Soil conditioners improve Cd-contaminated farmland soil microbial communities to inhibit Cd accumulation in rice

The addition of silicon (Si) and organic fertilizers to soil conditioners can inhibit the transfer of heavy metal ions from soil to crops. However, it is not clear how Si and organic fertilizers affect soil properties and the micro-ecological environment and thereby reduce cadmium (Cd) accumulation in rice. In this study, the effects of L-type soil conditioners containing Si and organic fertilizers on bacterial and fungal community diversity, soil pH, organic matter, and available Si were analyzed with field experiments at two sites in Liuzhou City and Hezhou City, respectively, in Guangxi, China. With the increase of Si and organic fertilizer content in soil conditioner, rice yield respectively increased by 16.8–25.8 and 6.8–13.1%, and rice Cd content decreased significantly by 8.2–21.1 and 10.8–40.6%, respectively, at the two experimental sites. Soil microbiome analysis showed that the increase in abundance of Firmicutes and Actinobacteriota bacteria associated with Cd adsorption and sequestration, and Basidiomycota fungal populations associated with degradation of macromolecules favored the inhibition of soil Cd activity (soil exchangeable Cd decreased by 14.4–14.8 and 18.1–20.6%). This was associated with an increase in organic matter and Si content caused by applying soil conditioners. In conclusion, L-type soil conditioners, rich in Si and organic fertilizer, can reduce soil Cd bioavailability by regulating the dominant Cd passivating flora in the soil and ultimately reduce Cd accumulation in rice.     

中国不同生态系统土壤硅的研究进展

硅是土壤和岩石的一种基本成分,具有促进植物的生长、增强植物抗性、参与生物地球化学循环过程、调节全球碳循环和缓解全球气候变暖趋势等方面的作用.本文在全面介绍土壤硅的形态、有效性及生物循环特征基础上,分析了我国不同生态系统中土壤硅及植硅体含量状况,阐明了影响土壤有效硅及植硅体的因素,重点阐述了近年来有关稻田土壤有效硅与水稻...     

外源硅对低温胁迫下玉米和大刍草幼苗的影响

为了研究外源硅增强低温胁迫下玉米和大刍草幼苗的适应性，以普通玉米品种及野生种大刍草为材料，设置CK、LT、S1、S2、S3共5个处理，3次重复。分别测定玉米和大刍草的形态指标、叶绿素含量、丙二醛含量和SOD活性。结果表明，施加外源硅有效缓解了低温胁迫对玉米和大刍草的损害。（1）玉米和大刍草S1、S2、S3的形态指标与LT对比，均有不同程度地增加。（2）玉米和大刍草叶绿素含量分别在S2和S3增加最显著，比LT分别增加了42.08%,84.38%。（3）玉米和大刍草S1、S2、S3的丙二醛含量均低于LT，且玉米和大刍草都在S2达到最低，分别低于LT 31.44%,34.72%。（4）经S1、S2、S3处理后，玉米和大刍草的SOD活性均高于LT，玉米叶片中SOD活性在S2时最高，高于LT 14.24%；大刍草叶片中SOD活性在S3时最高，高于LT 14.96%。综上，施加外源硅可提高低温胁迫下玉米和大刍草的生物量积累和抗氧化酶活性，促进光合色素合成，减少活性氧积累，增强幼苗的耐寒性。     

硅对迷你椒草试管苗抗逆生理特性的影响

【目的】探究硅对迷你椒草试管苗生理特性的影响，为提高高温季节移栽成活率提供理论和技术支持。【方法】以迷你椒草不定芽为材料，采用单因子试验方法，探究不同硅源（硅酸钾、硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅）及硅浓度（0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g/L）对迷你椒草不定芽增殖系数、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量以及抗氧化酶活性的影响，筛选出最佳硅源及硅浓度，并用于不定芽生根培养，移栽后进行高温、高湿胁迫，研究其对迷你椒草抗逆特性的影响。【结果】除添加硅酸钾 0.6 g/L 的迷你椒草不定芽增殖系数与 CK 相比无显著差异外，其余均显著低于 CK；添加硅酸钾、硅酸钠培养 25 d 各处理的不定芽可溶性糖含量均显著高于 CK，0.4 g/L 硅酸钠处理后可溶性糖含量较 CK 增长 97.92%。添加二氧化硅后，各浓度处理的不定芽可溶蛋白含量均显著高于 CK，涨幅 13.49%~26.63%。添加硅提高了迷你椒草不定芽的 POD、SOD 活性，硅酸钙和二氧化硅处理后不定芽 SOD 活性较 CK 分别增长 13.49%~62.87%、0.86%~75.85%；添加 0.2 g/L 硅酸钠后不定芽 SOD 活性较 CK 提高 45.43%。所有施硅处理不定芽的 MDA 含量均显著低于 CK，其中添加硅酸钾 0.6 g/L 时各指标表现最佳，迷你椒草不定芽增殖系数为 2.67，其可溶性糖、可溶性蛋白含量分别比 CK 增长 95.39%、27.34%，POD、SOD 活性分别提高 137.67%、39.01%，MDA 含量降低 56.20%。高温高湿胁迫 5 d 后，0.6 g/L 硅酸钾处理不定芽的可溶性糖、可溶性蛋白、叶绿素含量以及 POD、SOD 活性均显著高于 CK。【结论】在 MS+6-BA 4.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+AD 10.0 mg/L+ 硅酸钾 0.6 g/L 时，迷你椒草不定芽的可溶性糖、可溶性蛋白含量以及 POD、SOD 活性均显著高于CK，可增强迷你椒草苗在高温高湿环境下的抗逆性。     

外源硅对盐胁迫下黄果厚壳桂幼苗的光合荧光及抗氧化特性的影响

为探讨外源硅对盐胁迫下黄果厚壳硅的缓解作用。以一年生黄果厚壳桂(Cryptocarya concinna)幼苗为材料,在100 mg/L NaCl胁迫下,添加不同浓度(0、0.5、1、2 mmol/L)外源硅对幼苗进行处理,测定和分析不同处理下幼苗叶片的叶绿素含量、光合、叶绿素荧光特性参数和抗氧化酶含量。结果表明,外源硅能不同程度提高Pn、Tr、Gs、Fv/Fm,降低Ci;提高叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量;提高SOD、PPO和APX活性,降低MDA含量。其中PPO在1.0 mmol/L硅处理下效果最佳,其他指标均在 2.0 mmol/L硅处理效果最佳。可见,添加适度浓度硅可以缓解盐胁迫对黄果厚壳桂幼苗的伤害,提高其耐盐能力,该研究为黄果厚壳桂引种栽培提供参考。     

外源Si对水稻生长状况及稻瘟病抗性的影响

外源Si对提高水稻对病害的抗性有显著影响,但水稻应激防御系统对外源Si的响应机制尚缺乏深入研究。为探究不同浓度外源Si对稻瘟病胁迫下水稻的生长状况、产量及抗性的影响,在人工接种稻瘟病菌的条件下进行水稻盆栽试验。测算了水稻株高、穗数、穗长、地上部生物量和千粒重等生长数据,同时测量了水稻稻穗中MDA的含量和防御相关酶(PPO、CAT、SOD、POD)的活性。结果表明,施Si处理使水稻的稻瘟病病情指数下降了44.47%;显著提高了稻穗中PPO、CAT和SOD的活性,降低了POD的活性和MDA含量,缓解了稻瘟病引起的氧化胁迫;显著增加水稻株高,使其茎叶更加挺直,降低病菌的感染和传播;最终提高地上部干物质量积累,相比染病组的产量提高61.2%。因此,Si能够通过参与植物生理代谢过程,有效增强水稻抵御稻瘟病的抗性,提高植株活力,有效减少植株损伤。