栽参对土壤微生物生态及土壤酶活性的影响

我国人参种植历史最久,面积最大,总产量最高。现在,随着国内外市场对人参需求的增加,植参面积还在迅速扩大。但是,人参最忌连作,凡栽种过人参的土地,一般在三、四十年内不能再植参,否则人参大部分乃至全部烂掉。这种土地一般俗称为“老参地”。建国以后,曾对老参地形成和改造进行过许多试验研究,但均未奏效。迄今为止,我国还在沿用     

微生物菌剂用于连续移栽人参实验研究

和大多数植物一样,人参存在着难以解决的不能重茬和连作的问题,应用化学方法和采用复合微生物菌剂进行土壤杀菌、土壤复菌等综合性处理试验后,找到了解决问题的关键,介绍应用复合微生物菌剂进行老参地、农田地移栽人参的研究结果。     

不同恢复年限老参地土壤养分以及酚酸类代谢物含量差异

人工种植西洋参(Panax quinquefolius)具有很高的经济效益, 但连作障碍已成为其产业可持续发展的限制因子。目前对连作障碍成因的研究尚且不足。该研究以收获西洋参后恢复1、10、20年的老参地(分别记为A1、A10、A20)为研究对象, 以未种植过西洋参的土地为对照(CK), 测定和分析土壤养分及酚酸类代谢物的变化, 以期从养分和化感作用的角度解析可能造成西洋参连作障碍的关键因子。通过常规化学性质测定方法和气相色谱质谱联用(GC-MS)的方法测定土壤养分含量, 采用高效液相色谱法(HPLC)测定土壤中的酚酸类代谢物含量。结果显示, 3组收获西洋参后的老参地的土壤pH均显著降低; A1 25种有机态养分(氨基酸类、糖类和糖醇类物质)的含量显著降低, N-乙酰鸟氨酸、5-氨基戊酸、丝氨酸、亮氨酸、甘油和槐糖等的含量均在所有老参地中显著下降, 经过20年轮作后依然不能恢复到对照水平。同时, 与预期相反, 被认为具有化感自毒作用的酚酸类代谢物在收获西洋参后含量也显著下降, 其中, 香豆酸、原儿茶酸、阿魏酸和苯甲酸的含量在A1中显著低于CK, 但经过10年时间轮作后可以恢复到接近对照水平。另外, p-香豆酸和丁香酸在A1、A10、A20的含量均显著低于CK, 即经过20年轮作依然不能恢复到对照水平; 酚酸类代谢物对西洋参生长的积极意义应被重视。相关性分析显示上述有机态养分含量、pH和酚酸类代谢物含量之间大多数呈显著正相关关系, 表明各土壤特性之间存在密切的交互作用。综上所述, 种植西洋参引起的土壤酸化、有机态养分和酚酸类代谢物含量降低及各因子间的协同作用可能是西洋参连作障碍的关键因素。     

人参皂苷与生态因子的相关性

环境条件影响中药材活性成分的形成和积累.利用各种数学统计分析方法探讨影响人参皂苷积累的生态因子,提高人参品质.人参样品采自人参道地产区(主产区)吉林、辽宁、黑龙江三省5年生栽培人参,同时采集采样点处的土壤样品.超高效液相(UPLC)色谱法分析了不同产区9种人参皂苷(Rg1、Re、Rf、Rg2、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd)的含量;利用“中药材产地适宜性分析地理信息系统”的生态因子空间数据库,获得采样区包括温度、水分、光照等10个生态因子数据;按土壤理化性质常规方法测定土壤样品中的有效硼、有效铁等微量元素和速效氮、速效钾等有效养分.对人参有效成分含量与土壤养分进行典型相关性分析发现,土壤中的有效硼、有效铁、速效氮与人参皂苷含量呈显著正相关,即适当提高土壤中有效硼、有效铁和速效氮的含量可以促进人参皂苷成分的积累,土壤水分与所测人参皂苷含量(Rb3除外)呈显著正相关,速效磷(P)、pH、速效锌(Zn)与各人参皂苷含量呈弱相关;人参皂苷与气候因子相关分析表明,温度(年活动积温、年平均气温、7月最高气温、7月平均气温、1月最低气温、1月平均气温)与人参皂苷含量呈显著负相关,其中与药典中人参含量测定项下的人参皂苷Rg1、Re、Rb1负相关尤为显著(r＞0.6),说明在一定温度范围内,人参皂苷是随着温度的降低而升高的,即适当低温有利于人参皂苷有效成分的积累;海拔与人参皂苷Rc、Rb2、Rb3含量呈显著正相关(r＞0.6),即相对较高的海拔可以促进这3种成分的积累;而年均降水量、年相对湿度和年均日照时数与人参皂苷相关不显著.通过主成分分析(PCA)、典型相关分析、排序等统计方法,考察不同产地样品中人参皂苷含量与生态因子间的相关性,研究结果揭示了温度在人参的主要活性成分-皂苷类形成中起决定性作用,在一定的温度范围内,温度越低越有利于人参皂苷的积累;阐明了土壤中的有效硼、有效铁、速效氮与人参皂苷含量成正相关.研究结果提示在人参实践生产中可以通过适当低温处理,增施硼、铁、氮肥等农艺措施来调控人参皂苷含量.     

土壤-植物下垫面对微生态环境的影响

综述了土壤植物下垫面对辐射平衡、热量条件、土壤侵蚀、土壤肥力、光能利用率等微生态环境的影响．结果表明,有植被下垫面的反射率、有效辐射、土壤热通量的日变幅和感热通量均小于荒坡裸地;坡地植草和减少翻耕次数有利于水土保持;下垫面栽种牧草可提高土壤肥力和光能利用率．这对合理开发和利用土地资源具有一定的参考价值     

不同年限对栽参土壤生物活性的影响

通过对不同年限栽参土壤微生物功能多样性和土壤酶活性的动态变化分析,探究人参生长年限与微生物碳源利用、土壤酶活性之间的相互关系,寻找人参生长与土壤生物活性之间的变化规律,旨在从生物活性角度分析人参连作障碍成因及为科学指导栽参提供理论依据。分析表明,随着人参生长年限的增加,AWCD值、物种丰富度指数和碳源利用丰富度指数均降低,而优势度度指数升高。土壤脲酶,蔗糖酶活性随栽培年限增加活性降低,而过氧化氢酶活性升高。相关性分析表明,微生物代谢与土壤酶活性关系密切,微生物种类多,奇异度高,微生态系统稳定,土壤酶活性高。因此,保证土壤微生物的多样性,保持土壤酶活性,是提高土壤质量的重要手段,也是解决人参连作障碍的有效途径。     

土壤—植物下垫面对微生物环境的影响

综述了土壤－植物下垫面对辐射平衡,热量条件,土壤侵蚀,土壤肥力,光能利用率等微生态环境的影响。结果表明,有植被下垫面的反射率,有效辐射,土壤热能量的日变幅和感热通量均小于荒坡裸地,坡地植草和减少翻耕次数有利于水土保持;下垫面栽种牧草可提高土壤肥力和光能利用率,这对合理开发和利用土地资源具有一定的参考价值。     

放线菌制剂对人参生长及根域土壤微生物区系的影响

以小兴安岭地区人参为研究对象,探索放线菌制剂对人参的促生效应及对人参根区、根表土壤微生物区系的影响.结果表明： 经放线菌制剂Streptomyces pactum（Act12）处理后,人参药用部分产量增加,品质改善;叶片诱导酶活性提高,根系活力增强;土壤中细菌、放线菌的数量和比例显著增加,真菌的数量和比例减少.与对照相比,土壤微生物区系结构改变:优势菌荧光假单胞菌、韩国假单胞菌和氧化微杆菌在根区、根表土壤中的数量大幅提高;病原真菌烟色织孢霉在根区土壤中减少,在根表土壤中消失.表明施用放线菌制剂Act12能够改善土壤微生物区系,提高人参植株的抗性和根系活力,增加产量并改善品质.     

一种真菌对人参皂苷Rg3的转化

[目的]筛选长白山人参土壤中的活性微生物,转化人参总皂苷及单体人参皂苷产生稀有抗肿瘤成份.[方法]从长白山人参根际土壤中分离各类菌株,对人参总皂苷及单体人参皂苷进行微生物转化,并通过硅胶柱层析等方法对转化产物进行分离纯化,采用波谱解析及理化常数对其进行结构鉴定;结合菌落形态、产孢结构、孢子形态特征以及菌株ITS rDNA核酸序列分析,对活性菌株进行鉴定.[结果]从长白山人参根际土壤中分离各类真菌菌株68株,有12株菌株对人参总皂苷有转化活性,其中菌株SYP2353对二醇组人参皂苷Rg3具有较强的转化活性.[结论]阳性菌株SYP2353被鉴定为疣孢漆斑菌(Myrothecium verrucaria),能将人参皂苷Rg3转化为稀有人参皂苷Rh2及二醇组人参皂苷苷元PPD,为稀有人参皂苷Rh2的制备提供了新的方法.     

鼎湖山人工马尾松第1代与自然更新代生长动态比较

应用年轮分析法研究马尾松栽种的第1代和自然更新代的动态。结果表明,本区域马尾松第1代在贫瘠土壤上能正常生长,并在成熟期有较高的生长量,因此不失为较好的造林绿化的先锋树种。从经济利用的角度出发,应在生长量高峰期后采伐最为合理,在本区域采伐期可选择在树龄40年左右。但马尾松的更新代严重退化,表明本区域在土地利用上不能连续栽种马尾松,最佳方式是在35年林龄左右进行林分改造。     

湿地农田生态系统的特点及其调节

所谓湿地,系一个笼统的名称,直到目前并没有确切的定义。通常认为凡受地下水与地表水影响的土地均可称为湿地。它又可区分为两大类,即自然湿地与人工湿地,区别在于受不受人为活动干扰及其干扰程度。湿地包括沼泽型土壤、草甸型土壤与稻田土壤,稻田土壤在我国早期的土壤分类系统中也归为湿地族。近年来,国外对湿地研究十分活跃,从已有文献看其概念也欠确切,且因目的不同而有一定出入。例如在W.Z.Mitsh所著《湿地》一书中就引用了如下几种概念: 1.湿地系为浅水或间歇浅水层所淹没的低地,包括有植被着生的浅水湖区。2.水位接近或高于地表的土地,或者由于长期水分饱和形成的湿地,或者是具有水成土过程的土地,包括水成土以及适于水生植物     

鼎湖山人工马尾松第1代与自然更新代生长动态比较

应用年轮分析法研究马尾松栽种的第1代和自然更新代的动态。结果表明,本区域马尾松第1代在贫瘠土壤上能正常生长,并在成熟期有较高的生长量,因此不失为较好的造林绿化的先锋树种。从经济利用的角度出发,应在生长量高峰期后采伐最为合理,在本区域采伐期可选择在树龄40年左右。但马尾松的更新代严重退化,表明本区域在土地利用上不能连续栽种马尾松,最佳方式是在35年林龄左右进行林分改造。     

生物有机肥料对人参重茬栽培地土壤微生态环境的影响研究

在人参重茬栽培地施用人参重茬剂和生物有机肥料,以改善其土壤微生态环境,提高人参的产量和品质。试验结果表明：人参重茬剂可以抑制人参锈斑和腐烂现象,生物有机肥料可以改善人参重茬栽培地的微生物数量、pH值、有机质及速效N、P、K等微生态指标,使人参的产量提高10—30％,品质得到很大提高。     

不同树叶凋落物对人参土壤理化性质及微生物群落结构的影响

树种选择是林下山参护育成败的关键,研究树叶凋落物对人参土壤养分、微生物群落结构组成的影响,旨在为林下山参护育选择适宜林地及农田栽参土壤改良提供科学依据和理论指导。通过盆栽试验,研究添加5.0 g色木槭Acer mono.Maxim.var.mono(A)、赤松Pinus densiflora Sieb.et Zucc.(B)、胡桃楸Juglans mandshurica Maxim.(C)、紫椴Tilia amurensis Rupr.(D)、蒙古栎Quercus mongolica Fisch.ex Ledeb.(E)树叶凋落物到土壤中,种植人参(Panax ginseng C.A.meyer)后研究土壤理化性质以及微生物群落结构的变化。结果表明:添加不同树叶处理后人参土壤性质发生改变,土壤p H值显著高于对照土壤5.91(P0.05),土壤全氮、速效氮磷、微生物碳氮在所有树叶处理中显著增加(P0.05),而土壤容重、速效钾和C/N在添加树叶处理中降低。18个土壤样品基因组,经16S和ITS1测序分别得到6064和1900个OUTs。其中细菌涵盖了42门、117纲、170目、213科、225属,真菌涵盖了24门、98纲、196目、330科、435属。不同树叶处理人参土壤细菌和真菌地位发生改变,细菌Proteobacteria是树叶分解的关键微生物,添加树叶后其多样性显著高于对照(P0.05)。而细菌Bacteroidetes和真菌Basidiomycota可能是区别阔叶林和针叶林树种的关键微生物,针叶林中含量显著低于阔叶林(P0.05),而真菌Ascomycota是针叶林分解的关键微生物。进一步从不同分类水平上得到特定树叶凋落物的特异细菌和真菌。典型相关分析(CDA)表明细菌Bacteroidetes、Chloroflexi、Actinobacteria及真菌Basidiomycota、Zygomycota、Chytridiomycota及Ascomycota的位置及多样性的改变均与土壤因子SMBN、TN、AP、SOC、AK、C/N、p H有关。综上所述,添加不同树叶后不仅提高土壤微生物量碳氮、改善土壤理化性质,同时改变微生物群落结构组成,不同树叶处理土壤理化性质不同导致人参土壤微生物组成的差异,本结果对于林下参选地和农田栽参土壤微生物改良具有理论指导作用。     

不同土地利用方式对黄河三角洲土壤物理特性的影响

黄河三角洲是我国成土最快的河口三角洲之一,探索其土地利用过程中不同土地利用方式对土壤物理性质的影响,对该区土壤肥力保持和土地资源的持续利用具有重要意义。选择黄河三角洲棉田、麦田、苇地、碱蓬地和裸地等5种不同的土地利用方式,通过野外调查与室内分析,研究不同土地利用方式下土壤主要物理特性的变异特征及影响因素。结果显示,与裸地土壤相比,有植被土地利用方式土壤容重降低,土壤孔隙度、团聚体水稳性、饱和含水量与毛管含水量也有相应的提高;土壤有机碳和速效氮、有效磷含量均有显著增加,土壤总盐分含量呈显著降低趋势。在所研究土壤中,土壤物理性质依麦田-棉田-苇地-碱蓬地-裸地的次序从最佳向最差过渡。逐步回归分析和相关分析表明土壤容重、团聚体平均重量直径和毛管孔隙度是土壤毛管含水量的主要影响因子,团聚体水稳性主要由大于0.25 mm水稳性团聚体含量和毛管孔隙度决定,土壤总盐分含量影响土壤饱和导水率;大于0.25 mm水稳性团聚体含量分别与土壤有机碳含量(r=0.8323)、速效氮含量(r=0.7558)和有效磷含量(r=0.9049)具有正相关关系。因此,黄河三角洲地区土地利用应以增加有机质的投入,提高土壤水稳性团聚体形成为基础,促进土壤良好结构形成。这些结果为该区土壤肥力提高和土壤资源可持续利用提供参考依据。     

高压静电场(HVEF)对人参生长及土壤化学性质的影响

对人参植株施以一定强度的高压静电场(HVEF),在一个生长季节里,使人参增产12.6%.皂甙含量提高2.31%,人参中无机元素的含量明显提高,土壤中无机元素含量相应下降.这表明人工施加的正高压静电场可促进人参对土壤中无机无素的吸收及人参产量和质量的提高.     

无瓣海桑模拟湿地系统对污水的争化效应

在温室中建立红树林植物无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch-Ham)模拟湿地系统,分别用正常浓度(SW)、5倍浓度(FW)和10倍浓度(TW)3种人工配制的生活污水定时定量对模拟系统污灌4个月,无瓣海桑模拟湿地系统对人工合成污水中污染物总净化率平均为N 84.6%,P 91.2%,Cd 91.2%,Pb 94.8%,Zn 84.9%,Cu 87.1%,其中土壤子系统在总净化率中所占比例平均为N 54.5%,P 76.5%,Cd 99.1%,Pb 99.6%,Zn 99.3%,Cu 99.2%.重金属有99%以上是积累在土壤中,表明土壤子系统是本模拟湿地系统净化的主体,这也是植物借以避免污染物伤害的原因之一.与不栽种植物的比较,栽种无瓣海桑的系统中土壤子系统的重金属净化率高,说明红树植物在模拟湿地净化系统中起了重要作用.由于土壤中N、P被无瓣海桑吸收用于生长,栽种了无瓣海桑的土壤子系统的积累量比不栽种的子系统少.     

人参种植对林地土壤细菌群落结构和代谢功能的影响

揭示人参种植对土壤微生物群落结构和代谢功能的影响,对防治人参连作障碍具有重要的理论意义。利用高通量测序技术研究了林地和由林地开垦耕种人参3a和4a后土壤微生物群落结构和代谢功能的变化。结果表明,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、绿弯菌门(Chloroflexi)是林地和人参种植土壤微生物的主要优势类群。林地开垦种植人参后,土壤放线菌门和疣微菌门的相对丰度显著增加,土壤酸杆菌门的相对丰度显著降低;而土壤微生物多样性指数明显降低。除趋势对应分析(DCA)显示不同种植a限人参的土壤微生物群落结构存在明显差异。Tax4Fun功能预测表明,人参种植后土壤微生物的萜类化合物和聚酮类化合物代谢与信号转导功能的相对丰度显著降低,而膜转运功能的相对丰度增加。典范对应分析(CCA)和Partial Mantel Test分析表明,土壤速效钾、全钾含量和土壤pH值是影响土壤微生物群落结构的重要因子。因此,林地开垦种植人参对土壤微生物群落结构、多样性以及代谢功能产生了显著影响,土壤速效钾、全钾含量和pH值是影响土壤微生物群落结构的重要因素。     

土壤质量与土壤质量指标及其评价

土壤作为一种重要的自然资源可以为人类生产食物和纤维,并维持地球生态系统.土壤也是植物生长的媒介、水、热和化合物的源、水分的过滤器和废物分解的生物介质.土壤与水、气和植物互作并抑制环境的波动.土壤可以调节很多控制水气质量和促进植物生长的生态过程.土壤质量概念的引入使我们更全面地理解土壤,也有助于合理地使用和分配劳力、能源、财政和其它投入.土壤质量也提供了一个通用的概念使得专业人员、生产者和公众明白土壤的重要性.此外,它也是一个评价管理措施和土地利用变化对土壤影响的评价工具.土壤质量由土壤的物理、化学和生物性质组成,MDS已被科学家们提出用于土壤质量评价.国际上比较常用的评价方法主要有多变量指标克立格法、土壤质量动力学方法、土壤质量综合评分法和土壤相对质量法.人类对土地不和谐地利用和管理可以导致全球生物地球化学循环发生改变和加快土壤性质变化的速度,当前世界各地土壤退化相当严重,已日益威胁到人类赖以生存的土地资源.在探讨相关概念的基础上综述了近年来土地利用变化对土壤理化质量和生物质量的影响进展,以引起国内外学者对土地利用变化对土壤质量影响研究的重视,从而为探讨土地利用对土壤质量影响的机理和规律以及退化土地的恢复和区域土地资源管理以及土地的持续利提供理论依据.土壤质量未来的研究应该集中在土壤质量指标与评价方法;土壤质量变化的发生条件、过程、影响因素及其作用机理与时空规律性;尺度问题的研究;土壤质量保持与提高的途径及其关键技术研究.     

无土栽培系统——都市园艺家的用武之地

常言道:“土壤肥沃禾苗壮”,说的是植物生长离不开土壤。但是,随着现代化大都市的建设,人口的不断增长,人们居住、生活向高层发展,许多家庭找不到栽种植物的土地而又想吃到自种的新鲜蔬菜,怎么办?即使有一小块土地,可是没有温室装置,同样也不能在冬季种出时令蔬,怎么办?如今这已不是难事。科学家们已发明了无土栽培系统,只要每个家庭有这样一套设施,就可保证周年得到所需的新鲜蔬菜或花卉了。