植物——土壤反馈研究进展

该文综述了植物—土壤反馈研究的定义、途经、方法和国内外的研究现状以及存在的问题。植物—土壤反馈是指植物改变根际土壤的生物和非生物特征,同时被改变的也能提高或降低该植物的生长,形成正的或负的反馈,从而影响植物群落组成及植物间相互作用。植物—土壤反馈研究对于理解植物群落演替、生态系统多样性与生产力形成与维持机制,认识生态系统对气候变化和生物入侵等全球生态事件的响应具有重要的理论意义。外来物种快速生长和繁殖及其可能的负反馈可能会导致本地种被竞争排除,未来气候变化可能导致物种组成发生变化及生物多样性丢失,但资源互补和植物—土壤反馈效应则可能使植物群落具有较高的生产力和多样性。因此,未来植物—土壤反馈关系应该加强以下几方面研究:(1)开展不同生态系统植物—土壤反馈关系的比较研究;(2)植物—土壤及土壤—植物等群落水平的反馈研究;(3)特别是要加强分子和基因工具在植物土壤—反馈关系中的应用,揭示植物—土壤反馈关系的分子机理。     

克隆整合对异质性光照环境下紫竹根际土壤氮素有效性的影响

以根状茎克隆植物紫竹为对象,研究克隆整合对遭受异质性光照胁迫分株根际土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)、氨氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)以及微生物群落组成的影响。所取紫竹克隆片段由一个母本分株和一个子代分株组成,母本分株置于全光照下,而子代分株置于80%遮阴环境中,同时母本分株与子代分株间的根茎保持连接或割断处理。结果表明:与切断处理相比,紫竹遮荫子代分株根际土壤的SOC、TN、DOC、NH_4~+-N在保持根状茎连接时显著更高,这表明异质性光照环境下克隆整合可能改善紫竹连接遮荫子代分株根际土壤的氮素有效性。克隆整合提高了连接遮阴状态下紫竹子代分株根际土壤中的放线菌、真菌和革阴细菌的PLFAs浓度。通过对遮阴子代分株根际土壤微生物群落PLFAs主成分分析得出克隆整合导致遮阴子代分株根际土壤微生物群落结构发生显著变化。该研究结果暗示了紫竹可能通过克隆整合作用降低土壤中某些对氮利用有效性影响较低的细菌数量,而增加对土壤氮利用起重要作用的放线菌和真菌的数量,进而改善紫竹对土壤中氮利用的有效性,这有利于增强克隆植物对时空异质性生境的适应能力。     

果园间作模式下杏树与苜蓿的根系分布特征及其土壤理化性质研究

该研究采用田间小区试验,设计杏树(Prunus armeniaca)下清耕(CK)和杏树间作紫花苜蓿(T)2个处理,实地采集测定各样地不同土层紫花苜蓿的根系生物量以及杏树的侧根系生物量,并测定土壤pH、电导率及其土壤有机质和速效氮含量,分析果园间作模式下紫花苜蓿对果树侧根系垂直分布特征及其土壤理化性质的影响,为果园间作苜蓿模式的推广提供理论依据。结果表明:(1)CK与T处理下的杏树侧根生物量在土壤中的垂直分布都主要集中在20~60cm土层,其生物量分别为750.8g和737.6g,分别占总侧根生物量的64.4%和64.5%;紫花苜蓿根系生物量分布呈倒金字塔型,且主要分布在0~40cm土层(166.3g),其中0~20cm土层的根系生物量最高(97.4g),占根系总生物量的35.8%。(2)与CK处理相比,T处理可有效增加果园表层土壤的有机质含量、速效态氮含量、硝态氮含量和铵态氮含量,其中,在0~20cm土层分别显著增加17.1%、40.8%、28.5%和40.8%,在20~40cm土层分别显著增加36.1%、23.1%、60.2%和23.8%,并显著降低了表层土壤电导率,但对土壤pH无显著影响。研究认为,杏园间作牧草紫花苜蓿虽然杏树与苜蓿根系会发生较小资源的竞争,但有利于改善林下土壤的理化性质和养分状况,能够有效促进果树的生长发育。     

抗重金属土壤微藻F1对Cu~(2+)胁迫的耐受生理机制研究

以从新疆富蕴县金属矿区土壤筛选出的抗重金属微藻F1为材料,测定在不同浓度(0、0.5、1.0、1.5和2.0mmol/L)Cu~(2+)胁迫下F1微藻叶绿素a、可溶性蛋白、MDA和谷胱甘肽(GSH)含量,以及谷胱甘肽硫转移酶(GST)、谷胱甘肽过氧化酶(GSH-PX)和谷氨酰半胱氨酸合成酶(GCL)的活性,同时用红外光谱仪检测细胞壁上参与重金属螯合的官能团,用扫描电镜分析细胞壁上的离子交换情况,探讨F1土壤微藻对Cu~(2+)胁迫的耐受生理机制,为利用微藻生态修复技术去除污染区土壤重金属奠定基础。结果显示:(1)F1土壤微藻对Cu~(2+)具有较强的耐抗性。(2)F1土壤微藻细胞中参与吸附Cu~(2+)的基团分别为-OH、-CH2、-RCONH2和C-OH等。(3)F1土壤微藻在吸附Cu~(2+)的过程中,Cu~(2+)与细胞壁上的Al~(3+)、Fe~(2+)、Mg~(2+)、Ca~(2+)、K~+、Na~+和Zn~(2+)发生了交换。(4)藻细胞中的GSH和GSH-PX在F1土壤微藻耐受Cu~(2+)胁迫时起主要作用。研究认为,F1微藻种对Cu~(2+)的耐受性首先与其细胞壁外表细微结构及其离子交换特性有关,并且细胞壁上-OH、-CH_2、-RCONH_2和C-OH等化学基团起着重要作用,其次细胞内的谷胱甘肽以及谷胱甘肽相关酶类能够有效清除活性氧的过量积累,最终保护细胞免受重金属胁迫损伤。     

荒漠草原典型群落土壤粒径和养分的分布特征及其关系研究

为了明确荒漠草原区土壤机械组成与养分的关系,以宁夏盐池荒漠草原4种典型群落为研究对象,通过对不同群落(柠条、沙蒿、蒙古冰草、短花针茅)表层(0~5cm)、亚表层(5~10cm)和深层(10~15cm)土壤粒径分布分形(PSD)、养分含量的动态变化分析,揭示荒漠草原区土壤结构与土壤养分的相关性。结果表明:(1)4种典型群落土壤PSD均呈正态分布,不同群落间的土壤PSD差异显著,粒径100~500μm颗粒含量对PSD影响最大,不同群落间的差异大于不同生境间或不同土层间。(2)4种典型群落除全磷(TP)外,其余土壤全肥均随土壤深度增加呈降低趋势,且冠下大于丛间,表现出荒漠草原区特殊的"肥岛"聚集效应,不同群落间分布特征均表现为:柠条短花针茅蒙古冰草沙蒿,速效养分含量相对较高,各群落均达到适宜水平。(3)土壤养分与土壤PSD显著相关,除速效磷(AP)外,其余土壤养分与土壤分形维数(D)均呈正相关关系,粒径100~250μm、250~500μm颗粒与土壤养分呈显著或极显著负相关关系,土壤中的黏粒、粉粒在有机无机胶结过程及土壤良好的结构维持中起主要作用。     

不同立地类型和土壤类型对"裕丹参"生长和有效成分含量的影响

采用大田种植和盆栽方法,分别研究了不同的立地类型(平地、阳坡、阴坡和坡地)和土壤类型(砂土、壤土和黏土)对产自河南省方城县的"裕丹参"(Salvia miltiorrhiza Bunge)生长和有效成分含量的影响效应.结果表明:在不同立地条件下,"裕丹参"的各项生长和根系产量指标以及根系中丹参酮ⅡA和丹酚酸B含量均有明显差异.随种植时间的延长,平地、阳坡和坡地种植的"裕丹参"单株地上部干质量均逐渐降低,而阴坡种植的单株地上部干质量先升高后逐渐降低;但在不同立地类型下,单株根系干质量和丹酚酸B含量均随种植时间的延长逐渐升高,而丹参酮ⅡA含量则先降低后升高.采收期,平地种植的"裕丹参"的单株地上部干质量、单株根系干质量和鲜质量以及根系鲜产量均最高,平地和坡地种植的"裕丹参"根直径较大,阳坡种植的"裕丹参"根长最长,阳坡和坡地种植的"裕丹参"单株根数、根系中丹参酮ⅡA和丹酚酸B含量也较高,而阴坡种植的"裕丹参"的各项生长和根系产量指标以及丹参酮ⅡA和丹酚酸B含量均最低.在不同类型土壤中,"裕丹参"的根系性状和根系中丹参酮ⅡA和丹酚酸B含量总体上差异显著,其中,用砂土种植的"裕丹参"的根直径、根长、单株根系鲜质量和干质量以及根系中丹参酮ⅡA和丹酚酸B含量均最高,但单株根数最少;用黏土种植的"裕丹参"根系生长总体最差,但单株根数最多;用壤土种植的"裕丹参"根系中丹参酮ⅡA和丹酚酸B含量则最低.综合研究结果显示:"裕丹参"适宜种植于砂土的坡地或阳坡.     

浑善达克沙地不同微地形的土壤物理性质和草本群落分布及其相关性分析

采用样方调查和室内检测相结合法对内蒙古浑善达克沙地迎风坡、坡顶、背风坡和丘间地不同土层(0~10、10~20和20~40 cm)的土壤物理性质(包括含水量、田间持水量、容重、总孔隙度和毛管孔隙度)及草本群落的生产力(包括盖度和地上部生物量)和物种多样性(包括Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数)进行比较分析;在此基础上,采用Pearson相关性分析法对不同微地形的土壤物理性质与草本群落各指标间以及草本群落生产力与物种多样性各指标间的相关性进行分析.结果表明:4种微地形的土壤物理性质总体上差异显著,但不同土层的土壤物理性质总体上无明显差异;从丘间地、背风坡、坡顶到迎风坡,土壤的含水量、田间持水量、总孔隙度和毛管孔隙度依次递减,而土壤容重则依次递增,说明迎风坡的土壤结构较差且水分散失较多,而丘间地的土壤结构和水分状况均相对较好.不同微地形间草本群落生产力和物种多样性总体上也存在明显差异,从背风坡、丘间地、坡顶到迎风坡,草本群落的生产力和物种多样性依次递减,仅Margalef丰富度指数表现为在丘间地最高、在迎风坡最低,说明迎风坡的草本群落物种多样性较低,群落稳定性差,而背风坡和丘间地的草本群落物种多样性和生产力水平均较高,群落稳定性较好.相关性分析结果表明:该区域的草本群落生产力和物种多样性与土壤容重呈负相关,与土壤的其他物理性状呈正相关,但仅部分指标间有显著或极显著相关性;草本群落生产力与物种多样性各指标间呈正相关,但多数指标间的相关性并不显著.研究结果显示:微地形能够显著影响浑善达克沙地的土壤物理性质和草本群落的分布特征,气候和人为干扰使该沙地的土壤物理性质受到严重破坏,导致草本群落生产力降低并处于不稳定状态.     

添加SNS能显著提高CHT填料使用寿命的研究

陶瓷羟基磷灰石广泛用于各种生物分子的分离和纯化,但在层析应用上,纯化洗脱过程中填料表面氢原子的释放容易导致其性能和寿命降低。研究了一种可以延长CHT填料使用寿命的方法,通过在洗脱步骤前加入一种称为表面中和体系(SNS)的溶液,结合释放的氢原子,使得整个体系处于一个接近中性pH的状态。先筛选出有效调整pH的SNS条件,通过钙离子流失的监测证实该条件的有效性。再通过在WLB304单克隆抗体纯化工艺中加入SNS之后,对羟基磷灰石填料载量、pH和压力的变化、杂质的去除能力进行考察。结果表明,加入SNS可以有效减少钙离子流失,同时并不会影响CHT层析工艺的效果。     

单格孢属(丝孢纲)3个新种及中国土壤中单格孢属真菌已知种检索表

报道分离自中国云南、青海、福建3省土壤的单格孢属(Monodictys)3个新种:珠芽状单格孢M.bulbiliformis、黄河单格孢M.huangheensis和厦门单格孢M.xiamenensis,并对其进行了形态描述和讨论。文中提供了中国土壤中单格孢属16个已知种的分种检索表。新种的模式标本(干制培养物)及活菌种保存在山东农业大学植物病理学标本室(HSAUP),等模式标本(干制培养物)保存在中国科学院菌物标本馆(HMAS)。     

作物根围土壤木霉菌物种多样性及其体外拮抗病原菌效应

对采自我国西北地区青海、宁夏、甘肃、陕西和新疆农作物根围土壤中的木霉菌进行分离纯化后,采用形态与分子生物学技术进行菌种鉴定,获得14个木霉种属346个菌株。其中哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和棘孢木霉(Trichoderma asperellum)为优势菌种,分别占总数的35%和30%;其次为长枝木霉(Trichoderma longibrachiatum)占12%;绿木霉(Trichoderma virens)、深绿木霉(Trichoderma atroviride)、拟康宁木霉(Trichoderma koningiopsis)和平菇木霉(Trichoderma pleurotum)分别占8%,5%,2%和1%;绿色木霉(Trichoderma viride)/钩状木霉(Trichoderma hamatum)和短密木霉(Trichoderma brevicompactum)/矩孢木霉(Trichoderma oblongisporum)分别皆占2%和1%;渐绿木霉(Trichoderma viridescens)、侧耳木霉(Trichoderma pleuroticola)和康宁木霉(Trichoderma koningii)为我国西北地区农作物根围土壤中最小的木霉种群,各仅占0.3%。将纯化的菌株分别与5个靶标病原真菌在马铃薯葡萄糖培养基(PDA)平板上进行拮抗测试,研究结果表明各木霉菌株对病原菌的拮抗效果有明显差异,且其平均拮抗指数均60%。将2株短密木霉(TR1294TR1295)进行液体发酵培养,并用稀释5倍的发酵液配制PDA平板,对靶标病原真菌进行抑菌测试。结果显示,这5个病原真菌在含有TR1294和TR1295发酵液PDA平板上的生长抑制率可达72%,表明TR1294和TR1295在液体发酵过程中能产生抑菌次级代谢物。