甘肃省中部沿黄灌区轮作和连作马铃薯根际土壤真菌群落的结构性差异评估

甘肃省中部沿黄灌区是西北地区乃至全国重要的加工型马铃薯生产基地,然而因集约化种植带来的连作障碍问题已经严重影响到当地马铃薯种植业的可持续发展。采用大田试验与PCR-DGGE(Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)技术相结合的方法,并通过真菌的18S r DNA序列分析,评估轮作(未连作)和连作条件下马铃薯根际土壤真菌群落在组成结构上的差异,以期为甘肃省中部沿黄灌区马铃薯连作的土壤障碍机理研究提供新证据。结果表明,同轮作相比,连作显著降低了马铃薯块茎产量和植株生物量,并且随着连作年限的延长,连作障碍也愈加严重。长期连作(6a)也导致马铃薯根冠比显著增加和植株收获指数的显著下降。在根际土壤真菌的种群数量和多样性上,连作和轮作间无显著差异,但在群落组成结构上差异明显。真菌18S r DNA测序分析进一步表明,马铃薯连作较轮作相比增加了Fusarium sp.和Fusarium solani以及Verticillium dahliae的种群或个体数量,而这些真菌是导致马铃薯土传病害的主要致病菌类型。根际土壤真菌群落组成结构的改变特别是与土传病害有关的致病菌滋生可能是导致当地马铃薯连作障碍的重要原因。     

土壤生物消毒对甘肃省中部沿黄灌区马铃薯连作障碍的防控效果

采用有机物料添加、土壤灌水和表土覆盖相结合的土壤生物消毒方法来防控甘肃省中部沿黄灌区马铃薯连作障碍,系统性地评估生物消毒对连作马铃薯块茎产量、植株生长发育及土传病害抑制、微生物区系和酶活性等土壤生化性质的影响.结果表明:生物消毒处理比对照块茎产量和植株生物量分别显著增加16.1%和30.8%,植株发病率和病薯率分别下降68.0%和46.7%.生物消毒处理显著提高了连作马铃薯叶绿素含量和主茎分枝数,改善了根系形态结构.在播前土壤生物消毒处理过程中,土壤p H值和细菌/真菌显著增加,真菌和镰刀菌数量大幅度下降,而细菌和放线菌数量则变化不明显.在马铃薯各生育时期,生物消毒处理土壤真菌数量均远低于对照,镰刀菌数量也低于对照,但随着生育进程的推进,镰刀菌数量呈现逐渐回升的趋势.无论是在生物消毒处理过程中还是马铃薯整个生育期,生物消毒处理的土壤相关酶活性与对照相比变化均不明显.总体上,土壤生物消毒的方法在克服马铃薯连作障碍上具有较大的应用潜力.     

覆盖旱作水稻群体发育特征分析

通过田间试验,研究了不同覆盖旱作水稻处理与水作处理水稻的群体生育特征。结果表明,旱作水稻营养生长期较水作长,叶片变短、变窄,群体LAI变小,光合生产能力下降,最终粒数变少、粒重变轻,不同旱作处理之间表现为地膜覆盖旱作处理分蘖发生多,成穗率低,穗分化和籽粒形成与灌浆时间缩短,半腐解秸秆覆盖旱作和裸地旱作分蘖发生少,成穗率高,穗分化时间缩短,籽粒形成与灌浆的时间延长,产量表现为水作处理>地膜覆盖旱作>半腐解秸秆覆盖旱作>裸地旱作。     

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.     

稻田氮肥的氨挥发损失与稻季大气氮的湿沉降

通过田间小区与大田试验,对稻季期间氮肥的氨挥发损失和大气氮湿沉降状况进行了收集和监测。结果表明,每次施肥后的1～3日内氨挥发损失达到最大值,氨挥发损失受当地气候条件(如光照、温度、湿度、风速、降雨量)、施肥时期以及田面水的NH4^+-N浓度等因素的影响,大气氮湿沉降与施肥量和降雨量有关,稻季内由湿沉降带入土壤或地表水中的氮为7．51kg·hm^-2。其中,NH4^+-N的比例为39．8％～73.2％,平均为55．5％;稻季中总氨挥发量与湿沉降的NH4^+-N平均浓度和总沉降量的相关系数分别达到0．988和0．996,呈显著相关性。     

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。     

不同氮效率水稻生育后期根表和根际土壤硝化特征

通过田间试验研究了不同氮效率粳稻品种4007(氮高效)和Elio(氮低效)生育后期在N0(0 kgN hm-2)、N180(180 kgN hm-2)和N300(300 kgN hm-2)水平下根表、根际和土体土壤pH值、铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)含量、硝化强度和氨氧化细菌(AOB)数量.结果表明无论是齐穗期、灌浆期还是成熟期,根表土壤pH值均显著低于根际和土体土壤.土壤pH值范围在5.95至6.84之间变化.土壤NH+4-N含量随水稻生长显著下降,且随施氮量增加而显著增加.根表土壤NH+4-N有明显亏缺区,且随距水稻根表距离增加,NH+4-N含量逐渐升高.土壤NO-3-N含量随水稻生长显著增加,施氮处理均显著高于不施氮处理,但N180和N300处理差异不显著.NO-3-N含量表现为根际>土体>根表.水稻根表和根际土壤硝化强度随水稻生长显著下降,而土体土壤硝化强度随时间延长小幅增加.施氮显著提高4007水稻根表土壤在齐穗和收获期硝化强度以及Elio在齐穗期根际硝化强度,但在施氮处理N180和N300中无显著差异.在整个采样期间,土壤硝化强度均表现为根际>根表>土体.水稻根表和根际AOB数量随水稻生长而显著降低,而土体土壤AOB数量无显著变化.例如,根表土壤AOB数量在齐穗期、灌浆期和收获期分别为16.7×105、8.77×105个g-1 dry soil和8.01×105个g-1 dry soil.根表和根际土壤AOB数量无显著差异,但二者显著高于土体土壤AOB数量.就两个氮效率水稻品种而言,土壤pH值基本无差异.4007土壤NH+4-N含量均显著高于Elio.在齐穗期水稻根表、根际和土体土壤NO-3-N含量在N180水平下均表现为Elio显著高于4007.而在灌浆期和收获期,水稻根表、根际和土体土壤则表现为4007显著高于Elio.在所有采样期,两个水稻品种土体土壤硝化强度和AOB数量在3个施氮量下均无显著差异.Elio根表和根际土壤硝化强度和AOB数量在水稻灌浆期之前一直显著高于4007,而在灌浆期之后则显著低于4007,且最终产量和氮素利用率(NUE)显著低于4007,这可能是由于4007灌浆期后硝化作用强,根际产生的NO-3-N含量高,从而4007根吸收NO-3-N的量也高造成的.因此水稻灌浆期和收获期根表和根际硝化作用以及AOB与水稻高产及氮素高效利用密切相关.     

外源有机酸对小麦幼苗铝毒的缓解作用

用Al(50μmol／L)处理水培小麦(Triticum aestivum L．)幼苗24h,显著抑制Al敏感(Scout 66)和耐Al品种(Atlas 66)小麦幼苗根系伸长,明显增加根系的电解质渗漏率。在Al处理同时外加草酸或柠檬酸能缓解Al对小麦根系伸长的抑制作用,同时降低小麦根系的电解质渗漏率。铬花青R染色和碘化丙锭荧光染料染色实验结果显示,用Al(50μmol／L)处理Al敏感小麦Scout 66幼苗24h后,大量Al结合在根尖表面,并降低根尖表面细胞活力。而Al处理同时外加草酸,则减少Al与根尖表面的结合,缓解Al对细胞活力的抑制。分根结果表明,外源草酸有可能通过根系进入植物体内参与内部解Al毒机制。     

楝树籽提取物对土壤供氮和氮肥利用率的影响

研究了楝树籽不同方式的提取物（NI,NⅡ）对普通铁质淋溶土壤,简有水耕人为土壤供N和N肥利用率的影响。NI可在一定程度上抑制两种土壤产生NO3－N,NⅡ在两种土壤上前期均能显著固定NH4^ -N并在后期释放出NH4^ -N。如果NI和NⅡ2种提取物同时与化肥N施入土壤,则可明显改善土壤的供N状况,使这与作物需N过程更吻合。盆栽实验证明,NⅡ可显著提高肥旱耕人为土壤上作物对N肥的利用率。     

环境因子对农业土壤有机碳分解的影响

为研究环境因子对有机C在农业土壤中分解的影响 ,在不同温度、水分及土壤质地下进行小麦和水稻秸秆及其根培养实验 ,结果表明 ,在同样的水热条件下 ,秸秆有机C的分解量大于根的分解量 .在温度较低情况下 ,升高温度促进了有机C的分解 ;而在温度较高的情况下 ,升高温度对有机C分解的促进作用降低 .在非淹水条件下 ,温度对有机C分解的影响随着时间的延长而逐步减小 .淹水条件下培养一周后 ,温度对有机C分解的影响不随时间而变化 .当含水量为 30 0 g·kg-1和 5 0 0 g·kg-1时 ,有机C分解较快 ,而在 2 0 0 g·kg-1和淹水条件下则分解较慢 ,空白对照培养结果的趋势是分解速率随水分含量的增加而加快 .培养实验的第一个月内 ,小麦秸秆有机C的分解量与土壤粘粒含量呈负相关