根际高温对植物生长和代谢的影响综述

根系作为植株吸收、运输水分和养分的主要器官,其代谢直接影响植株地上部的生长和产量。适宜、稳定的根际温度是植物根系生长和代谢的重要保证。炎热夏季导致的根际高温逆境往往是影响作物生长和产量的一个重要原因。本文在阐明根际高温概念的基础上,综述了根际高温对植株生长方面的影响,分析了根际高温对植株体内水分关系、光合作用和干物质生产、呼吸作用和矿质吸收、根系激素代谢和抗逆酶系统等方面的影响,并指出了今后该领域需进一步研究的问题和控制根际高温的应用前景。     

玉米喇叭口追肥法的进一步探究

<正>1.发现问题和提出问题在进行"探究玉米的喇叭口施肥法"中,学生知道从喇叭口施入的尿素被玉米吸收了。喇叭口追肥确实是一种根外追肥法,比穴施法更增产,可最近两年推广的是全膜覆盖种植技术,此方法不用穴施法追肥,于是部分学生产     

不同灌水量对冬小麦各主要生育期根际微生物及根系生理活性的影响

根际微生物的组成与作物的根系生长发育密切相关。在植物不同的生长发育阶段,根际微生物的数量和质量有着显著差别。不同的生态环境对作物的生长发育以及栖居于其根部的根际微生物组成和生长繁殖亦有一定的影响。根系向外界分泌的各种有机物和无机物以及根系的各种死亡组织不断脱落到根的周围,便形成了特殊的根际微生物的生态环境。关于作物根际微生物的组成及其数量的变化(例如玉米、大豆、小麦、燕麦以及水稻等)在不同施肥和耕作条件下前人已有过一些报导,但对作为重要的农业生态因子——不同水分条件下的冬小麦根际微生物组成及其生理活性的报导至今鲜为看到。本文探讨了中国科学院北京大屯农业生态     

脲酶抑制剂/硝化抑制剂对植稻土壤中尿素N行为的影响

采用自制根盒试验,主要研究了脲酶抑制剂氢醌（HQ）,硝化抑制剂双氰胺（DCD）及二者组合对离水稻根际不同距离处NH4^--N和NO3^-N分布的影响,结果表明,DCD及其与HQ组合均能显著促进稻株地上部分生长,始终显著降低水稻根际与近根际土中NH4^ -N含量直至施肥后60d,施肥后20d时,DCD及其与HQ组合可使非根际土中NH4^ -N含量显著增加,随后,却出现相反现象,施肥后20d时,距根际不同距离的土壤中,配施DCD或DCD＋HQ处理均能显著降低NO3^-N含量,随后,近根际和非根际仍保持上述现象直至施肥后40d;同未施DCD处理相比,根际土壤却较早出现NO3^--N含量高峰,正好与水稻N营养需求时期相一致,因此,DCD及其与HQ组合可减少水稻根际环境下尿素N损失潜势,通过不种稻土壤和距根际3cm处的土壤中尿素无机氮形态分布的差异,充分显示了研究水稻根际土壤氮素转化及相关抑制剂对其影响时,以取离根际3cm外的土壤作为非根际明显优于不种稻土壤。     

夜间增温和施肥对川西亚高山针叶林两种树苗根际效应的影响

开展植物根际效应对全球变化响应的研究是深入认识根际微生态系统中植物根系与土壤微生物相互作用过程及机制的关键。以川西亚高山针叶林两种主要树种幼苗--云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究材料,采用红外辐射模拟增温和外施NH₄NO₃氮肥的方法,研究了夜间增温和施肥对两种幼苗根际效应的影响。结果表明:红外辐射增温导致气温增加了1.62 ℃,土壤5 cm和10 cm层月均温度显著增加了2.89 ℃和3.10℃。增温和施肥处理对两种幼苗不同参数根际效应的影响各不相同,表现为不同程度的正根际效应、负根际效应或者无影响。增温使云杉幼苗根际与非根际土SMB-C含量均显著增加(分别为42.28%和31.02%),非根际土有机碳含量降低了7.03%;而增温对两种幼苗土壤肥力因素根际效应的影响总体并不显著,增温仅对云杉全氮有显著的负根际效应(79.43%),而岷江冷杉通过根际土全氮和SMB-N含量的增加,其根际效应大小在增温处理下显著增强。施肥处理和两因子的联合作用显著提高了两种幼苗的NO^-₃-N、NH⁺₄-N和云杉非根际土SMB-N含量,并使岷江冷杉NH⁺₄-N表现出正根际效应,而云杉SMB-N表现出明显的负根际效应(120.80%和253.06%)。这种响应差异可能与不同植物种类地下碳分配及其植物根系所吸收的养分有关,从而赋予了不同植物种类在未来全球变化背景下可能具有不同的适应力和竞争优势,并进一步对亚高山针叶林地下过程及其早期更新产生潜在影响。     

番茄根际微生物种群动态变化及多样性

采用盆栽试验的方法对番茄根际主要微生物种群在不同生育期的动态变化进行了跟踪研究.结果表明,在番茄整个生育期内,可培养细菌数量在初花期和初果期时最多;放线菌数量从苗期到末期逐渐减少;真菌数量逐渐增多.番茄对细菌根际效应明显.DGGE图谱显示不同生育期番茄根际均具有较高的细菌多样性.根际细菌种类和数量在初花期发生较为显著的变化,初果期根际群落多样性指数(H)和物种丰度(S)值都达到最高,微生物最丰富,是筛选拮抗菌的较好时期.     

微量元素与生长刺激素对小麦生长发育与产量的影响

国内外的许多研究已经证明,在采用根际施肥或根外追肥以及种子处理时,许多微量元素与生长刺激素对于植物都有良好的影响。我国科学研究以往在微量元素与生长刺激素对小麦的影响方面研究也较多,但是以往的工作多系针对小麦的幼苗进行的,对于小麦的整个生育情况及产量的影响研究得较少,特别是在不同的土壤条件下小麦所需要的微量元素研究得还很少,同时微     

植物根际促生细菌定殖研究进展

植物促生菌(plant grwth-promoting bacterium,PGPB)因可有效抑制根际病原菌,促进植物生长,增加作物产量等作用,在农业生产领域展现出巨大前景。以了解植物根际促生细菌的种类,理解定殖相关的促生机制为目的,展示了根际细菌的定殖过程及影响细菌在根部定殖的因素,通过抗生素标记、免疫学方法、外源基因标记等方法进行定殖微生物的检测,以高通量测序技术在根际定殖中的广泛应用为结果,得出结论应从遗传水平上对菌株进行解读,获得植物根际土壤微生物群落多样性,功能基因等研究,这项工作对预测根际促生细菌与植物的交互作用,生物菌剂的田间应用有重要意义,应是植物根际促生细菌今后的研究方向。     

利用DGGE法研究不同种植体系中根际微生物群落结构

利用DGGE技术研究不同间作和轮作种植体系对作物根际细菌和真菌群落结构的影响.运用16SrDNA和18SrDNA特异引物对,将土壤中提取的总DNA进行PCR扩增后,通过DGGE技术对PCR产物进行分析,结果表明:玉米-蚕豆轮作对蚕豆根际细菌和真菌群落结构影响明显,二者都与单作蚕豆有较大差异;小麦/蚕豆间作明显改变两种作物根际细菌群落结构和蚕豆根际真菌群落结构;玉米/蚕豆间作明显改变玉米根际细菌、真菌群落结构和蚕豆根际真菌群落结构.     

基于可培养法分析亚热带植物内生与根际芽胞杆菌种类分布异质性

【背景】芽胞杆菌是农业上重要的微生物菌剂,对植物具有促生、防病、防虫等作用。【目的】了解亚热带植物内生和根际芽胞杆菌的种群分布,为其功能挖掘提供科学依据。【方法】采用可培养手段对甘蔗(Saccharum officinarum)、红麻(Hibiscus cannabinus L.)、黄麻(Corchorus capsularis L.)、黄秋葵(Abelmoschus esculentus)和玫瑰茄(Hibiscus sabdariffa)根际土壤和根内生芽胞杆菌进行分离,利用16S rRNA基因测序对分离菌株进行分类鉴定,并分析系统发育地位。【结果】共获得了可培养芽胞杆菌菌株144株,其中根内生芽胞杆菌82株,根际土壤62株。经16S rRNA基因测序鉴定为芽胞杆菌4个属37个种,分别为芽胞杆菌属、短芽胞杆菌属、类芽胞杆菌属和赖氨酸芽胞杆菌属。芽胞杆菌菌落数量和种类在根部及其根际土壤中差异较大,根际土壤中芽胞杆菌菌落数量远远大于根部,根际土壤中芽胞杆菌菌落含量范围为(0.2-370.0)×10~5CFU/g,而根部为(0.1-81.0)×10~3 CFU/g。根部分离获得的芽胞杆菌种类远大于根际土壤中,从作物根际土壤中共获得了芽胞杆菌19个种,从根部获得内生芽胞杆菌共32个种。阿氏芽胞杆菌(Bacillus aryabhattai)、仙草芽胞杆菌(Bacillus mesonae)和假蕈状芽胞杆菌(Bacillus pseudomycoides)同时存在于4种作物的根际土壤和根部,其他芽胞杆菌种类仅存在于1种作物的根际或者根部。【结论】亚热带作物根际土壤和根部芽胞杆菌种类和数量极为丰富,而且还存在可分离培养的芽胞杆菌潜在新物种,这为了解植物与根际微生物相互作用、根际环境生态平衡提供了理论基础和科学依据。     

马铃薯全生育期内根际微生物组变化规律

[目的]陆生植物根际环境与土壤中的微生物菌群关系密切,其根际微生物群落动态极可能直接影响着植物健康及养分高效利用。虽然根际益生菌已被证实可用于提高作物生产力,但由于缺乏对这些菌群组成动态变化规律的认识了解,它们的开发受到限制。研究马铃薯全生育期根际菌群的动态变化规律,探讨根际菌群变化与马铃薯发育时期的相关性,为针对马铃薯不同生长时期开发专用生物益生菌肥奠定理论基础。[方法]本研究着眼于马铃薯田间全生命周期微生物组动态变化,通过Illumina MiSeq高通量测序技术对不同时间点马铃薯根际细菌16S rRNA基因V3-V4区和真菌ITS区测序并对操作分类单位(OTU)进行聚类,分析样品间微生物群落的多样性特征,并通过机器学习的方法建立模型,将根际菌群与田间马铃薯发育时间相关联。[结果]根际菌群在马铃薯各个发育阶段随时间变化明显,营养生长阶段的微生物群落结构发生了显著变化,随着结薯期的开始逐渐稳定,直到块茎成熟后期根际菌群再次出现较大变化,且在不同施肥处理间呈现较大差异。进一步基于模型挖掘了与马铃薯发育时间相关联的22个特征细菌类群和16个特征真菌类群,其中苗期和结薯末期的特征类群分别为梭菌(Clostridium)和放线菌(Actinobacteria)。[结论]马铃薯的生长发育时期是影响根际微生物群落组成的主要因素,益生菌肥的添加主要影响马铃薯结薯末期的细菌微生物菌群结构。     

小麦/蚕豆，玉米/蚕豆和小麦/玉米间作对根际细菌群落结构的影响

利用PCR-DGGE技术研究了小麦/蚕豆、玉米/蚕豆和小麦/玉米间作对作物根际细菌群落结构的影响.结果表明：间作能够提高作物根际细菌群落多样性、改变根际细菌群落结构组成.其中,小麦/蚕豆间作对根际细菌群落结构的影响最为突出,作物花期时小麦/蚕豆间作显著提高和改变两种作物根际细菌多样性和群落结构组成.玉米/蚕豆间作主要表现出对苗期玉米根际细菌多样性的显著提高和群落结构组成的改变.小麦/玉米间作对作物根际细菌群落结构的影响程度较弱.同时,3种间作体系都具有不同程度的产量优势.结果证明了间作体系中地上部植物多样性与地下部微生物多样性存在紧密联系.     

不同有机类肥料对小麦和水稻根际土壤线虫的影响

国内外对土壤线虫的研究绝大部分都是基于旱地的非根际土壤,对水田土壤,尤其是水旱轮作下根际土壤线虫对有机肥的响应研究非常地有限。因此,探讨在稻麦轮作体系中以猪粪堆肥和秸秆为原料的不同有机类肥料,对水稻和小麦根际土壤线虫的影响。田间试验处理为:CK(不施肥)、F(100%化肥)、PF(猪粪堆肥+50%化肥)、SF(秸秆全量还田+100%化肥)、PSF(猪粪堆肥+秸秆全量还田+50%化肥)、PMF(猪粪商品有机无机复合肥)。结果表明:小麦根际主要线虫优势属为头叶属(Cephalobus)、拟丽突属(Acrobeloides)和丝尾垫刃属(Filenchus);水稻根际则为杆咽属(Rhabdolaimus)、潜根属(Hirschmanniella)和丝尾垫刃属(Filenchus)。小麦根际土壤线虫总数显著高于水稻根际;SF和PSF对两季土壤线虫总数的提高显著高于PF和PMF,F对线虫总数没有显著影响。线虫营养类群表现为小麦根际食真菌线虫相对丰度显著高于水稻根际,植食性线虫和杂食/捕食性线虫丰度显著低于水稻根际。有机肥对稻季线虫群落的影响远大于麦季,秸秆配施有机肥显著提高麦季瓦斯乐斯卡指数(WI);施肥均显著提高稻季的多样性指数(H'),降低优势度指数(λ)。土壤线虫对肥料的响应取决于作物及肥料的质量和养分含量;在稻麦轮作系统下,同时添加秸秆和猪粪对提高土壤线虫数量和食微线虫丰度更有益。     

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。     

典型农田土壤中丛枝菌根真菌-根际细菌互作及与氮磷利用的关系

在农业生态系统中,土壤微生物是土壤-作物系统养分循环的重要驱动力,其中丛枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizalfungi,AMF)能够促进作物对养分的吸收,适应逆境胁迫。【目的】进一步揭示AMF和根际细菌群落的跨界网络互作,挖掘与作物氮磷利用显著相关的关键微生物类群,揭示关键类群的生态网络特征。【方法】利用Illumina测序技术对3种典型农田旱地土壤(黑土、潮土和红壤)中AMF和根际细菌群落结构进行分析;构建互作网络并利用偏冗余分析、相关性分析探究了与氮磷利用相关的潜在关键类群。【结果】3种土壤中AMF与根际细菌均以正相互作用为主。不同土壤中AMF与根际细菌互作关系差异明显,在红壤中跨界互作最为密切,其中球囊霉属真菌(Glomus)与根际细菌中的放线菌(Actinobacteria)和变形菌(Proteobacteria)之间的交互作用最多。而在黑土中主要体现为根际细菌的界内互作。与氮磷利用率显著相关的关键微生物类群主要属于球囊霉属真菌、放线菌和α变形菌。【结论】典型旱地土壤中AMF与根际细菌的正相互关系对作物氮磷利用有潜在促进作用,关键类群在有机质和养分贫乏的红壤中可能起到更重要的作用。     

根际通气状况对盐胁迫下棉花幼苗生长的影响

以溶液培养的棉花(Gossypium hirsutum)幼苗为材料,测定了不同盐胁迫程度和不同通气状况下棉花幼苗株高、根系体积、根系和茎叶生物量以及灰分含量的变化,以探索根际通气状况对盐胁迫下棉花生长的影响。结果表明,盐胁迫抑制棉花植株生长,表现为植株变矮、叶面积减小和干物质积累下降;根际环境通气不良也会导致棉花幼苗生长受抑制、干物质积累下降和矿质元素吸收减少等。进一步比较盐胁迫和根际通气状况及两者组合作用对棉苗生长的影响,发现盐胁迫对株高和总生物量的影响较大,而根际通气状况对根系体积、根系生物量、根冠比和矿质元素吸收的影响较大。总体表现为:盐胁迫对茎叶生长的不利影响较大,而根际通气状况对根系生长的不利影响较大。同时,在根际环境通气良好的条件下,不同程度盐胁迫导致的棉花幼苗株高、根系体积、叶面积、根系生物量和总生物量的变化程度远小于根际环境通气不良条件下的变化程度。实验结果表明,根际环境通气良好可以减弱盐胁迫对棉花生长发育的抑制作用,而根际环境通气不良则会加重盐胁迫的不利影响。     

长期施肥对作物产量的贡献

以中国科学院沈阳生态试验站16年定位试验为平台,研究了8种施肥制度的增产效应与稳产性能。结果表明:不同施肥处理对作物产量有明显影响,作物平均产量NPK>NP>NK>N>PK>P>K>CK,不施N肥时(即P、K、PK等处理)作物产量低;肥料对作物产量的年际贡献率在N、NP、NK、NPK处理中总体呈上升趋势,而在P、K、PK处理中则表现出下降的趋势;从化肥N、P、K的增产效果上看,总趋势是N>P>K;作物年际间产量的变异系数随化肥的均衡施用呈下降的趋势;玉米在NPK处理时的稳产性能最好,大豆在PK处理的稳产性最好。     

对植物矿质营养两个概念的思考

1 生理酸性盐和生理碱性盐理论植物矿质营养盐的生理酸性和生理碱性理论是1881年由A. Mayer提出的,至今已有110年的历史了。这期间矿质营养理论有了长足的进步。因此有必要在新的研究成果的基础上,更深入地了解这一理论。 1.1 根诱生的根际pH变化是怎样发生的植物根际土壤pH变化是由根系活动产生的,原因主要有三个:(1)根排泌H~+或HCO_3~-(OH~-当量);(2)根释放CO_2;(3)根的分泌物(有机酸、氨基酸)。后两种情况不是主要原因,因为在通气的土壤中,CO_2通过充气孔隙迅速扩散掉,而且HCO_3~-仅局限于土壤     

丘陵红壤茶园根际氮磷转化对不同强度酸雨胁迫的响应

南方丘陵红壤茶园长期受到酸沉降的胁迫,但茶树根际氮(N)、磷(P)转化过程对酸雨的响应及其机制尚不清楚.以江西典型丘陵红壤25年茶园为对象,开展pH 4.5、pH 3.5、pH 2.5及对照4种不同强度酸雨处理的原位模拟试验,于试验第3年测定根际和非根际土壤矿质N、速效P和相关酶的活性,并估测土壤N、P矿化速率,计算各变量的根际效应.结果表明: 与对照相比,pH 4.5、pH 3.5和pH 2.5处理根际土壤NO₃^--N含量分别降低了7.1%、42.1%和49.9%,矿质N分别降低了6.4%、35.9%和40.3%,速效P分别降低了10.5%、41.1%和46.9%;根际氨化速率分别降低了18.7%、30.1%和44.7%,N净矿化速率分别降低了3.6%、12.7%和38.8%,P矿化速率分别降低了31.5%、41.8%和63.0%,但不同处理之间根际硝化速率差异不显著;根际土壤脲酶和酸性磷酸酶活性均表现为随酸雨加重呈增强的趋势(P<0.05).非根际土壤除NH₄⁺-N外,其他有效N和P含量未随酸雨加重而改变;不同酸雨处理对非根际土壤氨化、硝化、N净矿化速率和P矿化速率的影响差异均不显著.根际NH₄⁺-N、NO₃^--N、矿质N、氨化和净矿化速率均随着酸雨强度加重由正效应转变为负效应,而脲酶和酸性磷酸酶活性由负效应转变为正效应,但速效P和P矿化速率始终表现为负效应,硝化速率始终为正效应.综上所述,连续酸雨加重总体上抑制了根际N、P转化,降低其有效性,且不同程度改变其根际效应,从而影响茶园养分循环.     

种保素对几种作物根际微生物效应的影响

熹龙种籽保生素(以下简称种保素)为复合营养功能型生物制剂,被列为九五国家级新产品(证书号:5120610060784)。经全国农业技术推广服务中心在全国多个省区几年的试验示范和推广应用,结果在玉米、小麦、棉花、油菜、甜菜、花生等多种作物上拌种施用,能提高发芽率,提早出苗,促进根系发育,叶绿素含量增加,植株生长健壮,具有显著的增产效果1)。作物生长状况与其根际微生物有着非常密切的关系。作物生长期间活跃的新陈代谢作用为根际微生物提供大量的营养物质,产生明显的根际效应,同时根际微生物对根际养分也有显著的活化作用,促进植物的生长发育…