植物化感物质及化感潜力与土壤养分的相互影响

植物化感作用与许多生态因子有关.土壤养分缺乏,影响着许多植物化感物质的产生,从而影响植物的化感潜力;反过来,植物化感物质也通过络合、吸附、酸溶解、竞争、抑制等方式影响土壤的养分形态和水平.本文总结了植物化感物质及化感潜力与土壤养分的相互影响,并提出了今后该领域值得进一步研究的问题.包括以下几方面：加强植物化感研究与土壤 植物营养学研究的结合,以更深入地阐明植物化感物质、化感作用与土壤养分变化的关系;加强植物化感研究与生态系统养分循环研究的结合,以类似自然（nature-like）的方式模拟自然界植物所受的养分干,使养分干扰的化感研究结果更加逼真、可靠;加强对养分过量及受污染时植物化感作用的研究,为揭示农业和林业生产中植物的相互作用机制和生物量变化机制提供新的思路,为生态保护提供科学依据.     

分子水平和土壤系统化感作用研究现状与展望

化感作用是生态学研究中的十分活跃的领域之一。除概述化感作用对于植物细胞、组织以及环境胁迫对于化感效应的影响外 ,本文主要讨论了在分子和土壤生态系统水平上的化感作用的研究。在分子水平化感作用研究中 ,主要从化感基因的定位、蛋白质和核酸合成、基因表达和调控以及生化机制等几个方面进行了论述。在化感作用对于土壤生态系统的影响方面 ,主要对其在土壤性质、土壤微生物和土壤动物方面的效应进行了评述。最后 ,并就化感作用研究中存在的问题和未来发展提出一些看法与展望。     

植物挥发性单萜经土壤载体的化感作用——以三裂叶豚草（Ambrosia trifida L.）为例

植物释放的挥发性单萜在生态系统中起着重要的作用,这些单萜不仅能以空气为载体对其他植物显示直接的化感作用,而且也能以土壤为载体进行间接的化感作用。通过对三裂叶豚草挥发物对植物种子萌发和土壤微生物种群影响及其化学成分的鉴定研究,验证了以单萜类物质为主的三裂叶豚草挥发物可以经土壤载体对其他植物及土壤微生物显示化感效应。还对植物挥发物化学成分鉴定的GC (气相色谱) 和GC-MS (气相色谱-质谱联用) 方法存在的一些误区进行了澄清,这将有助于对生态系统中植物挥发物化感作用的研究和认识。     

植物挥发性单萜经土壤载体的化感作用——以三裂叶豚草(Ambrosia trifida L.)为例

植物释放的挥发性单萜在生态系统中起着重要的作用,这些单萜不仅能以空气为载体对其他植物显示直接的化感作用,而且也能以土壤为载体进行间接的化感作用.通过对三裂叶豚草挥发物对植物种子萌发和土壤微生物种群影响及其化学成分的鉴定研究,验证了以单萜类物质为主的三裂叶豚草挥发物可以经土壤载体对其他植物及土壤微生物显示化感效应.还对植物挥发物化学成分鉴定的GC(气相色谱)和GC-MS(气相色谱-质谱联用)方法存在的一些误区进行了澄清,这将有助于对生态系统中植物挥发物化感作用的研究和认识.     

外来入侵植物对土壤氮转化主要过程及相关微生物的影响

外来入侵植物不仅影响植物群落组成、生物多样性以及生态系统的结构和功能, 而且显著影响土壤氮(N)的转化过程。外来入侵植物对N循环影响的研究已成为入侵生态学的研究热点。N循环与凋落物的分解和养分释放有关, 外来入侵植物能够改变凋落物的组成与结构, 进而影响土壤的N转化过程。另外, 外来入侵植物的化感作用也会影响土壤N转化过程, 这些作用与土壤微生物的结构与功能变化密不可分。该文主要从凋落物分解与养分释放及外来入侵植物化感作用两个方面综述了外来入侵植物对土壤N转化的影响, 总结了外来入侵植物对土壤N转化相关土壤微生物(尤其是氨氧化细菌与氨氧化古菌)的影响, 探讨了土壤N转化对外来植物入侵的反馈, 并探讨了丛植菌根真菌与外来入侵植物的互相影响。     

薇甘菊化感物质对土壤氮素矿化的影响及其化感利己作用

【目的】研究入侵植物薇甘菊提取物对土壤氮素矿化的影响及化感利己作用,为薇甘菊通过释放化感物质促进自身生长并排斥本地植物生长提供实验证据,为揭示薇甘菊的入侵机制提供理论依据。【方法】采用经典的化感生测实验、化感物质添加实验以及盆栽控制实验,对比研究薇甘菊及其本地伴生植物水提液和粗提物的化感生测效应、水提液和粗提物添加对土壤氮素的影响以及水提液添加对薇甘菊生长的影响。【结果】与本地伴生种相比,薇甘菊水提液的化感抑制作用较强且促进了土壤硝态氮的生成;而薇甘菊粗提物的化感作用较弱且抑制了土壤铵态氮和硝态氮的生成。水提液盆栽控制实验结果表明,与本地伴生种火炭母相比,薇甘菊水提液具有显著的化感利己作用,这与薇甘菊水提液处理后薇甘菊生长土壤中的蛋白酶活性增强和有效氮含量增加相一致。【结论】薇甘菊可通过水溶性化感物质促进有效氮的生成来实现化感利己作用。     

Effects of plant invasion on soil nitrogen transformation processes and its associated microbes

外来入侵植物不仅影响植物群落组成、生物多样性以及生态系统的结构和功能, 而且显著影响土壤氮(N)的转化过程。外来入侵植物对N循环影响的研究已成为入侵生态学的研究热点。N循环与凋落物的分解和养分释放有关, 外来入侵植物能够改变凋落物的组成与结构, 进而影响土壤的N转化过程。另外, 外来入侵植物的化感作用也会影响土壤N转化过程, 这些作用与土壤微生物的结构与功能变化密不可分。该文主要从凋落物分解与养分释放及外来入侵植物化感作用两个方面综述了外来入侵植物对土壤N转化的影响, 总结了外来入侵植物对土壤N转化相关土壤微生物(尤其是氨氧化细菌与氨氧化古菌)的影响, 探讨了土壤N转化对外来植物入侵的反馈, 并探讨了丛植菌根真菌与外来入侵植物的互相影响。     

渗透胁迫对化感作用生物测定的影响

以加拿大蓬水提液为供体,白菜种子为受体,设计了梯度渗透、等渗溶液以及高渗透压、低化感物质浓度3组实验;通过梯度渗透试验确定受体植物可耐受的渗透势阈值,用等渗溶液排除渗透势的干扰确定植物浸提液的化感作用及其作用强度,以高渗透压、低化感物质浓度试验初步模拟自然条件下渗透势与化感物质之间的主次关系,探讨化感作用研究中培养液渗透势对试验结果的影响。结果显示,处理液渗透势在≥-0.25 MPa范围内对白菜种子萌发和幼苗生长没有显著影响;加拿大蓬水溶性物质具有化感作用,且其化感作用主要影响小白菜幼苗的生长,而对其种子萌发影响相对较小;在渗透势相同的溶液中,只要溶质中含有部分加拿大蓬水溶性物质即可对受体植物产生化感作用。研究发现,与渗透胁迫相比,化感物质是加拿大蓬水提液中影响受体植物生长发育的主要因素。     

化感物质对植物根系形态属性影响的meta分析

植物化感作用是通过释放到环境中的化感物质直接或间接影响受试植物生长而实现的。化感物质主要作用于根系,所以植物根系属性是化感作用研究的重要指标之一。目前,关于受试植物形态属性对外源化感物质的响应模式尚缺乏整体的认识。为此,本文对61篇有关纯化感物质(包括酚类、萜类和含氮化合物等)对植物根系形态属性(尤其是根长)影响的文献进行整合分析。结果发现: 整体上化感物质处理显著抑制根长,而对根生物量、根表面积和根体积等形态属性影响较小;酚类对根长的抑制效应最大,且化感物质对草本植物根长的抑制率高于木本、作物和其他植物;酚类与根长抑制效应呈显著的线性相关。进一步量化了4种典型酚酸——阿魏酸、对羟基苯甲酸、香草酸和肉桂酸的浓度-效应关系,证实了黄酮对受试植物根长的抑制效应显著高于酚酸类化感物质。受试植物根系属性对化感物质的响应主要受化感物质类型和添加浓度、植物种类与培养条件等多因素影响,建议未来研究在土壤环境条件下综合评价化感物质对受试植物根系形态和生理属性以及根系构型等参数的影响机制。     

入侵植物肿柄菊叶片凋落物化感潜力的研究

外来入侵植物肿柄菊(Tithonia diversifolia)对入侵地的生态环境造成严重危害, 为明确肿柄菊叶片凋落物的化感作用, 研究不同浓度肿柄菊叶片凋落物水提液对黑麦草(Lolium perenne)、高羊茅(Festuca elata)和高丹草(Sorghum sudanense)幼苗生长的影响, 同时结合盆栽试验研究了肿柄菊叶片凋落物在入侵地土壤中的化感作用。结果表明, 肿柄菊凋落物水提液对3 种受体植物的生长具有显著地化感作用, 低浓度水提液对3 种受体植物的幼苗生长有显著促进作用, 而随着水提液浓度的增加则表现为抑制作用。当水提液浓度为0.1 g·mL–1 时, 肿柄菊对高丹草幼苗根长和黑麦草幼苗茎高的抑制作用最强, 化感效应指数分别为–52.2%和–33.9%。同时, 肿柄菊凋落物与土壤混合比例为30 g·kg–1 和50 g·kg–1 时可显著减低3 种受体植物的生物量, 进一步证实肿柄菊叶片凋落物在土壤中的化感抑制作用。研究表明, 肿柄菊可通过其叶片凋落物在入侵地土壤中分解, 释放化感物质, 从而抑制邻近植物的生长, 为其进一步入侵创造有利的生长环境。     

植物化感物质活性变化及其作用机理研究进展

本文综述了化感物质活性的变化、变化的原因及其功能机理.化感物质活性在自然过程中,由于温度、光周期、水和土壤等的不同而变化,在功能过程中随其初始浓度、化合物结构和混合程度不同而变化,在植物体内由于组织器官和成熟程度不同而变化,而研究技术和操作过程也影响化感物质的活性.文章还讨论了未来化感作用研究的发展方向.未来化感作用研究将集焦于如下五方面:(1)更有效地在实践中,特别是在农业生产过程中鉴定和提纯化感物质;(2)化感作用在分子结构水平的功能定位;(3)应用化感作用解释植物种间相互作用;(4)化感作用在植被演替过程中的驱动力作用;(5)化感作用在进化过程中的意义.     

The effects of para-hydroxybenzoic acid treatment on photosynthetic parameters of <Emphasis Type="Italic">Populus × euramericana</Emphasis> “Neva”

As a common tree species in northern China, Populus × euramericana “Neva” has an important practical value for the study of continuous cropping obstacles in poplar cultivation. Plant allelopathy is the main reason for continuous cropping obstacles, which are caused by allelochemicals, such as para-hydroxybenzoic acid (p-HB). The objective of this study was to investigate the effects of p-HB on the photosynthesis of poplar. Photosynthetic parameters of Populus × euramericana “Neva” poplar were determined in a pot culture experiment where five p-HB concentrations were used (0, 1, 2, 4, and 6 mmol L^?1). Each seedling was treated with 4 L of p-HB solution every seven days, ten times in total. p-HB inhibited the photosynthesis of poplar significantly, as shown by a clear decline in the net photosynthetic rate. Our results indicated nonstomatal limitation responsible for the photosynthesis reduction.     

植物化感作用与生物多样性

本文简要地阐释了化感作用的含义、基本特征以及作用机制,并结合生物多样性理论,综述了化感作用研究中化感物种的多样性、化感物质的多样性及其释放途径的多样性,具体讨论了化感作用对物种多样性、遗传多样性及生态系统多样性中的种群生态、协同进化、土壤生境、生态系统功能和生物入侵等方面的可能影响。文中提出了化感作用的利用、管理应与生物多样性保护相统一的看法,并指出对化感作用与生物多样性的关系以及相互影响机制进行本质的探索,特别是对植物化感作用的生态服务功能与价值评估与探讨,可为保护生物学和系统生态学提供理论基础,这也是今后工作开展的一个重要方向。     

Application of allelochemicals to agriculture.

The study of allelopathy has a long history, and its application to agricultural production has long been anticipated. Recently, researchers have found allelopathic plants that are now used as cover crops, and allelochemicals which may lead to new herbicides. This paper reviews three studies introduced in this symposium, and discusses the possible application of allelopathy to agriculture.     

蕨类植物的化感作用及其对生物多样性的影响

植物化感作用是植物通过向环境中释放化学物质从而对同种植株和繁殖体或与其他植物之间产生的直接或间接、有益或有害的作用,它影响植物分布、群落形成与演化、作物间作等,与生物多样性保护以及农林和园艺生产实践关系密切,在国际上受到越来越多的关注。但国内这方面的研究起步相对较晚,研究范围有限,对蕨类植物化感作用的报道更少。本文系统介绍了蕨类植物化感作用的研究进展,包括蕨类植物种内的化感作用(即自毒效应)、常见的蕨类植物种间的化感作用(即孢子体对配子体的化感作用和配子体对配子体的化感作用)及蕨类植物对种子植物的化感作用(蕨类植物可通过化感作用与种子植物争夺更多的资源和生长空间)。还介绍了种子植物对蕨类植物的化感作用(主要表现为抑制作用)以及蕨类植物化感作用与动物侵食、微生物侵染的关系,研究发现昆虫侵食能增强或减弱蕨类植物的化感作用,微生物的活动可能增强某些蕨类植物的化感作用。本文从上述不同角度说明蕨类植物化感作用对生物多样性的影响,希望有助于促进我国学者对该领域的深入研究。     

安徽长江滩地杨树人工林个体生长与水淹状况的关系

通过对长江滩地连续7年的水文动态以及滩地杨树人工林年轮生长序列的研究,分析杨树人工林个体生长与水淹时间、水淹深度以及气候因子的相应关系,建立相关模型.结果表明,林分个体胸径分布格局与滩地的高程具显著的相关性,水淹深度对直径生长的影响大于水淹的时间,而当年的径向生长与前一年8、9月水淹情况以及气候因子的关系明显.在滩地营造杨树人工林,以丰产为目的宜选择水淹深度小于2m的地域造林,淹水深度超过2m的地域宜适当密植,以培养小径材为主.     

安徽长江滩地杨树人工林个体生长与水淹状况的关系

通过对长江滩地连续７年的水文动态以及滩地杨树人工林年轮生长序列的研究,分析杨树人工林个体生长与水淹时间、水淹深度以及气候因子的相应关系,建立相关模型。结果表明,林分个体胸径分布格局与滩地的高程具显著的相关性,水淹深度对直径生长的影响大于水淹的时间,而当年的径向生长与前一年８、９月水淹情况以及气候因子的关系明显。在滩地营造杨树人工林,以丰产为目的宜选择深度小于２ｍ的地域造林,淹水深度超过２ｍ的地域宜     

Allelopathy as a Tool in the Management of Biotic Resources in Agroecosystems

In modern agriculture, natural plant communities may be replaced by a single crop species. Weeds, some microorganisms, and viruses, as well as some herbivores are organisms that should be eliminated. Pesticides and fertilizers not only affect the pests and crops, but soil, non-pest species, water, food, and humans. In traditional agriculture weeds are components with an important ecological role in the maintenance of the system. Some weeds have been used as tools to control the growth of other weeds in traditional agroecosystems. Researchers on sustainable and organic agriculture get valuable information from traditional agriculture and currently are conducting research on plant breeding, soil fertility and tillage, crop protection, and cropping systems. Allelopathy and chemical ecology are directly involved in each of these fields and can play an important role in crop productivity, conservation of genetic diversity, and maintenance of ecosystems stability. Allelopathy has been shown to be related with problems of chemical interference between crops and weeds, crops and crops, toxicity of crops and weeds residues, and/or crops and weeds exudates. Problems of autotoxicity, orchard replanting, and forest regeneration are also referred as allelopathic. Allelopathy is strongly coupled with other stresses of the environment, including insects and disease, temperature extremes, nutrient and moisture variables, radiation, and herbicides. These stress conditions often enhance allelochemical production and increase the potential for allelopathic interference. Allelopathy offers potential for weed control through the production and release of allelochemicals from plants. Allelochemicals may impact the availability of nutrients through effects on the symbiotic microbes. Destruction and changes in the use of soils in the tropics have decreased biodiversity, bringing about the loss of valuable natural products. Many different types of useful products such as natural pesticides and drugs can arise from allelopathy studies. New methods must be generated for allelopathy as a part of the biotic resources management strategies.     

生态系统原理与可持续农业

论述了农业生态系统的能量流动物质循环原理、系统相关原理、相生相克原理、忍耐极限原理、结构功能原理、系统开放原理、限制因子原理、非加和原理、生物竞争原理和竞争排斥原理 ;认为中国生态农业是一种较为典型的可持续发展的农业系统类型 ,建议在国家持续农业发展进程中要积极推行生态农业 .