微生物肥料在盐碱土壤中的应用展望

随着土地资源日益短缺及人们对生态环境的关注,以天然土壤微生物为主要成分的微生物肥料应用在盐碱农业中越来越受到重视。本文综述了国内外微生物肥料的发展历史和现状,微生物肥料对盐碱土壤产生的影响,帮助植物抵抗盐胁迫的机制,以及对盐碱土壤中微生物群落产生的影响;本文也提出了两种能够有效保藏菌种的固定化方法,这两类方法能有效地解决菌种易失活问题且延长其在土壤中的作用时间;最后提出了目前微生物肥料作用于盐碱地存在的问题与展望,旨在为缓解土地资源、提高农业安全生产做出贡献。     

微生物帮助烟草抗旱的机理及其应用

干旱是中国烟草种植业面临的较为严重的非生物胁迫.很多与植物共生或联合的根际微生物能帮助植物避旱和耐旱.微生物能通过菌丝吸水并转运到植物,通过产生植物激素或改变植物内源激素的平衡来促进根发育和伸长,或诱导叶片关闭气孔,促进根吸水和减少叶片散失水分来避旱.微生物能通过调整不同激素介导的信号通路,诱导植物产生系统抗逆性,促进植物细胞产生渗透保护剂、抗氧化物和活性氧清除剂而耐旱.微生物还能帮助植物吸收营养,以支持植物在干旱胁迫下的代谢和生长.本文关注丛枝菌根真菌、模式内生真菌印度梨形孢和根际促植物生长细菌帮助烟草和番茄等植物抗旱的机理,探讨如何在烟草育苗和栽培中应用有益微生物来帮助烟草抗旱.     

“根际微生物”专刊征稿函

自1904年德国科学家Lorenz Hiltner提出根际概念以来,其研究内容不断得以丰富和发展。根际是植物吸收的关键门户,是实现农业绿色发展的关键调控区域。根际微生物对植物的生长和健康发挥重要作用,被看作是植物的第二基因组,类似于肠道微生物对人体的功能。根际微生物中的益生菌具有活化根区养分、促进植物生长、增强植物抗逆、抑制土传病害等功能,是微生物肥料和微生物农药的主要菌种来源。随着国内外微生物组研究的开展,根际微生物组的整体功能更受关注,充分挖掘根际微生物组的功能促进作物增产是农业微生物的主要研究前沿之一。     

微生物产色素机制及其生物活性

近年来,随着人工合成色素的大量使用引起一系列环境和健康问题,增加了人们对安全、无毒天然色素的需求.天然色素主要来源于植物和微生物,由于植物生长周期较长使植物源色素在大规模应用中受限.与植物源天然色素相比,微生物源色素易于大规模快速培养,具有更广阔的应用前景.本文系统总结了不同微生物源色素产生机制,及其在抗菌、抗氧化及抗...     

植物源抗菌肽的研究进展

植物抗菌肽是植物自身合成的能够防御环境中微生物侵害的一类小分子多肽.它们大都是阳离子多肽,有较好的热稳定性.根据作用位点和抗菌机理的不同,植物抗菌肽可分为三大类:第一类通过干扰微生物细胞壁的合成来抑制微生物生长;第二类作用于质膜使其产生穿膜孔洞,从而导致微生物因细胞物质外泄受损;第三类则通过抑制某些细胞器的作用而起到抑菌的效果.本文从抗菌肽的作用机理及其分类等方面对植物源抗菌肽的研究进展进行了综述.     

药用植物内生菌对宿主植物促生作用机制研究进展

植物内生菌是一类能够代谢产生新颖生物分子和多种酶类的重要微生物资源,在农业、植保、制药等领域具有广阔的应用前景。了解内生菌与药用植物间相互关系是当前促进药用植物生长和提升药材品质的重要途径。植物内生菌资源具有丰富的多样性,对宿主植物生长发挥着重要功能,如固氮、溶磷、产生铁载体、分泌植物激素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、产生ACC脱氨酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase)、增强宿主抗逆性、产生次生代谢产物等。本文通过相关文献回顾,聚焦内生菌与药用植物间的关系,着重探讨药用植物内生菌对宿主植物的促生作用机制,展望新技术在植物内生菌研究方面的应用,以便有效利用分子手段阐明内生菌对药用植物的促生长作用,为其在相关领域的应用提供理论参考。     

植物内生放线菌功能及生物活性物质研究进展

植物内生放线菌是与宿主植物存在互利共生关系的一类特殊微生物,具有丰富的生物学功能,能产生许多具有应用潜力的生物活性物质。阐述了植物内生放线菌与宿主植物之间的关系,并从提高宿主植物抗逆性、促进生长和生物固氮作用三个方面总结了植物内生放线菌的生物学作用研究进展;综述了植物内生放线菌产生的抗生素、酶和抗肿瘤活性物质以及这些物质在农业、医药以及食品行业中的应用前景。最后就内生放线菌生物学作用及活性物质研究中存在的问题和发展趋势进行了展望。     

微生物肥料新型功能作用机理与根际定殖增强策略

微生物肥料是支撑农业绿色发展的重要投入品,根际益生菌是微生物肥料菌种的主要来源。我国农业发展对促进作物根系发育、增强作物耐盐胁迫能力等新型功能的微生物肥料提出了需求,然而目前对根际益生菌促进作物根系发育和增强耐盐胁迫的分子机理研究仍然薄弱,成为制约优异菌种选育的瓶颈。另一方面,微生物肥料的根际定殖能力低也是导致其田间应用效果差的重要因素。本文综述了根际益生菌调控根系发育、增强植物耐盐的活性物质和作用机理,分析其根际定殖的过程和菌植互作机制,提出了增强根际定殖的策略,以期为微生物肥料研究提供参考。     

植物根系分泌物在污染及沙化土壤修复中的应用现状与前景

近年来重金属污染等生态环境问题日益受到重视,而物理、化学修复方法存在的诸如成本高、二次污染等问题,使得利用植物、微生物等进行联合治理成为环境修复的重要手段。植物根系分泌物作为植物与土壤进行营养和信息交流的重要媒介,不但对植物的生长具有重要作用,其在污染及沙化土壤修复中作用的研究也得以广泛开展。本文对根系分泌物的组成、分泌机制进行了阐述,并对其在植物吸收重金属、化感作用、植物根系与根际微生物互作、改变土壤理化性质等过程中的作用及机理进行了总结。此外,本文还对利用根系分泌物和根际微生物在生态环境治理中的应用现状、面临的难题及未来的发展等进行了讨论。希望本文可为基于植物与微生物进行的环境修复技术的实际应用提供理论支撑。     

miRNA介导植物-微生物互作中的调控作用及其研究进展北大核心CSCD

微生物与植物之间存在错综复杂的双向交流和串扰,植物与病原微生物互作直接影响寄主植物的生存状况,而植物和益生微生物互作则有利于宿主的生长和健康,共生微生物也会从中受益。不管是病原微生物还是有益微生物进入植物体内,植物miRNA都会迅速做出响应,同时微生物也可以产生miRNA样RNA(miRNA-likeRNA,milRNA)影响植物健康,可见miRNA(或milRNA)是植物与微生物互作过程中迅速响应的重要媒介分子,其内在机制研究近年来取得了许多进展。文中概述了植物-病原微生物、植物-益生微生物互作中miRNA的调控作用,重点阐述了植物miRNA在植物-病原微生物互作过程中对寄主植物抗病性的调控作用和植物-益生微生物互作过程中对宿主植物生长发育及代谢的调控,以及真菌milRNA对寄主植物的跨界调控作用。     

不同施肥管理措施对农田土壤中植物和微生物残留组分的影响

在农田生态系统中,施肥是维持和提高土壤有机碳(SOC)水平的重要管理措施。微生物代谢和植物组分存留共同控制着有机碳的截获过程。本研究利用肥料与肥力长期(30年)定位试验,以氨基糖和木质素分别作为微生物和植物残留组分标识物,探讨长期不同施肥处理对黑土农田中微生物和植物残体组分积累及有机碳库的影响。结果表明: 与未施肥处理相比,施用无机肥(单施氮肥或有机无机肥配施)可增加作物生物量和土壤氨基糖的积累,但对木质素和SOC含量无显著影响,说明无机肥施入刺激了微生物底物同化,加速了有机碳和木质素在耕层的周转。与无机肥相比,长期施用有机肥促进了SOC的累积(增幅38.3%),但是氨基糖在土壤有机碳中所占的比例并未发生显著变化,说明微生物残留物对SOC积累的贡献具有饱和性;而有机肥施入增加了木质素在SOC中的比例,即增加了植物残体对SOC长期积累的贡献。与单施有机肥相比,有机无机肥配施增加了微生物残留物对SOC的积累。因此,长期施肥可以调节微生物残留物和植物残留组分的不同积累过程,从而影响SOC的积累和稳定机制。     

不同形态微生物菌剂对不结球白菜生长和品质的影响

合理施用微生物菌剂可显著改善蔬菜土壤环境,增加产量,提升品质。本试验以不结球白菜为供试材料,在设施条件下设置不施微生物菌、施用液态和固态微生物菌剂处理,研究不同形态微生物菌剂对不结球白菜生长和品质的影响。结果表明: 施用液态和固态微生物菌剂均能显著提高土壤脲酶活性,增加植株全氮含量,增大叶面积,显著提升叶片SPAD值,提高叶片净光合速率,产量比不施微生物菌剂处理分别增加26.9%和34.4%。同时,施用微生物菌剂可提高不结球白菜的总酚和抗坏血酸含量,显著降低硝酸盐含量。可见,合理施用微生物菌剂可促进不结球白菜产量的提升和品质的改善。不同形态微生物菌剂中,液态微生物菌剂时效快,固态微生物菌剂长效性好,可根据土壤肥力情况酌情配施有机肥或无机肥以促进蔬菜的优质高产。     

土壤微生物在植物获得养分中的作用

大量施用化肥是当今农业的一个重要特征。化肥为粮食增产做出了巨大贡献,同时也带来一系列问题,如土壤酸化、水体富营养化、温室气体排放、资源耗竭等,直接威胁着农业可持续发展。土壤微生物是陆地生态系统植物多样性和生产力的重要驱动者,直接参与了植物获得养分和土壤养分循环两个过程。因此,通过调控土壤微生物的功能,有望降低农业对化肥的过分依赖。介绍了共生固氮菌、菌根真菌和根际促生菌对植物获得养分能力的影响及其机制,分析了土壤微生物对土壤氮、磷循环的影响及其与土壤养分生物有效性、养分损失的关系。依据这些知识,提出了改善植物营养、降低化肥施用的土壤微生物途径。虽然大量试验已证明了土壤微生物在改善植物营养中的重要作用,但是大面积应用土壤微生物技术来改善植物营养还存在不少问题。随着以后对这方面研究的加强以及上述问题的不断解决,土壤微生物有望在降低化肥施用量和维持农业可持续发展中做出重要贡献。     

Organic and inorganic fertilizer effects on a degraded Patagonian rangeland

The forest-steppe ecotone in NW Patagonia is a semiarid ecosystem affected by natural and anthropogenic fires, and overgrazing by sheep. Following a wild fire in the driest portion of this ecotone, a 3-year study was conducted to assess the impacts of a single application of inorganic and organic fertilizers on soil and vegetation recovery. Organic fertilizers were composts derived from biosolids and municipal solid wastes. Six treatments were evaluated: screened and unscreened biosolids compost and municipal solid wastes compost (40 Mg ha^?1), inorganic fertilizer (100 kg N and 35 kg P ha^?1), and no application. Soils were chemically characterized, and soil microbial activity was assessed as potential respiration and N-mineralization. Vegetation responses included plant cover, composition, phytomass, and N resorption prior to abscission, and leaf litter quality of the dominant species. Organic fertilizers increased soil organic matter, nutrients and microbial activity. Plant cover and aboveground phytomass, dominated by the native perennial tussock grass Poa ligularis, showed a higher increase with inorganic than with organic fertilization. While vegetation responded more to inorganic fertilizer, due to its higher initial pulse of available N, organic fertilizers had a positive impact on soil chemical and biological properties.     

Plant–microbes interactions in enhanced fertilizer-use efficiency

The continued use of chemical fertilizers and manures for enhanced soil fertility and crop productivity often results in unexpected harmful environmental effects, including leaching of nitrate into ground water, surface run-off of phosphorus and nitrogen run-off, and eutrophication of aquatic ecosystems. Integrated nutrient management systems are needed to maintain agricultural productivity and protect the environment. Microbial inoculants are promising components of such management systems. This review is a critical summary of the efforts in using microbial inoculants, including plant growth-promoting rhizobacteria and arbuscular mycorrhizal fungi for increasing the use efficiency of fertilizers. Studies with microbial inoculants and nutrients have demonstrated that some inoculants can improve plant uptake of nutrients and thereby increase the use efficiency of applied chemical fertilizers and manures. These proofs of concept studies will serve as the basis for vigorous future research into integrated nutrient management in agriculture.     

有机无机肥配施提高麦-稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制

采用盆栽试验,研究了有机无机肥配施对麦-稻轮作系统中水稻氮素累积动态和土壤氮素供应动态的影响,并从微生物学角度探讨了有机无机肥协同提高水稻氮肥利用率的机制.结果表明：有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、氮和矿质态氮在水稻分蘖期前低于化肥处理,而在抽穗期至灌浆期显著高于其他处理.土壤氮素供应动态与水稻吸收利用氮素规律吻合程度最高,促进了水稻产量、生物量和氮素累积量的增加,显著提高了水稻的氮肥利用率.其主要机制是有机无机肥配施促进了土壤微生物繁殖,使其在水稻生育前期固持了较多的矿质氮,在水稻生育中、后期这些氮素逐渐被释放以供水稻吸收利用,较好地满足了水稻各阶段生长发育对氮素养分的需求.     

Artificial inoculation-perspectives in tailings phytostabilization

Intensive mining and processing activities worldwide resulted in the generation of huge amounts of waste (tailings), generally characterized as toxic, radioactive, and/or hazardous. The exposure potential and, hence, the risk posed by such wastes is enhanced by a general lack of vegetation. Phytostabilization has proven to be efficient in reducing this risk. However, establishing vegetation on tailing dumps may be expensive due to the intensive use of amendments and chemical fertilizers. In this article, investigations on artificial inoculation of mine tailings with bacterial strains as a means to improve the development of vegetative covers and reduce application cost by eliminating chemical fertilization are presented and discussed. The development of plants and microbial communities from tailings, as well as the impact of inoculation on metal uptake in plants, were studied. Experiments were carried out in greenhouse using two types of mine tailings (phosphogypsum and sulphidic tailings) from the Romanian Black Sea coast. Indigenous herbaceous plants were cultivated on tailings with the addition of chemical fertilizers versus bacterial inoculation. After a 6-month experimental period, excellent plant growth, which is associated with a rich microbial community, was observed in all inoculated treatments, in contrast with poor plant growth and microbiota from the chemical fertilization treatments alone. Additionally, artificial inoculation improved plant resistance to heavy metals by reducing the uptake of some toxic metals. Once a rich microbial community is established, inoculation may be discontinued. Based on these results, efficient and cost-effective phytostabilization schemes can be proposed.     

多功能植物根际促生菌对东北黑土区玉米的促生效果

应用微生物肥料改良土壤是提高土壤及化肥养分利用率的重要途径之一,但微生物肥料的效果受作物及生态条件的影响较大,目前适合东北地区玉米生产的微生物肥料应用研究较少。本研究针对我国东北黑土类型及气候特点,从当地玉米根际土中筛选分离出5株具有不同程度的合成生长素(IAA)、溶磷、解钾、产铁载体等多功能的植物根际促生菌MZ1、MZ2、MZ3、MZ4和MZ5;生态适应性研究发现5株菌均有不同程度的耐盐、耐干旱、耐酸碱以及耐农药等特性;16S rRNA基因序列分析鉴定出它们分别属于鞘氨醇单胞菌、肠杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌和根瘤菌;玉米田间试验结果显示,在减施50%氮肥的条件下, 与不接种对照相比,接种MZ1、MZ3和MZ5可增产19.9%~25.0%。因此,MZ1、MZ3和MZ5具有发展为适合东北地区土壤和气候环境的玉米微生物肥料的潜力。     

Soil biological activity and their seasonal variations in response to long-term application of organic and inorganic fertilizers

The objectives of this study were to explore the effects of long-term and continued application of fertilizers and manures on microbial biomass, soil biological activity and their seasonal variations in surface and subsurface soils in relation to soil fertility. For this, soils were sampled in spring, summer and autumn from Shenyang Long-term Experimental Station, northeastern China. The results showed that soil total nitrogen (N), organic carbon (C), basal respiration, microbial biomass and enzymatic activity increased in manure-amended surface soils, but decreased with soil depth. Long-term application of inorganic fertilizers significantly decreased soil pH value, sucrase activity and microbial biomass C, but increased soil metabolic quotient (qCO₂). However, no significant effect of inorganic fertilizers on soil total N, urease activity and microbial biomass N was observed in comparison with CK0 (neither tillage nor fertilization) and CK (no fertilizers). There was no significant difference between CK0 and CK in soil total N, organic C and microbial activity in surface soil layer (0–20 cm), but these parameters in subsurface soil layer (20–40 cm) were higher in CK than in CK0. Moreover, seasonal changes were observed in terms of soil nutrient contents, enzymatic activity, microbial biomass and soil respiration. There were significant correlations between soil microbial biomass C and N, between organic C and sucrase activity and between total N and urease activity, respectively. It is recommended that combined use of organic manure with inorganic fertilizers should be considered to maintain higher microbial biomass, soil biological activity and soil fertility. Considering considerably high nutrients reserve and microbial activity in subsurface layers of soil and wind-erosion-caused nutrient loss in spring in north China, we also propose that low tillage should be considered to make use of nutrients in soils.     

植物、土壤及土壤管理对土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,对土壤微生物群落结构多样性的研究是近年来土壤生态学研究的热点。本文综述了有关植物、土壤类型以及土壤管理措施对土壤微生物群落结构影响的最新研究结果,指出植物的作用因植物群落结构多样性、植物种类、同种植物不同的基因型,甚至同一植物不同根的区域而异;而土壤的作用与土壤质地和有机质含量等因素有关;植物和土壤类型在对土壤微生物群落结构影响上的作用存在互作关系。不同的土壤管理措施对土壤微生物群落结构影响较大,长期连作、大量的外援化学物质的应用降低了土壤微生物的多样性;而施用有机肥、免耕可以增加土壤微生物群落结构多样性,有利于维持土壤生态系统的功能。