土壤紧实胁迫下根系–土壤的相互作用 被引量：25

1

作者 张方博 侯玉雪 +2 位作者 敖园园 申建波 金可默 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期531-543,共13页

[目的]土壤紧实胁迫破坏土体理化性质,阻碍作物根系生长,降低作物产量,是限制农业生产力提高的世界性难题。根系形态结构决定了植物对土壤资源的探索能力及其对胁迫环境的适应性。讨论紧实胁迫下植物根系–土壤的相互作用,综述国内外关... [目的]土壤紧实胁迫破坏土体理化性质,阻碍作物根系生长,降低作物产量,是限制农业生产力提高的世界性难题。根系形态结构决定了植物对土壤资源的探索能力及其对胁迫环境的适应性。讨论紧实胁迫下植物根系–土壤的相互作用,综述国内外关于根系通过形态和生理改变等根系生物学潜力的发挥提高对紧实胁迫适应性的研究进展。[主要进展]土壤紧实胁迫增加根系穿透阻力,限制根系对土壤水分和养分的获取。植物根系会从形态和解剖结构方面对土壤紧实胁迫做出一系列适应性改变,充分利用土壤中的孔隙拓展生长空间。此外,根系也会对紧实胁迫做出生理响应,通过大量释放分泌物,影响根际土壤微结构,改变根土界面微域环境,降低根系生长的机械阻力。[展望]土壤紧实胁迫作为产量限制因素被长期忽视。通过发挥根系自身的生物学潜力,提高根系在紧实土壤中的适应性,对于最大限度地保证其在紧实胁迫下的正常生长非常关键,作为应对土壤紧实胁迫的有效策略具有重要的现实意义。未来的研究方向与重点包括:揭示紧实胁迫下根系分泌物与微生物的“对话机制”,探明紧实胁迫下根系–土壤–微生物的互作关系和作用机制,为发挥根系生物学潜力,强化关键根系/根际性状,塑造健康土壤结构,提高土壤紧实胁迫下的农业生产力提供科学依据。 展开更多

关键词 土壤紧实胁迫 根系 根分泌物 生物学潜力 相互作用

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土壤健康与农业绿色发展:机遇与对策 被引量：152

2

作者 张俊伶 张江周 +3 位作者 申建波 田静 金可默 张福锁 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期783-796,共14页

农业绿色发展是农业现代化的必由之路,土壤健康是农业绿色发展的基石。本文系统总结了国内外有关土壤健康的内涵、研究进展和发展趋势,探讨了提升土壤健康的途径和对策,并对我国未来健康土壤培育工程提出了建议和展望。健康土壤培育的... 农业绿色发展是农业现代化的必由之路,土壤健康是农业绿色发展的基石。本文系统总结了国内外有关土壤健康的内涵、研究进展和发展趋势,探讨了提升土壤健康的途径和对策,并对我国未来健康土壤培育工程提出了建议和展望。健康土壤培育的核心是消除土壤障碍因子,深入挖掘土壤生物学潜力,增碳提高资源效率,强化生物学过程,协同地上和地下生物互作。通过优化土壤内部调节过程,最小化外部的投入,以实现土壤生产功能和其他生态服务的同步提升。健康土壤的培育是一个系统工程,需要对投入品-生产过程-产品品质-产品加工-废弃物循环等全产业链进行系统综合考虑,多学科交叉创新,政产学研用一体化联合攻关,同时还需要政策保障和激励措施,需要全社会行动起来。 展开更多

关键词 土壤健康 农业绿色发展 障碍因子 生物强化 生态系统多功能

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集约化互作体系植物根系高效获取土壤养分的策略与机制 被引量：36

3

作者 张德闪 李洪波 申建波 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1547-1555,共9页

【目的】植物根系的形态与生理变化是植物从土壤中高效获取养分资源的重要机制,由相同物种或不同物种组成的互作体系中植物根系对养分的吸收利用受相邻植物竞争的强烈影响,阐明互作体系不同竞争条件下植物根系获取养分的策略并揭示其作... 【目的】植物根系的形态与生理变化是植物从土壤中高效获取养分资源的重要机制,由相同物种或不同物种组成的互作体系中植物根系对养分的吸收利用受相邻植物竞争的强烈影响,阐明互作体系不同竞争条件下植物根系获取养分的策略并揭示其作用机制,这是基于根系觅食行为探讨养分高效利用的根际调控途径与技术措施的重要理论基础。【主要进展】根系属性的互补性有利于降低根系间对养分的竞争。根系构型的互补性,例如深根系与浅根系植物互作,促进个体植株对土壤剖面不同深度养分的吸收利用;由根系可塑性介导的水平方向上根系空间分布的互补性,提高了植物根系对同一土层不同空间位点土壤养分的挖掘;个体植株根系形态属性与相邻植物根际生理过程的互补性促进根系对不同形态养分的利用。互作体系根系获取养分的策略具有高度互补性,这有助于提高整个作物系统的养分利用效率,进而提高生产力。根系空间生态位的分离(包括垂直与水平方向)以及根际生物化学特征生态位的分离,是驱动互作体系根系高效获取养分资源的主要机制。合理的根层调控可以提高植物根系挖掘土壤养分的能力;优化互作体系物种的搭配能充分发挥根的互作效能,提高养分利用的生物潜力。【问题与展望】今后应进一步针对集约化高投入作物体系,通过管理根层养分供应和物种间的互作效应,强化根际养分信号的调控作用,调节根系形态与生理特性,降低种间竞争,增强种间互利,以最大化根系和根际的生物学潜力,提高养分利用效率和作物产量,为实现以节肥增效为核心的可持续集约化作物生产提供重要的调控策略与途径。 展开更多

关键词 觅食行为 根系形态 根系生理 生态位分离 根际调控 减肥增效

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土壤微生物在枸溶性和聚合态磷肥活化利用中的作用 被引量：7

4

作者 杨紫杭 张林 冯固 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期654-663,共10页

【目的】如何实现磷肥高效利用是农业生产中亟待解决的重要问题。研究土壤微生物在磷肥形态转化与高效利用过程中的作用及机制,为理解作物-磷肥品种-土壤微生物匹配机制提供科学依据。【方法】盆栽试验选用褐土,速效磷为4.53 mg/kg,供... 【目的】如何实现磷肥高效利用是农业生产中亟待解决的重要问题。研究土壤微生物在磷肥形态转化与高效利用过程中的作用及机制,为理解作物-磷肥品种-土壤微生物匹配机制提供科学依据。【方法】盆栽试验选用褐土,速效磷为4.53 mg/kg,供试玉米品种为‘郑单958’。试验土壤首先进行高温灭菌和不灭菌处理,然后分别施用磷酸一铵(MAP)、钙镁磷肥(CMP)和聚磷酸铵(APP),肥料施用量均为P 100 mg/kg,同时,设置不施磷肥对照(CK)。玉米收获后测定地上部干重、磷吸收量,土壤pH、速效磷含量和碱性磷酸酶活性。以施磷处理与不施磷对照的差值作为各指标的磷肥效应,以不灭菌与灭菌处理的差值作为土壤微生物的作用效果。【结果】土壤在灭菌条件下,肥料利用率表现为MAP>APP>CMP,三者之间存在显著差异;不灭菌条件下,MAP和APP处理的肥料利用率无显著差异,但二者均显著高于CMP处理。不灭菌土壤CMP处理的玉米植株磷吸收量和根际土壤速效磷含量较灭菌土壤分别增加了116.3%、128.0%。不灭菌土壤APP处理的肥料利用率、玉米地上部生物量、植株磷吸收量和根际土壤速效磷含量,较灭菌土壤分别增加了40.7%、34.2%、41.2%、38.2%。与不施磷肥相比,不灭菌土壤CMP处理的根际pH值的增加值显著低于灭菌土壤,不灭菌土壤APP处理的碱性磷酸酶活性增加值显著高于灭菌土壤。【结论】在试验磷肥用量100 mg/kg下,土壤微生物对不同磷肥的作用存在差异。土壤微生物促进了枸溶性磷肥(CMP)和聚合态磷肥(APP)的活化,水溶性磷肥(MAP)能够满足植物对磷素的需求,因此土壤微生物对MAP的活化未表现出显著作用。本研究为进一步针对不同磷肥研发微生物调控技术,实现土壤-磷肥匹配提供理论支持。 展开更多

关键词 土壤微生物 磷酸一铵 钙镁磷肥 聚磷酸铵 褐土 玉米

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X射线荧光光谱法在测定土壤及植物矿质养分方面的应用 被引量：10

5

作者 何姣姣 江荣风 +4 位作者 王雁峰 武良 王盛锋 张宏彦 袁会敏 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-7,共7页

X射线荧光(XRF)光谱分析法有快速、无污染、分析成本低且可多元素同时分析和原位检测等优点,已经成为土壤、植物矿质养分测定的重要手段。文章介绍了应用X射线荧光光谱仪测定土壤植物矿质养分的基本原理与工作原理,重点综述了X射线荧光... X射线荧光(XRF)光谱分析法有快速、无污染、分析成本低且可多元素同时分析和原位检测等优点,已经成为土壤、植物矿质养分测定的重要手段。文章介绍了应用X射线荧光光谱仪测定土壤植物矿质养分的基本原理与工作原理,重点综述了X射线荧光光谱仪在土壤及植物体矿质元素测定方面的研究进展及影响因素,并对X射线荧光分析方法在农业方面的应用前景进行了展望。X射线荧光光谱仪测定的元素范围是元素周期表中从钠到铀。该仪器广泛应用于艺术品鉴定、考古学、食品安全、能源、矿产勘探、电子材料和土壤重金属的研究。使用XRF仪器定量测定土壤、植物矿质元素时,其测定结果受到仪器本身、样品含水量、样品颗粒大小以及土壤有机质含量等因素的影响。有研究证明,通过使用大量的校准样本集对光谱仪进行校准,XRF可用作土壤中元素总浓度的快速测定,还可以实现便携式X射线荧光(p XRF)光谱仪在实验室、田间原位条件下,对植物体矿质元素进行定量分析。 展开更多

关键词 X射线荧光光谱 土壤 植物 矿质元素

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新开垦土壤上构建玉米/蚕豆-根瘤菌高效固氮模式 被引量：16

6

作者 梅沛沛 王平 +3 位作者 李隆 张轩 桂林国 黄建成 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期62-74,共13页

为了在新开垦土壤上构建高效种植模式,本文采用温室盆栽和大田试验相结合的方法,选用4种根瘤菌接种方式(保水剂拌种、清水拌种、三叶期灌根和种子丸衣化)接种4种不同蚕豆根瘤菌(NM353、CCBAU、G254和QH258),分析接菌后新开垦土壤上玉米... 为了在新开垦土壤上构建高效种植模式,本文采用温室盆栽和大田试验相结合的方法,选用4种根瘤菌接种方式(保水剂拌种、清水拌种、三叶期灌根和种子丸衣化)接种4种不同蚕豆根瘤菌(NM353、CCBAU、G254和QH258),分析接菌后新开垦土壤上玉米/蚕豆间作体系的生产潜力、地上部氮素吸收和结瘤特性以及生物固氮等方面的优势,拟为该体系筛选出高效的根瘤菌及其接种技术。结果表明:接种NM353后,玉米/蚕豆间作体系中蚕豆籽粒产量比单作平均增加152.84%,而玉米保持相对稳产;以保水剂拌种的方式接种NM353的间作蚕豆地上部氮素积累量最高,蚕豆结瘤数、瘤重、固氮比例和固氮量均高于本试验中其他3种方式接种的根瘤菌。在盛花期和盛花鼓粒期,接种NM353蚕豆的固氮比例比接种CCBAU的分别高19.1%和11.1%,在各个生育时期两者固氮量之间差异均达显著水平;接种NM353与接种其他菌种间固氮量和固氮比例差异更显著。因此,在新开垦土壤上,用保水剂拌种的方式对间作蚕豆接种NM353根瘤菌,构建玉米/蚕豆-根瘤菌高效固氮体系,为新开垦土壤合理开发利用的可持续发展模式。 展开更多

关键词 蚕豆/玉米间作 间作优势 根瘤菌 生产力 氮素吸收 生物固氮

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植物内部磷循环利用提高磷效率的研究进展 被引量：16

7

作者 孙艳 洪婉婷 +2 位作者 韩阳 徐梓楷 程凌云 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2216-2228,共13页

【目的】磷素作为植物生长发育过程中必需的大量营养元素之一,因其在土壤中的难移动性使得根系对磷的获取有限。植物为满足其生长对磷素的需求,已经进化出一系列相应的机制提高对内部磷的再利用,以减少磷肥投入,保证产量的同时实现环境... 【目的】磷素作为植物生长发育过程中必需的大量营养元素之一,因其在土壤中的难移动性使得根系对磷的获取有限。植物为满足其生长对磷素的需求,已经进化出一系列相应的机制提高对内部磷的再利用,以减少磷肥投入,保证产量的同时实现环境友好。本文以植物内部磷的高效利用为核心,重点剖析植物有机磷库与无机磷库中磷素的活化再利用的途径,综述释放出的无机磷在不同组织和器官中的转运过程,并对今后深入研究磷再利用的有关方向作出展望。【主要进展】植物体内磷的存在形式主要包括无机磷和有机磷两种。植物吸收的多余无机磷会被暂时储存在液泡中,并在植物缺磷时外流到胞质以满足植物对磷的需求,位于液泡膜的磷酸盐转运蛋白负责无机磷在液泡和胞质之间的分配。存在于核酸和磷脂中的有机磷在磷缺乏时由酶类(核酸酶、磷脂酶和紫色酸性磷酸酶等)水解并释放无机磷以供植物生长需要。植物遭受低磷胁迫,营养器官(老叶等)中活化的无机磷由多种磷酸盐转运蛋白转运到幼叶等新的生长中心被利用,从而显著提高磷的再利用效率。磷转运蛋白(PHTs)通过调控磷向籽粒的运输降低了磷在禾谷类作物籽粒中的积累,提高了磷利用效率,同时降低环境风险。【展望】现阶段的研究较为详细地阐述了植物体内磷素再活化的生理分子机制,但对磷转运功能蛋白参与特定磷转运过程的相关研究仍不够全面,比如液泡磷能调控细胞磷稳态,目前已鉴定得到的与其外排有关的转运蛋白极少,其调控机制也有待深入探索。国内外关于PHT1、PHT2、PHT3和PHT4蛋白如何将磷素从源器官转运到库器官缺乏系统的研究。无机磷库和有机磷库中磷的利用对植物应对缺磷的贡献也鲜有报道。因此,植物体内与磷再活化后转运利用相关的分子生物学调控机理还需进一步研究。 展开更多

关键词 缺磷胁迫 无机磷 有机磷 磷转运 磷循环再利用

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激光衍射法测定土壤粒径分布的研究进展 被引量：17

8

作者 段世航 崔若然 +2 位作者 江荣风 范明生 袁会敏 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期247-253,共7页

常见的土壤粒径分布测试手段有筛分法、沉降法(包括吸管法和密度计法)、激光衍射法等。近年来,由于激光衍射法分析土壤粒径分布具有操作简单、效率高、测试样品用量小、适合批量样品测定的特点,其在土壤粒径分布的测定中得到越来越广泛... 常见的土壤粒径分布测试手段有筛分法、沉降法(包括吸管法和密度计法)、激光衍射法等。近年来,由于激光衍射法分析土壤粒径分布具有操作简单、效率高、测试样品用量小、适合批量样品测定的特点,其在土壤粒径分布的测定中得到越来越广泛的应用。本文介绍了激光衍射法测定土壤粒径分布的基本原理和分析方法,综述了该技术在测定土壤粒径分析方面的国内外研究进展,重点分析了激光衍射法测定土壤粒径分布的影响因素,并对激光衍射法测定土壤粒径分布的应用前景进行了展望。研究表明,激光衍射法通过转换方程可以获得精确的结果。在保证足够大的样本量、土壤样本包含多种质地类型,且完善的前处理条件下,可以建立稳定的、适用于大范围预测的模型。激光衍射法测定土壤粒径分布虽然受到一些因素的影响,例如前处理方法、仪器设置以及样品用量等,但是激光粒度仪为粒度测定提供了高效快速的技术手段,为精准农业和数字农业的发展提供了先进的技术支撑。 展开更多

关键词 激光衍射法 土壤粒径分布 土壤质地

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丛枝菌根真菌介导的土壤有机碳稳定机制研究进展 被引量：11

9

作者 秦泽峰 谢沐希 +3 位作者 张运龙 李侠 李海港 张俊伶 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期756-766,共11页

土壤有机碳(SOC)的稳定是陆地生态系统碳循环的关键过程之一,对维持土壤肥力和减少温室气体排放具有重要意义。以往认为植物残体中难降解性物质的物理保护和腐殖质影响土壤中有机碳库的稳定性。最近的研究结果表明,微生物介导的碳循环... 土壤有机碳(SOC)的稳定是陆地生态系统碳循环的关键过程之一,对维持土壤肥力和减少温室气体排放具有重要意义。以往认为植物残体中难降解性物质的物理保护和腐殖质影响土壤中有机碳库的稳定性。最近的研究结果表明,微生物介导的碳循环过程在土壤有机碳稳定中发挥着重要作用。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)作为土壤中一类重要的共生微生物,参与植物光合碳向土壤的转运和分配,是陆地生态系统碳循环的重要一环,但其在土壤有机碳稳定中的作用潜力还未得到充分挖掘。基于此,本文估算了植物光合碳在AMF根外菌丝的分配量;总结了AMF介导的土壤有机碳稳定机制,主要包括AMF活体菌丝对碳的截留,分泌物及残体的分子结构抗性和土壤矿物吸附,提高植物源碳的质量和数量,菌丝分泌物及残体的激发效应和稳定土壤团聚体;探讨了影响AMF介导的稳定性有机碳形成的非生物(气候因子、土壤养分和土壤矿物)和生物因子(植物和AMF种类);提出了AMF与土壤有机碳周转互作机理进一步的研究方向,包括探究菌根植物光合碳转化为稳定性SOC的机制,解析不同生态系统中AMF对稳定性SOC的贡献及影响因素,并厘清不同管理措施下AMF生物量、多样性与稳定性SOC的关系。以期为更好地利用AMF提升陆地生态系统碳汇和缓解全球气候变化提供理论依据。 展开更多

关键词 丛枝菌根真菌 菌丝际微生物 矿物结合态有机碳 微生物残体 分泌物

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根系分泌物在作物多样性体系中对种间地下部互作的介导作用 被引量：18

10

作者 尹晓童 杨浩 +1 位作者 于瑞鹏 李隆 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1215-1227,共13页

根系分泌物介导植物种间的地下部相互作用在生物多样性-生态系统功能关系中发挥着重要作用。本文综述了在作物多样性种植体系中,根系分泌物介导的种间相互作用及其机制。具体包括:作物的根系分泌物能够活化土壤难溶性养分,有利于自身和... 根系分泌物介导植物种间的地下部相互作用在生物多样性-生态系统功能关系中发挥着重要作用。本文综述了在作物多样性种植体系中,根系分泌物介导的种间相互作用及其机制。具体包括:作物的根系分泌物能够活化土壤难溶性养分,有利于自身和相邻植物的养分吸收;粮食作物与超累积植物间作,根系分泌物中有机酸含量改变,促进超富集作物对重金属的吸收,降低粮食作物对重金属的吸收;作物多样性通过改变根系分泌物的种类和组成,调控微生物群落结构,减少病原菌;信号物质介导的物种间相互识别作用,引起相邻植物一系列的表型可塑性和生理响应,比如化感物质会抑制相邻植物,抑制杂草的萌芽和生长。与此同时,新方法的引入和学科间的交叉,为未来根系分泌物在作物多样性体系中的研究和应用提供了新的手段、角度和方向。这些进展有助于通过利用不同物种根分泌物和信号物质,实现种间促进作用来提高资源利用率,降低病虫和杂草发生危害,减少化肥农药的投入,为构建可持续的农业生态系统提供理论依据。 展开更多

关键词 根系分泌物 生物多样性 种间相互作用 资源竞争 土壤微生物 重金属毒害 土传病害

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植物根系/菌根途径获取养分的碳磷互惠机制 被引量：8

11

作者 段世龙 严文辉 +1 位作者 冯固 张林 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1160-1167,共8页

植物在进化过程中形成了多种从土壤获取养分的策略:一方面,植物可以直接通过根表皮细胞和根毛直接吸收土壤矿质养分(根系途径);另一方面,植物根系与丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌共生,通过AM真菌菌丝从土壤中获取矿质养分(... 植物在进化过程中形成了多种从土壤获取养分的策略:一方面,植物可以直接通过根表皮细胞和根毛直接吸收土壤矿质养分(根系途径);另一方面,植物根系与丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌共生,通过AM真菌菌丝从土壤中获取矿质养分(菌根途径),特别是磷素。AM真菌菌丝释放分泌物,形成物理、化学和生物学性质不同于其他土壤区域的微域土区,称为菌丝际。许多具有解磷功能的微生物在菌丝际定殖,帮助AM真菌矿化土壤有机磷,溶解难溶性无机磷,提高植物菌根途径的磷吸收效率。植物获取磷资源需要将大量光合产物转运至根系或菌根真菌。在碳磷互惠过程中,植物需要根据碳投入经济和磷资源收益在两种途径之间进行权衡,将有限的碳资源进行合理分配。本文系统梳理了植物通过菌根途径获取养分的碳磷互惠机制,讨论了土壤不同供磷水平对根系/菌根途径获取磷时植物碳分配策略的影响和AM真菌根外菌丝对土壤养分异质性的响应,总结了菌丝内磷稳态调节的分子机制及AM真菌在菌丝际通过分泌物招募解磷功能微生物的菌根供磷机制。未来研究应通过多学科交叉创新,采用新技术新方法量化根系/菌根途径的碳分配与磷吸收,明确菌丝分泌物的关键组分在调控菌丝际细菌群落中的功能与作用。 展开更多

关键词 菌根真菌 植物碳分配 土壤养分异质性 解磷微生物 碳磷互惠

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四川省猕猴桃园健康土壤培育与调控途径 被引量：2

12

作者 韩茹梦 游浩宇 +3 位作者 廖慧苹 张俊伶 陈远学 张江周 《河北农业科学》 2022年第5期58-65,共8页

猕猴桃是四川省主要经济作物之一,种植面积居全国第2位,但单产水平显著低于我国平均水平。土壤问题是限制猕猴桃产量提升的关键因子。分析了四川省猕猴桃园存在的土壤物理、化学和生物学障碍因子,包括土壤黏重、土壤板结、土壤养分缺乏... 猕猴桃是四川省主要经济作物之一,种植面积居全国第2位,但单产水平显著低于我国平均水平。土壤问题是限制猕猴桃产量提升的关键因子。分析了四川省猕猴桃园存在的土壤物理、化学和生物学障碍因子,包括土壤黏重、土壤板结、土壤养分缺乏、微生物多样性下降等。提出通过施用土壤改良剂和有机肥,种植覆盖作物等综合调控措施,来改善土壤结构,调节土壤pH值,增加土壤有机质含量和微生物群落,培育猕猴桃生产的理想土壤结构,创造健康土壤环境,从而促进猕猴桃根系生长,提高猕猴桃产量和品质,推动四川省猕猴桃产业提质增效和绿色发展。 展开更多

关键词 四川省 猕猴桃 土壤障碍因子 健康土壤培育

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驯化对植物微生物组结构和功能影响的研究进展 被引量：2

13

作者 孙铭雪 宋春旭 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期66-78,共13页

微生物组在植物的养分获取、健康生长过程中发挥重要作用。植物驯化对微生物组的结构和功能产生了不可忽视的影响,但是其机制仍缺少系统性梳理总结。为此,综述了驯化过程中,植物的类型和基因型、根外代谢产物、土壤生境的改变对微生物... 微生物组在植物的养分获取、健康生长过程中发挥重要作用。植物驯化对微生物组的结构和功能产生了不可忽视的影响,但是其机制仍缺少系统性梳理总结。为此,综述了驯化过程中,植物的类型和基因型、根外代谢产物、土壤生境的改变对微生物组的影响。通过多向比较归纳发现,在驯化过程中:(1)对微生物多样性影响显著。大多数植物微生物多样性随驯化过程下降;野生植物可招募更多有益于抵抗病原菌的微生物群落;植物种类和基因型的改变影响了根际微生物组成及其与植物的共生关系。(2)根外代谢产物的改变影响了微生物的养分吸收,驯化降低了植物的化学防御功能。(3)相对于农田等栽培土壤,原生土壤生境具有更多样和独特的微生物组成。综上所述,植物根际微生物组的改变是驯化过程多因素综合作用的结果。揭示驯化对微生物组功能的影响,恢复驯化过程中可能丢失的植物-微生物的有益联系和性状,可为基于微生物组的植物育种策略提供理论基础。 展开更多

关键词 驯化 微生物组 植物种类和基因型 根外代谢物 土壤生境

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玉米冠层内光合有效辐射三维空间分布的测定和分析 被引量：46

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作者 王锡平 李保国 +1 位作者 郭焱 翟志席 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期568-576,共9页

设计了一套田间观测试验 ,以测定光合有效辐射 (PAR ,PhotosyntheticallyActiveRadiation)在玉米冠层内三维空间上的分布规律。对实测资料的分析得出如下结论 :( 1)玉米冠层内平均PAR的垂直分布具有随着向下累计叶面积指数的增加而指数... 设计了一套田间观测试验 ,以测定光合有效辐射 (PAR ,PhotosyntheticallyActiveRadiation)在玉米冠层内三维空间上的分布规律。对实测资料的分析得出如下结论 :( 1)玉米冠层内平均PAR的垂直分布具有随着向下累计叶面积指数的增加而指数递减的趋势。在冠层中上部 ,PAR透光率较高 ,递减很明显 ,冠层下部则维持较低水平 ,变化不大。在相同的天气和时间条件下稀植或密植冠层内PAR透光率随累计LAI递减的趋势相近 ,但在不同时刻 (太阳入射角度不同 )、不同天气条件下 ,即使相同的冠层也具有不同的消光系数。 ( 2 )在常规种植密度的玉米冠层中上部 ,光斑面积大 ,光斑内PAR透光率高、变化小 ,但冠层下部的光斑很少或不明显 ,最大PAR透光率也可能会很低。 ( 3)稀植会明显增加冠层下部的光斑和平均PAR透光率。 ( 4 )阴天时冠层内部PAR强度显著减小。 展开更多

关键词 玉米冠层 光合有效辐射 三维空间分布 叶面积指数 光斑

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玉米生长虚拟模型GREENLAB-Maize的评估 被引量：26

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作者 马韫韬 郭焱 +2 位作者 展志岗 李保国 Philippe de Reffye 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第7期956-963,共8页

GREENLAB-Maize虚拟模型采用并行模拟植株功能与结构的机制来模拟玉米植株在不同环境条件(目前只考虑气象条件)下的生长。该模型逐时段模拟植株光合产量和光合产物向各个器官分配的数学公式的主要参数不能通过简单的方法确定,称为隐含参... GREENLAB-Maize虚拟模型采用并行模拟植株功能与结构的机制来模拟玉米植株在不同环境条件(目前只考虑气象条件)下的生长。该模型逐时段模拟植株光合产量和光合产物向各个器官分配的数学公式的主要参数不能通过简单的方法确定,称为隐含参数,是通过将该模型与非线性最小二乘法结合,并以田间植株生长的测定值为目标文件而反求出的。本文首先对参数反求方法进行了改进,结果表明,以植株多个生长时段的测定数据为目标文件来反求参数值时,其变异系数明显比只用某一个时段的测定数据时低。从模型隐含参数的稳定性和模型模拟效果两方面对该模型进行了评估。对气象条件不同而其他条件相同的4组玉米试验、玉米不同生长阶段以及不同取样植株个体等情况下所反求的隐含参数值的稳定性统计分析表明,模型隐含参数值因气象条件、生长阶段以及植株个体差异而产生的差异均不显著,可以认为它们是植株生长内在的、稳定的参数。本文还对该模型的植株形态模拟模块进行了改进。模型较好地模拟了植株的生长状况,但还有必要对植株光合生产模块等进行改进。 展开更多

关键词 玉米 模型 形态结构 生物量分配 可视化 虚拟植物

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应用三维数字化仪对玉米植株叶片方位分布的研究 被引量：32

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作者 马韫韬 郭焱 李保国 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期791-798,共8页

采用三维数字化仪在田间原位测量了玉米（品种为农大108）植株生长过程中每个叶片中脉在空间坐标系中的位置,据此计算出植株每个叶片的方位角,应用对方向数据的统计分析方法对植株叶片的空间伸展方向规律进行了研究,并分析了单个叶片在... 采用三维数字化仪在田间原位测量了玉米（品种为农大108）植株生长过程中每个叶片中脉在空间坐标系中的位置,据此计算出植株每个叶片的方位角,应用对方向数据的统计分析方法对植株叶片的空间伸展方向规律进行了研究,并分析了单个叶片在生长过程中方位角的变化规律.结果表明：（1）单株叶位越高,叶片偏离植株方位平面的程度越大.叶片方位角从露尖到完全展开前3 d变化较大,最大可达150°,此后基本不变.（2）种植行向与行距相同（0.6 m）而株距不同（分别为0.3 m和0.6 m）的2个处理的玉米群体中各植株方位平面取向分布均匀,但株距影响叶片在植株方位平面附近的分散程度,株距小的植株叶片方向对植株方位平面的偏离大,其第9～13片叶分散程度与宽株距处理对应叶片差异显著,但没有发现上层叶片有明显转向行间的趋势. 展开更多

关键词 玉米 方向数据统计 冠层结构 方位角 三维数字化

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棉花根系生长发育的虚拟研究 被引量：15

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作者 张吴平 李保国 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期283-286,共4页

采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理构建了棉花根系模型。该模型以根系基本生长单元为基础,模拟了棉花根系的拓扑结构;根据不同类型的根个体获取生物量能力的不同,通过模拟不同根个体(库)对植株地上部分配给根系的生物量(源)的竞争,... 采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理构建了棉花根系模型。该模型以根系基本生长单元为基础,模拟了棉花根系的拓扑结构;根据不同类型的根个体获取生物量能力的不同,通过模拟不同根个体(库)对植株地上部分配给根系的生物量(源)的竞争,实现了生物量在根系中的分配;根据异速生长规则实现了根个体几何结构计算,从而模拟出根个体的轴向生长、径向生长。最后,根据根个体空间伸展规则与空间Voxel元技术,实现了棉花根系的空间结构的虚拟。 展开更多

关键词 棉花根系 模拟 可视化 功能-结构植物模型 虚拟植物

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间套作强化农田生态系统服务功能的研究进展与应用展望 被引量：237

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作者 李隆 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期403-415,共13页

间套作是我国传统农业的精髓,其存在2 000多年,必然蕴含重要的科学原理。过去的研究表明其不仅能够大幅度提高作物产量,而且能够充分利用地上部的光热资源,充分挖掘和利用地下部水分养分资源,强化农田生态系统服务功能。近年来,国内外... 间套作是我国传统农业的精髓,其存在2 000多年,必然蕴含重要的科学原理。过去的研究表明其不仅能够大幅度提高作物产量,而且能够充分利用地上部的光热资源,充分挖掘和利用地下部水分养分资源,强化农田生态系统服务功能。近年来,国内外对其资源高效利用的研究取得了显著的进步,特别是地下部资源高效利用方面。本文首先综述了相关研究的进展:间套作作为增加农田生态系统生物多样性的重要措施,具有重要的生态功能,如提高作物产量,增加作物生产力的稳定性,充分利用地上部光热资源和土壤水分、土壤和肥料中的氮素和磷素以及微量元素等。随后,对间套作提高资源利用效率的机制进行了分析,包括水分需求上的时间和空间生态位互补,豆科/禾本科间作体系中的豆科作物生物固氮和禾本科作物对土壤氮素利用上的互补和促进作用;磷活化能力强弱搭配的间作体系中,磷活化能力强的作物对活化能力弱的作物的促进作用;双子叶和单子叶植物的搭配,改善双子叶植物的Fe、Zn等微量元素的含量等。最后,对间套作进一步研究方向和应用提出了一些看法和思路。在研究方面,包括作物多样性与农业可持续发展,地下部作物种间信号的传递,地上地下部多样性的互反馈调节机制,以及作物生长模型等。在应用方面,包括豆科作物纳入农业生产体系发展生态集约化农业,利用间套作发展有机农业,利用种间相互作用提高磷肥利用率和增加作物可食部分的微量元素含量等。并认为间套作中的机械化、育种等问题的解决将有利于间套作的进一步发展。 展开更多

关键词 间作套种 作物多样性 资源高效利用 生产力 共生生物固氮 磷活化 微量元素

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基于源-库互反馈的温室青椒坐果时空动态模拟 被引量：3

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作者 马韫韬 朱晋宇 +2 位作者 胡包钢 Heuvelink Ep de Reflye Philippe 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第24期7072-7078,共7页

植株各节位果实的生长将直接影响无限生长型的温室青椒的产量。植株生长过程中各节位的果实同时竞争同化物的分配,源-库供应关系发生变化反馈影响各节位坐果的能力,因此明确源-库动态对坐果的反馈机理对理解产量形成机制具有重要意义。... 植株各节位果实的生长将直接影响无限生长型的温室青椒的产量。植株生长过程中各节位的果实同时竞争同化物的分配,源-库供应关系发生变化反馈影响各节位坐果的能力,因此明确源-库动态对坐果的反馈机理对理解产量形成机制具有重要意义。根据温室青椒每个节位器官生物量-形态的实测数据,反求了描述植株各个器官生长过程的参数值,构建了"源-库"互反馈关系的青椒生长模型,量化描述了植株生长过程中源-库动态变化与坐果的时空关系。当源-库比阈值为1.0时,最能反映植株的坐果时空变化规律,此时果实、叶片、叶柄和节间的模拟值与实测值的误差RMSE值分别为15.3、7.4、4.8、5.7g。模型通过源-库动态与坐果空间分布的虚拟模拟进一步解释了果实生长与源-库动态的交互作用效果。 展开更多

关键词 功能-结构 源-库互反馈 温室青椒 坐果 虚拟植物

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猪粪沼渣用作育苗基质的效果研究 被引量：8

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作者 伍梦起 秦文婧 +5 位作者 陈晓芬 万里平 龚贵金 陈静蕊 徐昌旭 刘佳 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期119-125,共7页

为探究猪粪厌氧发酵沼气工程沼渣用作育苗基质原材料的可行性,以玉米、黄瓜、水稻为供试作物,将沼渣与草炭、蛭石按一定体积比混配为不同配方的育苗基质,布置穴盘育苗试验研究不同配方基质对作物幼苗生长的影响,通过综合评价得出不同作... 为探究猪粪厌氧发酵沼气工程沼渣用作育苗基质原材料的可行性,以玉米、黄瓜、水稻为供试作物,将沼渣与草炭、蛭石按一定体积比混配为不同配方的育苗基质,布置穴盘育苗试验研究不同配方基质对作物幼苗生长的影响,通过综合评价得出不同作物育苗基质的沼渣适宜施用比例。试验以传统育苗基质(草炭∶蛭石=60∶40)为对照(CK),用沼渣代替不同比例草炭,设置BR15(草炭∶蛭石∶沼渣=45∶40∶15)、BR30(草炭∶蛭石∶沼渣=30∶40∶30)、BR45(草炭∶蛭石∶沼渣=15∶40∶45)、BR60(草炭∶蛭石∶沼渣=0∶40∶60)4个处理。结果发现:相比传统育苗基质,添加沼渣可改善育苗基质的容重、pH、速效氮磷钾养分等理化性质。施用适宜比例(玉米、黄瓜为15%和30%、水稻为15%)的沼渣可显著促进作物幼苗生长及生物量积累,也有利于提高作物的相对发芽率、壮苗指数和活力指数,但沼渣施用比例过大则会产生负面影响。通过回归分析综合评价得出,玉米、黄瓜、水稻育苗基质的沼渣适宜施用比例分别为22.3%~32.4%、20.0%~24.0%、10.2%~19.2%。综上,猪粪沼渣可用作育苗基质原材料并有良好效果,但对于不同作物应针对性研究其适宜的施用比例。 展开更多

关键词 育苗基质 猪粪沼渣 幼苗生长 施用比例 回归分析

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