根际微生态系统中豆科植物-根瘤菌共生固氮及其在可持续农业发展中的作用

豆科植物-根瘤菌共生固氮是根际微生态系统中一类特殊的植物-微生物共生体,是自然界最为重要的氮源.受施用高量氮肥带来的环境污染和资源浪费的影响,国际社会普遍重视豆科植物—根瘤菌共生固氮在可持续农业发展中作用的研究.本文简要综述了该领域近几年的研究进展以及作者的一些研究结果,探讨了豆科植物—根瘤菌共生固氮在间作和轮作种植制度中的作用及相应机制.

植物根表铁膜的形成及其营养与生态环境效应

论述了根表铁膜的形成条件、形态和矿物学组成及在根表的沉积位置 ,讨论了根表铁膜作为铁库改善植物Fe营养、影响P、Zn等营养状况的植物营养效应以及铁膜通过吸附或共沉淀的外在抗性机制和竞争代谢敏感位点的内在抗性机制 ,在提高植物抵抗Cu、Ni、Cd、As等重金属毒害和强酸。

根际微生态系统理论在我国农业高产高效中的作用——间套种作物种间的根际微生态效应的发现及应用前景

近年来我们通过田间、盆栽、根箱试验对间作套种种间根际相互作用进行了系列研究,并对根际微生态理论在间套作中的应用进行了初步探讨.结果表明,根际效应对间作作物产量优势具有重要贡献,边行增产的84.4%(小麦-玉米)和53.6%(小麦-大豆)中,根际交换作用的贡献分别为37.8和23.2个百分点.

中国畜禽粪便产生量估算及环境效应

通过对畜禽粪便年排放量的估算方法和畜禽粪便排泄参数的确定,估算了我国畜禽养殖业粪便产生量并对由此产生的环境效应进行了评价.结果表明,2003年我国畜禽养殖业共产生31.90亿t粪便,是当年工业产生固体废物的3.2倍;畜禽粪便及其中的氮、磷纯养分平均耕地负荷分别为24t/hm2,N107kg/hm2和P29kg/hm2.部分地区的畜禽养殖业已经对当地环境构成了污染.

活性铁作为植物铁营养状况诊断指标的相关研究

通过研究铁供应状况和不同形态氮素对植物铁营养状况的影响，比较分析组织中全铁及活性铁含量与叶片叶绿素含量、过氧化物酶及过氧化氢酶活性的相关性，认为活性铁含量比全铁含量能更准确地反映植物的铁营养状况，尤其是对于双子叶植物，有望发展成为诊断植物铁营养状况的可行指标。

根系氧化力不同的水稻品种磷锌营养状况的研究

采用琼脂培养和土壤培养试验研究了根系氧化能力不同的水稻品种磷、锌的营养状况。结果表明 ,在选用的5个水稻品种中 ,根系氧化力较高的品种LR 2、TZ88 145和YY 1,其根表铁膜数量明显高于根系氧化力较弱的品种KZ89 113和KZ89 112。根系氧化能力高 ,根表形成的铁膜数量多 ,富集的磷、锌数量也多 ,反之则少。这就构成了“根系氧化力不同的水稻品种—根表形成的铁氧化物胶膜数量不同—富集在铁膜上的磷、锌数量不同—水稻的磷、锌营养状况不同”的连锁关系。

底土胁迫效应与植物根系的适应性

系统分析了底土的物理、化学和生物特性及养分资源状况,阐述了底土对植物根系生长的直接和间接影响,探讨了植物根系生长对底土性质的影响,明确了底土改良方法主要包括常规方法和生物学改良方法,讨论了植物根系的生物穿孔效应对底土的改良作用及其影响因素,指出利用植物对废土环境胁迫的适应性和抗逆能力,采用遗传工程技术选育抗性品种,是持续改良底土的有效方法。研究底土胁迫效应及植物的适应性对合理开发底土资源,提高农业生产潜力,发展可持续农业具有重要意义。

中国作物秸秆资源利用现状分析

根据全国农业技术推广服务中心的 2 0 0 0年度土壤肥料专业统计数据 ,分析研究了中国秸秆资源数量、利用途径及养分去向。结果表明 ,2 0 0 0年全国秸秆资源总量达 5 .5 4 1× 10 8t,其中含有的N、P2 O5、K2 O分别为4 .939× 10 6t、15 6 7× 10 6t、9.82 5× 10 6t,总养分为 1.6 33× 10 7t;在作物秸秆资源中 ,以水稻、玉米和小麦为主 ,共占76 .1% ;秸秆利用中 ,肥料、燃料和饲料量分别占秸秆资源的 36 .6 %、2 3.7%和 2 2 .6 % ,其它如原料、焚烧和弃置乱堆共占 17% ;秸秆资源中的养分利用也是以肥料量最多 ,其次是燃料和饲料 ,原料、焚烧和弃置乱堆较少 ,N、P2O5和K2 O养分还田率分别为 4 7.3%、82 .9%和 84 .4 % ,每年有大量养分损失 ;

纳米结构SiO_2与植物真菌病害发生的关系

从植物体内的纳米结构SiO2 和化学合成的纳米结构SiO2 在叶表的沉积以及沉积之后赋予植物叶片独特的物理学特性入手 ,详细讨论了纳米结构SiO2 抑止真菌孢子和寄主表面的高度专一性的超分子识别过程的第一步反应 ,从而提出纳米结构SiO2 可能改变植物叶表面原有的拓扑结构和疏水等物理学特性 ,即形成特殊的双亲性表面 ,影响真菌胞外物质的释放和芽管、附着胞及侵染钉的形成 ,阻断真菌孢子早期的侵染过程 。

两种间作体系中养分竞争与营养促进作用研究

应用根系分隔技术研究小麦 /蚕豆、小麦 /大豆间作中养分竞争和营养促进作用结果表明 ,与豆科根系相互作用时小麦生物量和养分吸收量均大于完全分隔和 30 μm孔径尼龙网分隔处理 ;与小麦根系相互作用时大豆生长受抑 ,生物量低和养分吸收量下降 ,而蚕豆生物量和养分吸收量未受显著影响。小麦竞争能力强于蚕豆和大豆 ,小麦 /大豆间作体系存在种间竞争作用 ,而小麦

玉米花生混作对花生根系还原力和花生铁营养的影响

采用自行设计的立培一营养液联合体系培养装置．研究了混作对花生根系还原力和铁营养状况的影响。向营养液中供给难溶性的氢氧化铁后，在不同的时间内测定花生根系的还原力及新叶中铁的含量。结果表明，在3～9天中单作花生还原力明显高于混作花生，12～15天期间单作花生还原力迅速下降并低于相应的混作花生；而混作花生在6～15无中缓慢上升，并在较长时间内维持了较高的还原力。花生新叶活性铁含量测定结果表明，在加入难溶性氢氧化铁后第3天，单作、混作花生新叶活性铁含量无明显的差异，而至第9天、第15天时，单作花生活性铁含量低于混作花生。玉米与花生混作对改善花生营养状况具有重要的作用。

玉米-花生混作系统中的氮铁营养效应

采用盆栽试验的方法研究了不同施氮水平和种间相互作用对花生铁营养、根瘤固氮能力以及系统氮营养的影响。结果表明,在本试验种植密度下,施氮水平和种植方式对下针期单株花生生物量无显著影响。在不同施氮水平下,玉米-花生混作不仅均显著改善了花生铁营养,而且玉米对氮素的大量吸收显著降低了混作花生根际土壤硝态氮的质量分数,从而使得花生根瘤数增加,根瘤固氮酶活性增强。混作花生铁营养受混作玉米氮营养及作物发育状况的影响较大,并且下针期花生固氮酶活性受施氮抑制及花生铁营养改善的促进。这说明,根际土壤硝态氮的质量分数的降低和花生铁营养的改善是石灰性土壤上花生固氮能力增强的关键因素,而花生生物固氮作用的增强是该混作系统体现氮营养优势的主要原因。

玉米-花生混作对系统内氮营养的影响研究

试验研究玉米-花生混作对系统内N营养的影响结果表明,种植密度花生∶玉米=5∶3混作对玉米、花生单株生物量、植株全N及单株吸N量均无明显影响,但显著降低混作花生根际土壤NO3--N浓度,同时显著增加混作花生根瘤数,提高单株根瘤固N酶活性。

植物营养性状有关基因的分子标记及定位

养分逆境是世界范围内中低产田的主要限制困素之一，如酸性土壤的低有效磷、铝毒，石灰性土壤铁锌的缺乏等等。耕作制度和增加化肥投入是生产上最主要的矫正措施。对于经济落后、资源缺乏国家而言，经济有效的战略措施之一是发展低投入农业生产途径，依靠选育优良品种，使之具有适应土壤环境逆境及养分高效吸收利用的特性。大量研究表明，作物对各种元素胁迫的反应程度存在基因型差异［１］，这为筛选和培育养分高效吸收利用的作物良种提供了遗传潜力。筛选遗传资源、定向培育良种本身是一项复杂的工程，而作物营养效率多为数量性状，是受微效多基因来控制的［２，３］，给早期筛选和选育工作造成很大的困难。分子标记技术的应用以及各种作物中高密度分子标记连锁图谱的构建，不仅有助于人们深入了解植物营养性状的遗传背景。

确定植株叶片营养诊断系统中标准值的数学模型

假定植株叶片养分含量比值与其对应的标准值的欧氏距离与植株生物量或产量之间存在线性关系，由此数学模型可估计植株叶片养分含量比值的标准值。根据模型估计的标准值建立了诊断植株养分平衡状况的方法（称为改进的DRIS法），由此方法诊断结果与DRIS诊断结果基本吻合。

肥料投入水平与养分资源高效利用的关系

提高资源利用效率是实现农业可持续发展目标的核心,本文以山东省和全国作物施肥现状研究为基础,探讨了肥料投入与养分资源效率及环境风险的关系。从区域、农户和 吨粮田不同层次上的分析表明,高投入下可以实现高效率,关键是提高综合管理的科学水平;经济作物生产中存在经济效益和资源效率分离的现象,生产者受经济利益驱动,大量投入肥料,由此会带来极低的资源效率和巨大的环境风险;在注意经济发达地区高化肥投入带来的环境问题的同时,还需要关注发展高经济价值作物带来的低资源效率和高环境风险。

植物矿质营养的生态意义——Ⅱ.植物对矿质养分的吸收、利用和分配

阐述了植物对矿质养分的吸收;植物相时生长率与奢侈吸收;养分的分配与利用效率;养分的储藏与损失方面的研究进展。

离子交换树脂膜在土壤植物营养研究中的应用

阐述了离子交换树脂膜的工作原理及其发展变迁的三个阶段；详细综述了９０年代以来国内外应用离子交换树脂（膜）在土壤、植物营养科学领域中的研究和应用进展；最后对该技术的应用前景及其进一步发展存在的问题进行了简述．

农林牧复合生态经济系统在我国农业可持续发展中的地位与作用

阐述了农林牧复合生态经济系统的概念及内涵,以开封沙地试区近年建设农林牧复合生态经济系统的实例,论证了农林牧相互促进、协调发展,进而实现生态、经济和社会效益统一的可行性及其在我国农业可持续发展中的地位与作用。

植物磷营养状况对丛枝菌根真菌生长及代谢活性的调控

采用四室隔网培养装置,以玉米为宿主植物,通过在植物生长室设0、50、250和500 mgPkg-1 4个施磷水平,研究了植株体内的磷营养状况对AM真菌Glomus sinuosum和Glomus intraradices生长及活性的影响。研究发现在不施磷条件下,接种AM真菌G. intraradices显著促进了植物生长和磷的吸收;低磷条件(50 mgPkg-1)下,接种菌根真菌显著促进了植物对磷的吸收,但对植物生长没有明显的影响;而在高磷条件(250 mgPkg-1 和500 mgPkg-1)下,接种菌根真菌不但没有促进植物的生长和磷的吸收,反而对其有抑制作用。随着施磷水平的提高, AM真菌根内菌丝的碱性磷酸酶活性显著下降;与不施磷相比,低量(50 mgPkg-1)供磷增加了AM真菌土壤中根外菌丝的密度,高磷(250 mgPkg-1 和500 mgPkg-1)降低了土壤中根外菌丝的密度。上述结果说明:⑴ 给宿主植物施用磷肥引起的植物磷营养状况的改变,对AM真菌生长和代谢活性具有一定的调控作用;⑵ G. sinuosum和G. intraradices两种AM真菌的生长和代谢活性对施磷水平的响应程度无显著性差异;⑶ 高磷抑制AM真菌生长和代谢活性,使真菌吸磷量减少。