根际微域环境的研究

作者对根际环境研究的发展趋势和我国１０年来取得的成就进行了回顾，对今后重点的研究方向提出了见解，强调了根际物理环境，养分转化，特定分泌物与抗逆性等方面研究的重要意义。     

不同磷源对作物根际效应影响的研究

本文通过网室盆栽和室内分析相结合的方法,研究了几种P源施入石灰性土壤后对作物根际生物活性性质的影响,结果表明:对于不同P源处理,小麦生长过程中根际、非根际微生物种群的数量及根际效应(R/B)有显著差异,其大小顺序为:K2HPO4>CaMg-P>SSP>FA>CK。微生物数量在生育后期达到高峰。作物根际磷酸酶活性随生育期的进展逐步增强。不同P源处理影响下的土壤磷酸酶活性有一定的差异,总体顺序为:FA>SSP >K2HPO4> CaMg-P>CK。土壤碱性磷酸酶活性显著地高于中性磷酸酶活性。     

不同林龄杉木根际与非根际土壤微生物群落特征

为探究中亚热带杉木土壤微生物群落随林龄变化特征,以中亚热带7,24,34 a生杉木人工林为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法分析其根际和非根际土壤微生物数量和群落结构及驱动土壤微生物变化的主要土壤环境因子。结果表明：随着杉木林龄的增长,非根际土壤各类微生物数量不断减少,根际土壤微生物数量不断增加,34 a生杉木人工林细菌含量、革兰氏阴性菌含量、Cy∶MONO根际土壤显著高于非根际土壤,而其他各类微生物在根际和非根际土壤间均没有显著差异。相关分析和冗余分析结果表明：土壤环境因子对杉木土壤微生物群落有显著影响,其中有效磷和铵态氮含量对土壤微生物群落的影响较大,有效磷含量与土壤微生物群落呈正相关,土壤铵态氮含量与其呈负相关。因此,在杉木人工林管理过程中,可适当增加磷的输入,以增加土壤微生物数量,提高土壤质量,促进杉木的生长。     

大气中臭氧浓度增加对根际和非根际土壤微生物的影响

在大田试验下,研究了冬小麦在不同的臭氧浓度下根际和非根际土壤细菌、真菌、放线菌数量的动态变化。结果表明,随着生育时期的推进,微生物数量呈现规律性的变化,其中微生物总量在抽穗期达最大。根际、非根际土壤细菌和真菌数量均随着生育期的推进呈先增大后降低的变化趋势,分别在抽穗期和孕穗期达最大。根际、非根际土壤放线菌数量随生育期呈下降的趋势,整个生育期内臭氧浓度的升高降低了土壤微生物的数量,不同的臭氧浓度处理间细菌数量差异达显著性水平,真菌数量差异只在成熟期达显著,放线菌差异不显著。     

作物驯化对根际微生物组的选择效应

驯化是指经过人为干预技术对野生物种的某些可利用性状加以选择、修饰和利用的过程。驯化不仅会引起植物表型的变化,还会进一步导致植物根系形态结构以及相应根际次生代谢产物含量的变化,最终导致根际微生物群落结构和功能发生变化。本文综述了作物驯化过程对作物表型、根系形态及对根际微生物群落结构的影响,初步探讨了作物驯化对根际微生物影响机制,并着重阐述了共生微生物包括丛枝菌根真菌以及根瘤菌与作物驯化的关系,为更好地利用作物野生近缘种的根际有益微生物奠定理论基础。     

不同施肥处理对玉米根际土壤磷素利用的影响

通过田间根袋试验,在玉米拔节期和成熟期研究了微生物菌剂、腐殖酸、有机-无机复合肥、4号生根粉对根际土壤磷素利用的影响。结果表明,腐殖酸和微生物菌剂的施用,能提高玉米根际土壤有效磷含量和磷素利用率,尤以生长后期的效果更为明显。     

根际研究方法的特点及其进展

根际环境是指以微米或毫米计算的微区土壤范围内。     

氮素营养水平对小麦根际微生物及土壤酶活性的影响

在大田高产栽培条件下．研究了不同施氮水平对豫麦49-198根际微生物和土壤酶活性的影响。结果表明：豫麦49-198根系土壤蛋白酶活性和脲酶活性随生育时期推进均呈先上升后下降的变化趋势．蛋白酶活性、脲酶活性分别在拔节期和返青期达到最大值。在同一生育时期内，随着施氮水平的提高，蛋白酶活性呈先增加后降低的变化趋势．其中以N2（180kg／hm^2）处理的蛋白酶活性最高，但N4（360kg／hm^2）处理的蛋白酶活性仍大于对照N1（0kg／hm^2）；脲酶活性随施氮水平的提高呈上升趋势．以N4（360kg／hm^2）处理的脲酶活性最大。根际微生物总量随生育时期推进呈先增加后下降的趋势，在孕穗期达到最大值．开花期略有降低；在同一生育时期．随着施氨水平的提高，根际微生物数量呈先增加后下降的趋势，以N3（270kg／hm^2）处理的根际微生物总量最高．且各处理之间的差异都达到了显著水平。     

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。     

转 AtPAP15基因大豆种植对根际土壤养分及酶活性的影响

以转入AtPAP15基因的两个磷养分高效转基因大豆株系AP15-1、AP15-3及其各自受体YC03-3、YC04-5为材料,在大田连续种植两季,通过在苗期、盛花期和成熟期采集根际土,对其进行pH和全磷、速效磷、有机磷、全氮、碱解氮、全钾、速效钾、及钼等八种微量元素含量的测定,并分析了盛花期AP15-1与其受体YC03-3根际土中酸性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶的活性变化,从而了解上述磷高效转基因大豆的种植是否会对根际土中主要养分和酶活性产生影响.研究结果显示:秋春两季根际土中除全钾和微量元素含量外,其他养分含量在个别时期,转基因大豆AP15-1或AP15-3与其受体之间,均存在显著性的差异,但这些显著性差异大部分出现在苗期,成熟期仅有机磷含量在AP15-1与其受体YC03-3、速效钾含量在AP15-3与其受体YC04-5之间呈显著差异,并且这些差异在两季中均未重复出现.根际土中四种土壤酶活性测定结果显示:同季转基因大豆与其受体之间差异不显著.总体结果表明,上述转AtPAP15基因磷高效大豆种植对根际土中磷、氮、钾等养分和四种土壤酶活性均未产生显著的影响.     

土壤因子对柠条和沙棘根际AM真菌多样性及侵染状况的影响

在各种陆地生态系统中几乎都有丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,简称AM)真菌的分布,AM真菌作为土壤微生物群落的主要组分,能与大多数高等植物形成共生关系。同时,各种生态因子也对AM真菌的分布、侵染、产孢及其生理效应产生不同程度的影响,尤以土壤因子对AM真菌的影响较为突出[1]。盖京苹等[2]研究证实山东地区土壤因子对AM真菌的侵染、生长和分布有显著作用;蔡晓布等[3]研究了土壤因子对西藏高原草地植物AM真菌的影响。迄今为止,对西北干旱、半干旱地区主要植物丛枝菌根的形成条件、影响因素等方面的研究较少[4]。安塞纸坊沟流域位于黄土高原丘陵区,其生态系统先后经历严重破坏期、继续破     

Isolation and characterization of phosphate solubilizing bacteria from the rhizosphere of crop plants of Korea

Whole-cell fatty acids methyl ester (FAME) profile and 16S rDNA sequence analysis were employed to isolate and identify the bacterial groups that actively solubilized phosphates in vitro from rhizosphere soil of various crops of Korea. Out of several hundred colonies that grew on Pikovskaya's medium 13 best isolates were selected based on the solubilization of insoluble phosphates in liquid culture and further characterized and identified. They were clustered under the genera Enterobacter, Pantoea and Klebsiella and the sequences of three representative strains were deposited in the GenBank nucleotide sequence data library under the accession numbers AY335552, AY335553, AY335554.     

Grazing of protozoa on rhizosphere bacteria alters growth and reproduction of Arabidopsis thaliana

Plant roots are densely colonized by bacteria which form the basis of the rhizosphere bacterial food web with protozoa as most effective predators. We established a well defined laboratory system with Arabidopsis thaliana as model plant allowing to investigate in detail the effect of rhizosphere interactions on plant performance. We used this system to analyse separate and combined effects of natural rhizobacteria and the protozoa Acanthamoeba castellanii on plants.Protozoa and bacteria increased plant growth with the effect of protozoa markedly exceeding that of bacteria only. Arabidopsis immediately responded to the presence of protozoa by increasing carbon but not nitrogen uptake. Later protozoa enhanced plant uptake of nitrogen from organic material and prolonged vegetative growth of Arabidopsis resulting in strongly increased seed production. It is concluded that the immediate plant response was based on changes in rhizosphere signalling inducing increased plant carbon fixation rather than on protozoa-mediated increase in nitrogen availability. The subsequently increased plant nitrogen uptake presumably originated from nitrogen fixed in bacterial biomass made available by protozoan grazing, i.e. the microbial loop in soil. The results suggest that Arabidopsis prepared for the upcoming mobilization of nitrogen by increasing carbon fixation and root carbon allocation which paid-off later by increased nutrient capture and strongly increased plant reproduction.     

生物氢烷工程沼渣用于油菜及菠菜育苗的效果

为探究将生物氢烷工程沼渣应用于蔬菜育苗基质生产的可行性,以油菜品种"华绿四号"、菠菜品种"先锋菠菜"为材料,按不同体积比将生物氢烷工程沼渣与土壤或草炭、蛭石和珍珠岩三者混配作为育苗基质,通过穴盘育苗试验研究生物氢烷工程沼渣对基质理化性质和油菜、菠菜幼苗生长的影响。结果表明:添加生物氢烷工程沼渣可显著改善基质的容重、总孔隙度、有机质含量、pH值和电导率EC(electronical conductivity)值等理化性质;适宜配比的生物氢烷工程沼渣对幼苗生长发育有一定的促进作用,其中T6(生物氢烷工程沼渣20%、草炭30%、蛭石25%、珍珠岩25%)的基质配方较为适宜,T6中油菜出苗率显著高于CK3(草炭50%、蛭石25%、珍珠岩25%)(P0.05),提高了14.3%,菠菜出苗率提高了12.4%,幼苗的株高、茎粗、单株叶面积显著高于或接近CK3(P0.05),幼苗根冠比和壮苗指数与CK3无显著差异;添加生物氢烷工程沼渣可使幼苗地下部生物量显著升高(P0.05),促进根系生长,使幼苗地上部、地下部生物量分配更加均衡。因此,生物氢烷工程沼渣具有一定的肥效,可部分替代草炭用于叶菜育苗基质生产,但使用前可考虑进行好氧堆肥处理进一步腐熟或与氮肥配施以提高肥效。     

紫花苜蓿、海州香薷及伴矿景天对多氯联苯与重金属复合污染土壤的修复作用

随着工业化的发展,有机或无机的有毒有害物质对土壤环境的污染越来越严重,在一些经济快速发展地区耕地土壤中持久性毒害物质已经大量积累,部分农田中重金属(镉、汞、砷等)、农药(滴滴涕     

玉米根际高效固氮菌Sphingomonas sp. GD542的分离鉴定及接种效果初步研究

固氮微生物菌种选育是固氮微生物肥料生产应用的基础。本研究从玉米根际土壤分离到1株高效固氮菌株GD542,菌体短杆状,0.4μm×1.0～1.5μm,革兰氏阴性;固氮酶活性为5.046nmol(C2H4)·h-1·mg-1(蛋白);利用碳源较广泛,抗逆性较强,既可在4℃低温生长,也可以在37℃下生长,耐盐性高达10%。16SrDNA序列分析结果表明,该菌株与鞘氨醇单孢菌Sphingomonas azotifigens的16SrDNA序列有高达96%的同源性,结合形态特征和生理生化特征等,将其初步鉴定为鞘氨醇单孢菌Sphingomonas sp.。接种小白菜的温室盆栽试验表明,菌株GD542具有很好的固氮效能,与无氮对照相比,接种GD542处理植株干重增加206%,含氮量增加230%,达到统计学显著差异水平,开发应用前景较好。     

荒漠绿洲区临泽小枣及枣农复合系统需水规律研究

在大田环境下,通过建造2m×2m×2m的封底观测池,利用水量平衡法,研究了甘肃省河西走廊中部黑河中游绿洲临泽小枣、春小麦、紫花苜蓿单作及临泽小枣/春小麦、临泽小枣/紫花苜蓿间作复合系统的需水规律。结果表明,内部绿洲和边缘绿洲的临泽小枣从根系开始活动到落叶的需水量分别为497.2mm和859.2mm,春小麦从播种到收获需水量分别为447.9mm和809.9mm,紫花苜蓿从返青到霜降需水量分别为583.7mm和945.7mm,临泽小枣/春小麦复合系统需水量分别为647.7mm和1009.7mm,临泽小枣/紫花苜蓿复合系统需水量分别为980.3mm和1342.3mm。边缘绿洲临泽小枣/春小麦复合系统增加的需水量为枣树需水量的17.5%,小麦需水量的24.7%;临泽小枣/紫花苜蓿复合系统增加的需水量为枣树需水量的56.2%,紫花苜蓿需水量的41.9%。内部绿洲临泽小枣春季(4月25日~5月31日)需水量为84.6mm,夏季(6月1日~8月31日)为351.3mm,秋季(9月1日~10月5日)为61.3mm;7月份需水强度最大,为4.8mm·d-1,6月份次之,为4.3mm·d-1,生长期平均需水强度为3.1mm·d-1。临泽小枣灌溉应保证4个关键水,即花前水、果实膨大水、丰果水和越冬水,灌水定额为1200m3·hm-2。     

盐碱地应用根际促生菌对土壤改良、作物产量与品质的影响——基于Meta分析

本研究搜集了1990-2021年间国内外已发表关于盐碱地根际促生菌（PGPR）应用效果的文献，利用Meta分析方法从土壤盐碱程度、PGPR的接种方式和施用菌种三个方面分析了盐碱地施用PGPR对土壤盐碱化程度、理化指标、作物产量和品质的影响。结果表明，盐碱地应用PGPR降低了土壤pH和EC，显著提高了土壤肥力（速效磷、速效钾、速效氮、全氮、有机质）、作物生理指标（叶绿素含量和抗氧化酶活性）以及作物的产量和品质。与中度和轻度盐碱条件相比，重度盐碱条件下接种PGPR对作物的增产提质效果更加明显，作物产量、类胡萝卜素、可溶性蛋白和可溶性糖含量分别增加了36.3%-57.4%、31.0%-62.5%、37.8%-60.9%和37.9%-68.6%，并且土壤接种方式比种子接种在提升作物产量方面更有优势；接种假单胞菌属PGPR对降低土壤盐碱化程度更显著，土壤pH和EC分别降低了5.2%-9.5%和7.3%-23.0%；接种芽孢杆菌属PGPR对促进作物的产量与品质效果更加明显，作物产量增加了36.5%-54.0%，类胡萝卜素、可溶性蛋白和可溶性糖含量等品质指标提高了30.0%-49.5%、26.0%-64.5%、23.0%-37.7%。通过结构方程模型发现，接种PGPR通过降低土壤盐碱程度，提高土壤肥力与作物生理指标，从而实现了增产提质效果。本研究可为改良盐碱土壤与盐碱地作物高效生产提供理论支撑。