小麦根际固氮菌、解磷菌及解钾菌的互作效应

固氮菌N2106、解磷菌P1616、解钾菌K0405是从小麦根际分离的分别具有高效固氮、溶磷、解钾功能的细菌,N2106-L、KL0405是发光酶基因LuxAB标记N2106及K0405所获得的标记菌株。将以上5种菌株分别单独培养并测定各菌悬液的细胞密度,然后将各菌株以相等的细菌数目进行混合液体培养。共设置4个不同的组合:N2106-L P1616、N2106-L K0405、KL0405 P1616以及N2106-L KL0405 P1616,研究这些菌株之间的相互作用。结果表明,标记菌株的细胞密度均低于原始菌株1个数量级;两种菌株混合培养时,P1616促进了N2106-L和KL0405的生长,N2106-L和K0405之间存在某种相互作用;3种菌株混合培养时P1616为混合培养液中的优势菌种。     

生物质炭负载解钾菌对土壤酶活性与微生物群落结构的影响

为探究生物质炭负载解钾菌对土壤微生物特性的影响,基于5个处理即空白（CK）、施用化学钾肥（KCl）、接种解钾菌（KSB）、施用生物质炭（BC）、施用生物质炭负载解钾菌（BC-KSB）的黑麦草盆栽耗竭试验,分析不同处理下土壤酶和微生物群落结构的响应特征。结果表明,BC-KSB相比其余施肥处理更有利于提高土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性,同时也提高了土壤细菌的物种多样性与菌群丰富度,并提高了土壤有益菌群（绿弯菌门、放线菌门、芽孢杆菌属和慢生根瘤菌属）的丰度,抑制了土壤致病菌群（变形菌门和罗河杆菌属）的繁殖。各施肥处理相比CK均显著提升了黑麦草干物质量,且以BC-KSB处理对黑麦草干物质量的提升最为显著。与CK和KCl相比,BC-KSB能显著提高土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、有机质、全氮和速效钾的含量（P <0.05）。冗余分析表明,土壤有机质、速效钾、酸性磷酸酶、脲酶和微生物生物量氮是影响细菌群落结构的主要因子,黑麦草的生长主要受伯克氏菌属和罗河杆菌属的影响较大。可见,BC-KSB对黑麦草产量、土壤养分、土壤酶活性和细菌群落结构均产生了积极的影响,对于改良土壤生态...     

菌渣还田对稻田土壤养分动态变化的影响

为探讨菌渣还田对土壤肥力的影响,在大田试验条件下,研究不同菌渣(F)与化肥(C)配施对水稻生育期内土壤养分含量动态变化的影响。结果表明:在水稻的整个生育期内,菌渣与化肥配施能够明显提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量,其中处理C100F100对土壤有机质的积累、提高土壤有效磷和速效钾水平作用最强,处理C100F50次之;处理C100F50提高土壤碱解氮的能力最大。综合考虑,在本试验条件下,处理C100F50可维持较高的土壤肥力,节约化肥施用及降低成本,实现废弃菌渣还田资源化合理利用。     

一株固氮解磷菌的筛选鉴定及其对花生的促生作用研究

本研究从南京板桥镇的灰潮土中,筛选出了一株高效固氮解磷菌,命名为JX14,其固氮酶活性达C2H438.9 nmol/(h·ml),对磷酸三钙的转化量达96.19 mg/L。通过形态观察、生理生化特征及16S r DNA基因序列分析,确定JX14为贪噬菌属(Variovorax sp.)。在温室条件下进行花生盆栽试验,结果表明,接种JX14菌株的处理,土壤NH4+-N、NO3–-N、矿质氮含量较不接菌处理分别提高了1.08、1.18、1.16倍,土壤有效磷含量提高了18.14%。花生根系总长、表面积、体积以及根尖数,较对照分别提高了1.61、1.28、1.37、1.12倍,花生根系变得更长更粗并且具有更多的分支,增强了根对土壤中营养元素的吸收,花生地上部鲜重、株高显著提高了44.78%、14.10%,花生全氮磷钾含量分别显著提高了35.14%、171.43%、133.33%。该结果为植物促生菌JX14在农业生产上的应用提供了理论依据和研究基础。     

自生固氮菌对土壤钾的活化作用

以土壤为钾源,通过液培试验研究了5株自生固氮菌(Azotobacter sp.)对土壤钾的活化作用。结果表明,自生固氮菌能分泌大量的氢离子,大幅度降低培养液p H,使氢离子浓度提高40倍以上。自生固氮菌分泌有机酸的种类与数量因菌株不同而异,这些有机酸包括甲酸、乙酸、草酸、丁二酸、柠檬酸、苹果酸和乳酸等。其中,全部供试菌株均能分泌草酸和苹果酸。在自生固氮菌的培养液中,钾浓度显著高于未接种的培养液,但土壤矿物结构钾则显著降低。由于土壤是培养液钾的唯一来源,说明自生固氮菌可促进土壤矿物钾溶解。相关分析表明,土壤矿物结构钾与自生固氮菌的有机酸分泌总量呈显著负相关(r=-0.845*,n=6),与培养液p H呈显著正相关(r=0.702*,n=6),说明自生固氮菌分泌的有机酸和氢离子可能溶解土壤矿物钾。考虑到自生固氮菌的草酸分泌量最大,络合钙、镁、铁、铝的能力最强,且与有机酸分泌总量呈极显著正相关(r=0.990**,n=6),推测草酸的分泌在活化土壤无效钾的过程中起重要作用。接种自生固氮菌显著降低土壤无效钾,活化能力因菌株不同而异,其原因可能与有机酸分泌的数量和种类有关。     

解磷菌剂对作物生长和土壤磷素的影响

利用课题组自行分离筛选的B2和B67解磷菌株研制的菌剂，在盆栽和大田试验过程中，菌剂在增加作物产量的同时，有提高土壤速效磷含量、培肥土壤的作用，而且是菌剂和化肥配合施用效果显著。施用了解磷菌剂或菌剂和化肥配合施用后，盆栽玉米的株高、鲜重和干重，较CK增加15．2％～89．2％，玉米单株吸养量较CK增加20％～146％；青菜的鲜重、干重和生物量较CK增加15．8％～41．6％，和CK比较差异显著；小麦的株高、有效小穗数、穗粒数、粒重以及生物量也较CK差异显著，大田试验的几种作物也有不同程度的增产。另外B2和B67接种到山西省典型土壤中，土壤速效磷含量较CK增加1．35～3．04倍，且发现其溶磷效果和土壤磷酸酶活性与有效活菌数相关，解磷菌剂在提高土壤速效磷含量的同时，也有提高土壤速效钾含量的作用。     

石灰性土壤中解磷优势菌的筛选研究

从石灰性土壤作物根际土样筛选出2株具有较强解P能力的优势菌株“B2”和“B67”,平板培养溶P圈D/d值分别为5.1和3·8,液体摇床培养过程中产生苹果酸、丙二酸、草酸和乳酸等多种有机酸,产酸总量分别为对照的28·25和19.78倍,pH分别较对照下降2.3和1.1,将“B2”和“B67”的培养液分别接种到4个不同地区土壤中恒温恒湿培养20d后测定结果表明,所有土壤中速效磷含量均有所提高,且接种“B2”处理分别为对照的2.64、3.04、1.71和2.20倍,接种“B67”处理分别为对照的2.12、1.90、1.35和1.78倍,且发现其溶P效果和土壤磷酸酶活性与有效活菌数变化趋势基本一致。     

油菜秸秆还田腐解变化特征及其培肥土壤的作用

为促进油菜秸秆腐解,推进农村作物秸秆的资源化利用,减少秸秆焚烧对环境的负面影响,培养与提高土壤肥力,采用尼龙网袋和田间试验相结合方法,设置了油菜秸秆不同还田量处理和不同还田深度处理,研究了油菜秸秆腐解百分率和腐解速率变化特征,分析了油菜秸秆还田对土壤性质及作物产量的影响。结果表明,油菜秸秆还田的腐解百分率随时间延长而逐渐增大,秸秆腐解速率则早期快后期慢;随秸秆还田量增加,腐解速率降低,表现为全量还田的秸秆腐解速率<2/3量还田秸秆腐解速率<1/2量还田秸秆腐解速率<1/3量还田秸秆腐解速率;在种植水稻条件下油菜秸秆还田深度在10 cm时腐解速度最慢,在表层还田腐解速度最快,20 cm深还田腐解速度居中。相比对照处理来说,油菜秸秆还田降低了土壤容重,增加了土壤有机质含量,一定程度上提高了土壤氮磷钾含量(P<0.05)。油菜秸秆还田对水稻作物有极显著增产作用(P<0.01),增产幅度在6.02%～21.17%之间。本试验对水稻油菜轮作体系下油菜秸秆还田腐解特征进行的研究可为调控油菜秸秆还田腐解速度,改善农业生态环境提供参数依据。     

一株根际解磷菌的筛选鉴定及促生作用研究

磷在植物生长发育过程中起着重要的作用。为获得优质的解磷促生菌,以北京平谷桃园根际土壤为原料,从中筛选具有较高解磷促生能力的菌株。通过平板试验初筛可产解磷圈的菌株,再进行液态培养,采用钼锑抗比色法测定其最大的解磷能力,并探索菌株解磷能力与pH变化的关系,同时借助盆栽试验研究其促生特性。从桃树根际土共分离筛选出3株解磷菌,编号分别为JP01、JP03和PG62,初步鉴定分别为黑曲霉、杰氏假单胞菌和苍白杆菌。其中,黑曲霉JP01解磷能力优异,其溶解磷酸三钙的能力为112.52 mg/L,对卵磷脂的转化量为145.50 mg/L,最大解磷矿粉能力为95.74 mg/L,在培养过程中,该解磷菌对应的培养液pH显著下降。盆栽试验表明,黑曲霉能增加玉米幼苗株高、茎粗和地下部干重,还可使植株全磷含量增加。本研究结果可为开发解磷微生物菌剂提供优良的菌株资源。     

酸性土壤中解磷菌的分离及其促生效果研究

酸性土壤中磷易被固定,磷的生物有效性极低。解磷菌对土壤中难溶性磷具有重要的增溶作用。虽然已有不少解磷菌方面的研究,但是主要集中于中性和石灰性土壤中钙磷的解磷菌报道,而关于酸性土壤中高效溶解铝磷的微生物报道较少。采用培养基和土培试验,首先对酸性土壤上不同植物（胡枝子、大豆、水稻）根际土壤中的解磷菌进行了分离,然后比较了它们对不同磷源（磷酸钙和磷酸铝）的溶解能力,最后研究了它们对大豆生长和磷吸收的影响。通过使用难溶性磷源（磷酸钙和磷酸铝）的固体培养基,分离得到5株优势菌株L1、S1、S2、R1和R2,经16S rRNA序列鉴定,L1属于阮杆菌属（Nguyenibacter）,S1和S2分别属于假单胞菌属（Pseudomonas）和沙雷氏菌属（Serratia）,R1和R2分别属于伯克氏菌属（Burkholderia）和雷尔氏菌属（Ralstonia）。菌株S1、S2、R1和R2对难溶性磷酸钙有较强的溶解能力,对磷酸铝的溶解能力较弱;菌株L1对磷酸铝表现出较高的溶解能力,对难溶性磷酸钙的溶解能力弱。联合接种菌株L1+S1对大豆生长和磷吸收表现出良好的促进效果,而单独接种L1和S1效果不显著。...     

菠菜内生固氮菌的分离及其功能特性研究

内生固氮菌具有促生、病原菌的防治及生物固氮等作用,并且占据着植物组织内有利于营养供应和微环境适宜的生态位,是重要的微生物菌种资源。从菠菜根内分离筛选优势内生固氮菌7株,其中假单胞菌属(Pseudomonas)5株,红球菌属(Rhodococcus)和黄杆菌属(Flavobacterium)各1株。菌株Pseudomonas sp.BCE6和Pseudomonas sp.BC-E8固氮酶活性较高,分别为(13.19±0.32)和(12.11±0.96)C2H4nmol/(mg protein·h),与圆褐固氮菌(ACCC11103)的固氮酶活性具有极显著性差异(P0.01);菌株Pseudomonas sp.BC-E7具有固氮酶活性[(8.42±0.03)C2H4nmol/(mg protein·h)]、产IAA能力[(59.58±4.15)μg/m L]、ACC脱氨酶活性[(5.067±0.376)μmol/(mg protein·h)],拮抗立枯丝核菌ACCC36124(Rhizoctonia solani)、麦类赤霉病ACCC36272(Gibberella zeae)等4种常见土传病害。菠菜内生固氮菌Pseudomonas sp.BC-E7是一株多功能内生菌,具有较好的生产应用前景。     

长期施钾对红壤水稻土水稻产量及土壤钾素状况的影响

研究了长期定位施肥试验中连续27年（1981～2007）施用钾肥对水稻产量和土壤钾素状况的影响。本试验选择了其中5个处理:CK（不施肥）、NP（施氮、磷肥）、NPK（施氮、磷、钾肥）、NP+RS（施氮、磷肥和稻草）和NPK+RS（施氮、磷、钾肥和稻草）。结果表明,施钾能明显提高水稻产量,施钾肥的NPK和NPK+RS处理27年的早稻平均产量分别比NP和NP+RS处理增加15.2%和10.9%;晚稻增产17.2%和9.1%;在27年54季水稻种植期间,不同施肥处理早、晚稻产量的变化趋势不同。CK、NP处理的早、晚稻产量随时间的推移呈负变化趋势,而NPK、NP+RS和NPK+RS处理的早、晚稻产量呈正变化趋势。施钾的NPK和NPK+RS处理不同土层中土壤全钾、缓效钾和速效钾含量均高于NP和NP+RS处理的相同土层;除NPK+RS处理外,其它各处理表观钾平衡均为负值,其中CK和NP处理钾的负平衡值最大。长期施用钾肥能提高水稻产量和维持土壤钾素肥力。     

不同施氮量下双季稻连作体系土壤氨挥发损失研究

采用密闭室间歇通气法研究双季稻连作体系不同施氮量下土壤氨挥发损失。结果表明,早稻氨挥发损失主要发生在施肥后的15d内,第3～5d出现峰值,损失总量为N 22.60～162.0 kg /hm2,损失率为 29.29%～52.32%;晚稻氨挥发主要发生在施肥后的11d内,第3 d出现峰值,损失总量为N 22.35～141.4 kg /hm2,损失率为35.75%～46.82%。早、晚稻各生育期连作周期的氨挥发量均与施氮量呈显著线性关系。     

超高产夏玉米干物质与氮、磷、钾养分积累与分配特点

探讨超高产夏玉米品种整株干物质与氮、磷、钾养分积累分配特点,为制定高产栽培管理措施提供依据.本文在大田条件下,以登海661(DH661)和郑单958(ZD958)为试验材料,比较研究了超高产夏玉米干物质与氮、磷、钾养分积累分配特点.结果表明,超高产夏玉米DH661在成熟期内整株干物质及氮、磷、钾积累量分别为33475.53 kg/hm2、369.76 kg/hm2、117.85 kg/hm2、285.78 kg/hm2,均显著高于ZD958,较ZD958分别高15.82％、23.72％、32.17％、21.89％.超高产夏玉米DH661的干物质和氮、磷、钾养分在叶片和茎秆中的分配比例均低于ZD958,而籽粒和根系中的分配比例高于ZD958,因而具有较高的养分收获指数与偏生产力.整个生育期内,DH661各器官的养分吸收速率均显著高于ZD958,具有较高的养分吸收效率;茎、叶及根系的氮、磷、钾养分吸收速率在灌浆期前保持较高水平,之后下降较快,而籽粒的氮、磷、钾养分吸收速率于灌浆期后增加较快.吐丝期后,DH661仍能吸收积累较多的养分,因此吐丝后适当追肥对于超高产夏玉米灌浆期养分充足供应至关重要.     

N2 fixation of nodules and N absorption by soybean roots associated with ridge tillage on poorly drained upland fields converted from rice paddy fields

Abstract

Sowing on elevated ridges is effective in reducing wet injury of soybean plants cultivated in upland fields converted from rice paddy fields. Therefore, we investigated the effect of ridge tillage (RT) on soybean N accumulation properties. We compared the amounts of plant N associated with N₂ fixation of nodules and from soil and fertilizer in the RT treatment with amounts in conventional tillage (CT) in two fields in 2002–2003. Both fields were upland fields converted from rice paddy fields (Typic Hydraquents). The main difference between the fields was the presence of a field underdrain. The amounts of Rb and K accumulated in the shoots were also determined to estimate soybean root distribution. The grain yields with RT increased in both fields from 106% to 129% compared with CT. Increased pod number and seed weight were the major factors responsible for the yield increase. anova indicated that RT significantly increased the activities of both N₂ fixation of nodules and N absorption by roots until R1 (flowering stage). The ratio of Rb and K accumulated in the shoots indicated that with RT, the root distribution was more abundant in the superficial layers compared with CT. Thus, RT reduced wet injury during the rainy season that overlapped the flowering stage. Nitrogen accumulation from N₂ fixation until the R7 stage with RT was significantly higher than that with CT. We concluded that RT was effective in increasing N₂ fixation of nodules in poorly drained upland fields converted from rice paddy fields.     

氮、磷、钾肥与酚对漂洗水稻土硅、铝、铁的活化效应

本研究以四川盆地西缘茶区漂洗水稻土为供试土壤,采用浸提试验探讨尿素（N）、磷酸二氢钙（P）、硫酸钾（K）和邻苯二酚（Phy）对其硅、铝、铁的活化效应（以浸提液硅、铝、铁的浓度表征）,结果表明: 1）各种处理浸提液均以硅的浓度最大,铝次之,铁最小,即活化效应为硅＞铝＞铁; 2）浸提液硅的浓度为NPK+Phy＞NPK P＞Phy＞K CK N处理,说明磷肥通过磷酸根的配位吸附对其活化产生最重要的影响,同时酚类物质也通过弱酸作用促进其活化; 3）浸提液铝的浓度为NPK+Phy＞Phy＞P NPK K N CK处理,说明酚类物质通过与游离铝形成可溶性络合物而对其活化起突出作用,同时磷肥中的钙离子和钾肥中的钾离子也能将强酸性供试土壤中大量交换性铝离子交换而活化; 4）浸提液铁的浓度为NPK+Phy＞Phy＞K P NPK CK N处理,说明酚类物质通过络合溶铁、还原溶铁等作用对其活化做出重大贡献,同时钾肥中的钾离子和磷肥中的钙离子也将土壤胶体吸附的亚铁离子交换而活化; 5）尿素对漂洗水稻土硅、铝、铁均无显著活化效应。综上所述,磷、钾肥和酚类物质是漂洗水稻土中硅、铝、铁活化的重要影响因素。     

穿龙薯蓣吸肥规律研究

以黑土为供试土壤,根茎为繁殖材料,分别测定了不同生长时期内穿龙薯蓣全株氮、磷、钾养分含量并分析其变化规律。结果表明:在长春地区,生长季内氮、磷、钾的吸收量N:P2O5:K2O=5.8:1:5.3。氮、钾在5月30日~7月10日是第一个吸收高峰期,7月10日达全年最大值,磷则在5月30日~7月21日,7月21日达全年最大值;氮、磷、钾在8月12日~9月1日时均出现了第二个吸收高峰期,在9月1日同时达到第二个吸收峰值。     

Community structure of microaerophilic iron-oxidizing bacteria in Japanese paddy field soils

ABSTRACT

Redox cycle of iron (Fe) is the central process in the biogeochemistry of paddy field soil. Although Fe(II)-oxidizing process is mediated by both abiotic and biotic reactions, microorganisms involved in the process have not been well studied in paddy field soil. The present study investigated the community structure of microaerophilic Fe(II)-oxidizing bacteria (FeOB) in the family Gallionellaceae in the plow layer of paddy fields located in the central (Anjo) and northeastern (Omagari) Japan since the members in the family are the typical FeOB in circumneutral freshwater environments and possibly have the significant role for Fe(II) oxidation in paddy field soils. A primer set targeting 16S rRNA gene of Gallionella-related FeOB was newly designed for the polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) and quantitative PCR (qPCR) analyses. DGGE analysis showed significant differences in the band patterns between the field sites. Besides, minor differences were observed in the patterns between the soil depths (0–1 cm and below 1 cm) in the Anjo field, while the patterns were relatively stable in the Omagari field during the annual rice cultivation practices. In total 54 bands were sequenced and clustered into 20 operational taxonomic units (OTUs) on the basis of the 97% similarity. Eighteen out of twenty OTUs (50 of 54 bands) were affiliated within the FeOB cluster of Gallionellaceae, some of which were clustered with known microaerophilic FeOB, Ferrigenium kumadai, Ferriphaselus amnicola, ‘Sideroxydans lithotrophicus’ and ‘S. paludicola’. The number of the 16S rRNA gene copies was 10⁵–10⁷ and 10⁶–10⁸ copies g^?1 dried soil in the two paddy fields and negatively correlated to the contents of acetate-extractable Fe(II) in the soils during the rice cultivation period. These results suggested inhabitance of considerable number of diverse Gallionella-related FeOB and their potential involvement in the Fe(II)-oxidizing process of soil, especially during the rice cultivation period in the paddy field soils.     

水稻田中氮肥损失研究进展

综述了水稻田中氮肥损失及减少氮肥损失的措施。主要涉及稻田中氮肥的损失途径、损失程度、测试方法及减少氮肥损失的主要措施。这些措施有实施生态农业政策、优化氮肥管理,包括确定适宜的施氮量,氮肥深施,根据水稻生育期需肥特点合理运筹,平衡施肥,控施(缓施)肥料的应用等。