不同水分管理条件下添加丛枝菌根真菌对水稻镉吸收和抗氧化防御系统的影响

本研究探讨水分管理与丛枝菌根真菌(AMF)在影响水稻镉吸收、分布以及根部抗氧化防御系统方面的作用。通过盆栽试验,以水稻‘合美占2号’和AMF异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)为试验材料,在不同水分管理条件下,研究AMF对不同镉污染浓度(0.2、1.0、5.0 mg/kg)条件下水稻镉吸收、分布以及根部抗氧化防御系统的影响。结果表明,在非菌根处理条件下,随着土壤镉添加量的增加,不同水分管理条件下水稻吸收镉的含量增加;尤其是与长期淹水比较,干湿交替显著提高土壤有效镉浓度,促进水稻根系镉吸收和提高秸秆镉含量。然而,在不同水分管理条件下,添加AMF提高不同镉污染土壤的pH,降低土壤镉有效性,抑制水稻根系的镉向地上部分转移,从而降低秸秆镉的含量和水稻对镉的富集效应。尤其是在中度镉污染条件下,添加AMF提高水稻根系过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,减少水稻根部镉的吸收(干湿交替)和镉在水稻根系亚细胞的分布。因此,在长期淹水和干湿交替等水分管理条件下添加AMF能有效降低镉在水稻地上部分的富集。

有机碳源添加剂对酚酸胁迫下番茄幼苗生长及根际土理化性质的影响

为探究不同有机碳源添加剂对酚酸胁迫下番茄幼苗生长和根际土壤理化性质的影响,采用番茄盆栽试验,设置8个处理,分别是常规栽培(CK)、酚酸胁迫(T_(1))、酚酸胁迫+KOH(T_(2)),以及在添加外源酚酸的基础上添加含有KOH和不同有机碳源混合的处理,所用有机碳源分别为醋酸钾(T_(3))、海藻酸(T_(4))、黄腐酸(T_(5))、腐植酸(T_(6))、γ-聚谷氨酸(T_(7))。在移栽30 d后,测定番茄幼苗生长指标、生理指标、根际土壤理化性质以及土壤酶活性,并通过相关性分析,探讨番茄幼苗生理指标与土壤环境因子的相关性。结果表明,添加有机碳源能有效促进番茄生长,以T_(6)处理的增益效果最佳:与T_(1)处理相比,T_(6)处理的番茄幼苗根系活力增长122.9%,叶片酶活提高16.7%~149.1%,根系丙二醛、土壤总酚酸含量分别下降59.0%、44.2%,土壤pH、有机质、碱解氮、速效钾含量分别增加5.1%、27.4%、22.0%、119.2%,土壤酶活提高9.0%~28.7%。冗余分析和Spearman相关性分析结果显示,番茄植株地上部鲜重、根部鲜重与土壤总酚酸呈极显著负相关,与土壤有机质、蔗糖酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶呈极显著正相关。T_(6)处理与T_(1)处理对以上5个驱动番茄幼苗生长指标变异的关键土壤环境因子具有相反的调控效应。有机碳源可以通过增强作物生理活性、改善土壤理化性质、提高作物根际土壤酶活性等方式,缓解酚酸对番茄生长的化感胁迫效应,其中以腐植酸的作用效果最优。

生物炭-过氧化钙复合颗粒对酚酸胁迫下番茄生长和根际微生态的调控效应

【目的】酚酸胁迫是造成番茄连作障碍的主要因素之一。本研究探讨了生物炭-过氧化钙复合颗粒(简称复合颗粒)作为土壤改良剂缓解番茄酚酸胁迫的效果和机理。【方法】供试番茄品种为千禧圣女果,供试土壤为赤红壤。盆栽试验共设5个处理:常规栽培(CK),酚酸胁迫处理(T1),添加外源酚酸的同时分别添加生物炭-过氧化钙复合颗粒(T2)、生物炭颗粒(T3)、过氧化钙颗粒(T4),其中土壤酚酸胁迫浓度为140μg/g。在番茄移栽后30和120天,测定了番茄生长和生理指标。在收获期,调查果实产量与品质,分析根际土壤理化性状,并使用高通量测序技术解析番茄根际土壤中细菌和真菌的群落结构特征。【结果】施用复合颗粒(T2处理)能够增强番茄根系活力,促进植株生长发育;单株番茄果实产量、单果重和糖酸比分别比T1处理增加了13.8%、20.1%和52.6%。与T1处理相比,T2处理番茄收获期根际土壤中残余总酚酸含量下降了44.6%,电导体(EC)值下降17.7%,pH提高0.77个单位,有机质含量增加77.4%。复合颗粒处理能够改善酚酸胁迫下番茄根际土壤微生物群落结构,使细菌多样性提高,真菌多样性降低,并有效恢复微生物群落的均衡性。Spearman相关性热图分析和冗余分析结果显示,番茄产量和体现品质的糖酸比与土壤残余总酚酸含量和EC值呈负相关,与pH值和有机质含量正相关。生物炭-过氧化钙复合颗粒可通过去除土壤酚酸,降低EC值,提高土壤pH和有机质含量,并介导增加与番茄果实产量和糖酸比具有正相关关系的拟杆菌门和壶菌门的相对丰度,而对与番茄产量和糖酸比呈负相关的酸杆菌门和子囊菌门起抑制作用。【结论】土壤残留总酚酸、pH、有机质含量、EC值是驱动番茄根际土壤微生物群落变异,及影响番茄果实产量与品质的主要环境因子。生物炭-过氧化钙复合颗粒可通过对土壤理化性状、细菌和真菌群落的双重调控作用,改善番茄根际土壤微生态环境,从而有效缓解酚酸类物质对番茄生长的化感胁迫效应,实现番茄果实产量和品质的协同提升。

磁性微纳米固体沼肥的制备与肥效研究

为了实现沼液中营养物质的吸附回收与利用,通过溶剂热法制备得到磁性微纳米生物炭-沸石复合材料,再通过养分浸提试验和盆栽试验考察沼液吸附回收后的复合材料的养分缓释特性及对生菜生长和土壤理化性质的影响.结果表明,制备所得磁性微纳米生物炭-沸石复合材料比表面积为187.6 m^(2)/g,在水中平均粒径为1.48μm,其中负载的铁氧化物为晶粒尺寸约9.5 nm的纳米级Fe_(3)O_(4).复合材料的饱和磁化强度为13.4 emu/g,可通过外加磁场从水中分离回收.制备所得固体沼肥经过30 d的浸提,养分累积溶出率为71.97%,与普通化肥相比,具有更好的养分缓释性.盆栽试验表明,与不施肥对照相比,固体沼肥以不同比例替代氮肥处理均能显著增加生菜的生物量,提高叶绿素含量,并使土壤pH提高0.13~0.44个单位,有机质含量提高3.0%~20.0%,全氮和全磷含量分别提高17.8%~27.1%和26.5%~45.5%,有效态氮磷含量提高22.0%~49.8%.其中固体沼肥替代40%化肥氮处理的效果优于施用化肥和沼液处理.本研究制备所得的磁性微纳米生物炭-沸石复合材料可用于沼液中营养元素的吸附回收,获得的固体沼肥具有良好的养分缓释性能和肥效价值.