番茄根系分泌物、木质部和韧皮部汁液组分对矿质氮和有机氮营养的响应

采用营养液水培方法探讨了番茄幼苗根系参数、根系分泌物、木质部和韧皮部汁液组分对矿质氮(NH 4-N、NO-3-N)和有机氮(Glycine)的不同响应.结果表明,不同氮素处理8 d后,'申粉918'、'沪樱932'番茄根系干质量、根系体积表现为NO-3-N ＞ Gly-N ＞对照 ＞ NH 4-N处理;而根系活力则表现为以供Gly-N或NO-3-N为最高,其次为供NH 4-N的处理,对照处理最低.不同氮素形态显著影响不同番茄品种根系分泌物、木质部和韧皮部各组分含量. NO-3-N处理的番茄根系分泌物、木质部和韧皮部汁液中的NO-3-N和P含量最高,供Gly-N、NH 4-N其次,对照最低;而供Gly-N、NH 4-N时铵态氮、游离氨基酸、可溶性糖含量一般均高于处理NO-3-N和对照.番茄根际吸收不同氮素对根际pH亦产生不同的影响,吸收NO-3-N和Gly-N后,根际pH显著升高,而吸收NH 4-N后则降低.根系分泌物可溶性蛋白含量的变化表现为NO-3-N ＞ Gly-N ＞ NH 4-N ＞ 对照,而木质部、韧皮部可溶性蛋白含量的变化则表现为Gly-N ＞ NO-3-N ＞ NH 4-N ＞对照.番茄幼苗不同品种间的差异性表现,与氮素形态有关,以根系活力为指标的基因型差异在供应NO-3-N、NH 4-N和Gly-N及对照时,'沪樱932'的根系活力均显著(P＜0.05)大于'申粉918'.     

亚热带水稻土碳循环的生物地球化学特点与长期固碳效应

稻田是我国重要的农田生态系统,对农业生态环境保护和国家粮食安全具有举足轻重的作用。水稻土有机碳循环既是土壤物理、化学、生物过程和土壤肥力的基础,又与土壤固碳功能、温室气体产生和排放密切相关。近10年来,本研究团队以探讨水稻土固碳(肥力提升)与减排科学原理为目标,瞄准土壤有机碳矿化的"控制阀"假说与"激发效应"、水稻土固碳与温室气体排放的生物地球化学过程机理等前沿性的重要基础科学问题,遵照以典型案例(典型景观单元和长期定位试验监测)揭示区域水稻土有机碳演变基本规律与固碳潜力,借助模拟试验阐明水稻土长期固碳的生物地球化学机理的整体研究思路,运用同位素示踪和生物分子技术,系统研究了亚热带水稻土碳的生物地球化学循环特点与长期固碳效应。研究表明,过去30年间,水稻土有机碳处于持续增加状态,增幅达60%,年平均固碳速率为0.28 t/hm~2,具有明显固碳效应;且水稻同化"新碳"的输入抑制了水稻土原有有机碳的矿化,表现出明显的负激发效应,证实了亚热带水稻土的"阻滞效应"。量化了水稻生长期间光合碳对土壤有机碳各组分的贡献及其对氮素的响应特征;发现水稻光合碳向土壤微生物快速转移,同化根际碳的微生物主要为真菌和革兰氏阴性菌。发现稻田土壤具有微生物光合同化大气CO_2并将其转化为土壤有机碳的能力;农田土壤固碳功能种群主要包括固碳细菌和藻类。阐明了稻田土壤有机质周转过程的生态化学计量学特征,揭示了"水稻—微生物—土壤"相互作用的养分调控机理,以及土壤C、N、P等元素耦合的微生物计量学调控机制。基于微流控芯片技术,构建土壤芯片并实现了土壤微界面生物地球化学过程的动态模拟和监测。提出基于丘陵区稻草"易地还土"和稻田施用生物质炭的固碳减排新措施。研究成果为亚热带水稻土有机碳积累、生产力提升和农田可持续发展提供了重要科技支撑。     

红壤丘陵区旱地和水旱轮作地土壤中纤维素降解功能微生物群落特征

为揭示农田土壤有机质中纤维素降解的微生物机制,依托红壤丘陵区长期定位试验,以两种土地利用方式(旱地和水旱轮作地)下两种施肥模式(化肥、秸秆还田配施化肥)的农田生态系统为研究对象,分析了表层土壤中纤维素含量、纤维二糖水解酶活性以及纤维素降解功能微生物丰度与群落结构的周年动态变化特征。结果表明:长期(13年)施肥后土壤中纤维素并未发生显著积累,且从周年动态变化来看,秸秆还田后旱地和水旱轮作地中纤维素分别在6个月和3个月内完全降解或被转化为其他形态;相关分析表明,纤维二糖水解酶活性与纤维素含量呈显著正相关,而真菌cbh I基因丰度与纤维二糖水解酶呈显著正相关(P0.01),因此功能基因cbh I可用于指示本研究供试土壤中降解纤维素的关键微生物群;聚类分析表明,旱地和水旱轮作地的纤维素降解微生物(含cbh I基因)互相分离,即与施肥相比,土地利用方式是引起土壤中纤维素降解微生物群落组成改变最主要的因素;克隆测序结果显示,两种土地利用方式下纤维素降解功能微生物均以伞菌和粪壳菌占绝对优势,分别占总克隆库的22.9%~39.5%(平均为34.7%)和17.7%~42.3%(平均为28.5%),其中秸秆还田后的纤维素降解过程可能由粪壳菌主导。研究结果阐明了红壤丘陵区旱地和水旱轮作地中秸秆还田后纤维素降解及其功能微生物群落的异同,为揭示农田土壤新鲜有机质中易分解组分(纤维素)的微生物转化机制提供了基础数据。     

添加稻草和选择性抑制剂的红壤旱地和稻田可培养微生物的变化

本文探讨了添加稻草和选择性抑制剂下红壤旱地和淹水稻田土壤细菌和真菌数量的动态变化.结果表明,培养期间,旱地土壤中添加稻草(Str)处理细菌和真菌数量比对照(CK)分别增加271.4%～518.8%和2900%～3608%;添加稻草+放线菌酮(Str+Ac)处理土壤细菌数量比Str处理增加34.1%～81.4%;添加稻草+四环素+链霉素(Str+Sm+Tc)处理土壤细菌数量比Str处理下降14.3%～43.5%,而真菌增加17.1%～37.6%.淹水稻田土壤中,Str处理土壤细菌数量比CK增加115.3%～362.2%,而真菌数量下降5.8%～27.8%;Str+Ac处理土壤细菌和真菌数量与Str处理基本相同;Str+Sm+Tc处理土壤细菌数量比Str处理下降39.0%～76.2%.旱地土壤中添加稻草使细菌与真菌(B/F)比率显著下降,而淹水稻田土壤中添加稻草使B/F比率明显升高.阐明旱土中添加稻草后细菌和真菌均参与其分解和转化,而真菌作用占主要,淹水稻田土壤中添加稻草的分解和转化主要为细菌.土壤水分对添加稻草土壤微生物群落变化有较大影响.     

德国格廷根大学教授访问中科院亚热带农业生态所

<正>11月28日至12月8日,中国科学院外国专家特聘研究员、德国格廷根大学(University of Gottingen)农业土壤科学系系主任Yakov Kuzyakov教授在中科院地理科学与资源研究所徐兴良研究员的陪同下到中科院亚热带农业生态研究所开展项目执行期间的学术交流工作,完成了本阶段外国专家特聘研究员计划。     

土壤有机碳微生物利用效率的元素计量学驱动机制研究进展

土壤有机碳的微生物利用效率是描述微生物有机碳同化效率的重要参数,也是衡量土壤固碳潜力的重要指标,与土壤碳库的固定、转化、矿化以及温室气体的排放紧密相关。土壤微生物对有机碳的利用效率取决于微生物的种类、数量以及群落结构,理解和评估土壤有机碳微生物利用效率对于解析土壤碳循环和促进土壤固碳减排具有重要意义。因此,理解土壤有机碳微生物利用过程,及其与氮、磷等元素的计量学耦合关系,为揭示土壤有机碳周转的微生物过程机制提供理论依据。未来的研究应关注在多生态系统中多因子影响下的土壤有机碳微生物利用效率的阈值范围和调控机制,以期为生态系统固碳减排和实现“双碳”目标提供新思路。     

泰国Mae Fah Luang大学学者访问亚热带生态所

在近日召开的湖南农作物品种审定会上,由中科院亚热带生态所选育的玉米新品种“科玉6号”通过审定。该品种是该所进入院知识创新工程序列以来选育的第6个通过审定的玉米新品种（其中鲜食玉米品种2个,普通玉米品种4个）。     

水稻根际和非根际土磷酸酶活性对碳、磷添加的响应

【目的】研究外源养分添加对稻田土壤磷酸酶活性影响的特征,明确水稻根际和非根际土壤胞外磷酸酶活性对碳、磷添加的响应过程,为稻田土壤水肥管理,实现农业可持续利用提供理论指导。【方法】选取湖南长期种植水稻的典型缺磷水稻土,进行盆栽试验。试验设置4个处理,分别为不添加碳磷（CK）、添加碳（C）、添加磷（P）和添加碳磷（CP）。采用96微孔荧光法测定根际土与非根际土的酸性磷酸酶（ACP）和碱性磷酸酶（ALP）活性,同时基于生物可利用性的磷分级方法（BBP法）测量4种磷组分（CaCl₂-P、Citrate-P、Enzyme-P和HCl-P）,探讨碳、磷添加对4种生物有效性的磷组分的影响和土壤磷酸酶活性的响应特征。【结果】与CK相比,C、P添加和CP配施处理水稻地上部分生物量分别增加29.76%、84.03%和87.94%（P＜0.05）,地下部分生物量分别减少20.13%、增加57.49%和56.53%（P＜0.05）;植物全磷（TP）含量与生物量变化规律一致,C、P和CP添加处理地上部分TP含量比CK分别增加57.23%、95.21%和95.91%（P＜0.05）,地下部分TP含量比CK分别减少26.12%、增加45.45%和38.01%（P＜0.05）。根际土pH、NH₄⁺-N和Olsen-P的含量低于非根际土,CP配施处理中根际土微生物量磷（MBP）含量高于非根际土;碳、磷添加对4种基于生物有效性磷组分具有显著调控作用（P＜0.05）;Olsen-P和MBP与ALP呈极显著负相关（P＜0.05）,与ACP无显著相关性,表明微生物对速效养分利用明显。冗余分析表明非根际土壤中的酶活性变化主要受Olsen-P、MBP、CaCl₂-P和Citrate-P含量影响;而土壤中含水量、pH、NH₄⁺-N、根系生物量、HCl-P和Enzyme-P含量主要影响水稻根际土壤中的酶活性。【结论】P和CP配施处理能提高缺磷水稻土微生物活性,显著增加水稻生物量,提升根际微生物效应,改善土壤环境,有利于稻田生态系统的健康。     

地膜对农业生产的影响及其污染控制

地膜覆盖具有显著的农业生产效益,可以增温保墒,防虫抑草,扩大作物种植适宜区,从而提高农作物产量和品质,因此在世界范围内尤其是在干旱半干旱地区农田中得到广泛应用。然而,塑料地膜降解速率极其缓慢,加上中国地膜回收工作的开展较为落后,导致大量的塑料碎片残留在农田中,从而造成土壤环境的残膜及微塑料污染。本文基于文献资料、调研和统计数据,就地膜对中国农业生产的影响及其污染防控进行了分析。残膜及微塑料污染会改变土壤理化性质,限制土壤水分和养分运移,并对土壤动植物的生长、发育和繁殖产生危害,改变土壤微生物的丰度和群落结构,损害土壤健康,长此以往会造成作物产量和品质下降,甚至威胁到粮食安全。微塑料存在被植物吸收的可能性,从而通过食物链进入人体,对人体健康产生威胁。此外,微塑料巨大的比表面积使其极容易通过吸附作用成为其他污染物（重金属、农药和抗生素等）的载体,增加污染物的转移富集风险,从而造成土壤生态环境复合污染。中国地膜生产、使用相关标准正在逐步完善,但同发达国家和地区相比仍有一定的差距。中国尚未形成完善可持续的地膜回收体系,农田土壤中的微塑料污染研究仍不够充分,同时针对残膜及微塑料污染防控的政策和法规也有待于进一步完善。因此应进一步借鉴发达国家和地区的经验,结合中国实际情况,因地制宜制定地膜生产、回收相关标准以及残膜和微塑料污染防治的政策法规。     

长期弃耕降低红壤稻田土壤磷库

【目的】施用磷肥会显著提升土壤磷的活性,弃耕不仅导致土地资源浪费还会带来环境风险。探讨弃耕后稻田土壤全磷、各磷素组分的变化规律及趋势,为弃耕土壤管理提供理论依据。【方法】红壤稻田弃耕长期定位试验于2007—2014年在湖南桃源进行,弃耕前(1991—2006年)为双季稻定位试验,包括不施肥对照(CK)、施氮钾(NK)和氮磷钾(NPK)化肥3个处理。分析了弃耕前后(2006和2014年)土壤全磷、速效磷(Olsen-P)、微生物生物量磷(MBP)及各个磷组分(Hedley法)含量。【结果】弃耕8年后,土壤全磷较弃耕初期下降了19.3～160.8 mg/kg,Olsen-P下降了0.7～14.1 mg/kg,下降幅度分别为5.4%～23.4%和11.0%～45.4%,其中NPK处理的全磷和Olsen-P分别显著下降了23.4%和45.4%(P<0.05)。Hedley-P分级结果表明,弃耕前、后稻田土壤各磷组分的含量高低均为Residual-P>NaOH-P_o>NaOH-P_i>Sonic-P_i>...