地上和地下植食者互作对水稻氮分配及土壤活性氮的影响

植物茎叶和根系植食者虽然在空间上隔离,但二者的相互作用被认为是联系地上和地下部生态系统的基础。土壤氮素有效性通过植物影响植食者已得到大量研究的证实,但有关地上和地下部植食者互作对土壤氮素影响的研究却鲜有报道。以水稻褐飞虱和潜根线虫分别作为地上和地下的植食者,采用两因素交互试验设计,两个褐飞虱水平(未接种褐飞虱、接种褐飞虱),两个潜根线虫水平(未接种潜根线虫、接种潜根线虫),探讨二者的交互作用对水稻氮吸收和土壤活性氮(微生物生物量氮、可溶性有机氮以及铵态氮和硝态氮)的影响。结果表明,褐飞虱和潜根线虫相互抑制,二者的共存加剧了对水稻茎叶和根系生长的危害。褐飞虱未影响水稻茎叶和根系含氮量,而潜根线虫显著降低了水稻根系含氮量(p<0.05)。褐飞虱和潜根线虫对土壤活性氮的影响表现出强烈的交互作用,在未接潜根线虫的处理中,褐飞虱显著提高了微生物生物量氮含量(p<0.05),显著降低了硝态氮含量(p<0.05);潜根线虫显著影响了微生物生物量氮含量和土壤活性氮总量。总之,褐飞虱和潜根线虫的相互抑制关系对土壤活性氮的影响格局较为复杂,相比褐飞虱,潜根线虫趋向于提高土壤活性氮水平,这可能影响与氮转化有关的土壤生态功能。

长期施肥对水稻生长和抗虫性的影响:解析土壤生物的贡献

合理施肥对保障土壤质量和粮食安全具有重要作用。有机肥促进土壤生物群落的发展已被认为是其优于化肥的重要方面,然而有机肥影响下的土壤生物群落对作物生长的贡献却了解甚少。了解土壤生物因素对作物抗虫性的贡献不仅可以揭示施肥影响土壤功能的生物调控机制,而且有助于制定土壤–作物的综合管理措施。本研究采集长期施用有机肥和化肥的水稻土,通过制备灭活与否的土壤悬液,在砂培条件下探究土壤生物群落对水稻生长及其抗虫性的影响。结果显示,土壤生物群落和施肥措施均极显著地影响了土壤养分含量(P<0.01)。土壤生物的存在降低了土壤铵态氮含量、水稻生物量、茎叶全氮含量以及褐飞虱(Nilaparvata lugens)生物量;增加了土壤硝态氮含量、水稻的根冠比及水稻根系全氮、可溶性糖以及酚类含量(P<0.05);同时,有机肥处理的土壤生物群落还能够促进水稻茎叶可溶性糖和酚类的合成。接入褐飞虱后,土壤生物群落的存在显著降低了水稻整体的全氮含量,促进了酚类的合成(P<0.05)。研究结果表明,土壤生物群落,尤其是有机肥处理的土壤生物群落,主要通过改变水稻养分向地下部的分配格局、增加根冠比、促进防御性代谢物质(如酚类)的合成来提高水稻地上部对害虫的抗性。