大气二氧化碳浓度升高对植物根际微生物及菌根共生体的影响

综述了大气CO2浓度升高条件下,植物根际土壤环境、根际土壤微生物和植物菌根形成的变化趋势等方面的研究进展,CO2浓度升高,运转到根系的碳水化合物增加,根际环境、根际微生物活性、微生物群落结构以及菌根共生体的形成发生变化．提出在CO2浓度升高条件下,根际微生物和菌根真菌群落的变化对植物群落和陆地生态系统碳动态的调节是今后的研究趋向。     

冬小麦旺盛生长期间CO2浓度升高对根际呼吸的影响

依托FACE（free air carbon dioxide enrichment）技术平台,利用阻断根法,采用H6400红外气体分析仪（IRGA）-田间原位测定的方法,研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥水平对水稻／小麦轮作制中冬小麦旺盛生长期间根际呼吸的影响。结果表明,在整个测定期间,大气CO2浓度升高增强了根际呼吸速率,提高了根际呼吸排放量。在高N和低N处理中,高CO2浓度下的根际呼吸总排放量分别比Ambient极显著增加117．0％和90．8％。根际呼吸速率在孕穗初期达到最大值;使根际呼吸在土壤呼吸中的比重由24．5％（LN）～26．7（HN）提高到39．8％（LN）～47．1％（HN）。CO2浓度升高与氮肥用量对根际呼吸产生交互效应。表明大气CO2浓度升高将加快土壤向大气的CO2排放,结果将有助于评价未来高CO2浓度背景下农田生态系统土壤碳的固定潜力。     

根际CO2浓度富集对番茄光合生理的影响

本文采用气雾法栽培方式,研究了60 d根际CO₂浓度富集处理对番茄光合生理的影响.结果表明： 2500 μL·L^–1及以上CO₂浓度处理下,番茄植株叶片叶绿素含量、叶面积显著降低,叶片Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性显著减少,而根系PEPC活性显著增加,叶片净光合速率、气孔导度和胞间CO₂浓度均显著降低.表明根际高CO₂浓度条件下,根系PEPC活性增强、叶片固定CO₂的能力减弱、叶片Mg^2+ ATPase和Ca²⁺ ATPase活性显著降低,根际长期高CO₂浓度处理可能是导致植株光合生理指标下降的原因之一.
     

CO2浓度和温度升高对红桦根际微生物的影响

应用自控、封闭、独立的生长室系统,研究升高的大气CO2浓度(环境CO2浓度 350(±25)μmol.mol-1,EC)和温度(环境温度 2.0(±0.5)℃,ET)及其交互作用(ECT)对不同栽植密度条件下红桦根际土壤可培养微生物数量的影响。结果表明:(1)EC显著增加了高密度条件下根际细菌数量;在整个生长季中,最大的根际细菌数量增加出现在7月份;而EC对低密度处理的根际细菌数量影响不显著。除了5月和6月份,ET在其余月份均显著增加了根际细菌数量,但是与密度处理没有有意义的相关;ECT对高低密度处理的根际细菌数量均未产生有统计意义的影响。(2)EC对低密度条件下的根际放线菌数量有显著增加,而对高密度条件下的根际放线菌数量无显著影响;ET和ECT对高低密度条件下的根际放线菌数量均未产生有统计意义的影响。(3)EC和ET对高低密度条件下的根际真菌数量无显著增加,而ECT显著增加了根际真菌数量。     

不同二氧化碳浓度条件下红松和长白赤松幼苗根际土壤微生物数量研究

以连续5年不同CO₂浓度(开顶箱700μmol·mol^-1、500μmol·mol^-1、对照箱和裸地)处理的长白赤松和红松幼苗为研究对象,在2003年7～9月分别对幼苗根际土壤细菌、真菌、放线菌数量进行比较研究.结果表明,高浓度CO₂处理对长白赤松幼苗根际土壤细菌数量起显著的(P≤0.001)促进作用,对根际真菌和放线菌数量的促进作用却不明显;对红松来说,除8月份700μmol·mol^-1CO₂处理和7月份500μmol·mol^-1CO₂处理之外,在各月份中受高浓度CO₂处理的根际土壤细菌数量均较对照箱和裸地显著增多(P≤0.001),而根际土壤真菌数量变化除9月份(P≤0.001)外均不明显,放线菌数量受高浓度CO₂的影响亦不明显.     

CO2倍增及UV-B增强对大豆植株生长和根际微生物的影响

以大豆'齐黄27'为研究材料,采用人工气候室模拟大气CO2浓度倍增(350～700 μmol*mol-1)及紫外线B(UV-B,280～320 nm)辐射增强(4～15 μW*cm-2)的环境条件,研究了CO2浓度增加及UV-B辐射增强对大豆生育前期的生长及根瘤、根际微生物数量的影响.结果表明:(1)增强UV-B能显著减少大豆植株地上部生物量,而对株高的抑制作用不显著;CO2浓度倍增促使大豆株高和地上生物量显著增加,对根系生物量的促进作用不显著,但能够减轻UV-B辐射增强对地上及根系生物量的抑制作用;CO2浓度增加、UV-B辐射增强及其复合胁迫均导致大豆植株根冠比下降,且复合胁迫对根冠比的抑制作用更明显.(2)CO2浓度倍增降低了大豆叶片叶绿素、类胡萝卜素及花青素含量,提高了净光合速率;UV-B辐射增强导致叶绿素含量减少,光合速率下降,却增加了类胡萝卜素及花青素含量;CO2浓度增加、UV-B辐射增强复合处理对叶片色素含量及光合速率的影响具有复合效应.(3)CO2浓度倍增能够促进根瘤数量及根际真菌数量的增加,而UV-B增强处理则显著降低细菌和放线菌的数量;CO2浓度倍增能够缓解UV-B增强处理对放线菌的抑制作用,却导致根际细菌数量进一步减少.研究发现,CO2浓度增加及UV-B辐射增强对大豆生育前期植株生长、叶片色素含量及根际微生物数量存在抑制或促进效应,而且在某些性状上存在复合效应,它们可能主要是通过调节大豆植株的干物质分配及根系的代谢间接影响根瘤数量及根际微生物数量.     

不同生境马铃薯根际土壤细菌多样性分析

近年来,随着国家对马铃薯产业重视程度的增加,生产的专业化和规模化程度越来越高,化肥农药用量不断加大,加之连作等种植模式,致使以疮痂病为代表的土传病害普遍发生且逐年加重,个别地块发病率达90%以上,给种植业者带来巨大的经济损失。[目的] 为了探索马铃薯疮痂病发生与土壤环境的关系,分析区域性种植方式和施肥量对土壤细菌种群变化的影响,为实现土传病害有效防治提供借鉴。[方法] 本文分别从1年连作土传病害轻的宁夏西吉（西北）、3年连作土传病害严重的河北沽源（华北）、5年轮作未发现土传病害的内蒙古海拉尔（东北）大田马铃薯根际采集土壤,利用高通量测序技术,比较了样品间细菌群落结构差异。[结果] 3组样品共获得有效条带617558条,可分类操作单元（OTUs）3077个。各样品中变形菌门（Proteobacteria）数量最多,含量均在33%以上。与未发病土壤样品相比,土传病害发生严重的样品中细菌数量、物种数、细菌多样性、种类丰富度均有所降低,有害菌数量增加,益生菌数量减少。其中,放线菌（Actinobacteria）数量明显增多,变形菌（Proteobacteria）、绿弯菌（Chloroflexi）和酸杆菌（Acidobacteria）数量明显减少,组分及数量差异明显的细菌（尤其是放线菌门）大多与土壤全磷含量呈显著相关。[结论] 过量施用化肥和常年连作改变了土壤细菌群落结构,生态环境恶化,导致土传性病害发生。其中,磷可能是影响土壤微生物群落结构变化最主要的肥料元素。     

根分泌物对根际矿物营养及根际微生物的效应

综述了根系分泌物对植物生长的生理生态学效应,并就根系分泌物的定义、产生机制、组成成分和影响因素等方面进行了讨论。指出根系分泌物在缓解低矿物营养胁迫对植株造成的伤害及决定根际微生物的种群密度和数量方面起着重要的作用;根系分泌物的产生机制多样,组成成分复杂,影响因素繁多。对根分泌物的深入研究有助于进一步了解植物体与土壤间进行的生理生化过程及其调控机制。     

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。     

间作对植株生长及养分吸收和根际环境的影响

通过盆栽实验研究了线辣椒和玉米间作对其植株生长、矿质养分吸收、根际环境以及铁载体分泌的影响,以探索间作促进铁、磷等养分吸收利用的可能生理机制.结果表明:(1)与单作相比,间作线辣椒地上部干重降低23.0%,根系干重增加44.2%,玉米地上部和根系的干重分别增加8.7%和22.9%;间作线辣椒根冠比和根系活力分别显著提高86.4%和29.8%;间作线辣椒、玉米叶绿素含量分别显著提高12.6%和7.8%.(2)与单作相比,间作线辣椒的铁、锌、锰含量分别增加1.50倍、1.39倍和1.34%,而间作玉米则无显著变化;间作线辣椒和玉米的钙含量都显著低于相应单作,氮含量没有显著变化,但磷、钾含量显著增加.(3)间作线辣椒和玉米的根际土、非根际土的酸性磷酸酶活性及根系酸性磷酸酶活性都显著高于相应单作,而其根际土和非根际土的pH值无显著变化;间作玉米根系的铁载体分泌比单作减少32.8%,间作线辣椒根系的铁还原酶活性是单作的1.10倍.研究发现,线辣椒/玉米间作能通过影响根际生物学特征和化学过程提高植株的铁、锌、磷和钾养分水平,缓解养分胁迫,是一种很有推广价值的种植模式.     

高浓度二氧化碳对百合生长和两种化感物质的影响

在大棚栽培条件下,研究不同CO₂浓度（600、800、1 000 μmol·mol^-1）对亚洲型黄花多头切花百合的影响.结果表明,CO₂浓度为600 μmol·mol^-1时,切花百合维持较高的Pn,在CO₂浓度为600～1 000 μmol·mol^-1时并持续45 d,百合并未出现明显的光合作用下调,这与新生子球对高CO₂浓度下的百合光合适应性具有一定调节能力有关.CO₂浓度为600 μmol·mol^-1时,能提高百合切花0.57个茎高等级,对显色花蕾增长有正效应.不同CO₂浓度对百合叶片中的多酚类和类黄酮含量影响不同,CO₂浓度为600和800 μmol·mol^-1时,能明显提高多酚类和类黄酮含量,植株也未出现叶枯病病株,这与适宜的高CO₂浓度对Pn及碳水化合物的形成和转化以及化感物质与提高百合自身抗病性有关.在试验浓度范围内,CO₂浓度为600 μmol·mol^-1时最有利于百合叶片多酚类和类黄酮含量的提高.     

补施CO2对日光温室黄瓜生长的影响

实验以日光温室中正常生长的黄瓜为对照,研究了补施CO2对温室黄瓜光合作用,株高、茎粗、节数、植株干重及鲜重,叶绿素含量、叶面积及厚度,瓜长、瓜重及周径,总产量和抗病性的影响.结果表明与生长正常条件下黄瓜的日光合曲线相比,补施CO2的温室内黄瓜的日光合曲线有所改变,日平均光合速率提高了1.275 μmol*m-2*s-1;与对照相比,株高、茎粗、节数、植株干重、鲜重分别增加了10.7%、37.6%、27.1%、27.3%、31.4%,对植株节数和干鲜重的影响达到极显著水平;叶绿素含量、叶面积及厚度分别增加了0.48%、7.07%、24.82%,对叶面积的影响达到显著水平;黄瓜的果长、果重和平均周径分别增加了9.4%、13.1%、11.8%,对果重的影响达到显著水平;温室总体产量增加了23.96%;补施CO2也提高了黄瓜抗病性,使每百株的发病株次降低了9株次.补施CO2可以缩小黄瓜植株间差异.     

高通量测序分析环保肥料增效剂对马铃薯根际土壤真菌多样性变化影响

【目的】高通量测序技术对研究环境样品中微生物群落组成具有很大的应用价值。土壤微生物群落结构和多样性及其变化在一定程度上反映了土壤的质量。旨在从微生物群落结构的角度阐述环保肥料增效剂对马铃薯根际土壤主要真菌类群结构的影响。【方法】通过高通量测序结果对比分析应用增效剂前后马铃薯根际真菌宏基因组ITS1区,并依据RDP中设置的分类阈值对序列进行物种分类。【结果】测序结果经过质量控制,共获得有效条带437 375条,依据97%的序列相似性做聚类分析,获得全部样品的可分类操作单元(OTUs)共633个。子囊菌的总体数量在所有样品中最多(相对丰度在56.95%-97.23%之间),且处理后呈增加趋势(HY除外),而担子菌门数量在处理后呈下降的趋势。基于真菌ITS1高通量测序结果获得的α指数显示,样品内部处理和对照之间真菌物种多样性有差别。基于真菌ITS1高通量测序获得的β指数显示,处理组与对照组的真菌多样性之间没有差别,这表明真菌多样性之间的差异更多地取决于样品采集地点。【结论】土壤特性是影响真菌种群的重要因素之一,环保肥料增效剂显著改善了土壤真菌的种群结构。     

温室有机土栽培CO2浓度变化规律及增施CO2对番茄生长发育的影响

实验分析了有机土栽培下温室内CO2浓度变化规律,研究了增施CO2对温室番茄植株生理效应、产量、果实品质的影响.结果表明有机土栽培条件下温室内CO2浓度变化存在明显的季节变化和日变化.温室内CO2浓度在11月和3月,最高浓度达到1 200 μL·L-1以上,在改善温光条件下,可不施或少施CO2;而7月温室内CO2日最高浓度在500 μL·L-1以下,每天应提早增施CO2.CO2空间分布为近地面层》畦面》植株内部》冠层》株顶上部.不同的栽培方式下,有机土壤栽培CO2浓度日变化范围为331～1 294 μL·L-1,而外界浓度与土壤无作物栽培方式日变化范围为327～556 μL·L-1,土壤栽培CO2变化范围为402～1 047 μL·L-1.光照强度是影响温室内CO2浓度和利用效率的主要因素.与对照相比,温室内增施CO2番茄株高增加18.29%,总干重增加18.69%,功能叶面积增加22.02%,光合速率提高48.92%,叶绿素含量增加33.00%,羧化效率提高87.50%,产量增加 26.48%,果实Vc增加33.27%,番茄红素增加30.98%,差异均达到显著水平.     

CO2激光处理对大豆种子萌发及生理的影响

以大豆(Glycine max Merr.)为实验材料,研究了CO2激光不同功率密度和不同时间处理对大豆种子发芽率、淀粉酶活性、可溶性蛋白质、可溶性糖含量和氨基酸含量的影响。结果表明：(1)16mw／mm^2、18mw／mm^2、20mw／mm^2CO2激光处理均能提高种子发芽率、淀粉酶活力、可溶性蛋白质、可溶性糖含量和游离氨基酸含量,其中18mw／mm^2CO2激光处理效果最好;(2)相同功率(18mw／mm^2)不同时间处理均能提高种子发芽率、淀粉酶活力、可溶性蛋白质和游离氨基酸含量,处理时间以75s效果最好。     

气孔参数与大气CO2浓度的相关性及其影响因素

通常认为气孔参数(气孔密度和气孔指数)和大气CO2浓度有负相关关系,但不是每种植物的气孔参数都与CO2浓度的变化有负相关关系,气孔参数对大气CO2浓度的显著反应也只在一定的CO2浓度范围内发生。大气CO2浓度是影响气孔参数变化的主要因素,同时温度、水分的供应和光照条件等其它环境因素也影响气孔参数。CO2浓度和光照条件主要影响气孔发生,而其它环境因素主要影响叶片表皮细胞的大小。气孔指数部分消除了表皮细胞大小带来的影响,用气孔指数指示大气CO2浓度比用气孔密度指示更为可靠。     

根际微域研究中土样采集方法的研究进展

综述了６０年代以来植物根际微域研究中土壤样品的采集方法。认为根际土样采集的发愤趋势是从田间的各采集到室内模拟实验的精细划分，再把模拟装置运用到田间，最终达到指导生产的目的。同时，随着根际概念的拓（生态界面Ｅｃｏ－ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ），根际土样的采集朝着保持原位和更精细的方向发展。     

内生真菌发酵提取物和植物生长调节剂对大豆根际细菌多样性的影响

为了研究内生真菌发酵提取物和植物生长调节剂对大豆根际细菌多样性的影响,采用PCR-DGGE技术分析了各处理中不同发育期的大豆根际细菌群落变化。结果发现发酵提取液和植物生长调节剂能增加部分优势菌群的数量,但对根际细菌类群结构影响并不明显;生育周期也是影响根际细菌数量的重要因素。另外割胶测序发现优势菌群主要是Proteobacteria(变形菌门)、Acidobacteria(酸杆菌纲)、Nitrospira(硝化螺旋菌属)、Bradyrhizobium(慢生根瘤菌属)等,这些也都是大豆根际比较常见的细菌类群。