罗红霉素对不同生长期小麦土壤氮形态和脲酶活性的影响

抗生素类药物作为添加剂被用于养殖业中,大部分以原形或其代谢产物形式进入土壤环境,对土壤环境造成生态危害。通过盆栽实验,研究了不同浓度罗红霉素(ROX)对小麦各生长期根际土壤微生物生物量氮、脲酶和无机氮的影响。结果表明,添加ROX后土壤微生物生物量氮在小麦苗期、拔节期和抽穗期受到显著抑制,而在灌浆期和收获期,土壤微生物生物量氮却显著增长;与对照相比,低浓度(0.2和0.5 mg·kg~(-1))和中浓度(1.0和2.0 mg·kg~(-1))ROX胁迫显著抑制小麦生长苗期、灌浆期和收获期的根际土壤脲酶活性,而在拔节期和抽穗期,却显著诱导脲酶活性;但高浓度(10.0 mg·kg~(-1))ROX胁迫却显著抑制小麦生长期内脲酶活性。低、中浓度ROX胁迫显著诱导小麦生长期中根际土壤中铵态氮浓度增长,而高浓度组ROX胁迫显著抑制土壤中铵态氮浓度。ROX胁迫抑制硝态氮,显示出ROX会影响土壤氮循环。     

青藏高原东缘高寒灌丛根系分泌物碳氮输入对增温的响应

根系分泌物是植物根系向土壤输入有机碳和养分的重要途径之一,深刻影响着根际土壤碳和养分循环过程。环境温度变化可通过改变植物初级生产力和根系性状等直接或间接地影响根系分泌过程,但其具体机制仍缺乏必要关注。为了揭示气候变暖对高寒灌丛根系碳、氮分泌过程的影响,以青藏高原东缘典型的高寒灌丛类型-窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌丛为研究对象,设置OTC(Open top chamber)增温试验,采用根系分泌物原位连续动态收集技术,分析了窄叶鲜卑花根系分泌物碳、氮输入速率与通量对土壤增温(+1.3℃)的响应。结果表明:窄叶鲜卑花灌丛根系分泌物碳、氮输入速率具有明显的季节差异,生长季中期根系分泌物碳、氮输入速率显著高于生长季初期和末期。整个生长季,对照处理根系分泌物碳、氮输入速率分别为0.55-0.74mg·g~(–1)·d~(–1)和0.05-0.08mg·g~(–1)·d~(–1),增温分别使根系分泌物碳、氮输入速率显著增加了14.0%-69.1%和15.3%-70.2%。对照组根系分泌物碳、氮输入通量分别为26.94 g·m~(–2)和3.03 g·m~(–2),增温分别使根系分泌物碳、氮输入通量显著增加了57.2%和46.9%。进一步分析表明,增温使根系分泌物碳、氮输入通量的增加主要归因于根系分泌物碳、氮输入速率和细根生物量显著提高。这些结果表明,气候变暖将促进青藏高原东缘高寒灌丛根系碳、氮分泌过程,提高根系分泌物碳、氮输入通量,进而加速该区域根际土壤碳和养分循环过程。     

小麦-蚕豆间作对根系分泌糖和氨基酸的影响

根系分泌物在植物-土壤-微生物互作中充当信号物质,其对植物根际过程影响重大。糖和氨基酸是根系分泌物中两类最主要的物质,目前有关这两类分泌物的研究颇多,但在间作系统中尚缺乏系统研究,人们对间作系统中根系碳和氨基酸的分泌特征尚不清楚。为探讨间作对根系糖和氨基酸分泌的影响,通过盆栽试验分析比较了不同生育期单作、间作小麦(Tricumaestivum L.cv.Yunmai42)、蚕豆(Vicia faba L.cv.Yundou 8363)的根系质量、根冠比、根系中糖和氨基酸的含量及其分泌速率。研究结果表明,(1)与单作小麦相比,间作提高了拔节期(98d)小麦根系总糖和蔗糖含量,分别提高75.78%和114.5%;在拔节期(98d)、孕穗期(120d)和灌浆期(142d),间作提高了根系总糖分泌速率,分别提高126.9%,34.9%和59.8%;其中,3个时期间作蔗糖分泌速率分别是单作的2.37、1.41和2.0倍。间作对蚕豆根系糖含量及糖的分泌没有影响。(2)与单作相比,在蚕豆分枝期(57d)、结荚期(120d)、籽粒膨大期(142d),间作提高了蚕豆氨基酸分泌速率,分别提高了75.9%、41.5%、39.6%;间作对小麦根系氨基酸含量及根系氨基酸分泌无影响。总之,间作种植提高了作物根系糖含量,促进了根系糖和氨基酸的分泌,但作物种类不同、生育期不同,间作对根系分泌影响并不相同。     

湿地植物根系及其分泌物对土壤脲酶、硝化-反硝化的影响

植物根际是人工湿地通过物理、化学、生物三重协同作用达到污染物去除的重要反应区域,然而关于植物根际土壤酶活性分布及根系分泌物及对人工湿地除污效果的影响目前仍缺乏系统研究。为了明确人工湿地中植物对脱氮的贡献,试验选取当地常见的7种经济耐寒性湿地植物——富贵竹(Dracaena sanderiana)、千屈菜(Spiked loosestrlfe)、美人蕉(Canna indica)、水葱(Scirpus tabernaemotani)、菖蒲(Acorus calamus)、香蒲(Typha angustiolia)、芦苇(Phragmites australis)作为研究对象,考察了不同植物的根际与非根际脲酶活性分布,并探究了植物根系分泌物对土壤脲酶活性及硝化-反硝化作用强度的影响。结果表明:湿地植物根系可以影响脲酶活性,表现为稳定生长的植物根际脲酶活性普遍高于非根际,以美人蕉和香蒲最为显著;不同植物根系对土壤脲酶活性的影响存在差异性,其中,富贵竹、美人蕉和菖蒲根际的脲酶活性接近,且明显高于香蒲、芦苇等其他受试植物;土著微生物对植物植入具有适应期和调整期,使植物对土壤酶活性的刺激效应滞后,表现为植物生长稳定期的脲酶活性平均值基本低于空白样,植物生长迅速期的脲酶活性平均值普遍明显高于空白样,说明植物的存在对土壤脲酶活性具有促进作用;25%的菖蒲根系分泌物对土壤脲酶具有一定程度的促进作用,在培养第25天时达到最佳效果;菖蒲根系分泌物对硝化作用强度有一定的促进作用,但对反硝化作用强度的影响不明显。     

磷对铝胁迫下荞麦根际土壤铝形态和酶活性的影响

采用土培法,以耐铝性明显差异的两个荞麦Fagopyrum esculentum基因型“江西养麦”(耐性)和“内蒙荞麦”(敏感)为材料,研究铝胁迫下磷对荞麦生长和根际土壤铝形态、土壤酶活性的影响.结果表明,0.4 g·kg~(-1)铝配施0.2 g·kg~(-1)磷的内蒙和江西荞麦根系生物量分别比不施磷组增加了67.9%和21.2%,磷能显著缓解铝对荞麦根系生长的抑制,提高根系生物量和根冠比.磷铝互作下根际土壤的交换态铝含量显著降低,毒性较小的吸附态羟基铝和络合态铝含量显著增加.根际土壤酶活性变化复杂,过氧化氢酶活性与磷质量分数呈正相关,w_p=0.2 g·kg~(-1)对铝胁迫下荞麦根际土壤转化酶活性最有利.说明施磷降低铝胁迫根际土壤的交换态铝含量,提高土壤过氧化氢酶活性,减缓铝毒对植株生长的抑制作用.     

增温和降水减少对冬小麦和大豆生长季土壤氮素的影响

氮素是农田土壤的主要养分限制因子之一,在全球气候变化背景下研究农田土壤氮素对温度和降水变化的响应,对评价气候变化农业生态效应具有重要的意义。通过田间试验,利用红外辐射灯管模拟增温,人工减少降水量,并测定土壤氮素含量,以探讨增温和降水减少对冬小麦和大豆生长季土壤氮素的影响规律。试验设置对照(CK)、增温(T,增温约2℃)、降水减少(P,降水量减少30%)、增温和降水减少复合处理(TP,增温约2℃+降水减少30%)4个水平处理。结果表明,在冬小麦生长季,与CK相比,T、P和TP处理显著减少了返青期土壤全氮,增加了成熟期土壤全氮;T和TP处理显著降低了拔节期土壤全氮。T、P和TP处理显著减少了孕穗-抽穗期土壤铵态氮。P和TP处理显著增加了返青-灌浆期土壤硝态氮,T处理显著增加了拔节-抽穗期土壤硝态氮。在大豆生长季,与CK相比,T、P和TP处理对土壤全氮含量的影响都没有达到显著性水平。T处理使鼓粒期土壤铵态氮增加10.0%(P=0.038),T和P处理使结荚期土壤硝态氮分别减少了27.4%(P=0.011)和27.1%(P=0.009),T、P和TP使鼓粒期土壤硝态氮分别增加了46.6%(P=0.007)、41.3%(P=0.014)和56.3%(P=0.003)。研究表明,增温和降水减少改变了农田土壤氮素含量,且对冬小麦生长季土壤氮素的影响较大豆生长季更加明显。     

近地层臭氧浓度升高对麦田土壤氨氧化与反硝化细菌活性的影响

利用臭氧FACE(free-air O3concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高)试验平台,研究近地层臭氧浓度(臭氧摩尔分数平均为70 nmol.mol-1)升高对小麦不同生育期植株氮吸收量,土壤w(全氮)、w(矿质氮)、脲酶活性、氨氧化细菌数量、反硝化细菌数量以及小麦成熟期土壤硝化与反硝化作用强度的影响。结果表明,与对照(臭氧摩尔分数平均为45 nmol.mol-1)相比,臭氧浓度升高条件下小麦不同生育期氮吸收量总体趋于升高,土壤w(全氮)、w(铵态氮)和w(硝态氮)总体趋于下降,在小麦成熟期土壤w(全氮)和w(铵态氮)分别比对照下降9%和71%(P0.05),而w(硝态氮)比对照下降36%;臭氧浓度升高使小麦不同生育期土壤脲酶活性总体趋于增强,在拔节期、抽穗期和灌浆期均显著高于对照(P0.05);随着小麦的生长,臭氧熏蒸土壤氨氧化细菌和反硝化细菌数量也趋于升高,在小麦成熟期均显著高于对照(P0.05)。在小麦成熟期,尽管臭氧熏蒸土壤单个氨氧化细菌的硝化活性比对照下降57%,但土壤整体硝化强度却比对照提高123%;臭氧熏蒸土壤反硝化作用强度与对照相比无明显差异,但单个反硝化细菌的反硝化活性却比对照降低96%,达显著水平(P0.05)。认为臭氧浓度升高促进了小麦对土壤氮素的吸收,导致土壤氮素库存量降低,进而加快了土壤中氮素的转化,表现为脲酶活性升高,氨氧化细菌和反硝化细菌数量增加,但它们的代谢活性反而下降。     

增温对冬小麦根系残体及秸秆分解特性的影响

研究增温条件下冬小麦根系残体和秸秆在土壤中的分解系数的变异规律及影响因素,可为探讨农田土壤-作物系统碳循环对气候变暖的长期响应规律提供理论依据和数据支撑。为研究一个生长季的昼夜连续增温对冬小麦根系残体及秸秆分解系数以及分解后土壤酶活性等理化性质的影响,采集田间经过一个生长季昼夜增温处理的根系残体(W-根)和秸秆(W-秸秆)以及不增温处理(对照)的根系残体(CK-根)和秸秆(CK-秸秆),设置W-根、W-秸秆、CK-根、CK-秸秆的4个添加处理,每个处理设置4个添加水平(0.3、0.6、0.9、1.2g),将这些根系残体和秸秆添加到土壤中进行培养瓶培养,测定了不同处理下的土壤CO_2排放量及培养后的pH、水溶性有机碳(DOC)含量、脲酶活性、转化酶活性、过氧化氢酶活性。结果表明,土壤CO_2排放量与残体添加量之间存在极显著的一元线性回归关系,线性方程的斜率即代表了不同残体的分解系数。W-根的分解系数为(0.269 9±0.008 0) mg?g~(-1)?g~(-1),显著高于CK-根的分解系数(0.240 7±0.009 0) mg?g~(-1)?g~(-1);而W-秸秆的分解系数为(0.257 3±0.003 0) mg?g~(-1)?g~(-1),CK-秸秆的分解系数为(0.258 7±0.015 0) mg?g~(-1)?g~(-1),差异不显著(P0.05)。不同处理下土壤CO_2排放量随土壤pH的增大而极显著(P0.001)减小,随土壤DOC含量的增大而极显著(P0.001)增大。不同处理下土壤CO_2排放量与土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶活性均存在极显著(P0.001)的自然对数回归关系,土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶活性分别可解释75.7%(R~2=0.757)、80.3%(R~2=0.803)、92.7%(R~2=0.927)的土壤CO_2排放量的变异。研究表明,增温显著提高了冬小麦根系残体的分解系数,但对冬小麦秸秆的分解系数无显著影响。根系残体和秸秆在土壤中分解所释放的CO_2量与酶活性存在自然对数回归关系。     

间作百喜草对油橄榄根际微环境及抗旱生理的影响

以10年树龄油橄榄植株为试验材料,通过控制土壤含水量及间作或不间作百喜草,测定油橄榄根际土壤理化指标、土壤肥力相关酶活性及叶片生理生化指标,探究间作百喜草对油橄榄根际微环境和叶片抗旱生理的影响.结果表明:随着水分供应减少,油橄榄叶片细胞膜稳定指数显著下降,超氧阴离子(O_2ˉ·)产生速率、丙二醛(MDA)含量及过氧化氢(H_2O_2)含量上升,这表明干旱对油橄榄叶片造成了一定的胁迫和伤害;间作百喜草后,一方面提高了油橄榄叶片细胞膜稳定指数,抑制了O_2ˉ·产生速率、MDA含量及H_2O_2含量的上升,增加了可溶性糖、脯氨酸、Vc和还原型谷胱甘肽含量,增强了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性;另一方面提高了土壤酶活性,降低了土壤的pH值,并从整体上提高了油橄榄的根系活力,增加了土壤有机质含量.其中以细胞膜稳定指数、脯氨酸含量、CAT活性、土壤转化酶活性和根系活力等指标在Water-2处理下变化最为显著,较不间作百喜草分别提高了20.2%、14.9%、24.3%、177.9%和15.9%.可见间作百喜草能够有效改善油橄榄根际土壤微环境,提高油橄榄自身的抗氧化能力,增强油橄榄的整体抗旱性.(图6表1参37)     

蜈蚣草-玉米套作模式对玉米砷胁迫的缓解效应

超富集植物与农作物套作修复重金属污染农田的效应尚需进一步探讨。作者课题组前期的研究结果表明蜈蚣草(Pteris vittata)-玉米(Zea mays)套作模式下玉米对砷的吸收显著减弱,为探明其生理作用机制,该研究采用土培试验,设置单作、限制性套作、开放性套作3种处理,及水培试验,设置玉米单作、蜈蚣草-玉米套作2个处理,探讨了套作模式对玉米生长、根际土壤As生物有效性、根系分泌有机酸及抗氧化酶活性等的影响。结果表明:限制性套作和开放性套作对玉米产量无显著影响,开放性套作下玉米总根长和总表面积显著降低16.25%和19.61%,而根系平均直径显著增加24.24%;玉米根际土壤有效态As含量分别显著降低9.1%和9.3%。与单作相比,套作模式下玉米根系的乙酸和草酸的分泌量分别显著增加844.68%和59.49%,且与根、茎、叶及籽粒As含量呈显著负相关;玉米SOD(Superoxide Dismutase)和CAT(Catalase)活性分别显著降低18.21%和44.67%,MDA(Malondialdehyde)含量显著降低21.51%。蜈蚣草-玉米套作模式改变了玉米根系形态,促进玉米根系有机酸的分泌,并显著降低了玉米根际土壤中As的生物有效性,缓解了As胁迫带来的活性氧损伤。该研究将为农田污染土壤的修复及作物安全生产提供技术指导。     

不同基肥处理对玉米土壤酶活性和球囊霉素相关土壤蛋白的影响

球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)和酶活性对调节土壤中生物化学转换以及保持土壤碳、氮、磷循环起到重要作用,为向土壤养分状况改善及农田可持续利用提供理论依据,选择河西走廊地区沙壤土,研究氮磷钾配施(OF)、单施有机肥(CF)以及氮磷钾与有机肥配施(CF-OF)3种基肥处理对蜡熟期玉米根际、非根际易提取球囊霉素土壤蛋白(e-GRSP)、总球囊霉素土壤蛋白(t-GRSP)、碱性磷酸酶活性(ALP)、芳香氨基酶活性(ARY)、脲酶活性(URE)、过氧化氢酶活性(CAT)和β-氨基葡萄糖苷酶活性(NAG)的影响,以不施基肥(CK)为对照.结果显示,施用有机肥显著增加了玉米根际、非根际土壤e-GRSP含量,提高了根际、非根际土壤ALP、ARY、URE、NAG,而且根际、非根际以及土层之间差异极显著(P0.01),但施肥处理对CAT和t-GRSP影响不明显;相关性分析显示e-GRSP、t-GRSP、土壤酶活性与碱解氮、有机质、全氮之间呈显著或极显著正相关;逐步回归分析表明e-GRSP、t-GRSP与ALP之间呈极显著的线性关系(P0.001).本研究表明在干旱半干旱区沙壤土中基施有机肥能改善与土壤碳、氮、磷循环密切相关的土壤酶活性,提高GRSP含量,从而提高土壤肥力.     

不同碳氮比有机肥对沙泥田烤烟根际土壤碳氮转化及酶活性的影响

针对华南沙泥田烟区因土壤碳氮比失调而导致烟叶香气质稍差、香气量不足的问题,通过比较不同w(C)/w(N)比有机肥配施对烤烟各生育期根际土壤碳、氮转化及酶活性的影响,阐明不同碳氮比有机肥介导的土壤酶催化反应对根际土壤养分转化的调控机理。在田间条件下,研究了不同碳氮比的花生饼肥和猪粪配施有机肥对沙泥田烤烟根际土壤Nmin、微生物C、N转化及酶活性的影响。结果表明:w(C)/w(N)=15-36的有机肥能显著提高烤烟生育前期对氮素吸收和累积,降低生育后期氮素吸收和累积;w(C)/w(N)=25处理时烤烟根际土壤NH4+-N含量在整个生育期内呈降低趋势,而硝态氮呈增加趋势,且在团棵期、旺长期时显著高于现蕾期和成熟期,而土壤Nmin随生育期呈降低趋势,这与烟株吸氮规律较吻合。与对照相比,施用有机肥显著增加大田烟株根际土壤微生物碳、氮含量。w(C)/w(N)=25、36处理在烟株旺长期-成熟期时根际土壤微生物量氮显著高于w(C)/w(N)=15、52处理,表明w(C)/w(N)=25~36处理显著提高后期氮固持,减少后期氮供应,抵御氮的奢侈吸收。w(C)/w(N)=25、36时烟株根际土壤转化酶活性随生育进程降低,但团棵期和旺长期时高于其他处理;w(C)/w(N)=25、36处理烟株根际土壤脲酶活性在团棵时较高,根际氮素转化较为活跃,而后逐渐降低;各处理过氧化氢酶活性在团棵-现蕾期随生育进程增强;w(C)/w(N)=25、36处理现蕾期和成熟期时过氧化氢酶活性显著高于其他处理。从整个生育期来看,在同等施氮量下,w(C)/w(N)=25~36的有机肥处理的烤烟根际土壤脲酶活性呈现先上升后下降,之后趋于稳定的变化趋势,有利于烟株前期的旺盛生长和后期氮代谢及时向碳代谢转化。该研究表明增施有机肥可不同程度提高烤烟团棵期-成熟期时根际Nmin含量,有机肥在w(C)/w(N)=25~36时能增加烤烟生育前期对氮素的吸收与累积,而降低生育后期N的过量吸收,从而有助于烟叶后期的品质建成。     

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。     

凤庆县不同古茶园根际与非根际土壤酶活性及其化学计量特征

研究不同古茶园土壤养分状况间的差异影响,可为古茶园的土壤养分管理提供理论依据,实现茶园的提质增效.以凤庆县郭大寨乡3个典型古茶园的根际与非根际土壤为研究对象,探究其根际与非根际土壤理化性质、土壤酶活性及其化学计量比之间的关系.结果显示：（1）茶园根际与非根际土壤养分含量及酶活性差异显著（P <0.05）,且表现出不同的土壤营养条件.（2）不同茶园的根际土壤含水量、全碳、全氮、全磷含量差异显著（P <0.05）,均表现为大箐>龙潭>琼英;同时,龙潭茶园土壤pH=4.5为茶树生长最适值.（3）不同茶园非根际土壤胞外酶活性的高低表现为大箐>龙潭>琼英,其活性与土壤含水量、全碳、全氮、全磷含量正相关,其中土壤含水量解释了97.2%变异,与pH值负相关.而在植物根系的作用下,根际土壤酶活性呈现出不同变化趋势;其活性与土壤含水量、pH值、全碳、全氮、全磷含量均正相关,土壤含水量解释了93.9%的变异,全碳解释了5.2%的变异.（4）根据土壤酶化学计量比矢量分析,3个茶园土壤微生物受碳源限制程度不同,限制程度为琼英>龙潭>大箐,大箐茶园土壤微生物受到一...     

太阳辐射减弱麦田根际土壤酶与有效微量元素的相关性分析

由于大气气溶胶浓度增加地表太阳辐射减弱地球变暗。采用遮光网模拟太阳辐射减弱,设置60%、40%、20%、15%、0%的遮光递度,大田种植冬小麦,测定了冬小麦拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期根际土壤过氧化氢酶、转化酶、脲酶的活性以及根际土壤Cu、Fe、Mn、Zn等有效微量元素的含量。采用相关性分析、通径分析和主成分分析等方法分析了太阳辐射减弱后土壤酶活性和土壤有效微量元素的相关性。结果显示,太阳辐射减弱,降低了小麦根际有效Fe、Zn和Mn的含量以及脲酶活性。有效Cu元素除了孕穗期有所增加外其它时期也均为降低。过氧化氢酶和转化酶的活性的变化没有明显规律性。太阳辐射减弱使得土壤过氧化氢酶活性与有效Fe、Zn极显著的正相关,脲酶与Zn也达显著水平。Zn和Fe对土壤酶的直接通径系数和间接通径系数都较大。太阳辐射减弱改变了土壤酶和微量元素在土壤肥力中的权重,最大肥力权重脲酶被过氧化氢酶所取代。结果表明,太阳辐射减弱影响了土壤根际有效微量元素含量和土壤酶的活性,提高了土壤酶和微量元素之间的相关性,反映土壤肥力微小变化的敏感土壤质量指标有一定的变化,脲酶的肥力权重降低,过氧化氢酶的肥力权重增加。     

干湿交替和过氧化物对水稻根表铁膜及养分吸收的影响

干湿交替是水稻生产过程中常用的生产管理技术,通过调控稻田水分含量和土壤通气性,提高水稻根系活力,同时影响土壤中铁氧化物的存在形态。过氧化钙和过氧化尿素施用于水田土壤中可缓慢释放氧气,可能影响水田土壤中铁的形态和水稻根系活力。为了探明干湿交替和过氧化物对水稻根表铁膜及养分吸收的影响,以广东特色水稻(Oryza sativa L.)品种增城丝苗为材料,采用土壤盆栽试验研究了这两种管理方式对水稻分蘖期至拔节期的根际土壤无定形铁、结晶铁、根系活力、根系抗氧化酶活性、根表铁膜、干物质累积和养分吸收的影响。结果表明:与长期淹水处理相比,干湿交替3次分别提高水稻根际土壤中无定形铁浓度35.2%、根系活力11.3%和根表铁膜浓度55.2%,但对水稻氮、磷、钾、铁的吸收和干物质累积无明显影响;与未施用过氧化物且长期淹水相比,过氧化钙和过氧化尿素增加水稻根际土壤中无定形铁23.9%~54.2%、根系活力32.7%~58.0%和根表铁膜58.1%~169.7%,同时增加了水稻对氮、磷、钾、铁的吸收量和干物质的累积;干湿交替和过氧化物都可以增加土壤中无定形铁浓度,同时提高根系活力,从而诱导水稻根表形成更多的铁膜,其中过氧化物处理更有利于促进水稻对养分的吸收和干物质的累积。该研究为田间条件下调控水稻根表铁膜浓度提供了技术支撑。     

PGPR生物肥对甜樱桃(Cerasus pseudocerasus)根际土壤生物学特征的影响

利用保绿法和萝卜子叶增重法从7年生甜樱桃[Cerasus pseudocerasus(Lindl.)G.Don]根际土壤中,筛选具有促生作用的植物根际促生细菌YT-3(PGPR),以发酵好的鸡粪(DCM)为吸附载体制成甜樱桃专用的PGPR生物肥料(YMF),对比研究了YMF、普通生物肥(NMF)和DCM对樱桃根系和根际土壤生物学特征的影响.结果表明:YMF显著增加了根际土壤中细菌数量和微生物总量,真菌数量明显减少,但对放线菌数量影响差异不显著.YMF处理根系活力分别比NMF、DCM和CK提高了22.49%、13.25%和15.33%.PGPR生物肥料对樱桃根系生长和构建影响显著,YMF处理0～40 cm土壤剖面中根系重量尤其是毛细根重量显著增加.同NMF处理相比,YMF处理根际土壤的pH降低8.61%,阳离子代换能力显著提高.此外,YMF处理显著增加了根际土壤中养分离子的有效性,速效磷和有效钾含量分别增加17.21%和9.56%,但碱解氮含量差异不显著.因此,PGPR生物肥的施用在一定程度上改善了根际土壤的生态环境,提高了根际土壤中养分离子的有效性和养分保持能力,提高了根系活力,促进了表层土壤中(主要为0～40 cm)根系尤其是毛细根的生长.     

不同钾效率基因型香蕉根际钾营养与根系特性研究

为探讨不同钾效率基因型香蕉根际钾营养与根系特性,在水培和低钾土培条件下,分析了不同钾效率(高效基因型包括广粉、牛角蕉2个品种,低效基因型包括天宝蕉和黎母山野生蕉2个品种)基因型香蕉(Musa spp.)根际与非根际土壤的速效钾、缓效钾与全钾质量分数的变化,以及根系主要分泌物、根际微生物数量、根系CEC和根系H~+分泌量的变化。结果显示,香蕉根际土壤的缓效钾和速效钾质量分数明显高于非根际土,并且于根际形成了钾的相对富集区域,4个品种香蕉的根际土的速效钾和缓效钾质量分数是非根际土壤的1.9~3.9倍。在根际钾的富集能力方面,钾高效基因型显著高于低效基因型,钾高效基因型根际土壤的速效钾和缓效钾质量分数均比低效基因型高出27.35%以上。但是,香蕉非根际土壤的全钾质量分数却高于根际土壤。钾高效型香蕉的根系分泌能力和根际微生物数量都显著高于低效基因型,钾高效基因型根系游离氨基酸与可溶性糖的分泌量与低效基因型相差0.62~2.09倍;真菌、细菌和放线菌的数量方面,高效基因型均与低效基因型相差1倍以上,但基因型内各品种间差异却不显著。钾高效基因型根系H~+分泌量与根系CEC显著高于低效基因型,H~+分泌量前者是后者的1.57~1.82倍,根系CEC前者是后者的1.69~2.57倍。根系H~+分泌量、根系CEC与植株含钾量之间呈显著正相关;根际土速效钾和缓效钾分别与根际微生物数量、根系CEC、根系氢质子分泌量、各根系分泌物指标呈显著正相关关系,相关系数达0.95以上。     

典型农田土壤酶活性分布特征及影响因素分析

土壤酶是参与有机物分解和养分循环的关键成分,其活性可以用作衡量土壤健康的指标。了解土壤酶活性对农田利用方式的响应,对评价土壤健康状况、建立可持续耕作管理模式具有重要意义。为探究不同农田生产方式下农田土壤酶活性分布及主要环境影响因素,以果园、蔬菜大棚、水田3种农田利用方式为研究对象,采用野外监测和室内分析相结合的方法,探讨了农田土壤中过氧化氢酶活性(S-CAT)、脲酶活性(S-UE)、水解酶活性(FDA)、中性磷酸酶活性(S-NP)分布特征与生物和非生物因子间的响应关系。结果表明,农田土壤酶活性因耕作管理方式不同,存在较大差异(P0.05)。土壤过氧化氢酶活性表现为蔬菜大棚果园水田,土壤脲酶活性表现为蔬菜大棚水田果园,水解酶活性在不同耕作管理方式下无显著差异(P0.05),中性磷酸酶活性表现为水田蔬菜大棚果园。前3种土壤酶活性的变异系数大于16%,为中等变异,中性磷酸酶为强变异。冗余分析(RDA)表明,影响土壤酶活性的关键因子是土壤全钾TK(P=0.002)、水解性氮HN(P=0.002)、呼吸通量SR(P=0.002)、pH(P=0.008)、有效磷AP(P=0.016)、全氮TN(P=0.002)和阳离子交换量CEC(P=0.040)。在上海农田的主要耕作模式下,土壤养分、呼吸通量、pH和阳离子交换量是影响农田土壤酶活性的主要因素。因此,在对不同类型农田土壤进行土壤健康评价时,应合理选择针对性的酶活性指标。     

O3浓度升高对麦田土壤碳、氮含量和酶活性的影响

近地层O₃作为全球最重要的大气污染物之一,其对作物的生长发育、土壤酶活性、土壤碳、氮的影响机制已成为人们关注的重要问题。采用开顶式气室(OTCs)法模拟研究O₃浓度升高对冬小麦土壤碳、氮含量和酶活性的影响。结果表明,O₃浓度升高导致麦田0~10 cm和10~20 cm土层的全碳(TC)和全氮(TN)含量呈现出下降的趋势。O₃浓度升高对土壤酶活性也有影响。在冬小麦灌浆期,O₃胁迫可促进土壤脱氢酶活性提高。当O₃浓度为120 nL·L^-1时,0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层的脱氢酶活性分别比对照处理提高59.4%、51.5%和22.2%。O₃胁迫对土壤转化酶活性的影响随着冬小麦生长期和土壤采样深度的不同而发生变化。在冬小麦拔节期,O₃处理对不同土层脲酶活性的影响没有达到显著差异水平,但是在灌浆期,20~40 cm土层的脲酶活性随着O₃浓度的增加而提高,在120 nL·L^-1浓度O₃处理下脲酶活性比对照处理提高24.6%。在O₃胁迫条件下土壤转化酶活性与土壤全碳含量、土壤脲酶活性与土壤全氮含量均呈现出显著的正相关关系。