根际促生菌影响植物吸收和转运重金属的研究进展

土壤重金属污染对生态环境和人类健康造成严重危害,使得土壤重金属污染修复成为全球关注的研究热点之一。根际土壤中存在着数量和种类丰富的微生物种群,是根际环境中最重要的生物因素。重金属污染土壤中根际微生物与植物根系以及土壤形成特殊根际微环境,影响植物重金吸收、转运过程。根际促生菌通过产生植物生长激素类物质促进植物生长,改变根际微环境中重金属元素生物有效性,增加修复植物重金属吸收量,强化重金属污染土壤植物修复效率。近年来,根际促生菌强化重金属污染土壤植物修复效率相关研究文献数量迅速增加,最新研究成果表明:根际促生菌通过菌体表面活性基团吸附,诱导植物系统抗性(ISR),激活植物抗氧化酶活性,分泌高亲和性铁载体(Siderophores)增加根际铁供给量,竞争性抑制重金属元素的根系吸收,改变植物重金属的吸收、转运及胞内分布过程,抑制重金属元素向植物地上部分转运,同时增加农作物产量。文章对根际促生菌影响植物重金属吸收﹑转运最新研究进展进行综述,提出根际促生菌原位定殖,重金属元素亚细胞分布和重金属吸收、转运分子调控机制等方面的深入研究,将有助于进一步阐明重金属污染土壤植物根际促生菌-植物相互作用机制。通过根际促生菌调控农作物可食部分重金属的累积量,为实现中低污染农田安全生产与修复研究提供新思路。     

长期不同施肥措施对土壤线虫群落的影响

为研究施用生物有机肥(EM堆肥,即有效微生物制剂 堆肥)对土壤线虫群落的影响,在中国农业大学曲周试验站进行了11 a施用EM堆肥、传统堆肥、化肥和对照处理的田间试验.结果表明:共鉴定出7目、19科、39属土壤线虫,包括15属食细菌性线虫、4属食真菌性线虫、14属植物寄生性线虫和6属杂食 - 捕食性线虫.植物寄生性线虫是优势营养类群,小杆属(Rhabditis)、螺旋属(Helicotylenchus)和盘旋属(Rotylenchus)是优势线虫属.不同施肥处理土壤线虫总数和食细菌性线虫数量为EM堆肥>传统堆肥>对照>化肥.土壤线虫可用作施肥过程中土壤质量变化的生物学指标.     

植物根圈微生物群落与功能特异性机制研究

植物-土壤微生物交互作用在土壤养分循环、碳固存和温室气体排放等生态过程中发挥着重要作用,而植物源有机物输入被认为是植物-微生物交互作用的纽带。根圈土壤微生物在群落结构和功能上与根圈外土壤差异显著,并存在一定的植物群落特异性。植物源有机物的高度可利用性对土壤微生物具有复杂的影响,改变着土壤生态过程。因此,揭示植物源有机物的输入对土壤微生物的影响有助于深化对植物-土壤微生物反馈作用的认识,同时为养分循环调控、肥料施用时效、作物增产和温室气体排放及生态平衡维持提供理论支持。基于国内外最新相关研究进展,综述了两大类植物源有机物(根际沉积和凋落物)的组成和输入时间对土壤微生物群落结构和特定功能(以氮循环为例)的影响机制;探讨了稳定性同位素示踪技术、分子探针技术和宏基因组学等研究方法在植物-土壤微生物交互作用中的综合应用;总结了植物生命周期内植物源有机物化学组成和输入时空差异对植物特异性土壤微生物群落的诱导机制。植物源有机物输入对微生物群落结构和功能具有重要影响,不但显著提高优势微生物群落生物量、改变微生物群落结构及相关功能、调控特定土壤微生物活性,并且其化学性质多样性决定了土壤微生物群落植物特异性。因此,植物源有机物输入是驱动植物根圈特异微生物群落结构演替与功能演变的重要因子。     

根际微生物增强宿主植物耐铬能力生理机制研究进展

植物根际有大量微生物,其中一部分微生物,如根际促生菌、丛枝菌根真菌、非麦角属内生真菌和外生菌根真菌,在改善宿主营养状况,缓解宿主由于旱涝、盐分和重金属等环境胁迫导致的危害中起到重要作用.笔者将以这4种根际微生物为例,综述它们提高宿主植物耐铬性的内在机制,如通过促进宿主生长、降低根际土壤中铬的有效性、降低铬从根系向叶片的转运以及利用自身组织固持铬等,直接或间接地提高植物对铬的耐受能力,展现出多样且互有差异的功能.同时,笔者提出了铬在根际微生物与宿主的共生体系内转运和解毒行为的分子和生理机制上的不足,并对未来根际微生物互作的研究内容提出了展望.     

试论土壤的生态肥力及其培育

探讨了“土壤生态肥力”的概念。所谓土壤生态肥力是指在一定的环境条件下,土壤及其生物群落（包括动物和微生物）之间长期协同进化、相互适应、相互作用而表现出来的一种和谐共融特性,以及在该特性状态下土壤保证植物生长所需物质与能量的可获得性和可持续性的一种功能与能力。在此基础上,提出了表征土壤生态肥力的一套诊断指标和有关土壤生态肥力的培育措施。     

骆驼刺根际细菌的植物促生能力

采用纯培养方法使用5种培养基分析沙漠干旱植物骆驼刺的根际可培养细菌群落,并用盆钵试验验证这些菌株的植物促生能力.共从骆驼刺根际土中分离纯化了120株细菌,根据16S rRNA基因序列划分成32个16S r RNA基因型,分布在Actinobacteria、Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes等4个门的17个属内.其中,Actinobacteria占全部分离菌株的77.3%,是骆驼刺根际的优势微生物;该门的Streptomyces和Arthrobacter两个属是分离菌株最多的属.从16个型(55株)的细菌中检测到了固氮酶nif H基因,占全部分离菌株的45.8%、全部型的50%.盆钵试验中,菌株Microbacterium sp.WLJ053、Streptomyces sp.WLJ079、Paenibacillus sp.WLJ097、Sphingomonas sp.WLJ118和Chryseobacterium sp.WLJ119能显著提高玉米的株高、鲜重和干重,具有植株促生能力.使用营养丰富的LB和WS培养基获得的微生物种类和特有微生物数量都更多,含nif H基因和具有植物促生能力的菌株比例更高.本研究说明沙漠植物根际蕴含了大量微生物种质资源,具有较好的开发前景.     

微塑料对陆生植物生长发育和根际环境影响研究进展

由于农业活动、大气沉降和地表径流等原因,土壤已成为微塑料重要聚集地。微塑料在土壤中积累会影响陆生植物生长发育,并威胁陆地生态系统及食物链安全。因此,研究微塑料对陆生植物生长发育影响具有重要意义。该文在综述微塑料对陆生植物生长发育和根际环境影响等方面研究进展的基础上,提出加强相关研究的展望和建议。微塑料能吸附在植物表面,并通过根尖进入植物体内,影响种子萌发和根系发育,诱导氧化应激反应,改变光合作用强度,产生细胞毒性和遗传毒性,影响植物新陈代谢和营养吸收等。微塑料的植物毒性受到微塑料特征(浓度、大小、形状、电荷和成分等)以及不同植物及其生长阶段的影响。同时,微塑料还能改变植物根际土壤特性和微生物群落,间接影响植物生长。最后,总结了微塑料对陆生植物生长发育和根际环境影响,并对未来土壤-植物系统中微塑料相关研究进行展望,为土壤及陆地生态系统微塑料污染风险防控和治理提供科学依据和技术支撑。     

微生物植酸酶及其对土壤植酸的矿化作用综述

有机磷是土壤磷的主要存在形式，占比40%—90%，是作物磷营养的重要来源和储备库，亦是引起水体富营养化的潜在因子.磷作为植物生长发育的必需大量营养元素，通常以无机磷肥形式施用于土壤，易吸附于土壤表面或与钙、镁、铝、铁等金属阳离子形成难溶性络合物，导致其生物可利用性降低，其中20%—80%磷肥转化为有机磷，不易被植物吸收利用.矿化作用是在土壤微生物作用下，土壤中有机态化合物转化为无机态化合物的总称.土壤中有机磷主要以植酸及其盐类形式存在（占比50%—70%），植酸（盐）可被专一性酶（植酸酶）矿化水解为肌醇和磷酸（盐），并释放出无机磷，以供植物的根系直接吸收和利用.前期研究发现，缺磷胁迫下微生物可大量分泌植酸酶分解植酸，释放磷酸根，促使土壤有机磷水解矿化为无机磷，提高了土壤有机磷的生物可利用率.目前关于微生物植酸酶矿化植酸的研究多集中于谷类作物和动物营养，对土壤植酸矿化与土壤有机磷利用的综述性报道较少.因此，本文主要关注微生物植酸酶对土壤植酸的矿化作用与土壤有机磷利用，重点阐述其过程、机制和效率，包括微生物植酸酶的种类来源、酶学性质、作用机理和实际应用等方面的研究进展，可为提高土壤有机磷的...     

不同红树植物类群土壤微生物功能多样性的研究

红树林(Mangroves)是重要的湿地植物群落,而土壤微生物是植被-土壤系统的重要组成部分,探究不同红树植物类群土壤微生物功能多样性变化特征,对于了解红树林湿地生态系统内部结构和功能具有重要意义。利用BIOLOG-ECO技术,对三亚铁炉港红树林自然保护区的11种真红树和4种半红树植物类群的土壤微生物功能多样性进行研究。结果表明,不同植物类群土壤微生物的AWCD曲线变化基本一致,但碳源利用能力强弱有别。取96 h处AWCD值进行分析,发现真红树植物中拉关木(Laguncularia racemose)群落土壤微生物总碳源利用能力最高,为0.93,尖瓣海莲(Bruguiera sexangula var.rhynchopetal)最低,为0.48;半红树中阔苞菊(Pluchea indica)最高,为1.27,黄槿(Hibiscus tiliaceus)最低,为0.68。大部分红树植物群落土壤微生物的Shannon指数(H')、Simpson指数(D)和Pielou指数(E)基本一致,没有明显差异,并且对氨基酸类和多聚物类碳源利用程度较高;对不同红树群落土壤微生物的碳源利用进行主成分分析,结果表明,真红树植物群落土壤微生物的PC1和PC2分别占总方差的60.625%和17.356%,半红树的PC1和PC2则分别为67.378%和21.535%,对PC1和PC2起主要贡献作用的是碳水化合物类和氨基酸类碳源。以上结果表明,不同红树林植物类型土壤微生物的群落结构和多样性基本一致,但可能由于不同植被类型及其根系分泌物和环境污染等因素的影响,使得土壤微生物对碳源的利用能力和偏好出现差异。     

干旱胁迫对植物根际环境影响的研究进展

全球气候变化下频发的干旱灾害已成为一个世界范围内的重大气候问题.根际环境是植物适应极端环境的有效方式之一,探讨干旱胁迫下根际环境改变及其与植物抗逆性和生产力的关系,已逐渐成为包括植物营养学、植物生理学、土壤学、微生物学等多学科的研究热点.本文在介绍干旱的严重性及根际环境的重要性的基础上,根据近年来国内外关于干旱对植物根际环境影响的研究成果,重点阐述干旱胁迫对植物根系分泌物的组成和含量、根际土壤碳氮磷养分状况、根际土壤酶活性及根际微生物数量和种群结构的影响,结果表明干旱胁迫不仅会提高植物根系分泌物的数量,改变其组成,而且会改变根际土壤酶活性及土壤微生物群落结构多样性与功能,同时也会改变土壤养分的循环与可利用性,从而影响植物生长,且这些改变会因植物种类、植物所处发育阶段、干旱胁迫强度与时间等的不同而异;但这些研究仅从现象上对其变化趋势进行了探究,目前对其相关机理性的研究仍非常缺乏、不够系统深入.未来应结合一些现代的新技术和方法,从根际化学信号及微生物组学的细微尺度上,加强干旱胁迫及其与其他环境胁迫耦合下植物根际环境变化与机理的系统深入研究,对丰富和推进植物对干旱逆境的适应与响应机理性的认识具有重要意义.(参91)     

植物多样性对土壤微生物的影响

生物多样性强烈地影响生态系统的过程.生态系统过程的变化可导致生物多样性衰减并因此导致生态系统功能衰退.植物种丰度和植物功能多样性对土壤细菌群落的代谢活性和代谢多样性有成正比的影响.土壤细菌的代谢活性和代谢多样性随植物种数量的对数和植物功能组的数量而直线上升.其原因可能是由植被流入土壤的物质和能量的多样性和数量的增加,也可能是由土壤动物区系起作用的土壤微生境的多样性的增加造成的.由于植物多样性的丧失所引起的植物生物量的减少对分解者群落有强烈的影响微生物生物量将可能减少,因为在大多数陆地生态系统中,有机碳源限制着土壤微生物的活性.     

土壤中微塑料的来源与其生态毒理效应研究进展

微塑料作为一种新兴的污染物，近年来由于其对环境的污染逐渐加剧而受到了学者的广泛关注.当前对微塑料的研究多集中于水环境中，而对土壤环境中微塑料的研究相对较少，由于其难以降解，会长期存在于土壤环境中，进而对土壤理化性质和物质循环、动植物以及微生物等造成严重的毒理效应.本文评述了土壤中微塑料的来源与其生态毒理效应，土壤中微塑料的来源主要有农用塑料薄膜的广泛使用、农业灌溉用水、污泥堆肥及施用、垃圾填埋和大气沉降.进而阐述了微塑料由于自身的颗粒效应、所含添加剂以及吸附土壤中其它污染物产生的复合污染，对土壤生态环境造成显著的毒理效应.微塑料进入土壤环境后会影响土壤的理化性质和物质循环，使土壤结构发生改变、土壤透气性和酶活性降低.还会影响土壤动植物生长发育以及微生物群落结构，使土壤动物产生肠道损伤、免疫反应、神经毒性、繁殖率降低，死亡率增加以及肠道内微生物群落结构改变等；影响植物种子发芽率、含水量、生殖过程、光合色素、酶活性以及植物生物量和外在特征等；改变微生物原有的群落结构，抑制微生物活性、降低微生物多样性，并使其繁殖发育受到影响.最后，在总结了国内外对微塑料生态毒理效应研究的基础上，对今后的研究...     

土壤中微/纳塑料的生物健康效应和食物链传递风险

微/纳塑料污染已成为亟待解决的全球性环境问题。微/纳塑料进入土壤后会长期累积在土壤中,并对土壤生态系统健康产生不良影响。该文从土壤生物健康效应和食物链传递风险角度综述了近年来国内外土壤微/纳塑料调查研究进展,分类介绍了土壤中微/纳塑料对植物、动物和微生物的影响及在陆地生物和食物链中的传递,并展望了土壤中微/纳塑料的未来研究方向。该文指出,微/纳塑料广泛存在于不同功能的土壤中,可以被植物吸收和动物摄食,通过食物链传递进入人体。未来需要加强土壤中微/纳塑料污染过程与生物健康效应研究,加强对微/纳塑料在土壤生态系统和食物链中传递的风险评估,为土壤中微/纳塑料的监测、管控和治理提供科学指导和技术方法参考。     

微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物群落结构与功能的影响

微塑料作为一种新污染物普遍存在于各类环境介质中,土壤环境中的微塑料污染已受到全球的广泛关注。该研究围绕农田土壤中微塑料污染这一主题,在总结分析国内外最新研究进展的基础上,综述了微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物生物量以及微生物群落结构与功能的影响。通过农业活动等途径进入农田土壤的微塑料会在非生物和生物作用下发生风化和降解,并对土壤理化性质、养分循环和污染物相互作用产生影响,进而影响微生物生物量、微生物群落结构与多样性、土壤酶活性,以及碳、氮循环和污染物降解等土壤生物地球化学过程,且微塑料对上述指标的影响与微塑料自身性质、土壤类型和暴露条件等多种因素有关。最后,对未来土壤微塑料的研究方向做了展望,以期为后续研究提供参考和思路。     

不同浓度植物根系分泌物微生态效应研究

探讨夹竹桃(Nerium oleander)根系分泌物对土壤微生物量碳、呼吸强度等微生物学特征及土壤微生物群落功能多样性的影响,深入揭示夹竹桃根系分泌物的微生态效应,通过向土壤中添加植物根系分泌物溶液的方法,研究了不同浓度(CK,15 mL去离子水作为对照;LC,5 mL分泌物+10 mL去离子水;MC,10 mL分泌...     

Research advances on causes and prevention for the continuous cropping obstacle of Pinellia ternata北大核心CSCD

半夏是一味传统常用中药材,但连作障碍导致其产量和品质下降,从而严重制约产业可持续发展.究其成因,半夏连作导致土壤酸化、酶活下降和营养失衡,特别是酚酸类、醌类、醛类和酮类化合物等化感物质积累,抑制半夏种子萌发和幼苗生长,并造成根际镰孢霉(Fusarium)、产酸克雷伯氏杆菌(Klebsiella oxytoca)和胡萝卜软腐果胶杆菌(Pectobacterium carotovorum)等致病菌增加,而土壤微生物多样性降低.目前半夏连作障碍的防治措施主要包括轮作与间作、土壤和块茎灭菌以及施用微生物制剂和有机物料等,但这些措施存在运转周期长、成本高、操作困难等缺点或机制不清、效果不稳定等问题.因此建议将半夏植株-根系分泌物(如化感物质等)-根际土壤-根际微生物群落视为一个整体,系统研究其互作关系,并拓展半夏连作障碍防治技术及原理研究,为保障和促进半夏种植产业的可持续发展提供理论与技术参考.(图1参96)     

诺氟沙星对土壤微生物碳代谢功能多样性的影响

为了解诺氟沙星在环境中的残留对土壤微生物的影响,借助BIOLOG法对诺氟沙星作用下土壤微生物的碳源利用及代谢功能多样性进行了研究.研究发现,用药后d 7、d 21、d 35,用药组(诺氟沙星含量1μg g-1、10μg g-1、100μgg-1)BIOLOG微平板上平均每孔颜色变化率(Average well color development,AWCD)均低于对照组;用药d 7,1μg g-1、10μg g-1、100μg g-1组土壤微生物丰富度指数与多样性指数显著低于(P<0.05)对照组,d 21,10μg g-1、100μg g-1组与对照组差异显著,d 35仅100μg g-1组与对照组差异显著.结果表明,诺氟沙星影响了土壤微生物群落的碳代谢功能,包括代谢强度和代谢多样性,但不同浓度的诺氟沙星对土壤微生物群落代谢功能的影响也不相同.100μg g-1的诺氟沙星在用药的前期和后期均显著影响土壤微生物群落的碳代谢功能,土壤中诺氟沙星积累到该浓度可能对土壤微生物群落碳代谢功能产生难以逆转的长期影响.     

长期有机无机肥配合施用土壤中添加不同肥料养分后土壤微生物短期变化

为了阐明改变肥料养分投入后土壤微生物特性的短期变化,采集长期定位有机无机肥配施的红壤水稻土,通过室内培育试验,观测添加不同肥料养分后土壤微生物生物量碳及BIOLOG群落功能多样性的变化.结果表明,长期有机无机肥配施土壤中添加无机肥料养分短期内( 185 d)降低了15％～22％的微生物生物量碳含量和55.6％的微生物群落平均光密度；添加有机肥料养分短期内提高了8％～42％的微生物生物量碳含量和992％的微生物群落平均光密度；而不添加肥料养分短期内提高了501％的微生物群落平均光密度,降低了微生物群落均一性,但对微生物生物量碳含量影响不大.此外,添加不同肥料养分均改变了土壤微生物群落碳源代谢模式.长期配施有机无机肥土壤中添加不同肥料养分后土壤微生物生态特征发生明显变化,其差异体现在微生物生物量碳与微生物碳源利用特性的变化上.     

土壤微生物污染诱导群落耐性研究进展

污染诱导群落耐性(PICT)是指生物群落为了在污染环境中继续生存,通过生理生化与遗传特征的改变或以耐性类群生物代替敏感类群,从而使整个群落产生耐性.目前人们已将PICT作为一项指标,从群落耐性方面来评价污染生态学的效应.目前PICT研究已涵盖了水生生物、陆地植物、微生物等,其中土壤微生物是PICT研究的重要群落对象.对土壤微生物群落PICT的研究始于上世纪90年代,并已在多方面取得进展,包括在研究方法上的一些突破和改进.在PICT产生和变化机理等方面也有新发现,如发现了土壤微生物群落PICT与污染物浓度存在较好的正相关关系,并且污染物能够引起土壤微生物群落对其他污染物的共耐性等.在PICT影响因素研究方面发现不仅环境因素会影响PICT的形成,而且检测方法也会影响对PICT的判断.论文较为全面地综述了国际上针对土壤微生物群落PICT的研究进展,包括PICT的概念、研究方法、污染物影响PICT的内在机制及影响PICT的关键因素等,最后提出了研究展望.     

矿区复垦土壤的微生物活性变化

在由煤矸石、粉煤灰和污泥构成的矿区复合基质上种植黑麦草进行矿区复垦试验,分析了不同复垦阶段土壤微生物功能多样性和酶活性的差异,以揭示矿区复垦过程中免施肥的可行性.结果表明,矿区复垦土壤微生物功能多样性和酶活性随复垦时间的延长而显著提高.复垦23个月后,矿区复垦土壤的全氮、速效磷和速效钾含量分别比复垦种植前降低72.05％、67.86％和60.19％,蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性增加1.30～7.56倍.Biolog微平板培养测试结果显示,矿区复垦16和23个月的土壤微生物群落AWCD( average well colour development)值,微生物Shannon多样性指数、Simpson指数、Mclntosh指数均显著高于复垦种植前(P＜0.05).微生物多样性相关参数与土壤酶活性及土壤有机质含量之间呈显著正相关(P＜0.05或P＜0.01),与土壤全氮、速效磷、速效钾含量之间呈显著负相关(P＜0.05或P＜0.01).在矿区复垦过程中污泥作为有机添加物有助于促进植物生长和提高微生物活性.