蔬菜作物积累硝酸盐的基因型差异及环境意义

城郊土壤富营养化已成为目前城郊农业生态系统可持续发展不可回避的环境问题之一,氮、磷养分富集是城郊土壤富营养化的重要表现形式,因土壤氮素积累而引起的蔬菜可食部位硝酸盐超标是一个亟待解决的技术难题.本文综述了不同蔬菜种及品种间吸收积累硝酸盐的基因型差异及其差异形成的生理生化机制,指出充分利用我国丰富的蔬菜种质资源,以植物吸收积累硝酸盐的基因型差异为理论基础,筛选弱吸收低积累蔬菜作物品种,是削减、控制蔬菜可食部位硝酸盐含量的关键性技术,有可能缓解城郊区脆弱生态环境条件下集约化生产对硝酸盐农艺阻控措施的依赖.     

植物与低磷环境研究进展——诱导、适应与对策

自从20世纪70年代人们发现适应低磷土壤的作物根际磷的有效性明显增加的现象之后。植物与低磷环境的研究便引起了人们的重视。植物如何适应低磷环境和如何有效利用土壤磷素资源的问题已成为国内外当前的研究热点之一。研究表明,低磷条件下,植物根系形态结构会发生适应性变化,根冠间的物质分配会向根部倾斜使根冠比增加;植物根际酸度变化、有机酸分泌和磷酸酶释放有利于活化和利用土壤中的磷素资源;不同种类或品种的植物具有不同的磷营养效率基因型,具有不同亲和力的磷转运体,也具有不同的磷活化机制。人类对植物适应低磷机制的研究还将继续,揭示植物对低磷环境的响应对策和发掘植物有效利用磷素资源的潜力,在经济上和环保上均有非常现实的意义。     

土壤硅酸盐细菌的研究进展

目的 不同土壤均含有丰富的磷、钾元素,但它们多以稳定的铝硅酸盐和磷灰石状态存在,不能直接为作物吸收和利用.硅酸盐细菌能通过代谢产生有机酸、多糖而释放出可溶态的磷、钾、硅等元素,而且具有一定的固氮能力,有利于植物的吸收和利用.因此土壤硅酸盐细菌的研究,不仅可为挖掘土壤潜在肥力、维持农业可持续发展提供理论基础,也具有重要的实践指导意义.本研究从硅酸盐细菌在土壤中的分布、研究方法、应用等方面对国内外土壤硅酸盐细菌的研究概况进行综述.     

丛枝菌根促进植物根系吸收难溶态磷的研究进展(综述)

从扩大植物根系吸收面积、改善根际微环境、促进磷元素运输等方面综述丛枝菌根促进植物活化、吸收难溶态磷的最新研究概况。     

植物有效利用土壤磷特性的遗传学研究进展

植物有效利用土壤磷的特性是一系列形态、生理、生化特性的综合反映,包括植物根系活化土壤中难溶性磷、对磷的吸收、转运、分配与利用等。而这些特性又均受控于特定的遗传机制。本文简要概述该特性的细胞遗传学、数量遗传学的研究进展。     

解磷微生物肥料探究浅谈

磷是我国农业的三大营养要素。据调查,我国土壤缺磷的情况比较严重,除了人工施用化学磷肥以外,施用以能够利用土壤中难溶态磷的微生物菌剂,使其在作物根际形成一个磷素能被充分利用的区域,是为改良农业磷元素不足的一个重要途径。     

古尔班通古特沙漠一年生植物的氮吸收策略

同一生活型的植物可能通过吸收不同形态的氮来利用陆地生态系统中有限的氮, 避免和减少对资源的竞争, 从而完成共生。研究荒漠生态系统同一生活型植物对氮的利用是否存在生态位分离, 有助于深入了解荒漠植物的生存策略, 更好掌握氮利用对荒漠植物生存的影响。该研究利用¹⁵N同位素示踪法, 研究古尔班通古特沙漠中广泛分布的2种一年生植物——角果藜(Ceratocarpus arenarius)和碱蓬(Suaeda glauca)在不同月份和不同土壤深度对不同形态氮的吸收策略。结果显示, 在浅层土壤中, 2种植物7月的氮吸收速率均高于6月; 对比不同形态氮的吸收速率, 植物对无机氮的吸收均高于有机氮, 角果藜更偏好吸收硝态氮, 每克干根系最高氮吸收速率可达3.81 μg·h^-1, 碱蓬更偏好吸收铵态氮, 每克干根系最高氮吸收速率可达4.74 μg·h^-1; 从不同形态氮对总氮的贡献率看, 硝态氮是角果藜吸收氮的有利形态, 占比在35.7%-43.9%之间, 铵态氮是碱蓬吸收氮的有利形态, 占比最高可达48.3%, 最低也有40.0%。2种一年生植物不仅可以利用土壤中的无机氮, 也可以直接吸收利用土壤有机氮。研究结果表明: 在古尔班通古特沙漠生态系统中, 一年生植物对氮的吸收能力有着差异和多元化的特点, 且均可吸收土壤中的可溶性有机态氮源。     

云南地方稻核心种质耐低磷特性研究

1引言磷是作物的必需性营养元素,人类将面临农业可持续发展与磷素资源严重短缺的矛盾[17].土壤普查结果表明,全国有59%以上的土壤缺磷[1].为了提高作物产量,生产中通过施用磷肥来解决土壤缺磷的问题.由于磷肥利用率低,不仅增加生产成本,还带来资源短缺、环境污染及食品安全等诸多问题[21,26].发掘水稻利用磷的内在潜力,培育磷高效利用新品种,可减少磷的施用量.近年来,野生或地方稻绿色基因发掘及改良进展显著,如资源高效利用[22~24]、高产基因[3,20,27]和抗性基因[2,13]等,利用植物基因型间磷元素利用效率的差异,筛选和培育磷高效基因型作物…     

土壤溶磷微生物溶磷、解磷机制研究进展

土壤磷素存量大,但其中约95%不能被植物直接吸收利用,土壤中磷素供给不足常常是制约作物生长发育的重要原因之一。活化土壤中的难溶性磷、增强土壤有效磷的供给能力,一直是人们关注的重要问题,并对农业可持续性发展具有重要意义。土壤溶磷微生物(phosphate solubilizing microorganisms, PSMs)是土壤磷循环中的重要一员,能够通过酸解作用、酶解作用等将无效磷转化为有效磷供植物吸收,从而促进植物生长发育。通过PSMs改善土壤磷素营养是一项有利于资源节约、环境友好的重要农业措施,其应用前景十分广阔。因此,深入了解PSMs溶磷、解磷机制对于提高土壤磷素利用效率和提高作物产量具有十分重要的作用。本文对土壤溶磷微生物的种类、无机矿物磷溶解途径以及溶磷微生物依靠酶解作用对有机磷的矿化等方面进行了综述,并对该领域的研究发展方向进行了展望。     

高等植物对磷饥饿自我拯救的分子生物学机制

磷饥饿状态下,植物通过一系列生理、生化变化主动适应胁迫逆境,包括植物对土壤难溶性磷的活化、根系对低浓度有机磷的有效吸收,以及对吸收磷的再利用等。而这些生理生化反应都有其特定的分子生物学基础。本文着重综述与这三方面特性有关的分子生物学研究进展,包括与根系有机酸合成以活化难溶性磷有关的ＰＥＰ羧化酶（ＰＥＰＣ）;与有效吸收低浓度有机磷有关的高亲和力磷转运子;以及与利用生长介质中的有机磷有关的ＲＮａｓｅ、磷酸酶（ＡＰａｓｅ）;Ｃａ２＋－ＡＴＰａｓｅ;低磷营养胁迫导致的植物与菌根菌互作的分子生物学;以及磷饥饿诱导差异表达的基因等。     

植物高效利用磷机制的研究进展

缺磷是限制目前农林业产量的一个重要因子,传统的农林业生产主要通过施肥和土壤改良来满足植物对磷的需求,近年来人们开始发掘磷高效利用植物来替代传统方法提高磷的利用效率。本文综述了国内外有关植物高效利用磷的形态学、生理学及遗传学作用机制,植物高效利用磷的机制主要包括：(1)磷高效利用植物能通过根系形态变化(包括根伸长、根轴变细、根毛数量和密度增大、侧根幼根数量增加及形成排根等)和根冠问的物质分配改变等形态学机制来适应磷胁迫;(2)在缺磷环境下磷高效利用植物能通过根系分泌物增加、菌根侵染、根系吸收动力学特征变化及植物磷素内循环加强等生理学机制来适应磷胁迫;(3)在磷亏缺的长期选择压力下,植物可通过某些“沉默”基因的诱导表达或DNA序列的特定形成相对稳定的磷营养遗传性状,由此通过遗传学机制来增加对土壤难溶态性磷的利用,使植物表现出较高的磷素利用效率。     

磷高效基因型小麦对缺磷胁迫的根际适应性反应

采用奶箱分隔栽培试验法,进行了磷高效与磷低效小麦基因型根际土壤ＰＨ与有效磷变化的研究,结果表明：小麦根际土壤ＰＨ和有效磷含量皆明显低于外围土壤,表现出明显的根际效应特征;磷高效基因型小麦的根际ＰＨ和有效磷含量明显低于磷低效基因型,ＰＨ变异范围和磷素亏缺区也表现明显较大。为了进一步验证磷高效小麦基因型这的这一根际特征,同时进行了施用水溶性,枸溶性磷肥的试验研究,结果表明,以水溶性磷肥对根际ＰＨ和有效     

一种基于亚磷酸盐及其脱氢酶的植物磷利用和杂草控制系统的建立

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一。土壤中存在大量的正磷酸盐 (Pi),但由于土壤化学和微生物转化使得土壤可利用磷的浓度并不高。土壤缺磷以及杂草的抗除草剂能力已成为当前农业可持续发展的重要限制因素,所以提高植物对土壤磷的吸收利用能力或寻求可替代正磷酸盐的磷肥以及开发新型杂草控制系统已成为亟待解决的问题。自然界中亚磷酸盐 (Phi) 是含量仅次于正磷酸盐的磷源,但仅在某些细菌中能被专一性的亚磷酸盐脱氢酶 (PTDH) 氧化利用,对植物的生长发育则具有抑制作用。利用这一特性,将从土壤宏基因组中直接扩增到的假单胞菌PTDH基因PsPtx通过农杆菌侵染法转入烟草中,并通过RT-PCR、垂直板幼苗生长、显性标记和生长竞争实验分析PsPtx转基因烟草的基因表达以及在Phi胁迫条件下的特性。结果显示,PsPtx在其转基因植株的根茎叶组织中都有几乎相同水平的表达;PsPtx转基因烟草不但能解除Phi对植物的毒害作用,并将它氧化成可用的Pi作为生长发育所需的磷源,而且在Phi胁迫条件下较野生型烟草有相当明显的生长竞争优势;另外PsPtx还具备成为植物遗传转化显性选择标记的优良特质。因此,PsPtx基因编码的亚磷酸盐脱氢酶可用于开发一种基于亚磷酸盐为磷肥和除草剂的植物磷利用和杂草控制系统,为当前农作物转基因研究存在的一些重大问题提供一个有效解决方案。     

我国北方3种典型土壤-作物体系中微生物量磷库特征

土壤微生物量磷(Microbial Biomass Phosphorus, MBP)是土壤磷组分中最为活跃的形态,在土壤磷素的形态转化与生物地球化学循环过程中起着关键作用,是植物可利用磷的重要来源。研究土壤MBP库容的大小对于充分认识微生物的固磷潜力和掌握土壤磷素循环与转化能力意义重大。以我国北方农田3种典型的土壤-作物体系为研究对象,基于定点采样,通过分析测定采集的362个表层(0—30 cm)土壤样品来量化不同土壤-作物体系MBP库容的大小。结果表明：黑土-春玉米、潮土-冬小麦/夏玉米、灰漠土-棉花体系表层土壤MBP平均含量分别为17.36、14.45、8.75 mg/kg,且不同土壤-作物体系间MBP含量存在显著差异;3种土壤-作物体系表层土壤(0—30 cm)MBP库容的大小分别为83.60、54.26、39.80 kg P/hm~2,其储存的磷在数量上相当于当季作物需磷量的1.10—2.73倍,表明土壤MBP库是农田生态系统中一个不容忽视的巨大有效养分磷储库。其库容的大小受土壤性质和气候因素的共同影响,土壤pH、有机碳、年均气温和年均降雨量是我国北方农田土壤MBP库容大小的主...     

解磷微生物的研究进展

磷是植物生长必需的矿质元素之一,而土壤中可溶性磷的含量比较低。土壤中有大量的微生物存在,其中有一些微生物能够将土壤中的不溶性磷转化成可溶性磷,主要对解磷微生物的种类、数量、分布、解磷机制及应用方面的有关情况进行综述。     

The influence of time,soil characteristics,and land‐use history on soil phosphorus legacies: a global meta‐analysis

Agriculturally driven changes in soil phosphorus (P) are known to have persistent effects on local ecosystem structure and function, but regional patterns of soil P recovery following cessation of agriculture are less well understood. We synthesized data from 94 published studies to assess evidence of these land‐use legacies throughout the world by comparing soil labile and total P content in abandoned agricultural areas to that of reference ecosystems or sites remaining in agriculture. Our meta‐analysis shows that soil P content was typically elevated after abandonment compared to reference levels, but reduced compared to soils that remained under agriculture. There were more pronounced differences in the legacies of past agriculture on soil P across regions than between the types of land use practiced prior to abandonment (cropland, pasture, or forage grassland). However, consistent patterns of soil P enrichment or depletion according to soil order and types of post‐agricultural vegetation suggest that these factors may mediate agricultural legacies on soil P. We also used mixed effects models to examine the role of multiple variables on soil P recovery following agriculture. Time since cessation of agriculture was highly influential on soil P legacies, with clear reductions in the degree of labile and total P enrichment relative to reference ecosystems over time. Soil characteristics (clay content and pH) were strongly related to changes in labile P compared to reference sites, but these were relatively unimportant for total P. The duration of past agricultural use and climate were weakly related to changes in total P only. Our finding of reductions in the degree of soil P alteration over time relative to reference conditions reveals the potential to mitigate these land‐use legacies in some soils. Better ability to predict dynamics of soil nutrient recovery after termination of agricultural use is essential to ecosystem management following land‐use change.     

杉木纯林及其混交林土壤团聚体有机磷组分分布特征研究

磷素是植物生长不可缺少的营养元素,而有机磷是土壤磷库的重要组成部分,其活性大小与土壤供磷能力密切相关。采用野外调查与室内分析相结合的方法,以广西凭祥杉木纯林、杉木-火力楠混交林、杉木-米老排混交林为研究对象,探讨了不同杉木林分类型土壤团聚体中有机磷组分的分布特征,结果表明：除高稳性有机磷主要分布在大粒径团聚体中外,其余组分有机磷含量均表现为随着粒径减小而增加,其中<0.25mm粒径团聚体的有机磷含量最高,而受粒径分布影响,<2mm粒径团聚体的有机磷储量最高；<0.25mm、>2mm粒径团聚体和土壤团聚体稳定指标与各有机磷组分储量呈极显著正相关,在保持土壤稳定的基础上,可通过提高>2mm和<0.25mm粒径团聚体的占比能有效增加土壤有机磷储量；在3种林分类型中,杉木-火力楠混交林能够有效的提高土壤团聚体稳定性,提高土壤有机磷含储量。因此,选择合适的混交树种,有助于土壤生态环境质量提升及促进森林资源的可持续经营管理。     

溶磷菌在磷素循环和生态农业中的作用与其生物肥料应用

大多数农业土壤有效磷资源有限，使用磷肥虽能缓解作物磷缺乏现象，但却带来较大的环境风险，影响农业生态稳定。微生物是土壤磷素循环的组成部分，在介导植物磷的可用性方面起着重要作用。溶磷菌(phosphate-solubilizing bacteria, PSB)可溶解土壤难溶性无机磷和有机磷，促进根系磷吸收，同时增强作物对逆境(如生物胁迫和非生物胁迫)的抵抗能力。目前，使用PSB作为潜在生物肥料已引起了相当大的关注，在可持续农业方面具有广阔的应用前景。本文系统阐述了PSB的农业生态学功能，并结合有机酸、水解酶、铁载体和1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylicacid,ACC)脱氨酶等因素，阐述了PSB溶磷促生的生理和分子机制，重点分析了PSB对土壤微生物群落的影响及其与根系分泌物的互作关系，同时介绍了应用推广PSB生物肥料的重点和难点，并提出使用PSB生物肥料是提高农业磷肥使用效率和作物产量的有效措施。文章还对PSB生物肥料在未来的研究及生产应用方面提出了建议，以促进PSB生物肥料在生态农业中的应用，缓解农业资源和环境带来的双重挑战，满足未来...     

川西亚高山三种森林恢复途径对土壤生物有效磷的影响

土壤生物有效磷在提高森林生产力和生物地球化学循环中起着至关重要的作用,研究不同森林恢复途径对土壤生物有效磷的影响对于退化森林的适应性恢复和可持续经营具有重要意义。选取川西亚高山不同恢复途径下形成的3种森林类型,即粗枝云杉人工林（人工种植,PF）、岷江冷杉-红桦天然次生林（自然更新,NF）和粗枝云杉阔叶混交林（人工种植后自然更新,MF）,采用基于生物有效性的土壤磷分级方法测定土壤生物有效磷（CaCl₂-P、Citrate-P、Enzyme-P和HCl-P）,探究不同森林恢复途径对土壤生物有效磷的影响。结果表明：不同森林恢复途径对土壤生物有效磷影响显著（P<0.05）,NF和MF的土壤Citrate-P和Enzyme-P显著高于PF（P<0.05）,而PF的土壤HCl-P显著高于NF（P<0.05）。自然更新是3种森林恢复途径中最能提高土壤生物有效磷的方式。3种森林恢复途径下的土壤生物有效磷组分与速效磷均呈现显著的正相关关系,且NF的土壤速效磷与生物有效磷的相关性更强（CaCl₂-P除外）。显著影响NF土壤生物有效磷的土壤理化性质有全钾、铵态氮含量和pH值,且全钾对NF的土壤生物有效磷变异的解释程度最高（r²=0.63,P=0.001）。土壤pH值、钙和可溶性有机碳含量是显著影响MF土壤生物有效磷的主要土壤理化性质（P<0.05）。对PF的土壤生物有效磷具有显著影响的土壤理化性质是土壤有机碳、铁和可溶性有机碳含量。土壤理化性质对3种恢复途径下森林土壤生物有效磷的解释率均超过了80%,森林恢复途径对土壤生物有效磷的影响与土壤理化性质有关。     

Prairie Wolf Slough Wetlands Demonstration Project: A Case Study Illustrating the Need for Incorporating Soil and Water Quality Assessment in Wetland Restoration Planning,Design and Monitoring

In northeastern Illinois, restored wetlands are used to improve water quality in streams degraded by agriculture and urban development. Using freshwater wetlands to reduce nitrogen loading to lakes and rivers is well documented; however, there are fewer studies addressing their use to remove phosphorous. In 1998, a systematic water quality monitoring project was begun at Prairie Wolf Slough Wetland Demonstration Project, a restored palustrine emergent marsh wetland located on an abandoned farm field north of Chicago. The wetland drains 98 ha of mixed land uses into the Chicago River. Our objectives were to assess spatial and temporal variations in total suspended solids, soluble reactive and total phosphorous concentrations, and mass loadings and compute a mass balance and retention efficiency for these constituents. Water sampling was conducted from 1998 to 2003. In 2004, soil samples were collected from the marsh and an adjacent abandoned farm site and analyzed for soil test (Bray) phosphorus. The marsh effectively traps suspended solids but acts as a source of soluble reactive and total phosphorous to the river both during the growing and nongrowing seasons. Net export of phosphorous from the wetland was likely due to mobilization of orthophosphate as a result of anoxic conditions produced during inundation events. Often little consideration is given to the link between soil and water quality when locating restoration sites. Our study adds to a growing body of literature that clearly demonstrates the need for both soil and water quality assessments in wetland restoration planning, design, and monitoring.