连作根系分泌物加剧土传病害的机制和缓解措施研究进展

基于植物-土壤反馈理论,连作体系中的根系分泌物必然在加剧土传病害发生中起重要作用,但相关研究证据尚缺少系统总结。本文梳理了连作导致土传病害加剧的现象以及连作对典型根系分泌物组分的累积。从有利于土传病原菌由土体向根际迁移、增殖和致病（“利病”）、破坏根际有益微生物群落防线（“压益”）和毒害根系免疫系统（“自毒”）等三个方面,揭示连作根系分泌物中某些物质促进土传病原菌入侵的机制。从根系分泌物角度阐述轮作、间作、套作、伴生和嫁接等多样性种植方式缓解连作土传病害的机制。提出鉴定“利病”、“压益”和“自毒”物质以及构建对应的消减技术途径,可为土传病害绿色高效综合防控提供理论和技术支撑。     

杨树根际土壤磷吸附特性的研究

对滨海脱盐土壤上11年生1-69杨根际、非根际土壤磷吸附特性进行了研究。结果表明,I-69杨根系活动能抑制根际土壤对磷的吸附,抑制能力与培养溶液起始磷浓度相关,当培养溶液起始磷浓度为30 mg／L时,抑制能力最大,根际、非根际土壤磷吸附量之差为-15．57 mg／kg;I-69杨根际、非根际土壤磷恒温吸附数据都能很好地用一元 Langmuir方程、Freundich方程和Temkin方程拟合,其中一元Langmuir方程拟合最好;根际土壤磷吸附容量参数Xm,k, k1,k2的值明显低于非根际土壤,相关分析表明,它们与土壤有效磷含量呈显著负相关。     

间作栽培对宁夏南部山区马铃薯根际土壤真菌菌群结构的影响

根据宁夏南部山区气候和作物的生长特点,设计马铃薯‖玉米（P‖M,行比分别为4∶1,3∶2, 2∶3）、马铃薯‖蚕豆（P‖F,行比同前）、马铃薯不同品种（A‖B‖C,行比1∶1∶1）间作栽培模式,以马铃薯连作为对照,研究马铃薯根际土壤真菌多样性和菌群结构的变化,探寻能够减轻宁夏南部山区马铃薯连作障碍的有效栽培模式。采用基于18S rDNA的末端标记限制性片段长度多态性 (Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP) 技术研究不同间作栽培模式下马铃薯根际土壤真菌的菌群结构和多样性变化,构建真菌ITS克隆文库,利用Genbank数据库比对各栽培模式中ITS序列的测序结果,并作群落结构组成和功能分析。结果表明,马铃薯间作栽培后真菌Shannon-Wiener指数和Simpson指数均有不同程度降低;马铃薯与玉米、蚕豆间作后根际土壤真菌的物种丰富度在门、纲和目的分类学水平上与连作相比明显下降,菌群结构发生较大变化,成熟期马铃薯‖玉米3∶2行比间作模式与连作的差异最大,属的比例下降67.74%。间作栽培后,黑孢属（Nigrospora）、地丝霉属（Geomyces）、圆盘菌属（Orbilia）、枝顶孢属（Acremonium）、四枝孢属（Tetracladium）等9个属的真菌消失,同时新增刺盘孢属（Colletotrichum）、毛壳属（Chaetomium）、巨孢囊霉属（Gigaspora）、小球腔菌属（Pleosporineae）等13个属的真菌,其中马铃薯‖玉米3∶2行比间作后巨孢囊霉属比例高达60.35%。可见,马铃薯‖玉米间作栽培能有效改善马铃薯根际土壤的真菌菌群结构,使其微环境得以改善,缓解宁夏南部山区马铃薯连作障碍。     

芳香植物精油对竹子根际微生物种群的影响

竹林生态系统虽然比较稳定,但病原菌也较多,使用生物农药是竹林可持续发展的必然道路。许多芳香植物精油具有优良的抗菌活性,都有作为生物农药的潜力。但是竹林土壤微生物也可能受到精油抑菌性能的影响。本研究选取常见5种芳香植物精油香茅、肉桂、大蒜、生姜和茶树精油,对其化学成分进行鉴定并对毛竹实生盆栽苗的土壤进行处理,测定毛竹根际土壤微生物的细菌丰度和种群多样性。结果表明,5种精油会降低毛竹根际微生物的丰度和多样性,使变形菌门的细菌成为绝对优势菌群。对微生物的影响从大到小依次是香茅、生姜、茶树、肉桂和大蒜精油。     

冀北水稻田土壤细菌群落结构和多样性研究

为探讨冀北水稻田土壤细菌群落结构和多样性,以承德地区水稻主产区（河北隆化,河北滦平）稻田土壤为试验材料,采用高通量测序技术,对水稻大田土壤细菌群落结构和多样性进行研究。结果表明：不同地区水稻田土壤微生物多样性存在差异,其中样本ZYY.CKD9中微生物多样性最高且有益菌较多,主要有硫杆菌属（Thiobacillus）、拟衣藻属（Dechloromonas）和地杆菌属（Geobacter）;但也存在共有细菌菌群,如Kaistobacter、溶杆菌属（Lysobacter）、乳酸杆菌属（Lactobacillus）、Candidatus_Solibacter、硫杆菌属（Thiobacillus）、红长命菌属（Rubrivivax）、拟衣藻属（Dechloromonas）、Anaeromyxobacter、硝化螺旋菌属（Nitrospira）等;PCA分析结果显示,土壤细菌群落结构空间相关性不明显。这为冀北水稻田土壤修复、病害防治及功能菌肥开发,促进水稻高产栽培提供依据。     

棉纤维生物炭对稻田土壤及水稻Cd含量的影响

为生物炭应用于农田Cd污染的控制及治理提供相关科学依据,研究通过根箱试验,研究棉纤维生物炭对水稻根际和非根际土壤可交换态和不可交换态Cd含量及水稻植株中Cd分配的影响。研究表明:随着棉纤维生物炭的施用量增加,根际和非根际土壤可交换态Cd含量都呈下降趋势,同时不可交换态Cd含量都呈上升趋势。随着棉纤维生物炭的施用量增加,非根际土壤pH值呈逐渐上升趋势。非根际土壤pH值与可交换态Cd含量之间存在显著负相关关系,与不可交换态Cd含量之间存在显著正相关关系。可见,施用棉纤维生物炭可在一定程度上提高非根际土壤pH值,进一步降低了非根际土壤可交换态Cd含量;而根际土壤可交换态Cd含量的下降,主要受棉纤维生物炭的理化性质影响,受土壤pH值影响不大。随着棉纤维生物炭的施用量的增加,水稻各部位Cd含量及累积量都呈现下降趋势,其中籽粒Cd含量的下降幅度最大,为36.57%,根的Cd含量的下降幅度最小,为12.56%。由于茎鞘的生物量和Cd含量都较大,茎鞘中Cd累积量最高,平均为25.44μg plant^-1,是籽粒的2.85倍。因此,在进行农田土壤Cd修复的同时,除了要关注农产品Cd污染,还要考虑如何妥善处理大量的富集Cd的农业废弃物,避免产生二次污染风险。     

再植枸杞根际真菌群落对长期连作的响应研究

受枸杞自身种植特点和道地产区土地资源限制,连作障碍已成为制约宁夏枸杞产业可持续发展的主要因素之一,导致严重的经济损失和生态问题。前期研究表明,连作能够显著影响再植枸杞根际土壤细菌的群落结构和多样性,但就连作对真菌群落结构和功能的影响目前仍不清楚。本文利用实时荧光定量PCR和高通量测序技术,研究连作对再植枸杞根际真菌群落丰度及多样性的影响。实时荧光定量PCR分析表明,与对照样地相比,连作显著促进再植枸杞根际及非根际土壤中细菌和真菌的丰度。但连作对真菌的促进作用明显高于细菌,导致细菌/真菌比例失衡,使再植枸杞根际及非根际土壤微生物环境偏向于真菌型。对测序结果的分析发现,所测定样地中枸杞根际及非根际土壤中的优势真菌门分别为子囊菌门、担子菌门、接合菌门、壶菌门及球囊菌门,其中连作地再植枸杞根际子囊菌门的相对丰度较对照样地显著降低,而接合菌门的相对丰度则显著增加(P0.05)。FUNGuild真菌功能预测也证实连作显著抑制再植枸杞根际土壤丛枝菌根真菌的相对丰度(P0.05)。基于距离的冗余分析(db-RDA)结果表明,土壤pH、电导率、硝态氮和有效磷含量是影响枸杞根际土壤真菌群落变化的主要因子(P0.05),而土壤硝态氮和有效磷含量则是解释非根际土壤真菌群落变化的主要因子(P0.05)。这些结果说明长期施用化肥可能是改变连作地再植枸杞根际土壤真菌群落结构及枸杞-真菌互作关系的主要因素之一。这一研究结果为理解枸杞连作障碍的形成机制提供理论基础。     

根系分泌物与土传病害的关系研究进展

根系分泌物是植物-土壤-病原微生物相互作用的桥梁,是决定病原菌-作物关系的关键生态因子,影响着土传病害的发生与发展.本文阐述了根系分泌物的定义、分类及产生机理;重点从根系分泌物的化感自毒效应,根系分泌物诱导根际微生物群落,根系分泌物影响病原菌丰度,根系分泌物影响根际土壤环境4个方面阐述了根系分泌物与土传病害的关系;并从...     

黄顶菊入侵对土壤氨氧化古菌群落多样性的影响

为了明确入侵植物黄顶菊对土壤氮循环关键过程硝化作用的影响机制,本研究通过对其入侵地和未入侵地、根围土和根际土氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)的群落多样性分析,探讨了AOA对黄顶菊入侵的响应规律。结果表明:黄顶菊入侵增加了入侵地根围土AOA的多样性,AOA的Shannon指数表现为:入侵地根围土入侵地根际土未入侵地土壤,且差异显著。铵态氮含量与p H的变化都会影响土壤AOA的群落结构。系统发育树分析表明,土壤AOA主要隶属于氨氧化古菌的Nitrososphaera cluster。黄顶菊入侵导致的AOA的多样性水平的提升主要是由于入侵地氨氧化菌群种类增加所致。     

Isotopic detection of recent photosynthate carbon flow into grassland rhizosphere fauna

In this study, we measured the incorporation of recent photosynthate-C inputs into active rhizosphere fauna (earthworms, enchytraeids, mites and collembolans) in an upland grassland soil under natural environmental conditions. This was achieved by means of a ¹³CO₂ pulse-chase experiment made during the growing season, followed by a 20-day dynamic sampling of soil fauna for ¹²C/¹³C analysis by IRMS. The effect of post-¹³C labelling defoliation (cutting) on fauna ¹²C/¹³C ratios was also examined.Results showed that earthworms made up over 93% of the extracted fauna biomass, while mites, collembolans and enchytraeids together accounted for less than 7%. All fauna groups showed evidence of tracer ¹³C in their tissues within a week of ¹³CO₂ pulse labelling in both control and cut treatments. Cutting significantly increased the amount of tracer ¹³C entering the organisms (P=0.0002). Similarly, the fauna group also had a significant effect (P=0.0001). Time did not have any effect on fauna ¹³C content between groups as differences were only significant at the last sampling occasion. The interaction time×animal group, however, had a significant effect (P=0.0054).Collembolans accounted for most of the tracer ¹³C measured within the fauna biomass, i.e. mean±standard deviation of 44.78±12.75% and 44.29±14.69% of fauna ¹³C in control and cut treatments, respectively. Mites and earthworms contained between 22.13% and 28.45%, and enchytraeids less than 6% of the tracer ¹³C. We conclude that, during the growing season, there was a rapid incorporation of recent photosynthate-C into rhizosphere mesofauna. This carbon transfer was most significantly increased by defoliation in mites and collembolans (P<0.01). These results provide evidence that soil foodweb carbon dynamics are not solely underpinned by detrital decomposition but are also affected by short-term plant rhizodeposition patterns.