植物根际营养研究进展

根际是受植物活根影响的土壤微区。植物根际营养生态是近年来的研究热点。笔对根际土壤采样方法和营养检测技术、根际微区养分状况、根系分泌物对根际营养影响等方面的研究进展进行了综述。着重介绍了根际土壤田间采样和室内模拟培育方法,根际微域营养检测常用的电极法、电子探针法和冰冻切片法,总结了近20年来国内外根际土壤氮、磷、钾营养状况的研究成果,深入分析了根系分泌物对根际环境、养分释放及植物适应养分胁迫等的影响,提出了植物根际营养研究今后应加强的领域和方向。     

根系分泌物在有机氯农药残留降解过程中的作用

为了探讨根系分泌物在植物修复持久性有机污染物过程中的作用,借助盆栽模拟实验,研究了苏丹草(Sorghum sudanense)的根系分泌物对土壤中有机氯农药(organochlorine pesticides,OCPs)残留的降解效应以及对根际微生物群落结构的影响.结果显示,供试质量比(0~336.48 mg·kg~(-1))范围内,根系分泌物促进了"根际"土壤(TR_2)中OCPs的去除.添加30 mL总有机碳质量浓度为246 mg·L~(-1)根系分泌物浓缩液修复平衡20 d后,"根际"土壤(TR_2)中OCPs去除率高达79.21%(69.23%~86.49%),比对照组(CK)高出36.43%,比微生物活性被抑制的TR_1组高出52.28%;相同污染水平下,"根际"土壤(TR_2)中土壤微生物碳也明显高于CK、TR_1组.实验期间,细菌的磷脂脂肪酸在OCPs污染土壤中占主导地位,其次为真菌,它们的群落动态与OCPs降解速率的变化趋势相一致.说明OCPs降解过程中,根系分泌物通过改变根际土壤中细菌、真菌的种群数量及其群落结构所营造的根际微生态环境,是促进OCPs降解的关键因素.     

林木根际微生态过程与细根寿命调控机制研究进展

细根在森林生态系统中具有重要的生物学和生态学地位。细根寿命取决于树种本身,也受控于环境条件。根际作为植物、土壤与微生物三者交互作用的区域,其中的微生态过程对细根寿命的调控具有决定意义。笔者基于当前国内外细根寿命调控的主要因素,分别从根际碳沉积与根际微生态过程、根系对根际微生物群落构建的影响、根际微生物对细根寿命调控的可能机制3个方面对根际微生物与根系的互作效应,及其对细根寿命调控机制的相关研究进展进行综述。在此基础上,提出了:①酚酸介导的植物-微生物化学对话机制是未来根土互作研究的重要领域;②根系与微生物互作主要以光合产物碳作为枢纽,根际碳沉积促进了土壤微生物在根际的定殖,进而导致根际的微生物群落在组成和结构上与非根际土壤的呈现显著差异;③根土互作过程中由根系和根际微生物产生的信号物质可能对根系的生长发育产生显著影响;④作为细菌的主要群感信号分子,酰化高丝氨酸内脂(AHLs)可参与调控根系细胞的凋亡;真菌侵染根系后也可能导致根内活性氧(ROS)累积,进而调控根系细胞凋亡。目前未见根际微生物参与根系寿命调控的研究报道。建议进一步构建细菌群落演变-群感信号表达-细根寿命关系模型,以及真菌侵染-活性氧信号内稳态调控-细根寿命关系模型,这些对深入揭示林木细根衰老和凋亡的微生态调控机制具有重要理论意义。     

植物根际细菌的促生机制

植物根际促生细菌是指生活在植物根系土壤的一类可促进植物对矿质营养的吸收和利用,并能抑制有害微生物从而促进植物生长的益生菌类。人们对植物根际促生细菌的作用机制进行了广泛深入的研究。对植物根际促生细菌的促生机制进行综述。     

石油污染土壤植物根际微生态环境与降解效应

利用大庆油田石油开采区的污染土壤作为供试土壤,选择紫花苜蓿和披碱草为供试植物,通过监测根系微生物活性、石油烃降解效率等指标,建立植物根际微生态环境生物和非生物因子之间的量化关系,揭示污染土壤石油烃降解效应和影响要素.研究结果表明,植物根系可改善污染土壤持水能力和微生物活性,与无根系土壤相比,提高含水率达10%. 植物根际微生物的数量高出1～2个数量级, FDA(荧光素双醋酸酯)活性高出0.29～0.36. 经过150 d的降解,植物根际油污土中石油烃的降解率比无根系土壤高 9.1%～15.5%. 污染土壤植物根际微生态环境对微生物活性具有诱导作用,有利于石油烃的降解和污染土层的生物修复.     

西部干旱半干旱煤矿区微生物修复机理与应用研究

正西部干旱半干旱煤矿区气候干旱、土壤贫瘠、生物种群单一,煤炭开采致使矿区生态环境更加脆弱。井工开采损伤了地表环境,地表沉陷、裂缝发育、土地退化、根系拉伤,露天开采剥离倒堆,土层重构,生态重建,因此煤矿区态修复或生态重建都需要系统研究,不只是单纯表面的植树种草,真正需要从修复生态系统的功能和结构角度来综合考虑土壤生态系统的稳定性和可持续性,从本质上解决土壤生产力的恢复和生态群落的重建问题。植物、动物和微生物是生态群落中有生命力的主体,动物的生存依赖于植物和微生物,而根际微生物又是活跃在植物根系与土壤间的活性生物。     

盐生植物根际对土壤中微生物数量和酶活性的影响

选择滨海盐碱地为研究对象,通过实验就盐生植物根际对土壤中微生物的数量和酶活性的影响进行了初步研究.实验结果表明,盐生植物种植后,根际土壤的微生物数量比非根际土壤明显增加,酶活性也有不同程度的提高.植物根系越发达,土壤中微生物的数量越多,土壤酶的活性也越高.为盐渍化土壤的植物修复提供了理论数据,具有一定的现实意义.     

喀斯特生境不同功能型植物根系中AM侵染与氮磷含量的关系

【目的】高度异质的喀斯特生境中维持了丰富的植物物种。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)在促进植物养分吸收及维持物种之间的功能关系具有重要作用,研究喀斯特生境不同功能型植物根系中 AM 侵染与植物氮磷含量的关系对深入探索喀斯特物种多样性维持机制具有重要意义。【方法】选取典型喀斯特生境植物群落为对象,按乔木型、灌木型、草本型和藤本型划分功能型,在半径为3m 的样圆内选取香樟(Cinnamomum cam phora)作为供体植物标记15N同位素,测定了样圆内所有植物叶片δ15N值及氮(N)与磷(P)的含量、根系 AM 侵染率、根际土壤孢子密度等。【结果】供体香樟中的15N向样圆内所有植物转移,植物功能型差异和物种的差异明显影响了植株叶片的δ15N值;乔木型植物的根际土壤孢子密度、叶片 N 含量及δ15N值最高,香樟的根际土壤孢子密度和叶片δ15N值最高,而女贞(Ligustrum lucidum)叶片 N含量最高;灌木型植物叶片的 N 含量、P含量、N 与 P的含量比、δ15N值以及根系AM侵染率、根际土壤孢子密度最低,其中烟管荚蒾(Viburnum utile)的根系 AM 侵染率和根际土壤孢子密度为0;草本型植物的根系 AM 侵染率和叶片 P含量最高,其中丝叶薹草(Carex capilliformis)的叶片 P含量和根系 AM 侵染率最高,但叶片 N 含量最低。【结论】喀斯特生境中不同功能型植物叶片氮磷含量及氮转移量存在差异,不同植物的根系 AM 侵染率与根际土壤孢子密度、叶片 P含量有明显的正相关关系,叶片δ15N值与叶片N含量、根际土壤孢子密度有明显的正相关关系。
     

六种红树植物原位根系及根际土酚酸总量比较分析

植物根系分泌物中酚酸类物质具有较强化感活性,但对红树植物相关研究很少,特别是对原位状况的研究。本研究采集广东湛江国家级自然保护区内六种建群红树植物的根系、根际土与非根际土样品,采用铁氰化钾与三氯化铁显色法进行酚酸总量的测定,对结果进行比较:红海榄根系酚酸总量最高,平均值为8 837.28μg/g。木榄根际土与非根际土酚酸总量平均值最高,分别为13.20μg/g、20.12μg/g。在18个样品中,只有8个样品根际土酚酸总量高于非根际土。根际土中酚酸含量有可能因微生物分解或土壤吸附及降解的综合作用而低于非根际土中含量。红树植物根系酚酸百分释放量很低,红海榄仅为0.0504%。该领域的研究对厘清红树林生态机制尤其是根系微生态的作用机制具有重要意义。     

根际微生物介导药用植物-土壤负反馈形成连作障碍的作用机制

连作障碍等植物-土壤负反馈现象会造成药用植物病害频发、品质下降等问题，根际微生物是药用植物-土壤负反馈过程中的重要参与者。讨论了连作条件下药用植物根系分泌物代谢对根际微生物区系的调控机制，以及根际微生物介导药用植物-土壤负反馈的连作障碍形成机制，明确了根际微生物在药用植物-土壤反馈中的核心调控作用以及与连作障碍形成的相关性，并以植物-土壤反馈为切入点，进一步系统探讨植物-土壤-微生物互作体系，提出从改进种植模式、探明分子机制、生物防治等方面减缓植物-土壤负反馈作用。     

喀斯特生境不同功能型植物根系中AM侵染与氮磷含量的关系

【目的】高度异质的喀斯特生境中维持了丰富的植物物种。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)在促进植物养分吸收及维持物种之间的功能关系具有重要作用,研究喀斯特生境不同功能型植物根系中AM侵染与植物氮磷含量的关系对深入探索喀斯特物种多样性维持机制具有重要意义。【方法】选取典型喀斯特生境植物群落为对象,按乔木型、灌木型、草本型和藤本型划分功能型,在半径为3m的样圆内选取香樟(Cinnamomum camphora)作为供体植物标记15 N同位素,测定了样圆内所有植物叶片δ15 N值及氮(N)与磷(P)的含量、根系AM侵染率、根际土壤孢子密度等。【结果】供体香樟中的15 N向样圆内所有植物转移,植物功能型差异和物种的差异明显影响了植株叶片的δ15 N值;乔木型植物的根际土壤孢子密度、叶片N含量及δ15 N值最高,香樟的根际土壤孢子密度和叶片δ15 N值最高,而女贞(Ligustrum lucidum)叶片N含量最高;灌木型植物叶片的N含量、P含量、N与P的含量比、δ15 N值以及根系AM侵染率、根际土壤孢子密度最低,其中烟管荚蒾(Viburnum utile)的根系AM侵染率和根际土壤孢子密度为0;草本型植物的根系AM侵染率和叶片P含量最高,其中丝叶薹草(Carex capilliformis)的叶片P含量和根系AM侵染率最高,但叶片N含量最低。【结论】喀斯特生境中不同功能型植物叶片氮磷含量及氮转移量存在差异,不同植物的根系AM侵染率与根际土壤孢子密度、叶片P含量有明显的正相关关系,叶片δ15 N值与叶片N含量、根际土壤孢子密度有明显的正相关关系。     

根际微生物群落多样性在重金属土壤修复中的研究

植物根际微生物在植物修复重金属污染土壤时分泌的激素、铁载体、ＡＣＣ脱氨酶、黄酮类化合物和酚酸类等 有机物具有增强植物生长、促进植物根际对重金属吸收、转运和积累的作用,同时促进适应相应根际环境的功能微 生物群落的建立．文章结合作者课题组的研究结果,概述根际微生物在植物修复重金属污染土壤过程中的作用,总 结了根际细菌、真菌、古菌在植物修复中的作用,进一步分析了土壤污染类型、改良剂、根际植物的种类等对根际微 生物活动的影响,对今后植物修复重金属污染土壤过程中与根际微生物作用相关的研究进行了展望．     

模拟酸雨对白术根际微生物的影响

用不同pH值的模拟酸雨处理中药植株白术及其种植土壤,测定了白术根际微生物数量的变化.结果表明,酸雨影响白术根际微生物的生长,根际微生物总量随酸雨酸度的加大而减少;酸雨对白术根际环境中的细菌、放线菌、氮素生理群和碳素转化菌都有明显的抑制作用;适当的酸雨刺激（pH为5.0、4.5）促进了真菌的生长,但当酸雨pH＜4.5时,则抑制真菌的生长.植物根系的存在,可使酸雨对根际微生物各个类群的影响不同于非根际土壤微生物.     

小兴安岭小叶章根际微生态系统土壤碳空间分布特征

根际微生态系统包括土壤、植物根系和土壤微生物三大部分,它是联接大气、水体、土体、生物体碳流通的中间环节,是生态系统碳循环的关键部分。揭示小叶章根际微生态系统碳的时空动态对于研究小叶章生态系统碳循环具有重要意义。碳素是生命有机体的关键组成成分,根际微生态系统是物质循环的核心区域。论述了根际微生态系统的概念和内涵及其中间环节,是生态系统碳循环的关键部分。研究了国内外近年来根际微生态系统土壤有机碳(SOC)空间分布特征。分别描述了柱状实验和小室实验各类土壤的SOC含量。柱状实验和小室实验的结果显示了较好的一致性;在整个生长季节内,根层根际土和根层根表土SOC含量最高,表层根际土和下层根际土SOC含量相对较高,表层非根际土和下层非根际土SOC含量最低;且保持稳定。并且描述了柱状实验和小室实验各类土壤的土壤微生物量碳(MBC)含量。MBC的空间分布同样也包括为垂直分布和水平分布,垂直分布表现为MBC浓度的差异和微生物活性的差异,主要原因为根系在垂直方向上的不同生长特性导致不同的根系沉积,进而引起的微生物活性差异;水平分布主要由土壤微生物自身水平移动或在其它介质作用下的水平迁移所导致MBC在水平方向上浓度差异。     

根系输入对森林土壤碳库及碳循环的影响研究进展

植物根系输入是森林土壤碳库的重要来源。全球气候变化可能引起森林地下部分碳通量改变,进而影响森林土壤碳库及碳循环。笔者综述了根系输入对土壤碳累积、土壤活性碳库(包括土壤微生物生物量碳和可溶性有机碳)和土壤碳库稳定性的影响,综合分析了森林土壤呼吸、土壤微生物和土壤酶活性对根系输入变化的响应。分析发现:①根系输入减少可能减弱根际的激发效应,使土壤有机碳(SOC)短期增加,但从长期来看根系输入的缺失会导致SOC的减少;②根系分泌的一些物质促进土壤初始团聚体的形成,但其对矿物-有机质结合物稳定性的影响还不完全清楚;③根系输入减少会降低土壤呼吸作用;④微生物群落结构对根系输入变化的响应主要取决于微生物对底物质量和数量的适应,而这些响应在不同森林生态系统间可能也有差异;另外,酶合成主要取决于与微生物生长相关的资源分配到酶生产中的成本效率。目前,关于根系输入对碳循环,特别是土壤呼吸的研究比较多,但根系输入物组成复杂,微生物与酶对不同根系输入物的响应机制尚不清楚,这些响应在不同森林生态系统中也有差异;此外,根系输入对土壤碳库稳定性的作用常被忽视,根系与微生物的相互作用对碳循环和土壤碳库稳定性的影响还有很大不确定性。建议加强植物根系、土壤和微生物的相互关系研究,以深入理解气候变化背景下森林生态系统碳循环。     

根际微生物影响因素及其与植物互作研究进展

植物根际是植物与土壤互作的界面,定殖的微生物群落结构复杂,功能多样.植物在所有生长阶段均通过根际与土壤及其微生物进行复杂互作,环境与植物根际分泌物在很大程度上驱动根际微生物群落的变化.根际微生物与植物互作产生的复杂生态效应是土壤生态学研究的热点.综述了根际微生物群落的主要驱动因素,阐明了根际微生物增强植物营养吸收、抗病性、抗逆性的主要机制以及挥发性有机物介导的互作相关研究,以期明确根际微生物群落组装以及植物-根际微生物互作机制及其生态效应,为农林业生产及生态文明建设提供参考.     

神东矿区采煤沉陷地微生物复垦动态监测与生态效应

 利用环境减灾小卫星(HJ-CCD)产品,通过归一化植被指数(NDVI)、植被覆盖度(F_g)和叶面积指数(LAI)数据动态监测神东矿区采煤沉陷地微生物复垦的效果,与同期现场统计数据(株高、地径和冠幅)的对比分析表明,接菌提高了植被覆盖度和地上植物生物量,有效恢复了地表植被.对接种丛枝菌根真菌紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)根际土壤采样进行试验分析,结果表明接菌改良了植物根际微环境,扩大了根系吸收营养的范围,有利于矿区植被的恢复和重建.     

杨树根际土壤磷的分布特征及其有效性

采用样地调查的方法研究江苏省东台林场3、5、11年生I-69杨根际、非根际土壤磷素特征。结果表明，滨海盐渍土或轻度盐渍土壤无机磷主要以Ca—P形态存在，并且绝大部分是极难溶解的Ca-P。有效磷在3、5、11年生I-69杨根际明显富集，且随林龄增大，富集率显提高。根系对无机磷各组分的分布特征亦有明显的诱导作用，但Al—P、Fe-P、O-P在3种林龄I-69杨根际、非根际土壤中均无明显变化。I-69杨根系的诱导作用还表现在对土壤中不同形态无机磷相互转化的作用，如伴随着根际Ca10-P的亏缺，根际Ca2—P、Ca8—P富集。多元回归分析和逐步回归分析表明无机磷各组分对植物有效性有明显差异，Ca2—P对有效磷贡献最大，其在根际的积累是根际有效磷富集的根本原因，Ca10-P也与有效磷关系密切，是植物的潜在磷源。     

我国草地植物根际研究展望

根际(Rhizosphere)是土壤—植物生态系统物质交换的活跃界面。在农业和林业领域,对植物根际已经开展了大量研究,但是对草地植物的研究仍然少有报道。草地植物物种丰富,生态系统复杂,要对草地生态系统的物流有正确的认识,根际这一土壤-植物界面是重要的方面,需要对草地植物根际开展研究。文章从植物根际矿质营养、根际微生物、根际分泌物等几个方面研究作一介绍,并总结农业和林业方面的根际研究热点,对草地植物根际的研究作一展望。     

刺槐,国槐根际土壤中氨基酸和IAA的含量

本文对刺槐和国槐根面与根际土壤中游离氨基酸及植物生长素ＩＡＡ进行了分析，并研究了茎环割后上述生化成分的数量变化。结果表明：刺槐和国槐根面氨基酸组成和数量有很大差别；茎环割后，根面氨基酸的含量显著增加；两个树种根际土壤中氨基酸含量显著低于根面刺槐根面和根际土壤中ＩＡＡ含量均大于国槐。茎环割后，刺槐、国槐根面ＩＡＡ显著增加，表明根面ＩＡＡ的存在是根系代谢和根际土壤微生物共同作用的产物．