基于根际与凋落物际评价转Bt水稻对土壤线虫群落的影响

转基因作物在商业化推广前,有必要评价其对非靶标土壤生物的生态影响。根系和凋落物与土壤的界面是代表植物直接影响土壤的两个典型活性微域,即根际和凋落物际。基于室内盆栽实验构建水稻根际和凋落物际,比较了这两个高活性微域中转Bt水稻克螟稻(KMD)与亲本水稻秀水11(XSD)对土壤可利用资源、微生物学性质和线虫群落的影响。结果表明:转Bt水稻对土壤性质的影响依赖于水稻生育期和微域的变化。与XSD相比,KMD在苗期和拔节期显著提高了凋落物际土壤可溶性有机氮含量(P0.05);在苗期显著降低了凋落物际土壤铵态氮含量,但在成熟期显著提高了凋落物际与交互微域土壤的铵态氮含量(P0.05)。与亲本水稻相比,转Bt水稻分别在苗期和成熟期显著提高了凋落物际土壤微生物生物量碳和活性,而在拔节期和成熟期显著降低了根际土壤微生物生物量氮含量(P0.05)。微域间的交互作用显著影响土壤微生物生物量、可溶性有机碳和氮、线虫总数和各食性线虫的数量(P0.05)。转Bt水稻总体上降低了土壤线虫总数,尤其在苗期和拔节期的凋落物际土壤中达到显著水平。重复测量方差分析表明转Bt水稻显著影响土壤食细菌(P0.01)和食真菌(P0.05)线虫数量,及线虫群落的通道指数和富集指数。水稻收获后KMD秸秆的Bt蛋白含量显著高于亲本,全部KMD处理的土壤样品中Bt蛋白含量无显著变化,因而转Bt水稻对土壤生物学性质的影响可能并非来源于Bt蛋白的作用,而更可能来自于水稻生长性状和凋落物性质的差异。     

林地覆盖经营对雷竹鞭根主要养分内循环的影响

为了给林地覆盖经营雷竹(Phyllostachys violascens)林可持续经营提供理论参考,探讨了休养式覆盖经营(覆盖3a后休养3a)、长期覆盖经营(覆盖6a)和不覆盖雷竹林(CK)2年生壮龄竹鞭及其1级、2级根N、P、K、Mg、Ca、Fe浓度和养分迁移、内循环率的差异。结果表明:不同覆盖经营年限雷竹林N、P、K、Mg、Ca和Fe浓度总体上1级根显著高于2级根。1级根和2级根中均存在N、P、K、Mg的养分内循环,且1级根养分内循环率大于2级根,Fe、Ca内循环不明显。N、P、K、Mg养分浓度与养分迁移速率随时间的推延,1级根为持续降低,2级根为先升高后降低。与不覆盖雷竹林相比,休养式林地覆盖经营总体上提高了1级、2级根的N、P、K、Ca的浓度和P、K、Mg的迁移速率、N、P、K的迁移量、P、K的养分内循环率以及1级根Mg的浓度和迁移量、2级根N的迁移速率和Mg的内循环率;长期林地覆盖经营虽提高了雷竹1级根N、K的浓度和N的迁移量及2级根N的浓度和内循环率,但总体上降低了1级根P、K、Mg和2级根N、P、Mg的迁移量与1级、2级根P、Mg的迁移速率及P、K、Mg的养分内循环率。研究表明:雷竹林鞭根中存在明显的养分内循环,且1级根对养分内循环的贡献较大。休养式林地覆盖经营利于雷竹林对养分的循环利用,而长期覆盖经营阻碍了根系对养分的平衡吸收,减弱了根系养分的内循环,不利于雷竹林的生长更新。     

两株氢氧化细菌(zw-17,zw-35)对重金属胁迫下白菜幼苗生长的影响

氢氧化细菌属于植物促生菌,其促生机制的探索已成为当前国内外关注的热点,目前对氢氧化细菌的研究主要集中在其促生活性物质的研究,对重金属胁迫下植物的促生研究较少。为了研究氢氧化细菌对重金属胁迫下的植物幼苗是否具有促生和保护作用,该研究以2株氢氧化细菌和白菜幼苗为材料,用常规鉴定和分子生物学鉴定法确定菌株的种属,采用NJ邻近法构建系统发育树、2,4-二硝基苯肼法测定菌株ACC脱氨酶活性、Salkowski reagent法测定菌株分泌IAA的能力、Belimov法测定氢氧化细菌的植物促生根长活性、Wilkins法测定白菜幼苗的抗性指数。结果表明:2株氢氧化细菌分别属于Pseudomonas sp.zw-17和Sphingobacterium zw-35;ACC脱氨酶活力为(17.87±0.58)、(22.26±0.85)μmol a-KB·mg-1·h-1;产IAA的能力为(13.21±0.78)、(5.79±0.35)mg·L-1;与未接种氢氧化细菌的对照组的根长相比,接种氢氧化细菌有利于植物根的生长;与对照组相比,接种zw-17,zw-35的白菜幼苗抗性指数都有显著性的增长。在处于Cr、Pb的环境下,2株氢氧化细菌都能促进白菜幼苗增长,Pb存在时Pseudomonas sp.zx-17的表现较显著,在Cr存在时Sphingobacterium sp.zx-35的表现较显著。在高浓度的重金属环境中,能保护白菜种子安全的生长。该研究结果可为氢氧化细菌对植物的促生和保护提供理论依据,同时丰富了氢氧化细菌的种群分类。     

种内竞争和残落物覆盖对杉木和檵木细根形态特征的影响

细根对生态系统养分、水分和碳循环至关重要。然而,目前关于森林生态系统细根可塑性的研究多集中于乔木树种,对灌木少有研究。本研究以杉木(乔木)和檵木(灌木)为研究对象,采用根袋法研究种内竞争和残落物覆盖对2物种1级和2级细根形态特征(比根长、直径和分枝比)及养分吸收能力的影响,揭示种内竞争和林下管理措施(残落物覆盖)对2物种细根塑性和养分吸收策略的影响机制。结果表明:残落物覆盖、种内竞争及二者的交互作用对杉木细根形态特征各指标均无显著影响。残落物覆盖显著提高了檵木1、2级根分枝比,残落物覆盖、种内竞争及二者的交互作用均显著降低了檵木1级根的直径。檵木细根属性的这些变化增加了其细根的养分吸收速率。因此,增加杉木林残落物覆盖使林下檵木细根形态特征的变化更利于土壤养分的高效吸收,进而可能会与同土层中塑性差的杉木细根产生养分竞争。     

玉米根分布模拟方法比较

根分布是陆面过程模型中模拟根系吸水过程的重要参数,对其准确表达将可改善水热通量的模拟。利用已有研究中玉米不同发育期根生物量实测资料,对常用于现有主流陆面过程模型中分别由Schenk、Zeng和Jackson建立的3种根分布参数化方案(被定义为M1、M2、M3)的模拟精度进行比较。结果表明:M2和M3模拟精度基本一致,仅在玉米吐丝期以后模拟精度较高,而M1能够对玉米不同发育期根分布进行较高精度的模拟,是3方案中的最优方案;通过对M1方案中玉米不同发育期d50和d95(累积根比例分别为50%和95%的土层深度)2个参数拟合值分析发现,d95值随玉米生育进程逐渐增大,变异性在拔节和成熟期最大,在吐丝期最小;d50值在大喇叭口期以前随生育进程增大,在吐丝期以后趋于稳定;d50和d95值在大喇叭口期以前与现有模型设定值差异最大,可引起陆面过程模拟的误差。     

福建三明米槠次生林在不同更新方式下的初期细根产量

福建三明米槠次生林皆伐后形成人促更新幼林(AR)与米槠人工幼林(CC)、杉木人工幼林(CL),以保留的米槠次生林(CK)为对照,利用微根管法比较不同更新方式初期细根(直径≤2 mm)生物量和生产力的差异.结果表明： 1年内,AR、CC、CL和CK细根的年均生物量分别为422.5、253.1、197.2和162.8 g·m^-2.4种林分细根总生产力大小为：AR (284.0 g·m^-2·a^-1)＞CC (182.6 g·m^-2·a^-1)＞CL (136.7 g·m^-2·a^-1)＞CK (15.4 g·m^-2·a^-1).AR和CC春季生产力最大,CL秋季最大,CK冬季最大.CC表现为其他植物细根生产力多于目标树种,CL表现为目标树种细根生产力多于其他植物.AR和CC总细根的月生产力与各月降水量呈显著正相关,CL的其他植物细根月生产力与月均气温呈显著正相关.3种更新方式下幼林细根的年生产力和年均生物量都以20～40 cm土层最大,且以0～1 mm细根占主体.采用人促更新方式的幼林细根生物量和生产力大于人工更新方式的幼林,人促更新方式更有利于增加林地有机物归还、提高土壤肥力、维持较高生产力和降低更新初期林地碳源.     

陕北沙地3种典型灌木根木质部解剖结构及水力特性

比较了陕北沙地沙柳、柠条和沙棘3种典型灌木不同土壤深度(0～20和30～50 cm)根木质部解剖结构和水力特性.结果表明： 沙柳具有较高的叶水势,根木质部导管平均最大直径(d_max)、平均最小直径(d_min)、平均导管面积(A_lum)以及导管面积占木质部面积比例(A_ves/A_xyl)显著高于柠条和沙棘,根导管密度(VD)与沙棘相当但显著高于柠条;沙柳根的比导水率分别为柠条和沙棘的5.0和2.8倍;沙柳根栓塞脆弱性指数与柠条根相当,但显著高于沙棘根.表明沙柳属耗水型水分利用策略,而柠条和沙棘属节水型水分利用策略,且柠条更耐旱.3种灌木在2个土层深度的d_max、d_min和A_lum无显著差异,但30～50 cm土层根VD和A_ves/A_xyl显著高于表层;30～50 cm土层根比导水率显著高于表层根,但脆弱性指数小于表层根,深层根具有高的水分传输效率和低的水力脆弱性.     

柏木低效林林窗改造初期边界木细根形态和生物量变异

为深入探究川中丘陵区柏木低效林林窗改造初期边界木林细根的生态适应,利用土柱法对34年生柏木低效林在人造小面积开窗(50m2、100m2、150m2)处理1年后的林窗边界木1~5级细根直径、根长、比根长、根长密度和生物量变异进行研究。结果显示:(1)柏木1~5级细根平均直径、根长随着根序的上升而增加,比根长、根长密度随着根序的上升而减小。(2)与林内对照(无林窗)相比,人工开林窗处理后边界木细根在同一根序上的平均直径变化不显著,根长和比根长增加,根长密度和生物量则呈降低的趋势。(3)开窗150m2面积林窗抚育后的柏木边界木更大限度地提高了低级根序的物质分配,提高比根长并降低组织密度,更快速地利用地下林窗空间资源。研究表明,柏木低效林林窗式疏伐得到的土壤资源由于更新草本、灌木的生长,增加了林木根系竞争土壤空间的压力,使得根系进行扩展性生长,细根形态和生物量表现出异质性变化。     

云杉矮槲寄生内寄生系统的解剖学研究

采用石蜡切片和显微观察的方法,以被云杉矮槲寄生侵染的青海云杉枝条为材料,从解剖学水平观察云杉矮槲寄生的内寄生系统。结果表明:云杉矮槲寄生的内寄生系统由分布在寄主皮层内的皮层根和镶嵌在寄主木质部中的吸根组成。皮层根可以沿着寄主枝条,通过挤压寄主皮层细胞的方式扩展,并穿透寄主表皮层形成云杉矮槲寄生的寄生芽;在靠近或接触寄主次生韧皮部时形成吸根,吸根顶端细胞定向穿透寄主韧皮部和形成层,侵染木质部,并沿木射线方向生长。当云杉矮槲寄生侵入寄主以及皮层根向外生长时,寄主表皮层发生加厚现象。随着云杉矮槲寄生侵染部位的寄主皮层细胞数增多,引起枝条膨大。研究认为,云杉矮槲寄生可以进行系统侵染,反映了云杉矮槲寄生与其寄主在组织水平上的相互作用。     

长期不同施肥对玉米根茬生物量及养分累积量的影响

以黄土高原南部两个长期定位试验（分别开始于1990和2003年）为研究对象,探讨了不同肥料处理对玉米根茬生物产量和养分累积的影响.于2011年10月玉米收获后采集0～20 cm土层不同施肥处理玉米根茬.结果表明：与不施肥及偏施N、NK、PK化肥相比,氮磷配施（NP）、氮磷钾平衡施肥（NPK）、有机无机配施（M₁NPK、M₂NPK）及化肥配合秸秆（SNPK）处理均显著提高了玉米根茬干质量.根茬固碳量及氮、磷、钾养分累积量在NP、NPK、M₁NPK、M₂NPK、SNPK处理显著高于不施肥和偏施N、NK、PK化肥处理,其中以有机无机配施处理效果最好.与不施氮肥（N₀）相比,施氮120 kg N·hm^-2（N₁₂₀）和240 kg N·hm^-2（N₂₄₀）处理根茬干质量分别提高38%和45%,高量氮肥对根茬增量效果不显著.施用氮肥也显著提高了根茬碳、氮、磷、钾累积量.根茬可溶性有机碳、可溶性总氮含量在NP、NPK、M₁NPK、M₂NPK、SNPK及N₁₂₀和N240处理中较高.氮磷钾平衡施肥、有机无机配施以及秸秆还田处理降低了根茬的纤维素、木质素含量.根茬C/N、木质素/N在CK、PK、N₀处理间显著高于其他施肥处理.因此,氮磷配施、氮磷钾平衡施肥、有机无机配施及秸秆还田处理能够促进玉米根生长,提高营养成分含量,有利于土壤培肥和固碳.