黄土高原半湿润区苜蓿草地土壤干层形成及氮素消耗研究

为掌握苜蓿连续种植多年土壤干层的形成规律及氮素的消耗规律,促进黄土高原地区苜蓿草地合理施肥及草田轮作,论文系统研究了3年、4年、6年、12年、14年、18年及26年生紫花苜蓿草地土壤干层及氮素的消耗。结果表明:黄土高原地区土壤干层可分为轻度干层（9~11%）、中度干层（7~9%）、重度干层（<7%）三级。荒地在80~100cm土层,出现轻度干层;苜蓿草地土壤干层出现的区域为140~600cm土层,随生长年限的延长,土壤干层厚度向下延伸,干化程度加剧,苜蓿生长至12年,出现中度干层,干层范围达到500cm土层。不同生长年限苜蓿草地土壤碱解氮含量呈现规律性的变化,即随土层深度的增加,碱解氮含量下降,300cm土层以下,变化趋势平缓;苜蓿生长至26年,0~200cm土壤上层的氮素有一定恢复,而200~1000cm深层土壤氮素难以恢复。研究表明,在黄土高原半湿润区紫花苜蓿生长6年以后,应对苜蓿草地进行合理施肥,实施粮草轮作,以维持土壤氮素平衡,持续提高土地生产力水平。     

多氯联苯污染土壤的植物-微生物联合田间原位修复

选择宿主植物紫花苜蓿(Medicago sativa L. ),同时接种苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)或/和地表球囊霉(Glomus versiforme),在田间试验条件下,研究植物-微生物联合作用对多氯联苯(PCBs)污染土壤的修复效应.结果表明,所有种植植物的处理,根际土壤PCBs 的去除率均高于对照,其中紫花苜蓿并接种根瘤菌的处理,土壤PCBs 的去除率最高,达到42.6%,显著高于其他处理.土壤PCBs 同系物分析结果表明,所有种植植物的处理都增加了土壤中低氯代PCBs 的比例,特别是紫花苜蓿并接种根瘤菌的处理.接种根瘤菌明显促进植株的生长以及植株对PCBs 的吸收和转运.     

根瘤菌、丛枝菌根（AM）真菌与宿主植物共生的分子机理

丛枝菌根(AM)真菌和根瘤菌是两类重要的共牛微生物,分别能够与宿主植物形成丛枝菌根和根瘤,其中,对二者共有的宿主植物--豆科植物而言,则能够形成AM真菌-豆科植物-根瘤菌三重共生体.两类微生物与宿主植物共生关系建立的关键是二者之间的相互识别以及随后的侵染,其相互识别过程就是它们相互交换信号分子、相互作用的过程,而这两类微生物与宿主植物的识别过程具有许多相似之处.本文就根瘤菌、AM真菌与宿主植物在分子水平上的共生机理进行了综述,在对宿主植物分泌信号分子识别的基础上,提出植物根系对两类微生物侵染的感应机制,分析了共生体形成过程中相关基因的转录与表达,进而阐明了共生体的形成过程,并对本领域的未来发展提出了建议.     

岩溶地区不同土地利用方式土壤固碳细菌群落结构特征

固碳细菌是土壤碳循环重要的微生物群落,研究其群落结构特征对认识土壤生态系统的固碳机制具有重要意义.以桂林毛村岩溶实验场的岩溶区、混合区与非岩溶区为研究样区,采集稻田、玉米和柑橘园表层土壤,以cbb LR为固碳细菌的指示基因,采用高通量测序方法,对比在三类区域土壤中固碳细菌的群落丰度、组成及多样性特征的异同.结果表明,三类区域土壤中固碳细菌属于变形菌门和放线菌门.其中,变形菌门的α-变形菌纲(α-Proteobacteria,24.6%)为三类区域土壤中的优势纲,以根瘤菌为主的兼性自养菌是主要的固碳细菌.在岩溶区,伯克氏菌目(Burkholderiales)、红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)、费氏根瘤菌(Sinorhizobium fredii HH103)、豌豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum bv.trifolii)等微生物的丰度均高于混合区和非岩溶区;而慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)为混合区与非岩溶区土壤中的优势种群.冗余分析(redundancy analysis)表明,pH、土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、总氮(TN)和阳离子交换量(CEC)等土壤因子是影响固碳细菌群落结构差异的主要生态因子.以上结果表明,岩溶区的土壤特性对固碳细菌的群落结构有显著影响.     

石漠化地区野生多花木蓝根瘤资源调查与分析

为充分发挥豆科植物在生态恢复与重建中的作用,调查了贵州省境内石漠化部分地区的野生多花木蓝根瘤资源.结果表明：隶属于干热河谷南亚热带季雨林生态区的野生多花木蓝根瘤菌及内生细菌资源较为丰富;野生多花木蓝的共生结瘤率只达50%左右,根瘤全部着生于寄主的侧根及须根上,大小可达0.5~3.0mm;12株根瘤菌分布在6个属10个种,其中慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）的分布频率最高41.67%,慢生根瘤菌属的B.japonicum和伯克霍尔德菌属Burkholderia bacterium的发生频率最高16.67%;16株根瘤内生细菌分布在4个属11个种,其中芽孢杆菌属（Bacillus）的分布频率最高43.75%,芽孢杆菌属的B.megaterium的发生频率最高31.25%.     

黄土高原地区不同生长年限苜蓿光合作用的日变化规律研究

用LI-6400型便携式光合测定仪观测7种生长年限苜蓿的光合作用日变化特征。结果表明：①7种生长年限苜蓿的净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、水分利用效率WUE及气孔导度Gs日变化均呈现“双峰”曲线,有明显的光合“午休”现象,但不同年限Pn、Tr、WUE和Gs的高峰和低谷出现的时刻不同;②根据Pn、胞间CO₂浓度Ci、气孔限制值Ls的变化方向,推测4年、6年苜蓿光合速率的下降同时受气孔和非气孔因素限制,而8年、12年、14年、18年、26年苜蓿光合速率的下降主要受非气孔因素限制;③从苜蓿的净光合速率看,日均净光合速率最高的是6年生苜蓿,苜蓿的最佳利用期为6年。     

苜蓿根瘤菌对多氯联苯降解转化特性研究

采用溶液摇瓶实验研究了苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)对三氯代联苯(2,4,4′-trichlorobiphenyl)单体以及18种多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)混合物的降解转化能力.结果表明,接入苜蓿根瘤菌转化7d后,随着溶液中底物2,4,4′-TCB浓度的增加,该菌株对其的降解能力也逐渐提高,在1.0、5.0、10.0、25.0、50.0 mg.L-1浓度条件下该菌对2,4,4′-TCB的降解率分别为34.0%、48.3%、69.7%、96.0%、98.5%,并且通过气相质谱分析,发现溶液中出现了一些新的代谢产物.同时,苜蓿根瘤菌对不同浓度下18种PCBs同系物混合物的降解能力,随着底物浓度的升高呈现出从低到高,然后降低,并趋于平衡的趋势,其最高降解率可达54.7%,并存在高氯代PCBs向低氯代PCBs的转化过程.     

小麦/苜蓿套作对菲污染土壤酶活性的影响

以菲为多环芳烃(PAHs)代表物,采用植物土培和室内培养、分析试验探讨了菲污染土壤小麦/苜蓿套作修复过程中土壤酶活性的动态变化.结果表明,种植植物提高了菲污染土壤蔗糖酶、多酚氧化酶、脲酶和磷酸酯酶的活性,酶活性升高幅度为14.72%～46.52%;却抑制了土壤过氧化氢酶的活性,抑制率为36.13%～94.79%.蔗糖酶和多酚氧化酶活性在第14 d,脲酶和磷酸酯酶活性在第21 d达到最大值;而过氧化氢酶活性在第7 d达到最小值;过氧化氢酶活性达到极值所需时间短,其对菲相对敏感,过氧化氢酶可作为     

氮素对苜蓿植物修复垃圾堆场镉-多环芳烃复合污染土壤及土壤细菌群落结构的影响

面向我国村镇垃圾存量治理的需求,非正规垃圾填埋场的治理是关键.但目前对富含氨氮的垃圾堆场重金属有机污染物复合污染土壤植物修复效率的研究尚少见报道.选取耐性植物紫花苜蓿,通过盆栽试验研究不同施N水平处理（0、10和50 mg ·kg^-1）对Cd-PAHs复合污染土壤植物生长、污染物的去除及土壤细菌群落结构的影响,以此评估N在植物修复垃圾堆场污染土壤过程中的作用.结果表明,高污染条件下［ω（Cd）为10 mg ·kg^-1和ω（PAHs）为400 mg ·kg^-1］,苜蓿生物量随施N水平的提高而增加,分别为不加N处理的6.0和6.3倍;低污染条件下［ω（Cd）为1 mg ·kg^-1和ω（PAHs）为100 mg ·kg^-1］,低N水平处理能促进苜蓿的生长,但差异不显著,而高N水平处理显著抑制其生长.植物修复中,苜蓿对低污染组中Cd的修复效率在5.58%~7.49%,N的添加显著提高高污染组中苜蓿修复效率,由0.95%提高至3.02%;与菲（Phe）相比,N对土壤中芘（Pyr）去除的促进作用更明显.此外,苜蓿可促进土壤中Phe和Pyr的去除,其中通过促进微生物对PAHs的降解作用占主导地位,而植物吸收作用的贡献小于0.21%.基于Bray-Curtis距离的冗余分析（db-RDA）显示PAHs和Cd是影响土壤微生物群落结构的主要因素,高N水平处理对单一Cd污染和高污染组中细菌群落分布影响更大,促进具有生物修复作用的菌属成为土壤优势细菌群落,如节杆菌属（Arthrobacter）、细杆菌属（Microbacterium）和新鞘脂菌属（Novosphingobium）等.研究结果可为我国垃圾堆场和非正规填埋场污染土壤生态修复提供理论依据.     

应用全细胞蛋白SDS-PAGE分子标记技术验证含羞草根瘤菌的结瘤能力

对云南省热带及亚热带地区的含羞草根瘤菌进行了分离,选择其中40株菌为接种菌株,通过结瘤试验并采用全细胞蛋白SDS-PAGE分子标记方法研究了其结瘤能力.经过结瘤试验,发现除菌株SWF66075和SWF66093没有结瘤外,其它38株菌株均与含羞草植物结瘤.结瘤率为95%.从结瘤试验所获根瘤中,分离得到结瘤菌株,采用全细胞蛋白SDS-PAGE分子标记对结瘤菌株与接种菌株进行了比较研究.蛋白图谱及聚类分析显示,26株接种菌株与其结瘤菌株的全细胞蛋白分子图谱完全相同,在100%的相似水平上与其结瘤菌株聚在一起,说明宿主植物所形成的根瘤确系接种菌株侵入所致,因而可将这些菌株确认为根瘤菌菌株;而SWF66012、SWF66029、SWF66044和SWF66058等12株菌株的结瘤菌株与其各自接种菌株的全细胞蛋白图谱存在较大差异,推测这12株接种菌株与其结瘤菌株可能不是同一菌株,尚不能确定它们与含羞草植物的结瘤能力,这些菌株是否为根瘤菌菌株仍需进一步验证.研究结果表明,全细胞蛋向SDS-PAGE分子标记技术是一种快速、准确地验证根瘤菌结瘤能力的方法.该方法进一步完善了结瘤试验,并初步揭示了根瘤菌的竞争结瘤能力,适用于对大量根瘤内分离菌株进行根瘤菌的证实研究.图2参28