低,NN水平下降低明显,小麦季变化不大,高CO2浓度处理对作物根际的影响大于非根际.高CO2浓度对土壤铵态氮含量的影响不显著,仅小幅度增加了水稻季和降低了小麦季土壤铵态氮含量,且根际降低幅度大于非根际;增加氮肥施用使土壤铵态氮含量在高CO2浓度处理增加幅度低于对照.高CO2浓度处理并没有显著增加有机氮的含量,在小麦季作物对土壤有机氮的贡献大于水稻季,且增加氮肥施用条件下根际对有机氮的贡献较大.     

作物根际研究展望

一、作物根际研究现状1.1根际微生态及其基本属性根际是指植物根系与土壤之间的微界面,其范围通常只有几个μm到几个mm。根际环境深受根系及其所关联的微生物活动的影响,因此其物理化学和生物学性质等与非根际土壤存在很大的差异。植物、土壤、微生物及其环境因子通过能流、物流和信息流的相互作用、相互制约而形成了一个具有高度组织性的复杂整体一根际微生态系统。根际微生态系统的基本属性包括：（1）特异性;（2）由植物、土壤、微生物及其环境条件等多种成分组成,并且具有整体的功能性;（3）系统内部各成分间具有内在的相关性;（4）有序性和层次性;（5）空间区域性;（6）动态性。特异性体现在植物的主导方面,具有生命活力的植物通过系统的生理代谢作用产生了根际相应,同时也决定了根际生态系统的特点。     

根际与非根际土壤铜化学行为的研究进展

铜是动植物必需的微量元素,但过量的铜会严重影响动植物的生长。近年来,随着工农业的发展,土壤的铜污染加重并成为重要的土壤环境问题之一。铜污染研究已扩展到根际微域。根际是受植物根系及其生长活动显著影响的土壤微区,其特殊的化学、物理和生物性质对重金属的形态变化和迁移性影响巨大。对近年来铜在根际pH、Eh、根系分泌物、根际有机物和微生物变化影响下的化学行为研究进展进行了综述,今后需进一步深化单个或者多个根际环境因子（pH、Eh、根系分泌物、根际有机物等）对铜形态变化影响的研究,为评估其在土壤环境中赋存释放风险、阐述铜污染土壤化学和生物修复机制提供指导。     

植物根际碳沉积计量研究的进展

植物-土壤之间的碳素流动是陆地生态系统碳循环的重要环节。总结了营养液培养法、同位素法和分子技术等现有根际碳沉积研究方法的优缺点,着重介绍了同位素计量法和C分配系数估算法两种植物根际碳沉积量的计量方法。但这些方法多数是在受控条件下对根际碳沉积量的计量,与原位条件下的根际碳沉积量有一定的差异,今后还需在研究方法的创新、根际碳沉积的变化动态评估以及植物根际碳沉积与环境因素的相关性等方面加大研究力度。     

豆科禾本科作物间作的根际生物过程研究进展

间作作为一种可持续发展的种植模式不仅具有产量和养分获取的优势,而且能够保证粮食安全、降低作物减产风险。在众多间作组合中,豆科禾本科作物间作由于种间促进及生态位互补作用,而在世界范围内被广泛应用。根际是作物-土壤-微生物相互作用的界面,是养分、水分及有害物质从土壤进入作物系统参与食物链物质循环的必经门户,在根际中所发生的生物过程不仅决定着养分的供应量和有效性,而且也影响着作物的生产力和养分利用效率。因此,本文从豆科禾本科间作的根际生物过程角度出发,综述了豆科禾本科间作对根系形态、根际微生物、根系分泌物及其生态效应的研究进展,为豆科禾本科间作体系在修复重金属污染土壤、提高土壤中养分有效性以及植物遗传改良等方面的应用提供理论依据。     

15N示踪技术在植物N素营养研究中的应用及进展

近年来,由于氮肥利用效率的不断下降,植物氮素的营养学研究更是日益受到重视。氮肥利用率受施氮水平、施用方法、土壤性状、气象条件、品种类型等多种因素的影响,平均利用率只有30%-35%。减少氨的挥发和反硝化作用,选育氮高效、耐低氮品种是提高氮素利用率、减少环境污染与资源浪费和实现农业可持续发展的主要途径。本文简要概述15N标记技术尤其是示踪技术在植物氮素的吸收、利用及分配等方面的应用及近年来的研究进展。     

施硼对花生利用氮素的影响

用~(15)N 示踪技术研究施硼对砂地花生氮素吸收的影响。试验结果表明,在含硼量很低的细质砂土上,施硼促进花生的生长发育、提高荚果产量;促进花生对氮素的吸收、提高氮肥利用率;施硼促进根瘤生长发育、提高固氮能力。收获期土壤中残留肥料氮主要以有机态氰为主,且分布于0～20cm 土层中。     

河流反硝化过程及其在河流氮循环与氮去除中的作用

全球每年通过人类活动新增的"活性"氮导致全球氮循环严重失衡,并引起水体的富营养化、水体酸化、温室气体排放等一系列环境问题。河流作为重要的氮汇,其氮循环对整个生态系统氮收支的影响、水体氮污染的改善和减少温室气体的排放与控制气候变化均具有重要意义。为了有助于理解反硝化过程中控制反硝化产物组成的影响因子,以利于增加反硝化最终产物氮气的释放,减少温室气体氧化亚氮的释放,从而加强对河流氮输送和氧化亚氮排放的管理,就河流反硝化的如下关键问题进行了综述:第一,河流反硝化作用的发生地点、时间以及其主要影响因素;第二,河流反硝化对河流氮负荷变化的响应机制;第三,河流系统的水文和地形地貌的变化对反硝化的影响,换言之,河流反硝化与河流水力学滞留时间及河流氮负荷的关系;第四,从生态系统尺度上讲,与陆地、海洋等生态系统相比,河流系统单位面积的反硝化率的时空变化特征,以及河流系统总的反硝化通量所占比例;第五,河流反硝化研究的主要方法。     

有机无机肥氮素对冬小麦季潮土氮库的影响及残留形态分布

利用15N分别标记有机肥和化肥,通过小麦盆栽试验,研究了外源氮素在典型潮土中向土壤有机氮和无机氮（铵态氮、硝态氮）各形态的转化与分配。结果表明：（1）土壤全氮受有机肥影响显著。有机肥处理土壤全氮显著提高24.8%（P<0.05）,其中铵态氮和硝态氮分别增加了59.0%和120倍;有机无机肥配施处理土壤全氮提高13.7%,其中硝态氮增加了84.5倍,均达到显著水平（P<0.05）;化肥处理对土壤全氮包括土壤硝态氮和铵态氮含量有一定提高,但差异性检验不显著。（2）外源氮对土壤有机氮影响明显。与对照相比,不同施氮处理均提高了土壤各形态有机氮的含量,有机肥处理土壤酸解性有机氮和酸解性铵态氮显著增加（P<0.05）,分别提高了25.3%和39.3%;不同施氮处理各形态有机氮占全氮的比例变化较小,处于动态平衡中。（3）来自不同肥料的外源氮对土壤有机氮含量变化的贡献不同。外源化肥氮直接影响土壤酸解性铵态氮和非酸解性有机氮含量的变化,残留化肥氮分别占这两种形态有机氮含量的7.8%和5.2%;外源有机氮对土壤非酸解性有机氮和酸解未知氮含量的变化起主导作用,残留有机肥氮分别占这两种形态有机氮含量的5.0%和4.5%;有机无机肥料配施情况下,在土壤酸解未知氮含量的变化中有机肥氮起主要作用,残留有机肥氮占酸解未知氮含量的18.0%。（4）土壤铵态氮和硝态氮的变化均主要由外源氮转化而来。在化肥处理中分别有27%的土壤铵态氮和硝态氮来自外源化肥氮的转化,有机肥处理中分别有8%的土壤铵态氮和硝态氮来自外源有机肥氮的转化,有机无机肥配施处理中分别有5%的土壤铵态氮和硝态氮来自外源有机肥氮的转化。（5）有机无机肥配施可提高土壤有机肥氮素的残留并促进其向土壤酸解性铵态氮和酸解未知氮、铵态氮和硝态氮等有效形态转化,从而提高有机肥的有效性,减少环境风险,表明有机无机肥配施是土壤培肥的有效途径。     

15N测定甘蔗生物固氦能力研究

[Objective] The study aimed to reveal the biological nitrogen fixation capacity by sugarcane from Brazil under the ecological conditions of Guangxi, and to provide reference for study on the biological nitrogen fixation capacity by sugarcane and related generalization and application. [Method] The 15N isotopic fertilizer was solely applied on plants of three sugarcane cuhivars planted in greenhouse with no other fertilizer forms applied, meanwhile virus-free stem seedling was regarded as control, to measure their biological nitrogen fixation capacity using 15N isotope. [Result] The nitrogen fixation rate of B8 from Brazil reached 26.91%, while Guitang 11 and RIC16 presented no or poor nitrogen fixation capacity. [Conclusion] The sugarcane cuhivar B8 from Brazil showed some nitrogen fixation capacity under the ecological conditions of Guangxi.     

施氮量和底追肥比例对冬小麦产量及肥料氮去向的影响

【目的】应用15N标记技术研究高产麦田中施氮量和底施与追施氮肥比例（底追肥比例）对冬小麦籽粒产量、氮肥利用及土壤残留和损失的影响。【方法】试验设置7个处理：不施氮肥(N0)；在施纯氮量为168 kg•ha-1和240 kg•ha-1条件下，各设底追肥比例为1﹕1(N1和N4)、1﹕2(N2和N5)、0﹕1(N3和N6) 3个处理。【结果】与不施氮处理相比，施氮显著提高了籽粒产量和蛋白质含量，处理N2、N5和N6均较优，其中处理N2显著提高了氮肥利用率，降低了损失率。试验还表明，随底施和追施氮量增加，二者在土壤中的残留量增加，下移层次加深；随小麦的生育进程，土壤残留的肥料氮不断下移。成熟期，底肥氮在0～40、40～100和100～200 cm土层中的残留量分别占总底肥氮残留量的38%～49%、40%～51%和0%～22%；处理N4、N5的追肥氮淋洗至140～160 cm土层，N3、N6分别至160～180 cm和180～200 cm土层。在小麦全生育期，处理N2的底施和追施肥料氮均未淋洗至100～200 cm土层。【结论】在本试验中，施氮量为168kg•ha-1、底追肥比例为1﹕2的处理N2的籽粒产量、蛋白质含量、氮肥利用率均较高，损失率最小，且未淋洗至100～200 cm 土层，为最佳氮肥运筹方式。     

15N测定甘蔗生物固氮能力研究

[目的]揭示来自巴西的甘蔗固氮品种在广西生态条件下的生物固氮能力,为国内甘蔗生物固氮研究和推广应用提供依据。[方法]以甘蔗脱毒茎苗为对照,温室施用15N同位素肥料而不施其他氮肥,通过15N同位素稀释法测定3个甘蔗品种的生物固氮能力。[结果]来自巴西的B8固氮百分率为26.91%,桂糖11和ROC16不具有固氮能力或固氮能力很弱。[结论]来自巴西的固氮甘蔗品种B8在广西生态条件下有一定的固氮能力。     

应用15N研究前作施用有机肥对烤烟氮肥效应的影响

为进一步促进烤烟轮作周期内有机肥和氮肥的合理施用,采用田间微区试验和田间小区试验相结合的方法,应用稳定性同位素15N示踪技术,研究了前作施用有机肥(秸杆、油枯、腐熟猪粪)对烤烟氮肥效应的影响。结果显示:与对照相比,前作施用有机肥可以促进烤烟的生长,影响烤烟对氮肥的利用;有机肥的种类不同,对烟株各部位叶片中的氮含量的影响不同;前作施用油枯和腐熟猪粪后,烟株不同部位的氮来自肥料的比例增加,提高了烤烟对氮肥的利用率;有机肥前作施用可以提高上部叶的可用性,对中部叶的品质有利。试验的结果表明:前作施用油枯和腐熟猪粪较好。     

~(15)N测定甘蔗生物固氮能力研究(英文)

[Objective] The study aimed to reveal the biological nitrogen fixation capacity by sugarcane from Brazil under the ecological conditions of Guangxi,and to provide reference for study on the biological nitrogen fixation capacity by sugarcane and related generalization and application. [Method] The 15N isotopic fertilizer was solely applied on plants of three sugarcane cultivars planted in greenhouse with no other fertilizer forms applied,meanwhile virus-free stem seedling was regarded as control,to measure their biological nitrogen fixation capacity using 15N isotope. [Result] The nitrogen fixation rate of B8 from Brazil reached 26.91%,while Guitang 11 and RIC16 presented no or poor nitrogen fixation capacity. [Conclusion] The sugarcane cultivar B8 from Brazil showed some nitrogen fixation capacity under the ecological conditions of Guangxi.