油菜-水稻轮作下根区与非根区红壤性水稻土钾素变化研究

采用分室根箱试验,研究了油菜-水稻轮作条件下红壤性水稻土根区与非根区土壤不同形态钾素含量变化特点。结果表明,轮作前季(油菜季)前期,根区土壤水溶性钾和交换性钾首先出现相对亏缺。随着油菜生长和吸钾强度的增大,非根区内、中、外区土壤水溶性钾向根区迁移,交换性钾向水溶性钾转化,含量均逐渐降低,且距根区越近,降低幅度越大。轮作后季(水稻季)前期,淹水促进了非根区水溶性钾向根区的扩散,交换性钾向水溶性钾的转化。随着水稻生长和吸钾强度增大,根区与非根区土壤交换性钾含量均显著降低。水稻季末期作物吸钾强度减小,根区土壤水溶性钾含量降低至一定程度时就不再减少,而非根区水溶性钾继续向根区扩散。整个轮作期,根区与非根区土壤非交换性钾含量与不种作物处理相比差异不显著。可见,作物首先吸收利用根区土壤钾,非根区钾逐渐向根区迁移,距根区越近,对作物吸钾量的贡献越大。在一个轮作期内,交换性钾和水溶性钾是红壤性水稻土主要供钾形态,作物吸收利用的非交换性钾较少。

根际中硅、铁、锰和铝的状况与水稻生长

本文以根盒试验与盆栽试验相结合的方法,研究了红壤性水稻土、淀浆白土、第四纪红土和赤红壤植稻后根际微生态系统中Si、Fe、Mn和Al等元素的状况及其与水稻生长的关系。结果表明,新垦红壤植稻后根际中活性Fe和Al富集;活性Mn量降低,但亏缺率小;活性Si则亏缺不明显,有时甚至富集。而熟化水稻土植稻后根际中活性Fe和Al则出现亏缺;Mn的亏缺较大,且差值明显;活性Si的亏缺现象更为显著。由于新垦红壤植稻后Fe和Al在根际微生态系统中富集,根茎叶中累积量较高,从而使Si、P和Mn等元素的吸收受阻,导致新垦红壤上水稻生长明显比熟化水稻土上的水稻要差。

转双价(Bt＋CpTI)棉种植对土壤速效养分和酶活性的影响

本研究利用三室根箱对棉花根部土壤进行分区采集,以转双价棉SGK321及其亲本常规棉石远321为研究对象,对3个生长时期(播种后40、50 d和60 d)不同根区(S1、S2和S3)土壤速效养分(硝态氮、铵态氮和速效磷)含量及酶(脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶)活性变化进行了对比分析。研究结果表明,与常规棉相比,转双价棉的种植促进了S2根区土壤中磷素向有效态的转化,使S2和S3根区土壤硝态氮含量下降,而对各根区土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性及土壤铵态氮无显著影响。主成分分析结果表明,土壤速效养分和酶活性变化主要受生长时期的影响,转双价棉种植对其影响是非常有限的。

土壤栽培条件下根系生长非扰动观测根箱及其应用

原位观察土壤中根系的生长情况是一个难题。该文提出了一种土壤栽培条件下根系生长非扰动观测根箱,并以栽种烟草为例说明其应用。该装置由生长室、水肥供应系统、图像捕获与分析系统构成。烟草根系在生长室中生长,水肥供应系统独立调节各分室的水肥供应。利用数码相机定期捕获观察面的根系图像,再用ImageJ软件分析数据,即可实现根系的定量观测。结果表明,烟草根系伸长速率在移栽后第35天和第46天出现2个增长高峰,其峰值分别为54.58和185.69cm/d。根系深度与宽度的比值随生长时间呈现"V"形曲线。根系的快速生长区域具有下移的趋势。比较生长室观察面所得数据和挖掘根箱获得的数据,结果表明,>20～40cm土层根系最多,2种方法所得到的根长在各土层的分布趋势基本一致、相关性显著,表明本装置可应用于土壤栽培条件下根系生长的非扰动观测。

利用根箱法解析大豆苗期氮磷吸收及其在根际分布的特征

应用根箱法对2种不同大豆基因型苗期的氮、磷吸收及其在根际分布进行比较研究。结果表明,高产品种北丰11单位根长及根表面积吸收的氮、磷量及植株体内的氮、磷含量均高于低产品系海9731,北丰11表现出较强的吸收养分能力。土壤有效氮、磷在根际的分布趋势不同,根际有效氮含量高于非根际,而有效磷含量则低于非根际,但全氮和全磷的含量无明显变化。不同基因型间,活化根际养分能力差异较大,北丰11在0-8 mm内的根际土壤有效氮、磷含量均高于海9731,这种差异的原因与2基因型根际pH值的差异有一定关系,北丰11根际pH较低。

利用根箱法解析转双价(Bt+CpTI)基因棉花对土壤微生物数量及细菌多样性的影响

利用根箱法对棉花根部土壤进行分区采集,并采用传统平板培养和DGGE克隆测序技术相结合的方法,对转双价基因棉和常规棉3个生长时期(播种后40 d、50 d和60 d)不同根区土壤细菌、放线菌和真菌数量及细菌多样性进行对比分析。平板培养结果表明,与常规棉相比,转双价基因棉S1根区土壤细菌、放线菌的数量显著降低,而S2根区土壤细菌、放线菌、真菌和S3根区土壤细菌、真菌的数量显著增加(P<0.05);DGGE图谱分析表明,在棉花生长的3个时期内,转双价基因棉和常规棉根区土壤细菌多样性指数、均匀度和条带数均无显著差异(P>0.05),2种棉花处理间有着很强的相似性,不受转双价基因棉种植的影响。转双价基因棉种植仅改变了根区土壤可培养微生物数量,对细菌多样性无显著影响。

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 NH+ 4-N和 NO- 3 -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 NH+ 4-N含量直至施肥后 60 d。施肥后 2 0 d时 ,DCD及其与 HQ组合可使非根际土中 NH+ 4-N含量显著增加。随后 ,却出现相反现象。施肥后 2 0 d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NO- 3 -N含量。随后 ,近根际和非根际仍保持上述现象直至施肥后 40 d;同未施 DCD处理相比 ,根际土壤却较早出现NO- 3 -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 3 cm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 3 cm外的土壤作为非根际明显优于不种稻土壤。

用根箱法研究毛竹实生苗根系构型

运用根箱法研究了毛竹实生苗的根系构型特征，结果表明：毛竹实生苗没有明显主根，基部形成4～5条不定根；根宽深比为0.682，根宽小于根深；根长、根系数量、根表面积、根体积与根系平均直径在不同土层中的分布存在极显著差异，根长、根系数量、根表面积与根体积集中分布在0～20 cm土层，占总量64.2%～71.66%，随土层加深，各指标均下降，根系平均直径最大值、最小值分别出现在0～10 cm、20～30 cm土层；水平方向毛竹实生苗根系干重的最大值出现在以竹苗为中心0～5 cm范围土层内，随着距离的增加逐渐减少；垂直方向上，84.6%根系干重集中分布在0～20 cm土层，随土层加深，根量减少，呈“T”形分布状态。

丛枝菌根真菌菌丝对土壤微生物群落结构及多氯联苯降解的影响

以摩西球囊霉（Glomusmosseae）为供试菌种，在光照培养箱内利用分室根箱研究丛枝菌根真菌菌丝对多氯联苯（polychlorinated biphenyls，PCBs）污染土壤的修复效应及其机理。试验设置接种丛枝菌根真菌的处理以及不接种的对照，选用美国南瓜（CucurbitapepoL．）为供试植物，在南瓜生长40天后将接种菌根真菌处理的菌丝室土壤从尼龙网向外水平分为4层取样，测定PCBs及磷脂脂肪酸含量。结果表明：菌丝可以穿越尼龙网影响菌丝室土壤，且距离尼龙网越远菌丝量越低；菌丝显著促进了土壤微生物量（P〈0．05），并改变了不同土层土壤微生物群落结构；接种菌根真菌处理各土层PCBs降解率为35．67％～57．39％，均显著高于对照的17-31％，相关分析结果表明土壤三氯、四氯联苯以及PCBs总量与菌丝量呈极显著负相关（P〈0．011；菌丝际土壤微生物量，特别是细菌生物量与土壤三氯联苯含量呈显著负相关（P〈0．05）。可见，菌丝通过影响菌丝际土壤微生物群落结构及生物量，促进三氯及四氯联苯降解，从而提高土壤PCBs修复效率。

两个水稻品种根际土壤细菌和氨氧化细菌的群落结构差异

通过根盒试验比较了籼稻汕优63和粳稻武运粳7号苗期不同采样期根际土和土体土壤的硝化强度以及氨氧化细菌数量的差异,并且采用16S rDNA PCR-DGGE(Denaturing gradient gel electrophoresis)指纹图谱技术比较分析了上述两种水稻苗期不同采样期根际和土体土壤中细菌及其氨氧化细菌的群落结构变化。结果表明,两个水稻品种根际土壤中硝化强度和氨氧化细菌的数量随着生育期的延长均表现出一定的正相关性,汕优63籼稻根部土壤中的细菌和氨氧化细菌的丰富度和群落变化特征随着水稻生育时期的延长较武运7号粳稻的变化更为多样,说明籼稻品种根系和根际硝化作用更强,在其根系附近会产生更多的硝态氮。这种差异性严重影响水稻植株对氮素的利用效率。

转基因抗虫棉花重组DNA在土壤中分布的实时定量PCR分析

根据转基因抗虫棉花35S启动子与Cry1A(c)基因以及35S启动子与nptⅡ基因之间的构建特异性序列分别设计引物和探针,建立荧光定量PCR检测方法,并对采集于3个生长时期(播种后40、50d和60d)的不同根区(根表、根际和非根际)土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段进行定量分析。结果表明,所建立的荧光定量PCR方法最低能够检测到10个拷贝数的外源重组DNA片段,定量标准曲线相关系数均达到0.998以上,具有很好的重复性。实时定量PCR分析表明,同一生长时期不同根区土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段拷贝数变化情况均为根表土>根际土>非根际土,即转基因抗虫棉花重组DNA片段主要分布于根表土壤中,其次为根际土壤和非根际土壤。在60d生长期内,土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段的拷贝数随生长时期的推进均呈现上升趋势,其分布范围逐渐扩大。土壤中35S-nptⅡ片段拷贝数均高于同一生长时期相应根区中35S-Cry1A片段的拷贝数。转基因抗虫棉花对环境可能存在潜在影响。

转Bt基因玉米种植对土壤细菌数量及多样性的影响

利用三室根箱装置获得玉米生长室土壤(SⅠ)、根际土(SⅡ)、非根际土(SⅢ)3个不同根区土壤,采用传统平板计数培养与变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术相结合的方法,研究了转基因玉米B t11及其非转基因亲本在播种后40、50、60 d各根区土壤细菌数量及多样性的变化。结果表明,转B t基因玉米播种后50、60 d SⅠ根区土壤可培养细菌数量显著低于非转基因亲本,播种后40、50 d SⅡ根区土壤可培养细菌数量较亲本玉米显著增加,而在其他时期和根区与亲本玉米之间均无显著差异。DGGE图谱显示,3个采样时期各根区DGGE图谱条带数、土壤细菌多样性指数和均匀度指数均无显著差异(P>0.05)。

刈割、AM真菌和施磷对根箱栽培中柑橘和柱花草生长的影响

利用根箱栽培模拟果园生草栽培,以柑橘Citrussinensis(L.)Osbeck.cv.Luogangcheng和柱花草StylosanthesgracilisH.B.K.cv.Graham来研究生草刈割、AM真菌和施磷在减轻养分竞争上的作用.结果表明,3种措施在不同程度上减轻了柱花草对柑橘生长的抑制效应,增加了柑橘的株高、叶片数和干质量;柱花草刈割的作用最明显,导致柱花草的根冠比急剧降低,表明刈割可能是通过抑制根系生长来减轻养分竞争.

转Bt基因玉米对土壤微生物量碳氮的影响

利用三室根箱装置获得玉米生长室(S1)、根际土(S2)、非根际土(S3)3个不同根区土壤,研究了转基因玉米Bt11及其非转基因亲本玉米播种后40,50和60 d各根区土壤微生物量碳、氮的变化。结果表明,转Bt基因玉米播种后40 d各根区土壤微生物量碳与非转基因亲本玉米相比无显著差异,土壤微生物量氮显著升高;播种后50 d土壤微生物量碳、氮均显著高于亲本;播种后60 d转Bt基因玉米S1根区土壤微生物量碳、氮含量显著降低,S2根区土壤微生物量碳较亲本玉米显著下降,微生物量氮则显著升高,S3根区土壤微生物量碳、氮均高于亲本玉米。转Bt基因玉米土壤微生物量碳氮比在各采样时期均与亲本存在差异,依玉米生长时期和根区的变化而不同。

外源稀土对作物根际离子迁移和分布的影响

通过根箱法,研究了外源稀土对油菜和水稻根际电导率变化及交换态K+、Ca2+迁移和分布的影响。结果表明,添加外源稀土对土壤交换态K+、Ca2+的含量无显著影响,但增加水溶态离子的含量。低浓度稀土处理下的离子分布模式和电导率与对照相比差异不大,但高浓度处理显著改变其分布模式,造成离子在根际的非正常累积,说明高浓度处理对根际环境具有较强的破坏作用。

利用根箱法解析甜椒根际土壤中氮的行为(英文)

为研究甜椒根际土壤中氮的行为，与既报同样的方法进行研究，即，利用^15NH4^＋，^15NO3^＋双标记的硝胺（NH4^15NO3，^15NH4NO3），在温室里对甜椒进行6周的根箱栽培。收割后，对土壤全氮，NO3-N，水溶性NH4-N，KCl抽出NH4-N和其各自的^15N atom％进行测定。结果表明，土壤全氮从非根际到根际逐渐增加，与栽培前相比，土壤全氮在非根际中减少，却在根际中增大。土壤NO3-N浓度朝根际增加到离根际2mm处，然后激减到根际。NO3-N的来自施给NO3-N的比例靠近根际逐渐升高，在根际达到了69％，反而，来自施给NH4-N的比例靠近根际逐渐降低，在根际将至7％左右。水溶性NH4-N和KCl抽出NH4-N浓度靠近根际逐渐降低，而且，从非根际到根际，二者匀保持3：10的比例。KCl抽出NH4-N的来自施给NO3-N的比例靠近根际逐渐升高，但在根际仍低于3％，反而，其来自施给NH4-N的比例在非根际约为47％-55％，在根际降到41％。在整个根箱里，施用NO3-N的有横率达到62％，但其值在根际比非根圈要低。相反，施用NH4-N的有横率仅11％左右，但其值在根际比非根际要高。以上结果表明，在甜椒根际土壤中氮的无机化．有机化潘眭与水稻相比显著低。

根圈微量元素肥料的移动——不同作物种与品种的差异

本文采用新研制开发的叫 Rhizobox 装置,研究了大豆、大麦不同品种根圈微量元素的分布,定量的范围.从土壤—植物营养化学角度,企图通过一系列植物基因型的根系特性和根圈养分变化,追踪国际研究趋向.

杨树修复阿特拉津污染土壤的根际微生物碳源利用研究（英文）

以杂交杨树作为修复研究对象,利用根箱和Biolog系统开展阿特拉津污染土壤不同酸碱调节剂处理树木修复过程中不同根际微生物多样性研究。结果表明:树木修复初期(第30 d)酸碱调节剂对土壤微生物活性及其群落碳源利用表现出显著的促进作用;而至修复第90 d时,酸性调节剂处理土壤的微生物活性及其群落碳源利用能力开始回落下降,甚至低于单纯植入杨树处理,而碱性调节剂的施用仍然对土壤微生物活性及其微生物群落碳源利用能力具有显著的促进效果。但杨树树木修复阿特拉津污染土壤过程中根际微生物整体活性及其群落结构演变并没有表现出稳定的规律性。鉴于Biolog ECO碳源有限,并不能完全反映土壤微生物群落结构的功能多样性,不同酸碱调节剂处理杨树修复土壤阿特拉津污染过程中根际微生物活性及群落结构不规律变化的原因及相关机理,还有待结合更精密的分析测试手段作进一步深入研究。

PCR-DGGE方法解析大豆根际不同距离的土壤细菌群落多样性特征

应用根箱法及PCR-DGGE技术对两个大豆基因型的苗期根际不同距离的细菌群落多样性进行研究。结果表明,在距根面0～2mm的范围内,细菌群落丰富度和Shannon指数相对较高,根际细菌的多样性优于非根际(>10mm),主成分分析和聚类分析证明根际与非根际土壤的细菌群落多样性特征存在差异。不同基因型间苗期根际细菌群落多样性未发现显著差异。

利用根箱法解析水稻根际土壤中氮的行为(英文)

为研究水田土壤中氮的行为，施给^15NH4^＋或^15NO3^-标记的硝胺（NH4^15NO3或^15NH4NO3）的沙壤土（Shirasu soil）添充在根箱里，对Japonica水稻（品种Hinohikari）进行温室栽培6周。收割后，水稻植株分地上部和根部，对各自的全氮，^15N atom％进行测定。根箱各区域的土壤按着鲜土形态进行采取后，对此全氮，NO3-N，水溶性NH4-N，KCl抽出NH4-N和其各自的^15N atom％进行测定。研究结果表明，土壤全氮含量与栽培前相比，在非根际明显降低，但在根际比非根际要高，保持了与栽培前相同的水平。土壤NO3-N浓度从非根际到根际递增，但与其栽培前相比显著地降低，在整个根箱里，施给NO3-N的79％为因脱氮而损失。土壤中NO3-N的大部分来自于土壤氮化合物，来自施肥的比例却较低，尤其是在根际。反而，施给NO3-N的残存率约仅为16％左右，但其中有机态氮所占的比率在非根际里55％～86％，在根际却达到了93％。土壤水溶性NH4-N和KCl抽出NH4-N浓度靠近根际逐渐降低，而且在非根际两者匀由1：10的比例存在，但在根际里水溶性NH4-N没被检索到。在非根际里，土壤KCl抽出NH4-N的35％～66％为来自施肥，但其比例在根际里却降到15％左右。在土壤中残存的来自施给NH4-N的氮化合物之中，有机态氮所占的比例在非根际里约为11％～65％，但在根际却达到了92％。以上结果表明，在水稻根际，氮的无机化和有机化的活性比非根际显著。