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13 篇 肥料效应
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12 篇 土壤有机碳
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11 篇 红壤
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20 篇 山西省土壤肥料工...
20 篇 中国科学院研究生...
20 篇 四川农业大学
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14 篇 中国农业科学院农...
14 篇 河北省农林科学院...
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14 篇 沈阳农业大学
12 篇 华南农业大学
12 篇 西北农林科技大学
12 篇 江苏省农业科学院...
10 篇 西南林业大学

作者

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22 篇 窦森
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14 篇 贾仲君
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10 篇 周建斌
10 篇 陈丽珍
10 篇 张华勇
10 篇 王俊华
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8 篇 梁斌
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面向未来的土壤微生物生态学研究

面向未来的土壤微生物生态学研究

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中国土壤学会第十二届全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：贺纪正中国科学院生态环境研究中心

土壤是由地球陆地表面矿物质、有机质、水、空气和生物等组成,能生长植物的未固结表层.土壤微生物组成复杂,类群繁多,数量巨大,功能多样.据估计,1克土壤中生存着成千上万种多达上十亿(109)个的微生物个体(细胞),是人类取自不尽的生物资...

土壤是由地球陆地表面矿物质、有机质、水、空气和生物等组成,能生长植物的未固结表层.土壤微生物组成复杂,类群繁多,数量巨大,功能多样.据估计,1克土壤中生存着成千上万种多达上十亿(109)个的微生物个体(细胞),是人类取自不尽的生物资源库、基因资源库、代谢产物库.但是,这些数量巨大的微生物仅有很少部分(0.1％～ 1％)是可以分离培养的,绝大部分微生物在现有实验室条件下尚处于不可培养状态.土壤微生物以各种不同的方式改变着土壤的物理、化学和生物学特性,参与土壤有机质的分解与合成、养分的释放与固定、污染物的降解、土壤团聚体的形成等过程,在可持续农业、环境保护、资源开发和全球气候变化等方面发挥着重要作用.由于研究传统与研究手段上的差异,过去有关土壤微生物多样性及功能的实验研究(微生物学研究领域)多侧重于刻画特定微生物的代谢活性进而描述微生物的功能;而有关生物的多样性与生态系统功能的实验研究(生态学研究领域)多侧重于考察植物多样性对生态系统功能的影响,很少考虑土壤微生物的多样性.考虑到土壤微生物作为生态系统分解者的事实以及生态系统地上部分与地下部分的紧密联系,研究土壤微生物多样性及生态系统功能显得十分必要.虽然近20多年来分子生物学技术的发展及应用极大地促进了对土壤微生物组成和多样性的认识,但土壤微生物多样性仍然是个谜.土壤微生物生态学研究对于探索自然生命机制、开发起常生物资源、应对全球气候变化、治理各类环境污染、维持生态服务功能及促进土壤可持续利用等方面具有重要意义.对土壤微生物群落多样性特征、分布格局、重要元素循环过程和机理的研究,随着分子生物学技术的迅速发展和应用,受到土壤学、生态学、微生物学领域学者的重视,成为相关领域的研究前沿.尽管近年来我国土壤微生物生态学的研究得到迅速发展,研究项目大幅度增多,分子生物学技术得到广泛应用,在有些方面取得了一定的成就,但总体来看,我国在土壤微生物生态学领域的研究与国际水平还有一定差距.我们研究的深度还不够,大多研究是基于土壤微生物群落多样性及其变化的描述性研究,未能将土壤微生物多样性与土壤系统过程和功能联系起来;我们研究的系统性还不够,研究课题分散且缺乏连续性,不能形成体系,缺乏在较大尺度的比较和综合分析,因而所得结论具有较大的"点"上的限制;我们研究的理论性还不够,很多研究往往缺乏理论设计,不能将所得结果用于检验和丰富土壤微生物生态学理论.这些都在一定程度上限制了我国土壤微生物生态学的发展和进一步提高.为此,我们需要在较大时空尺度上形成有组织的系统研究,推动我国土壤微生物生态学走向国际前列.面向未来的我国土壤微生物生态学的发展,应以新技术新方法为手段,瞄准国际微生物学发展的前沿和热点,结合我国可持续农业发展、资源环境保护和全球变化研究的重大需求,重点开展以下几方面的研究.第一,需要利用我国土壤资源丰富的优势,广泛收集我国不同典型生态系统的土壤样品,建立土壤微生物基因组样品资源库,为长期时空尺度上监测土壤微生物对环境条件变化的响应特征和适应机制提供可能.第二,需要重点考察土壤微生物的遗传多样性和功能多样性的空间分布特征,探讨土壤微生物的地理分布格局及其形成机制,探讨宏观生态学理论,如生态位理论、中性理论和生态代谢理论,在微生物生态学领域的适用性,为微生物生态学理论框架的建立提供依据.第三,鉴于土壤微生物在调控生物地球化学过程和维持生态系统功能方面的重要作用,要加强对其区系和空间分异规律、空间分布格局及形成机制的认识,对这些机制的认识将帮助人们更好地预测微生物群落结构和多样性对各种环境变化(如全球气候变化、土地利用方式改变和各种人为扰动等)的可能响应,进而制定更有效的管理措施和对策.第四,借助于高通量DNA测序技术的快速发展,未培养微生物的遗传组成和生命活动得到了很大程度的认识,宏基因组学和宏转录组学仍将是未来土壤微生物生态学领域一个极为重要的学科"生长点",这些技术结合稳定性同位素探针技术(SIP)和纳米级二级离子质谱分析技术(NanoSIMS)的应用,为揭示土壤微生物多样性与功能提供了有力手段,它们的应用需要紧紧围绕对土壤这样一个高度异质非均相复杂系统生物地球化学过程与机理的阐释,特别是重要生命元素碳、氮、铁、硫等元素循环转化机理及其耦合过程的认识,为土壤相关宏观过程调节和宏观管理措施制定提供依据.第五,全球气候变化背景下土壤微生物的响应与反馈机制.人类活动的扰动已加剧了全球气候变化,这不仅影响了地上植物的生长和群落组成,还直接或间接地影响了土壤微生物活性,特别是微生物介导的生物地球化学循环过程.尽管我们对气候变化与土壤微生物的影响及相应的反馈机制已有一定的认识,但对土壤微生物介导的温室气体产生机理,如何通过调控微生物功能特性而增加土壤碳储量、减缓土壤温室气体排放等一系列问题亟待解决.

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面向未来的土壤微生物生态学研究

面向未来的土壤微生物生态学研究

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中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：贺纪正中国科学院生态环境研究中心

土壤是由地球陆地表面矿物质、有机质、水、空气和生物等组成,能生长植物的未固结表层。土壤微生物组成复杂,类群繁多,数量巨大,功能多样。据估计,1克土壤中生存着成千上万种多达上十亿(10)个的微生物个体(细胞),是人类取自不尽的生物...

土壤是由地球陆地表面矿物质、有机质、水、空气和生物等组成,能生长植物的未固结表层。土壤微生物组成复杂,类群繁多,数量巨大,功能多样。据估计,1克土壤中生存着成千上万种多达上十亿(10)个的微生物个体(细胞),是人类取自不尽的生物资源库、基因资源库、代谢产物库。但是,这些数量巨大的微生物仅有很少部分(0.1%～1%)是可以分离培养的,绝大部分微生物在现有实验室条件下尚处于不可培养状态。土壤微生物以各种不同的方式改变着土壤的物理、化学和生物学特性,参与土壤有机质的分解与合成、养分的释放与固定、污染物的降解、土壤团聚体的形成等过程,在可持续农业、环境保护、资源开发和全球气候变化等方面发挥着重要作用。由于研究传统与研究手段上的差异,过去有关土壤微生物多样性及功能的实验研究(微生物学研究领域)多侧重于刻画特定微生物的代谢活性进而描述微生物的功能;而有关生物的多样性与生态系统功能的实验研究(生态学研究领域)多侧重于考察植物多样性对生态系统功能的影响,很少考虑土壤微生物的多样性。考虑到土壤微生物作为生态系统分解者的事实以及生态系统地上部分与地下部分的紧密联系,研究土壤微生物多样性及生态系统功能显得十分必要。虽然近20多年来分子生物学技术的发展及应用极大地促进了对土壤微生物组成和多样性的认识,但土壤微生物多样性仍然是个谜。土壤微生物生态学研究对于探索自然生命机制、开发超常生物资源、应对全球气候变化、治理各类环境污染、维持生态服务功能及促进土壤可持续利用等方面具有重要意义。对土壤微生物群落多样性特征、分布格局、重要元素循环过程和机理的研究,随着分子生物学技术的迅速发展和应用,受到土壤学、生态学、微生物学领域学者的重视,成为相关领域的研究前沿。尽管近年来我国土壤微生物生态学的研究得到迅速发展,研究项目大幅度增多,分子生物学技术得到广泛应用,在有些方面取得了一定的成就,但总体来看,我国在土壤微生物生态学领域的研究与国际水平还有一定差距。我们研究的深度还不够,大多研究是基于土壤微生物群落多样性及其变化的描述性研究,未能将土壤微生物多样性与土壤系统过程和功能联系起来;我们研究的系统性还不够,研究课题分散且缺乏连续性,不能形成体系,缺乏在较大尺度的比较和综合分析,因而所得结论具有较大的"点"上的限制;我们研究的理论性还不够,很多研究往往缺乏理论设计,不能将所得结果用于检验和丰富土壤微生物生态学理论。这些都在一定程度上限制了我国土壤微生物生态学的发展和进一步提高。为此,我们需要在较大时空尺度上形成有组织的系统研究,推动我国土壤微生物生态学走向国际前列。面向未来的我国土壤微生物生态学的发展,应以新技术新方法为手段,瞄准国际微生物学发展的前沿和热点,结合我国可持续农业发展、资源环境保护和全球变化研究的重大需求,重点开展以下几方面的研究。第一,需要利用我国土壤资源丰富的优势,广泛收集我国不同典型生态系统的土壤样品,建立土壤微生物基因组样品资源库,为长期时空尺度上监测土壤微生物对环境条件变化的响应特征和适应机制提供可能。第二,需要重点考察土壤微生物的遗传多样性和功能多样性的空间分布特征,探讨土壤微生物的地理分布格局及其形成机制,探讨宏观生态学理论,如生态位理论、中性理论和生态代谢理论,在微生物生态学领域的适用性,为微生物生态学理论框架的建立提供依据。第三,鉴于土壤微生物在调控生物地球化学过程和维持生态系统功能方面的重要作用,要加强对其区系和空间分异规律、空间分布格局及形成机制的认识,对这些机制的认识将帮助人们更好地预测微生物群落结构和多样性对各种环境变化(如全球气候变化、土地利用方式改变和各种人为扰动等)的可能响应,进而制定更有效的管理措施和对策。第四,借助于高通量DNA测序技术的快速发展,未培养微生物的遗传组成和生命活动得到了很大程度的认识,宏基因组学和宏转录组学仍将是未来土壤微生物生态学领域一个极为重要的学科"生长点",这些技术结合稳定性同位素探针技术(SIP)和纳米级二级离子质谱分析技术(NanoSIMS)的应用,为揭示土壤微生物多样性与功能提供了有力手段,它们的应用需要紧紧围绕对土壤这样一个高度异质非均相复杂系统生物地球化学过程与机理的阐释,特别是重要生命元素碳、氮、铁、硫等元素循环转化机理及其耦合过程的认识,为土壤相关宏观过程调节和宏观管理措施制定提供依据。第五,全球气候变化背景下土壤微生物的响应与反馈机制。人类活动的扰动已加剧了全球气候变化,这不仅影响了地上植物的生长和群落组成,还直接或间接地影响了土壤微生物活性,特别是微生物介导的生物地球化学循环过程。尽管我们对气候变化与土壤微生物的影响及相应的反馈机制已有一定的认识,但对土壤微生物介导的温室气体产生机理,如何通过调控微生物功能特性而增加土壤碳储量、减缓土壤温室气体排放等一系列问题亟待解决。

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栽培条件、养分和激素对水稻耐盐性的影响及其调控机理

栽培条件、养分和激素对水稻耐盐性的影响及其调控机理

引用

中国土壤学会第十二届全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：张振华刘强宋海星荣湘民彭建伟谢桂先张玉平 Abdelbagi M.Ismail 湖南农业大学资源环境学院长沙410128 植物营养湖南省普通高等学校重点实验室长沙410128 农田污染控制与农业资源利用湖南省重点实验室长沙410128 土壤肥料资源高效利用国家工程实验室长国际水稻研究所作物与环境科学系菲律宾马尼拉DAPO Box 7777

农业土壤盐碱化程度日趋严重,已经成为现代农业的最重要议题之一.据统计,全世界受到盐胁迫的耕作土壤己超过30％,严重影响了作物的正常生长,甚至导致死亡,这主要是由于土壤过量的Na+积累和植物体营养元素不平衡所致.因此,盐胁迫条件下... 详细信息

农业土壤盐碱化程度日趋严重,已经成为现代农业的最重要议题之一.据统计,全世界受到盐胁迫的耕作土壤己超过30％,严重影响了作物的正常生长,甚至导致死亡,这主要是由于土壤过量的Na+积累和植物体营养元素不平衡所致.因此,盐胁迫条件下相关营养元素与作物耐盐胁迫能力的关系成为众所关注的问题.本论文研究在2008-2010年间分三个大试验分别讨论了不同基因型水稻在大田和人工气候室(严格控制水、温、光和营养元素供应)条件下栽培条件、营养元素和植物激素对水稻耐盐胁迫性的调控机理.为进一步增强作物耐盐胁迫能力和提高产量提供理论依据.主要研究结果如下：1.通过对水稻正常和盐胁迫条件下的对比研究,探讨了植株养分与耐盐性的关系,试验结果表明,幼苗移栽时期的植株干物质量和叶面积与幼苗的耐盐性有显著的正相关性.正常条件下耐盐基因型植株把更多的可溶性糖转化成淀粉储存在体内,有更高的淀粉和碳水化合物含量;以及在盐胁迫条件下抑制可溶性糖转化成淀粉,同时把更多的淀粉转化成可直接利用的可溶性糖,是盐胁迫条件下水稻幼苗提高耐盐性的重要途径,也是耐盐基因型耐盐胁迫能力较强的重要原因.盐胁迫条件下植株能够保持较高的叶绿素a含量和叶绿素a/b比是植株有更强耐盐性的另一重要原因;是区分耐盐胁迫能力的重要生理指标.植株体内的Na+、K+含量和Na+/K+比是影响植株盐胁迫程度的主要影响因子,也是造成耐盐基因型和敏感基因型耐盐性差异的最直接指标;盐胁迫和正常条件下植株Ca2+和Mg2+含量差异显著,并且有显著的基因型差异.早期盐胁迫延迟了植株整个生长时期,是造成产量下降的主要原因;不会因为早期盐胁迫的结束而影响也随之结束.2.探讨了不同栽培条件对盐胁迫条件下水稻幼苗移栽成活率和生长情况以及水稻产量的影响及其基因型差异.结果表明,营养条件和栽培方式对不同基因型水稻耐盐胁迫性的影响机理各不相同.推迟幼苗移栽时间和施氮处理可以增强移栽幼苗的耐盐胁迫性都是由于植株干物质量和叶面积显著增加的结果.但不是造成耐盐基因型差异的原因;耐盐基因型特有的碳水化合物代谢机制,根生长相对良好,以及减少Na+向地上部分的转运,都有利于增强耐盐胁迫性.盐胁迫条件下耐盐基因型和施氮处理植株能够保持较高的叶绿素a含量和叶绿素a/b比,是其有更强耐盐性的另一重要原因.带土移栽对根的伤害最小,从而减少根系对盐分离子的被动吸收;在以后的营养生长期有更高的生物量和更好的营养吸收能力.早期盐胁迫对耐盐基因型生育期的影响较小;带土移栽可以显著减轻盐胁迫对于水稻生育期的影响.这些都是盐胁迫条件下耐盐基因型和带土移栽有更高产量的重要原因.3.试验研究了营养液中的养分浓度及其养分在植株体的含量差异对苗期不同水稻基因型耐盐性的影响.结果表明,盐胁迫条件下耐盐基因型与盐敏感基因型相比,植株体内有较低的Na+含量和较低的Na+/K+、Na+/Ca2+和Na+/Mg2+浓度比,以及有较高的K+含量.盐胁迫条件下提高营养液中Ca2+和Mg2+的含量(60mM)可以显著降低植株体Na+的含量和Na+/K+、Na+/Ca2+以及Na+/Mg2+比,且Ca2+处理的影响大于Mg2+处理;而K+处理对以上指标的影响远远小于Ca2+处理和Mg2+处理,这也是K+处理对水稻耐盐性影响相对不明显的内在原因.盐胁迫条件下耐盐基因型相对于盐敏感基因型植株地上部分有更高的K+含量,更低的Na+含量,Na+/K+、Na+/Ca2+和Na+/Mg2+也明显降低;而根部K+含量反而降低,Na+/K+、Na+/Ca2+和Na+/Mg2+比则明显升高;这些都是耐盐基因型相对于盐敏感基因型保持较高的生长速率和较低的耐盐胁迫评价值的内在原因.4.试验研究了植株体营养元素在各器官的分配差异对苗期不同水稻基因型耐盐性的影响.结果表明,盐胁迫条件下耐盐基因型和盐敏感基因型植株新生器官中的Na+含量以及Na+/K+、Na+/Ca2+和Na+/Mg2+比明显低于衰老器官,而K+含量则明显高于衰老器官;与光合作用密切相关的Mg2+在叶片中的含量明显高于其他器官.植株体把更多的Na+转运到植株体衰老器官,而把更多的K+转运到新生器官,同时保持新生器官较低的Na+/K+、 Na+/Ca2+和Na+/Mg2+比是植株体提高耐盐胁迫性能的有效手段.5.研究了两水稻基因型短期和长期盐胁迫条件下植株激素含量、耐盐性和生理反应的差异.结果表明,盐胁迫条件下耐盐基因型相对于敏感基因型保持了较高的光合作用效率、蒸腾速率、气孔导度和叶片水势,从而保持了更高的生物量,稀释了植株体内盐分离子的浓度而减轻盐胁迫.两水稻基因型在盐胁迫条件下对盐分的总吸收量并无明显差异,耐盐基因型根部较强的耐盐性和较大的生物量可以储存更多的Na+,从而减少Na+向地上部的转运量.盐胁迫初期植株还没有时间形成更多的耐盐胁迫机制

关键词：水稻基因型苗期盐胁迫耐盐性营养元素植物激素调控机理

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