北京地区稻田固氮蓝藻的研究:Ⅱ.表层土壤和水稻茎基的固氮活性变化及原因分析

在水稻栽培期间应用乙炔还原法,原位测定光照和黑暗培养条件下的北京水稻田表层土壤(5cm)的固氮活性(ARA 表示)表明:在7月初(分蘖期)和8月底9月初(抽穗期)有前、后期两次高峰,前期峰是固氮蓝藻和固氮菌共同固氮,而后期峰主要是蓝藻固氮;稻田与休闲水田的表层土壤,在全生育期内固氮能力的大小随不同施氮肥水平而异;接种固氮蓝藻能使稻田与休闲水田表层土壤的固氮活性提高,但其特点不同。茎基的固氮活性变化受施肥、接种蓝藻等因素影响。     

谷胱甘肽对蓝藻Anabaena7120固氮氧稳定性的增强效应

外源谷胱甘肽在一定程度上可消除氧对蓝藻Ａｎａｂａｅｎａ７１２０固氮活性的抑制。藻细胞在实验前２４ｈ进行暗处理，或是有光合抑制剂ＤＮＰ和ＣＣＣＰ存在时，谷胱甘肽对受氧伤害的蓝藻固氮活性的有益作用削弱或消失。氧和氢同时加入时，谷胱甘肽对受氧钝化的蓝藻固氮活性呈现较高的益效应。在有氧的情况（空气中）下，谷胱甘肽对受氧伤害的益藻固氮活性的有益作用比在厌氧（Ａｒ中）下的高。在含有５％ＣＯ２的大气中，或是添加     

北京地区水稻田土壤固氮活性的初步研究

在北京地区生态条件下,渍水稻田土壤的固氮活性在水稻孕穗至抽穗期出现一个高峰。植稻土壤的固氮活性明显高于未植稻土壤。表施氮肥(50kg 硫酸铵/亩)降低了稻田水层和土表氧化层的固氮活性,但提高了耕层下层(2～15cm)土壤的固氮活性。施稻草(200kg/亩处理),对稻田各层次土壤的固氮活性均有促进作用。粗略估计水稻田土壤(水)不同层次的固氮能力,表明耕层还原土层是北京地区稻田土壤-水系统的最重要因氮部位。     

长期有机污水灌溉对土壤固氮细菌种群的影响

固氮细菌是土壤生态系统中十分重要的功能群之一,在土壤氮素循环中发挥着不可替代的作用。本文通过传统培养方法和固氮基因（nifH）PCR—DGGE指纹图谱分析方法,从微生物功能群角度,研究了长期有机污水灌溉对土壤表层和亚表层固氮细菌种群数量和多样性的影响。结果表明,土壤表层固氮细菌数量随土壤污染的增高而不同程度减少,亚表层自生固氮菌数量无明显变化。从DGGE指纹图谱结果来看,对照清洁土壤的固氮细菌种群多样性较丰富,其Shannon指数在表层为2．4674,在亚表层为2．8210,分别高于受有机污水灌溉不同年限的土壤固氮细菌种群shannon指数,且种群的相似程度有所差异。说明种群结构发生了一定的变化。改清灌3a和改清灌30a土壤固氮细菌种群shannon指数分别略有增加,但种群结构并没有得到完全恢复。污水灌溉对土壤固氮细菌种群的影响具有长期的生态效应,是导致土壤生态与结构功能改变的重要因素之一。     

稻田施用固氮蓝藻、有机肥、化肥的肥效比较

固氮蓝藻(Cyanobacteria)能将空气中的游离氮转化为氮素化合物,为作物生长提供所需氮素。为弄清固氮蓝藻在水稻生长过程中,土壤和作物体中氮素含量的变化特点,进行了水稻施用固氮蓝藻、有机肥及化肥的对比试验,结果表明:前期,各处理土壤氮含量差异不显著(P>0.05);后期,固氮蓝藻和有机肥处理含氮量则高于化肥和对照处理。因此,虽然施用固氮蓝藻的水稻前期氮素含量没有施用有机肥和化肥高,但其能使土壤、作物中保持持续稳定的含氮量,表现出较好的肥效。     

乙炔还原法测定蓝藻固氮酶活性的技术条件

采用乙炔还原法测定蓝藻的固氮活性,由于蓝藻的生态条件与其它固氮生物不同,完全沿用其它固氮生物的测定方法,可能得出不正确的结果.为使乙炔还原法在固氮蓝藻的研究中能正确应用,我们对蓝藻的固氮酶活性测定的技术条件进行了试验研究.     

几种稻田固氮蓝藻挥发物的气相色谱-质谱分析

[目的]分析稻田固氮蓝藻挥发性成分,评估其应用潜力。[方法]采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析方法对5株稻田固氮蓝藻的挥发性化学成分进行分析与鉴定。[结果]固氮蓝藻挥发性成分中有多种生物活性功能的烷烃、酚类和酯类物质,具有抗动植物病原微生物、抑制有害藻类、抗草、杀虫等作用。[结论]稻田固氮蓝藻在生物源药物、杀藻剂和农药等生产领域具有应用价值。     

北京地区稻田固氮蓝藻的研究Ⅲ.应用^15N2还原法测定蓝藻沟…

在盆栽试验中，用＾１５Ｎ２还原法测定稻株总氮，其中１．０９％来自接种的固氮蓝藻。蓝藻当季固定的氮素只有１１．９３％被利用。接种蓝藻增加稻田的氮量为１６．３ｋｇ．ｈｍ＾－２。实验室条件下按固氮量推算，自然水稻田土壤生物固氮量为１４．２ｋｇ．ｈｍ＾－２，植株总氮的１６．８％来自生物固氮；接种蓝藻的稻田土生物固氮量为３１．２ｋｇ．ｈｍ＾－２，比自然稻田多固氮１７ｋｇ．ｈｍ＾－２，植株总氮的２５．８％来自     

稻田施用固氮蓝藻与化肥的比较研究

固氮蓝藻(cyanobacteria)能将空气中的游离氮(N2)转化为氮素化合物。为探讨固氮蓝藻在稻田中作为肥料的应用效果,进行了稻田施用固氮蓝藻及常用化肥(尿素)的对比试验研究。结果表明,虽然施用固氮蓝藻的水稻前期长势不如施用化肥见效快,但其具有持续稳定的作用,可协调产量因子,起到显著增产效果,且鲜藻的效果比干藻尤为明显。     

北京地区稻田固氮蓝藻的研究 Ⅲ.应用15N2还原法测定蓝藻固氮的贡献

在盆栽试验中,用~(15)N_2还原法测定稻株总氮,其中1.09%来自接种的固氮蓝藻。蓝藻当季固定的氮素只有11.93%被利用。接种蓝藻增加稻田的氮量为16.3kg·hm~(-2)。实验室条件下按固氮量推算,自然水稻田土壤生物固氮量为14.2kg·hm~(-2),植株总氮的16.8%来自生物固氮;接种蓝藻的稻田土生物固氮量为31.2kg·hm~(-2),比自然稻田多固氮17kg·hm~(-2),植株总氮的25.8%来自生物固氮。测定北京稻田土固氮酶还原 C_2H_2与 N_2的转换比在2.71～3.71:1之间。     

北京地区稻田固氮蓝藻的研究:Ⅳ.多效唑(MET)对固氮蓝藻的影响

植物生长调节剂(MET)能影响蓝藻的生长、固氮活性和区系的组成。166.7×10~(-6)的 MET 能提高固氮活性24.9%;高浓度(≥1000×10~(-6))的 MET 抑制蓝藻生长、但未见发生致死效应;MET 对蓝藻群落组成有影响,有利于鱼腥藻而不利于念珠藻,影响大小随生态环境因子的不同而改变。     

北方稻田异养固氮活性变化

用乙炔还原法研究吉林延边地区与北京两个不同生态区稻田异养固氮活性变化,结果表明,两地稻田根际土乙炔还原活性(ARA)均在分蘖期及抽穗期出现高峰,并前期高峰比后期高峰高。北京稻田根系 ARA 也与根际土同步出现两次高峰,但前期高峰低于后期高峰。延边稻苗根系和两地茎基部 ARA 只有抽穗的一次高峰。延边稻田茎叶 ARA 有明显的单峰变化,而北京稻田则极微,这与两地空气湿度差异一致。在 ARA 高峰期两地相比,根系 ARA 较一致,根际土及茎部 ARA 以北京远高于延边,此现象又与两地气温差异一致。延边稻田土移至北京种稻时,各部位 ARA 变化趋势接近延边原地,而变化量则接近北京稻田。     

土壤表层管理对稻田土壤氮矿化势、固氮强度及铵态氮的影响

 耕作管理对土壤表层（0-15cm）氮矿化势（N#-0）平均值无明显影响，但对N#-0在0-15cm表层的垂直分布有显著影响。表层配合施用有机无机肥，比纯施化肥显著提高了0-15cm的N#-0值。0-15cm土层N#-0与稻麦产量呈显著相关。免耕土壤NH#+(+)#-(4) -N前期强度大，水稻易早发。两种耕作管理下土壤平均固氮强度（Ⅰ）无明显差异，且多数处理Ⅰ值至水稻拔节期达到高峰。在水稻营养生长期，无肥区Ⅰ值约为其它施肥的2-10倍。土壤NH#+(+)#-(4) -N对土壤固氮活性起抑制作用的初始浓度为20ppm，Ⅰ与N#-0在水稻生长期间有明显相关性。     

豌豆根瘤菌固氮结构墓因向好气性固氮菌（Azotobacter vinelandii）的转移

利用豌豆根瘤菌（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍｌｅｇｕｍｉｎｏｓａｒｕｍ）ＤＮＡ和好气性固氮菌（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）ＤＮＡ之间的同源性，将ｎｉｆＤ基因插入了Ｔｎ５的豌豆根瘤菌突变株来诱导在ｎｉｆＤ基因上产生变异的Ａ．ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ突变株．先将豌豆根瘤菌的固氮结构基因ｎｉｆＤＨ克隆到大肠杆菌质粒ＰＲＫ２９０形成新的质粒ＰＲＫ２５０９，在协助质料ＰＲＫ２０１３的帮助下转入Ａ．ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ．对于筛选出的失去固氮能力的Ａ．ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ突变株进行测定，检测无细胞提取物中不同固氮酶组分的活性以及固氨酶蛋白组分的免疫性．结果表明，利用此基因转移系统查得到Ａ．ｖｉｎｅ；ａｎｄｉｉｅ的ｎｉｆ突变株．一些突变株的体外固氨酶活性非常低，加入纯化的固氨酶的不同组分可以增加其活性．在测定的突变株中，固氨酶的两种组分仍然存在，说明Ｔｎ５插入的位点是染色体上其它与固氮酶活性有关的位点．     

遗传工程固氮菌对水稻氮素营养效应的初探

将含解氨阻遏作用的ｎｕｆＡ基因，以及含吸氢酶基因（ｈｕｐ）嵌合质粒的固氮工程菌，接种水稻秧苗与稻田中。结果表明，土壤全氮含量比对照略有增长，改善了土壤中氮素供应状况；水稻分蘖期末土壤速效氮含量比对照有所增加；用１５Ｎ稀释技术测定在盆钵接种稻株的固氮率（Ｎｄｆａ％），证明了工程菌比野生菌产生较高的固氮率。成熟期水稻和固氮菌联合体系中的稻株含氮量及生物量增加了，单位面积中稻体的氮素含量提高了。遗传工程固氮菌有节肥增氮，改善水稻氮素营养的作用。     

贵州梵净山固氮蓝藻资源及综合利用

固氮蓝藻是利用光能和无机物进行生长繁殖的一类低等原核植物,它可将分子态氮还原为可供植物利用的氮素化合物,在其生长繁殖过程中不断分泌出氨基酸、多肽等含氮化合物和活性物质,且固氮蓝藻死亡后释放出大量的氨态氮,可改善土壤肥力和结构,促进植物生长。随着研究的深入,固氮蓝藻的利用还扩展到食品、畜禽饲料、日化、医疗、植物修复、新能源等领域。梵净山固氮蓝藻资源种类丰富,笔者通过实地调查,并收集整理大量文献资料,对梵净山固氮蓝藻植物资源现状、分布及开发利用前景进行综合分析,以期为梵净山固氮蓝藻资源综合利用和开发提供基础资料。     

北方水稻田固氮细菌资源的研究（简报）

1991～1994年，在国家自然科学基金的资助下，本组较系统地研究了北方稻田固氮细菌的资源分布。根据北方水稻的三个生态区（即华北半湿润单季稻作区、东北半湿润早熟单季稻作区和西北干燥单季稻作区）选取北京、哈尔滨、龙井（吉林）、沈阳、永宁（宁夏）、米泉（新疆）等地稻田取根际土样，以Dobereiner蔗糖苹果酸培养基为主，分离筛选出具有动快还原活性的细菌18种，经15N示踪技术测定均具明显的固氮能力。以大量法提取这些细菌的总DNA，进行Southern转移，并分别以含肺炎克氏杆nifHKDE基因的质粒pSA30，及含巴西固氮螺菌nifH基因的…     

稻鱼复合种养对水田土壤酶活性的影响

通过田间试验,采用分层取样法对稻-鱼（泥鳅）复合种养水田的土壤酶活性进行了定位定量研究。结果表明,稻鱼复合种养水田的土壤酶活性高于对照样地。底栖鱼类增加了水田土壤过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、蔗糖酶及脱氢酶活性,其中时脱氢酶和蔗糖酶活性的影响最为显著。在土壤垂直剖面上,土壤酶活性在0—10cm土层最高,由表层到深层逐渐降低。在稻田中加入底栖鱼类组分,有助于提高水田的土壤肥力和生物学活性。     

纳米银对土壤固氮微生物群落结构及固氮活性的影响

为评估纳米银在土壤环境中的风险,采用土壤培养方式,比较了不同浓度10 nm的纳米银(10、25、50 mg·kg~(-1))和50 nm的纳米银(25、50、100 mg·kg~(-1))暴露对土壤固氮微生物数量、群落组成以及固氮作用的影响。结果表明:纳米银暴露下土壤固氮微生物的种类减少,且慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、流行杆菌属(Vulgatibacter)和厌氧黏细菌属(Anaeromyxobacter)的相对丰度降低,而固氮弧菌属(Azoarcus)的丰度上升,群落组成发生明显变化;10 nm的纳米银暴露7 d对固氮微生物群落结构的影响最大,50 nm的纳米银暴露90 d固氮微生物群落结构变化最小;10 nm和50 nm的不同剂量纳米银暴露28 d,土壤自生固氮菌数量下降18.96%～47.28%和17.42%～27.78%;土壤固氮活性随着纳米银暴露时间的延长而降低,10 nm和50nm的不同剂量纳米银暴露90 d后,土壤固氮酶活性下降了14.55%～27.47%和17.87%～21.79%。研究表明,纳米银对土壤固氮微生物及固氮作用具有负面影响,且影响程度与其尺寸、剂量以及暴露时间有关。     

稻田土壤nirS型反硝化细菌群落对氮肥水平的响应

【目的】基于水稻田间定位试验,利用nirS功能基因研究不同氮肥水平对稻田土壤反硝化细菌群落多样性的影响。【方法】运用PCR-DGGE（聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳）结合DNA克隆测序和荧光定量PCR（Real-time PCR）技术对反硝化细菌nirS基因进行检测,分析田间定位试验第4年不同氮肥水平下稻田nirS型反硝化细菌群落结构和丰度的变化。【结果】依据DGGE图谱计算的群落多样性指数显示,与不施肥对照处理（CK）比较,施用氮肥处理（N1：75 kg N•hm-2,N2：150 kg N•hm-2和N3：225 kg N•hm-2）可促进稻田土壤nirS型反硝化细菌群落多样性指数提高,尤其在水稻生长的齐穗期和成熟期后者均显著高于前者（P＜0.05）。但群落多样性指数在N1、N2 和N3处理间的差异主要表现在水稻分蘖期和齐穗期的表层土壤中,N3可显著高于N1（P＜0.05）。冗余分析结果显示水稻生育时期对稻田土壤nirS型反硝化细菌群落结构的影响较大,表层和根层土壤的群落结构都与生育时期存在显著相关性（P=0.002,0.002）;而不同氮肥水平对群落结构的显著性影响仅表现在稻田表层土壤中（P=0.002）。荧光定量PCR结果显示氮肥水平提高可促进稻田土壤nirS型反硝化细菌丰度增加,在水稻分蘖期和齐穗期内表层和根层土壤的nirS基因拷贝数均存在CK＜N1＜N2＜N3的趋势,且以齐穗期时在表层土壤中的差异最大,不同处理间的差异都达到显著水平（P＜0.05）。同时,本研究获得稻田反硝化细菌nirS基因片段序列8条登录GenBank（登录号：JX997923、JX997924、JX997926—JX997931）。此外,本试验中N1、N2和N3处理比CK处理分别增产59%、92%和107%,表层和根层土壤中NO3--N含量也随氮肥用量提高而增加。【结论】氮肥用量增加促进了稻田土壤nirS型反硝化细菌丰度及群落多样性指数的提高,尤其在稻田表层土壤中。氮肥水平提高还可改变稻田表层土壤nirS型反硝化细菌的群落结构。综合分析表明稻田表层土壤的nirS型反硝化细菌群落对氮肥水平提高的响应程度更明显。