土壤微生物对长雄野生稻及其化感潜力后代抑草作用的影响

明确土壤微生物对化感作物田间抑草作用的影响及其机制,对农田杂草绿色防控具有重要意义。长雄野生稻(Oryza longistaminata)是培育化感水稻的优良抗原,然而目前尚不清楚土壤微生物对该野生稻及其后代化感抑草作用的影响。本试验以非化感亚洲栽培稻(RD23)作为参照,通过温室盆栽试验对比研究了土壤微生物对长雄野生稻及其中化感潜力后代(RL169)的抑草效应,并分析了与其共培稗草的根际土壤微生物群落结构特征和对稗草养分吸收与利用的影响。结果表明:1)土壤微生物显著增强了长雄野生稻及其化感后代(RL169)的抑草效应(P<0.05),而对非化感亚洲栽培稻(RD23)则无明显影响;方差分析表明,土壤微生物、根系分泌物和不同化感潜力水稻互作(土壤微生物×根系分泌物×不同化感潜力水稻)对稗草的株高、根长和生物量具有显著影响(P<0.05)。2)长雄野生稻及其化感后代(RL169)改变了稗草根际土壤微生物的群落结构,降低了稗草根际土壤细菌的多样性水平和丰富度,与其共培稗草的根际细菌在科、属和种水平的数量显著低于非化感亚洲栽培稻(RD23)处理组(P<0.05)。3)长雄野生稻及其化感后代(RL169)显著降低了共培稗草对N、P和K营养元素的吸收与利用,且在土壤微生物作用下,长雄野生稻处理组稗草对N和P的吸收和中化感潜力水稻(RL169)处理组稗草对N的吸收显著降低;方差分析也显示,土壤微生物和不同化感潜力水稻极显著或显著影响稗草对N元素(P<0.01)或K元素(P<0.05)的吸收,但对P元素的吸收却无显著影响;另外,稗草养分的利用仅受到不同化感潜力水稻的显著影响(P<0.05)。综上所述,长雄野生稻及其化感后代(RL169)改变了稗草根际土壤细菌的群落结构,降低了其对营养元素N、P和K的吸收和利用,其化感抑草效应在土壤微生物的作用下被显著提高。本研究结果对进一步认清土壤微生物对水稻化感作用的影响以及对野生种质资源的开发利用均具有重要意义。

植物化感物质及化感潜力与土壤养分的相互影响

植物化感作用与许多生态因子有关.土壤养分缺乏,影响着许多植物化感物质的产生,从而影响植物的化感潜力;反过来,植物化感物质也通过络合、吸附、酸溶解、竞争、抑制等方式影响土壤的养分形态和水平.本文总结了植物化感物质及化感潜力与土壤养分的相互影响,并提出了今后该领域值得进一步研究的问题.包括以下几方面加强植物化感研究与土壤-植物营养学研究的结合,以更深入地阐明植物化感物质、化感作用与土壤养分变化的关系;加强植物化感研究与生态系统养分循环研究的结合,以类似自然(nature-like)的方式模拟自然界植物所受的养分干扰,使养分干扰的化感研究结果更加逼真、可靠;加强对养分过量及受污染时植物化感作用的研究,为揭示农业和林业生产中植物的相互作用机制和生物量变化机制提供新的思路,为生态保护提供科学依据.

苗期不同化感潜力水稻根际土壤酶活性分析

为揭示化感水稻根际土壤酶活性与水稻化感潜力的关系,在前期研究的基础上,以化感水稻"PI312777"、"IAC47"、"Iguape"和非化感水稻"Lemont"为材料,测定了苗期旱作水稻根际土壤酶活性。结果表明,化感水稻抑制了根际土壤的脱氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、脲酶活性、纤维素分解酶活性,提高了酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性。脲酶、多酚氧化酶活性与水稻化感潜力呈显著负相关,酸性磷酸酶、碱性磷酸酶与水稻化感潜力呈显著正相关,蛋白酶、脱氢酶活性与其他土壤酶、土壤微生物区系、水稻化感潜力间均无显著相关性。化感水稻降低根际土壤多酚氧化酶活性,有利于根际化感物质的积累,提高了酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性,促进土壤磷、碳循环,为实现水稻化感效应奠定基础。

土壤性质及生物化学因素与植物化感作用的相互影响

化感作用与植物环境因素密切相关,而土壤是陆地植物生长的基础环境。到目前为止,较全面地总结土壤性质及生物化学因素与植物化感作用相互影响的研究进展的综述还很少见。文章试图对之进行总结,为更深入地研究它们之间的关系提供参考依据。当前的研究进展显示,(1)土壤因子(土壤质地、有机无机物质和水分)影响土壤中化感物质的植物毒性。化感物质到达土壤后,通过微生物分解、表面吸附、聚合作用、pH变化、离子交换、改变氧气浓度等各种机制,将发生许多变化,这些变化包括从降低植物毒性直至提高惰性次生代谢物的毒性。土壤的吸附、解吸和降解控制了化感物质的潜在生物有效性。化感物质要达到对植物有化感效应,它们必须长期持续地存在于土壤中,以致它们在溶液中累积到引起化感效应的较高水平。(2)土壤微生物活性决定了化感物质的活性,它们不仅钝化了植物毒素,而且还释放了新的有毒化合物。土壤微生物酶和菌根影响植物化感作用和土壤养分水平的相互关系,而化感物质也能改变土壤微生物区系的结构和活性。(3)植物次生代谢物由于它们对土壤硝化细菌的影响和以有机形态对氮的固定,而影响氮循环。微生物和各种物理、化学的降解过程,影响从植物和土壤中释放的化感物质的去向。土壤环境中化感物质的去向决定了自然环境中化感作用的表达。文章最后提出了化感作用的研究展望。