水稻根际硝化─反硝化作用生态因子的水平空间变异

采用根际模拟和切片技术研究水稻根区土壤硝化－反硝化作用及其相关生态因子沿根系接触面水平空间变异的结果表明,土壤潜在硝化作用强度和反硝化作用强度随距极系接触面距离的增加而降低;由于硝化细菌是严格的好氧微生物,土壤潜在硝化强度随距根系接触面水平距离急剧减弱,而潜在反硝化强度则变弱趋势较为缓和;土壤０．５ｍｏｌ／ＬＫ２ＳＯ４可提取碳及其碳氮比随距根系接触面距离增大而下降,土壤速效氮则反之;土壤亚硝酸Ｋ２     

水分调控对水稻根际土壤反硝化作用的影响

以水稻农田生态系统为研究对象,采用室内盆栽试验,研究干湿交替、浅水层连续灌溉以及控水3种水分管理模式引起的水分变化对水稻根际土壤反硝化作用过程的影响。结果表明:浅水层连续灌溉模式下的反硝化强度、反硝化速率、反硝化势的平均值为2.19 mg/（kg·d）,118.54 mmol/（m²·d）,28.42 mol/（m²·d）,而干湿交替模式以及控水模式下,反硝化强度平均值仅为连续灌溉模式的64.40%,52.34%,反硝化速率平均值为连续灌溉模式的69.02%,59.73%,反硝化势平均值为连续灌溉模式的77.39%,81.43%,即3种水分管理模式下,水稻根际土壤反硝化强度、反硝化势以及反硝化速率均表现为连续灌溉 > 干湿交替 > 控水模式。随着水稻的生长,3种水分管理模式下的水稻根际土壤反硝化强度、反硝化势以及反硝化速率均呈现递减趋势,表现为分蘖期 > 孕穗期 > 成熟期;相关分析表明,根际土壤反硝化强度、反硝化势及反硝化速率与系统中NO₃^-浓度有显著相关性,由此可见,3种水分模式下,水分及其植物生长导致底物NO₃^-浓度的差异是影响水稻根系土壤反硝化作用过程的因子。     

氮肥在水稻根际的硝化-反硝化损失的评价

稻田土壤的硝化一反硝化作用可以发生在:(1)土壤表面的氧化层和土表以下的还原层;(2)水稻根际的氧化层和其外的还原层。前者已有很多研究资料,而后者则还缺乏直接的测定。     

水稻根际的硝化作用与水稻的硝态氮营养

由于淹水条件下土壤硝化作用被强烈抑制 ,人们对水稻氮素 (N)营养的研究主要侧重在铵(NH 4 )营养而忽略了对硝 (NO-3 )营养的研究。但值得注意的是 ,水稻根系能分泌氧气 (O2 ) ,这些O2 能被硝化微生物利用 ,从而将NH 4 氧化成NO-3 ,在根表形成的NO-3 立即被水稻吸收。但通常情况下从水稻土中采集的土样中较难测到NO-3 或数量极微。事实上 ,即便是完全淹水 ,水稻根系也是处于铵、硝混合营养中。本文首先论述了水稻根际通过硝化作用产生NO-3 的过程 ,然后从吸收速率和根系生物量两方面提出了NO-3 对水稻NH 4 吸收和同化的促进机理 ,并比较了NO-3 对侧根生长发育的局部刺激作用和系统抑制作用 ,其中对于NO3 -对侧根生长发育的局部刺激作用是由于NO3 -的营养作用 (NO-3 对植物体内糖类、氨基酸和内源激素的影响 )还是信号物质作用进行了详细阐述 ,最后提出了今后在水稻硝酸盐营养方面的研究方向。     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

土壤硝化-反硝化作用研究进展

硝化－反硝化作用是氮素循环的重要环节，涉及到气态氮的损失和污染生态环境的影响，是当今氮素研究的热点之一。本文综述了近年来土壤硝化－反硝化作用损失量，机理研究方法及控制对策等方面的研究进展和展望。     

镉在水稻根际的生物有效性

综合介绍了水稻根际土壤中的ｐＨ值、Ｅｈ值、有机质和微生物、其它金属元素及根分泌物等因素同隔的生物有效性之间的关系。提出水稻根系具有泌能力,使其根际微环境呈氧化状态。因而,溶液中一些还原性物质被氧化,如Ｆｅ＾２＋、Ｍｎ＾２＋形成的氧化物在根表沉积成胶膜。胶膜及其根际环境对水稻吸收镉都有一定的影响。     

水稻根际氮素状况及其利用

A greenhouse pot experiment was conducted with hybrid rice(Oryza Sativa L.) in order to study N Status and utilization in the rhizosphere of rice,The experiment was composed of three treatments:without N,15NH4-N and 15NO3-N .Plant roots were separated from the soil by a nylon cloth,and 1 mm increments of soil,moving laterally away from the roots,were taken and analyzed for various N froms.The labelled N in the plants ranged from 67\51%to 69.24% of the total amount of N absorbed by the rice seedlings with the labelled fertilizer N treatments.This shows that the N in the Plants came mainly from the fertilizers.However,the N absorbed by the rice seedlings accounted for less than 35% of the total amount of the N depletion in the soil near the rice roots,indicating an important N loss in the rhizosphere of rice.The soil redox potential(all treatments)and the concentration of the labelled NO3-N(the labelled NH4-N treatment only) decreased as the distance from the rice roots increased in the rhizosphere of rice.In contrast,the concentration of the labelled NH4-N increased as the distance uincreased in the same soil zone.These results suggested that nifrification occurred in the soil around the rice roots.Therefore,the reason for the N loss in the rhizosphere of rice might be the NO3 movement into the reductive non-rhizosphere soil(submerged) where denitrification can take place.     

旱地土壤中的硝化-反硝化作用

本文综述了国内外旱地土壤硝化 -反硝化作用的过程及其影响因数和硝化 -反硝化作用产生的N2 O量及其影响因素以及旱地土壤上氮肥硝化 -反硝化损失量等方面的研究进展     

小麦苗期根系分泌物对根际反硝化细菌的影响

本文通过无菌水培试验，研究了两种不同基因型小麦菌期根系分泌物对反硝化细菌优势种生长量和反硝化活性的影响。结果表明：两种不同基因型的小麦根系对反硝化细菌均有明显的根际效应，其菌数和反硝化活性又以郑引１号大于宝丰７２２８；根分泌物中氨基酸组分两者相似，但其总量也以郑引１号大于宝丰７２２８，对根际反硝化细菌产生直接影响。而反硝化活性不受菌株耐药标记的影响。     

一株根际好氧反硝化菌的筛选及其反硝化条件研究

为丰富好氧反硝化菌株种类,本文从不同环境样品中富集筛选好氧反硝化细菌,最终得到一株高效根际菌株RWX31,其在初始NO3--N浓度140 mg/L时24 h去除率为82％,并在好氧条件下可进行反硝化作用产生N2O.通过单因素试验研究该菌株进行反硝化作用的条件和特性,结果表明,菌株RWX31最适培养基条件分别为:以柠檬酸钠为碳源,接种量为1％,Mg2+浓度为0.05 g/L,反硝化初始氮源中NO2--N比例为0.最适培养条件为:温度28℃～32℃,pH为7.0～7.5,C/N为8～ 12,DO浓度约6.5 ～ 7.0 mg/L.在这些培养条件下菌株NO3--N去除率可增至90％以上.菌株RWX31的NO3--N去除能力高于以往报道的反硝化菌株,是一株具有实际应用价值和潜力的菌株.     

土壤熏蒸剂对土壤硝化、反硝化作用的影响

采用化学分析和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,以大田威百亩、棉隆、溴甲烷、硫酰氟熏蒸100 d土壤为研究对象,探究土壤熏蒸对土壤硝化活性、反硝化活性及amoA基因型硝化型细菌、nirS基因型反硝化细菌群落结构影响。研究表明,威百亩、棉隆、硫酰氟熏蒸剂处理下,土壤硝化活性与对照无显著差异;而溴甲烷处理的硝化活性比对照降低13.19%,差异显著(P0.05);熏蒸剂之间土壤硝化活性无显著差异。4种熏蒸剂之间以及与对照之间土壤反硝化活性无显著差异。4种熏蒸剂中溴甲烷处理土样amoA型硝化细菌多样性指数、均匀度显著低于对照土样和其他3种熏蒸剂处理土样;而丰富度指数无显著差异。威百亩、棉隆和硫酰氟熏蒸土样之间及与对照之间amoA型硝化细菌3种生态指数无明显差异。4种熏蒸剂处理土壤nirS型反硝化细菌多样性指数、均匀度与对照无显著差异(P0.05);熏蒸剂之间存在显著差异(P0.05)。研究表明,溴甲烷对土壤硝化活性的抑制是通过抑制amoA型硝化细菌的多样性而实现,其他3种熏蒸剂对土壤硝化活性无显著影响。4种熏蒸剂对土壤反硝化活性无显著影响。     

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。     

上海城郊不同农业用地类型土壤硝化和反硝化作用

采用气压过程分离(BaPS)技术对上海城郊不同农业用地类型土壤总硝化速率和反硝化速率进行了测定.结果表明:不同农业用地类型土壤总硝化速率和反硝化速率差异显著(p<0.05).其中大棚蔬菜总硝化速率和反硝化速率最高;在土壤含水量15%～30%范围内.土壤总硝化作用和反硝化作用对氮损失的贡献率分别为46.8%,53.2%.土壤含水量和土壤通气孔隙度的适度增加均有利于土壤硝化作用和反硝化作用的进行;总硝化速率与土壤含水量、土壤通气孔隙度、全氮含量呈显著性相关(p<0.05),与土壤N_3~--N呈极显著性相关(p<0.01);反硝化速率与土壤含水量、N_3~--N、全氮呈显著性相关(p<0.05),与土壤通气孔隙度呈极显著性相关(p<0.01);中等土壤含水量范围内,影响土壤硝化作用、反硝化作用的环境因子趋于多样和复杂化,各种土壤环境因子共同影响和决定土壤硝化和反硝化过程.     

水稻根际中铁的形态转化

本文以熟化红壤性水稻土、淀浆白土、红壤和赤红壤为样品,研究了植稻后根际中铁的形态转化.结果表明,两种水稻土根际中无定形氧化铁、游离氧化铁、络合态铁、土壤中氧化铁的活化度及两种红壤上根际中的络合态铁均低于非根际土;而两种红壤上其余各项在根际内外分布趋势均与水稻土相反.用穆斯堡尔谱仪分析表明,所有根际土与非根际土相比,四极矩分裂增大,内磁场下降,说明根际中氧化铁被活化.同时,水稻土上根际中Fe²⁺增多,赤红壤中根际出现新矿物磁赤铁矿.根际中铁被活化,可能会影响根际中重金属等污染物的吸附和解吸特性、植物的铁素营养及对其它养分的吸收.     

湿地土壤的硝化-反硝化作用及影响因素

硝化-反硝化作用与土壤的供氮能力及氮气态损失密切相关,其对于湿地氮循环的生态意义重大。综述了湿地土壤硝化-反硝化作用的研究方法、影响因素及模型表征的研究动态。当前湿地土壤硝化-反硝化作用的研究主要集中在净硝化/反硝化能力方面,而模型研究仅停留在一般概念模型和动力学模型的表征上。影响湿地土壤硝化-反硝化作用的因素主要包括温度条件、水分条件、土壤理化性质及生物区系等。鉴于当前湿地土壤硝化-反硝化作用研究内容的不均衡性和不深入性,其在今后研究中应亟需加强的领域包括:(1)硝化-反硝化作用驱动机制;(2)概念模型与应用模型表征;(3)全球变暖、降水改变及碳、氮输入等对硝化-反硝化作用的影响;(4)人类活动对硝化-反硝化作用的影响。     

不同氮肥对水稻根圈微生物生物量及硝化-反硝化细菌的影响

本文采用自行设计根箱,研究了不同形态N肥(硫铵、尿素)施用条件下,植稻模拟生态系统中水稻苗期根圈微生物生物量C、N和亚硝酸细菌及反硝化细菌的动态变化。结果表明:不同N肥处理的水稻根圈土壤中微生物生物量C和N均高于非根圈土壤,而尿素处理又高于硫铵。两组N肥处理的水稻根圈土壤中亚硝酸细菌和反硝化细菌数量也比非根圈土壤高。硫铵处理的根圈亚硝酸细菌数量在施肥后第7天达到高峰;反硝化细菌数量有随时间呈递增现象。而尿素处理的根圈亚硝酸细菌和反硝化细菌均在第11天出现数量高峰。说明水稻根圈有明显的根圈效应,亚硝酸细菌和反硝化细菌的存在,是引起土壤硝化、反硝化气态N损失的潜在动力;对N的生物有效性而言,施用尿素比硫铵具有明显滞后期,有利于土壤N素对植物生长的持续供应,减少N素损失和环境污染。     

水稻钾素营养的根际效应

关于淹水条件下根际效应的研究迄今很少。而淹水土壤的根际环境与早作土壤十分不同。     

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。     

种植行距和品种对玉米根际反硝化菌群丰度和功能的影响

反硝化是根际氮素损失重要途径,作物品种和行距改变是否会对根际反硝化产生影响尚不清楚。本研究比较了不同玉米品种和种植行距间根际土壤反硝化菌群丰度和功能的差异,为降低根际反硝化损失和提高氮肥利用效率提供科学依据。通过两个独立的田间试验,利用生物化学和分子微生物学方法,分别研究‘浚单20’、‘安农8号’、‘郑单958’、‘品玉18’和‘隆平206’5个玉米品种以及20 cm、30 cm、40 cm、50 cm种植行距对根际土壤反硝化能力、反硝化菌群丰度、N_2O/(N_2O+N_2)产物比和土壤呼吸等指标的影响。‘浚单20’、‘安农8号’、‘郑单958’根际反硝化能力显著低于其他两个品种;随着行距减少,反硝化能力有显著增加趋势。‘隆平206’和‘品玉18’的nir S型反硝化菌群丰度显著高于其他品种,而nir K和nosZ型菌群的丰度以‘浚单20’和‘安农8号’最高;行距20 cm的nir S和nir K型菌丰度显著高于其他行距处理,但nosZ型菌丰度以40 cm行距丰度最大。品种对N_2O/(N_2O+N_2)产物比有一定影响,其中‘安农8号’最低,但行距对产物比没有显著影响。相关分析表明反硝化能力与土壤呼吸和nirS型菌群丰度均极显著正相关,但与nos Z和nir K型菌群未呈现这种关系,由此表明nirS型菌丰度和根际有机碳差异可能是造成反硝化能力不同的主导因子。品种和种植行距会对玉米根际反硝化过程产生一定影响,根际低反硝化损失品种的筛选、选育和根际反硝化过程调控是减少根际反硝化损失,提高氮肥利用效率的有效途径。