水文情势和外源铅锌对根际微生物群落的影响

根际微生物对维持土壤根际微域环境的活性和土壤有机污染物的自净、有毒重金属的迁移转化等发挥重要的作用。文章选用鄱阳湖优势湿地植物芦苇和苔草进行不同水文情势和外源铅锌下的室内试验,通过测定根际土壤微生物数量,探讨了水位和重金属Zn2+和Pb2+对湿地植物芦苇和苔草根际土壤微生物群落的影响。结果表明:外源锌(≥5 mg/kg)对芦苇根际细菌和真菌数量的影响表现为刺激作用,对放线菌数量的影响较为复杂;微生物对锌的敏感性大体上表现为放线菌细菌真菌。锌(≥5 mg/kg)对苔草根际细菌数量的影响表现抑制作用,对苔草根际放线菌和真菌的生长有刺激作用,但浓度高时(100 mg/kg)受到抑制,数量减少。总体上苔草根际细菌、放线菌和真菌较芦苇对锌更为敏感,表现为细菌真菌放线菌。水位对微生物数量的影响较大,相同铅离子浓度下淹水状态的细菌、放线菌和真菌数量显著高于湿润状态组;湿润状态处理组对铅的耐性大于淹水状态处理组;苔草根际细菌对铅的耐受性大于芦苇,芦苇根际的放线菌和真菌对铅的耐性大于苔草。     

生物托盘土壤微生物及酶活性的分布状况

利用稀释法和比色法对生物托盘根际和非根际土壤微生物数量和酶活性进行测定。结果表明:土壤微生物和酶在植物根际有着明显的根际效应,各级托盘中微生物在根际的数量均大于相应微生物在非根际的数量;在各级托盘中均存在细菌>放线菌>真菌的数量关系。而对土壤蛋白酶和脲酶活性的研究发现根际酶活性明显高于非根际酶活性。     

增氧模式对水稻根际微生物多样性和群落结构的影响

为探讨不同增氧模式对水稻根际土壤微生物数量和群落结构的影响特征,以密阳46（MY）和珍汕97B （ZS）为材料,设置干湿交替（AWD）、长淹充氧（CFA）和长淹（CF）这3种根际氧处理模式,采用Illumina MiSeq高通量测序技术结合土壤理化性质,分析不同氧环境下水稻根际土壤细菌和真菌群落多样性特征及其与土壤理化因子的关系.结果表明,水稻根际土壤中细菌优势菌群为绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteriota）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）;真菌优势菌群为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）.不同增氧模式下水稻根际土壤微生物群落组成存在明显差异.各生育期,Chloroflexi和Acidobacteriota在AWD处理时,Actinobacteriota在CFA处理时的相对丰度高于其他处理;Firmicutes在AWD处理下相对丰度低于其他处理.增氧影响根际微生物物种多样性和丰富度.如AWD处理显著增加细菌物种多样性,降低其丰富度;AWD和CFA处理后真菌物种多样性和丰富度均显著增加.土壤理化性质也受增氧模式的影响.不同处理土壤氧化还原电位（Eh）大小表现为：AWD>CFA>CF,处理间差异达显著水平;与CF处理相比,增氧处理（AWD和CFA）显著增加根际土壤NO₃^--N含量,降低NH₄⁺-N含量.相关性分析表明,根际土壤pH和Eh与细菌物种多样性正相关,与丰富度负相关;与真菌物种多样性和丰富度正相关.冗余分析发现,全生育期的Chloroflexi相对丰度与pH和NH₄⁺-N均呈正相关;分蘖期和齐穗期的Chloroflexi相对丰度与Eh和NO₃^--N呈正相关,成熟期则负相关.pH和Eh与Acidobacteriota、Proteobacteria和Basidiomycota相对丰度正相关,与Firmicutes和Ascomycota相对丰度负相关.Ascomycota相对丰度与NO₃^--N负相关,与NH₄⁺-N正相关,Basidiomycota与之相反.综上,增氧模式改善根际土壤氧环境,改变土壤理化性质,影响微生物群落多样性和丰富度,从而优化微生物群落结构.     

冬季野鸭湖湿地植物根际微生物群落结构分析

文章应用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究野鸭湖湿地扁秆藨草、芦苇和茭白根际土壤微生物的群落结构,同时分析了根际微生物与微生物量磷的相关关系。结果表明,扁秆藨草根际微生物量最高,达60 nmol/g,其次为茭白和芦苇。3种植物根际土壤中的优势菌是以16∶0、18∶0、i16∶0为代表的好氧菌;根际土壤中也出现以18∶2ω6,9、18∶1ω9c为代表的真菌。影响冬季扁秆藨草、茭白根际微生物量及群落结构的主要因素分别是枯落物和气温,而芦苇的特殊根系使其在冬季有较好的适应性。植物根际微生物含量与土壤微生物量磷相关性较好,其中细菌含量与微生物量磷呈显著正相关关系。因此,根际微生物受植物种类影响较大,建议寒冷地区人工湿地根据扁秆藨草、芦苇、茭白的不同特点交错种植,且植物进入衰亡期进行收割有利于污染物去除。     

磷差异性调控水稻根际nirK/nirS型反硝化菌组成与丰度

磷作为一种重要的生命元素,对反硝化微生物的活性和功能有重要影响.反硝化功能基因nir K和nir S是编码亚硝酸还原酶的两种同工酶基因,但是,磷对具有同种功能的nir K和nir S型反硝化菌的调控是否存在差异尚不十分清楚.本文采集严重缺磷红壤性水稻土设置水稻盆栽试验,通过外源添加磷肥设置对照(CK,P:0 mg·kg-1),低磷(P1,P:15 mg·kg-1),高磷(P2,P:30 mg·kg-1)这3个磷添加水平,研究不同磷水平对水稻亚硝酸还原酶基因的组成与丰度的调控作用.结果表明,在长期缺磷土壤上施用磷肥对含亚硝酸还原酶基因nir K和nir S的细菌种群的调控作用有明显差异.不管是根际还是非根际土,含nir S的微生物种群均对施磷水平表现敏感,尤其是高磷(P2)水平,施磷可导致nir S丰度提高2～3倍,同时显著改变nir S型反硝化微生物的组成结构.相比之下,施磷后含nir K基因的微生物组成结构和丰度变异较小.与非根际土壤相比,高磷水平条件下根际土中nir S的基因拷贝数和群落结构均发生了显著变化,缺磷和低磷条件下水稻生长只引起根际土nir S种群组成结构发生显著变化,但其丰度与非根际无显著差异.但不同磷水平条件下nir K的基因丰度和组成结构在根际和非根际土之间几乎无显著变化.综上所述,在严重缺磷水稻土中加施磷肥会显著提高水稻根际和非根际土中nir K和nir S型反硝化菌数量,并改变其种群组成结构,且nir S比nir K型种群响应更敏感.不同磷水平条件下的水稻根系生长均显著改变了根际土壤中nir K和nir S种群组成结构,但除了在高磷水平条件下显著增加了nir S丰度外,对nir K和nir S丰度均影响较小.研究结果可为进一步深入探究施肥对土壤反硝化过程的影响提供理论依据.     

基底改良后芦苇根际氮磷动态及微生物特性

基底硬化是湿地植物退化和面积萎缩的主要原因。基于自行设计的3种退化湿地的基底改良措施,借助根际溶液原位采样Rhizon技术,研究芦苇生长过程中根际溶液氮磷的动态及微生物种群对覆沙、翻耕、划耕3种硬质沉积物改良措施的响应过程。结果表明芦苇根际溶液PO_4~(3-)、NH_4~+、NO_3~-在生长前、后期没有显著差异(P0.05),但与对照相比,基底改良后根际溶液PO_4~(3-)和NH_4~+浓度显著降低,划耕措施最为显著。经基底改良后根际微生物数量显著升高,种植芦苇进一步提升根际微生物活性。种植芦苇对根际微生物影响显著,生长后期氨化细菌、磷细菌和亚硝化细菌的R/S比值提高4.4～27.4、3.3～12.7和6.4～41.0倍,根际效应较初期更加明显。     

铜尾矿白羊草叶际和根际细菌群落特征

植物叶际、根际微生物及其生存环境共同形成复杂的生态系统,其中,根际微生物也是土壤物质循环的主要动力,可以为植物的生长发育提供基础.叶际和根际微生物也可作为生态学指标,在矿区生态稳定与生态恢复中具有显著作用.本研究选择铜尾矿优势禾草白羊草为研究对象,采用高通量测序的方法,研究白羊草叶际和根际细菌群落特征,探究影响白羊草叶际和根际微生物群落结构与多样性的关键生态因子.结果表明,白羊草叶际和根际细菌群落结构具有显著差异.其中,白羊草叶际细菌优势属包括假单胞菌属、肠杆菌属和鞘脂单胞菌属,根际细菌优势属为Solrubrobacter和酸杆菌属.白羊草根际细菌群落的香农指数、ACE指数和Chao1指数均显著高于叶际细菌.土壤水分含量、pH、土壤砷和锌含量,白羊草总氮和总硫,及叶片和根内的镉和铬是影响白羊草叶际和根际优势细菌属的主要生态因子.此外,根际细菌群落香农指数与根内铜含量显著负相关,辛普森指数与根的总氮含量显著正相关,叶际细菌群落ACE指数与叶片总硫含量显著正相关.本研究结果可为铜尾矿生态恢复中发掘和利用叶际或根际细菌资源及提高矿区生态修复效率提供科学依据.     

磺胺嘧啶胁迫下作物根际微生物群落结构响应

为了研究在磺胺类兽药胁迫下,两种作物在不同生长期根际微生物群落结构的响应,采用室内根际箱培养实验,测定玉米、小麦根际微界面土壤磷脂脂肪酸的量,研究在磺胺嘧啶（SD）胁迫下,不同作物根际土壤微界面微生物群落结构的空间变化.结果表明,SD对根际微生物活性的有抑制作用,且强度随浓度增加而增强.同一浓度SD作用下,根际微界面微生物生物量不同,在实验中,根际3mm和根室的微生物生物量最大,且二者之间差异不显著.不同微生物对根际效应敏感程度不同,细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、蓝细菌和硫酸盐还原菌根际效应明显.在SD胁迫下,根际不同微界面土壤微生物群落结构变化明显.细菌、G⁺、G^-、放线菌的生物量,随SD浓度升高而下降,主要表现为抑制效应,而对真菌生物量则表现为激活效应,生物量增加. 小麦根际土壤真菌：细菌（F/B）随SD浓度的升高,比值增大,在高浓度（5mg/kg）胁迫下,F/B比值最大（0.74）,与对照差异显著（P < 0.05）,说明土壤污染修复能力增强,而sat/mono比值在高浓度SD胁迫下降低,说明微生物群落结构向有利于SD降解的方向转化.根际效应有助于SD的降解,在1mg/kg SD作用下,小麦根际土壤降解率为7.01%,而非根际土壤降解率仅为2.49%,不同作物表现出的根际效应强弱不同,玉米根际效应强于小麦.     

不同生育期转基因抗虫棉根际土壤细菌群落特征

为深入理解转Bt基因抗虫棉对根际土壤微生物群落的影响,基于大田试验,采用高通量测序技术,研究了不同生育期(播种前期、苗期和吐絮期)转基因抗虫棉和亲本根际土壤微生物群落组成和多样性.结果表明:①转基因抗虫棉及亲本根际土壤优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria,相对丰度为0.433 8~0.499 3)、拟杆菌门(Bacteroidetes,相对丰度为0.106 0~0.136 6)、放线菌门(Actinobacteria,相对丰度为0.074 9~0.146 4)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes,相对丰度为0.054 2~0.072 3)、酸杆菌门(Acidobacteria,相对丰度为0.053 8~0.089 9).不同生育期转基因抗虫棉对根际土壤细菌优势菌门相对丰度产生显著影响(P < 0.05).②不同生育期转基因抗虫棉与亲本根际土壤细菌群落的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Sobs指数、PD指数均无显著差异(P>0.05),但PCoA分析发现,苗期和吐絮期转基因抗虫棉和亲本的土壤微生物群落出现空间分异(P < 0.05).③转基因抗虫棉根际土壤Bt蛋白含量在不同生育期具有显著差异(P < 0.05),且苗期和吐絮期转基因抗虫棉根际土壤Bt蛋白含量显著高于亲本(P < 0.05).④根际土壤Bt蛋白含量与细菌优势菌门相对丰度呈显著相关(P < 0.05).研究显示,不同生育期转基因抗虫棉通过根际Bt蛋白对土壤细菌相对丰度及群落结构产生影响,但不影响土壤细菌的alpha多样性.      

石油输入对河口芦苇湿地根际微生物的影响

以辽东湾双台子河河口芦苇湿地为对象,以石油污染物作为主要的外源性污染物,采用湿地模拟实验装置进行了为期6个月的室外模拟实验,研究了石油的重要组分正构烷烃和多环芳烃在芦苇根区土壤中的时空分布及对湿地植物根际土壤微生物种群数量和群落结构的影响. 结果表明,石油污染物的输入降低了土壤的含氧量,减少了根际细菌的数量,芦苇根际细菌的数量仅为对照的1/4,同时也改变了微生物群落的优势菌群.经过6个月的含油河水灌溉后,形成了以变形菌门(Proteobacterium spp.)和拟杆菌门(Bacteroidetes spp.)为主要优势菌群的群落结构,而厚壁菌门(Firmicutes spp.)、放线菌门(Actinobacteria spp.)和蓝藻门(Cyanobacteria spp.)则受到不同程度的抑制.     

增强UV-B辐射对小麦叶片黄酮类化合物日变化的影响

通过温室盆栽试验,初步研究了UV-B辐射对灌浆期小麦叶片中黄酮类化合物含量日变化的影响.结果发现,UV-B胁迫条件下,黄酮类化合物含量明显上升,而胁迫解除后,其含量下降,与对照组间差异逐渐减小.合成黄酮类化合物的关键性酶--苯丙氨酸解氨酶活性的变化也表现出大致相同的趋势.同时,UV-B辐射对小麦叶片净光合速率没有影响,但使其夜闯呼吸速率显著加强 .这些结果表明,小麦在UV-B胁迫解除前后黄酮类化合物的持续波动可能是植物在UV-B辐射条件下光合能力未受影响而生物量明显下降的一个重要原因.     

地表UV-B辐射增强对土壤-冬小麦系统呼吸速率和N2O排放的影响

通过室外盆栽实验,用静态箱-气相色谱法测定土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O排放通量,研究了UV-B辐射增强20%对土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O排放的影响.结果表明,相同的气象条件和田间管理下,UV-B辐射增强处理对呼吸速率和N₂O排放的季节变化模式无明显影响.在返青期,UV-B辐射增强显著降低了土壤-冬小麦系统的呼吸速率,但对N₂O的排放通量没有产生显著影响;在拔节孕穗期,UV-B辐射增强处理显著降低了土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O的排放通量;在抽穗-成熟期,UV-B辐射增强处理对土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O的排放没有显著影响.返青-齐穗期,UV-B增强处理显著降低土壤-冬小麦系统的N₂O累积排放量;但从齐穗开始至小麦成熟,UV-B增强处理对土壤-冬小麦系统的N₂O累积排放量没有显著影响.     

地表UV-B辐射增强对土壤-冬小麦系统N2O排放的影响机理研究

为了解UV-B增强条件下农田N₂O响应规律,采用室外盆栽实验,研究了地表UV-B辐射增强20%对土壤-冬小麦系统N₂O排放的影响及其影响机理.结果表明,在小麦返青期,UV-B辐射增强处理对该系统N₂O的排放影响不显著;在小麦的拔节期,UV-B辐射增强处理显著降低了土壤-小麦系统N₂O的排放,并减少了该系统的呼吸速率.UV-B辐射增强对N₂O的影响机理主要表现在对小麦植株N代谢过程的影响,如显著增加     

紫外（UV-B）辐射增强对拔节-孕穗期小麦植株呼吸和土壤呼吸的温度敏感性影响

为研究紫外（UV-B）辐射增强对拔节-孕穗期麦田植株呼吸和土壤呼吸的温度敏感性的影响,应用静态箱-气相色谱法,于2008年春进行田间试验,观测UV-B辐射增强20%处理以及对照（CK）的麦田生态系统呼吸和土壤呼吸的日变化规律,同时观测温度、湿度等环境因子.结果表明,UV-B辐射增强明显抑制了拔节-孕穗期间麦田生态系统呼吸和土壤呼吸作用,且对土壤呼吸的抑制作用大于对生态系统呼吸的抑制作用,在5次测定中,CK比UV-B处理的日平均生态系统呼吸速率高9%、 9%、 3%、 16%和30%, CK比UV-B处理的日平均土壤呼吸速率分别高99%、 93%、 106%、 38%和10%.CK和UV-B处理植株呼吸的温度敏感系数Q₁₀分别为1.79和1.59,土壤呼吸的Q₁₀分别为1.38和1.76,而生态系统呼吸的Q₁₀则分别为1.65和1.63. UV-B辐射增强导致小麦植株呼吸的温度敏感性降低（Q₁₀值减小）,而土壤呼吸的温度敏感性增强（Q₁₀值增大）,但UV-B辐射增强对麦田生态系统呼吸的温度敏感性没有明显影响.     

UV-B辐射增强对壶状臂尾轮虫种群增殖的影响

运用群体累计培养的方法研究了UV-B辐射增强对壶状臂尾轮虫(Brachionus urceus)种群增殖的影响.结果表明:UV-B辐射增强对壶状臂尾轮虫的种群数量、雌体抱卵率和种群增殖率都有显著影响(P<0.05).实验表明,在本实验辐射强度(20μW/cm2)和剂量范围内(0.24、0.48、0.72、0.96和1.20kJ/m2),壶状臂尾轮虫的种群数量和种群增殖率均以对照组最高,各UV-B辐射处理组则随UV-B辐射剂量的增大而呈一致性减小,说明该种群的种群数量和种群增殖率随UV-B辐射的增强显示一致性的影响,两者都可以作为大气UV-B辐射强弱的生物指标.     

紫外辐射增强对麦二叉蚜发生量的影响

研究春小麦大田栽培自然光条件下,模拟紫外辐射（ＵＶ－Ｂ,２９０￣３１５ｎｍ）分别增加２．５４、４．２５及５．３１ｋＪ·ｍ＾－２对小麦（寄生虫麦二叉蚜（Ｓｃｈｉｚａｐｈｉｓ ｇｒａｍｉｎｕｍ）的发生、种群密度、繁殖系数等方面的影响。结果表明麦二叉蚜的种群密度与其当年的发生量密切相关,并且种群密度随着ＵＶ－Ｂ辐射强度的增加明显降低,但对麦二叉蚜的繁殖特性没有显著的抑制作用。因此认为,未来臭氧层减薄紫外     

钙对紫外辐射B胁迫下小麦幼苗若干生物学特性的影响

采用模拟紫外辐射(UV-B,280～320nm)的盆栽实验法,研究钙离子对紫外B辐射胁迫下小麦幼苗若干生物学特性的影响.结果显示,在紫外辐射胁迫下(0.35W/m²,每日照射6h,连续照射7d),2mmol/L钙离子处理的小麦,地下与地上部生长指标均明显低于对照植株(降幅为8.1%～36.1%).而6mmol/L钙离子处理的小麦幼苗,各种生长指标的降幅(3.2%～28.6%)低于2mmol/L钙离子处理的小麦幼苗.表明钙离子具有缓解紫外辐射伤害小麦幼苗的效应,这同钙离子对小麦幼苗部分生理生化指标的影响有关.     

UV-B增强与秸秆施用对土壤-冬小麦系统CO2排放影响

通过大田试验,采用人工增强紫外辐射的方法模拟UV-B增强,应用静态箱-气相色谱法测定土壤-冬小麦系统的CO2排放通量,研究UV-B增强与秸秆施用对土壤-冬小麦系统CO2排放通量的影响.结果表明:UV-B增强与秸秆施用没有改变CO2排放通量的季节性变化规律.UV-B具有抑制效应,显著降低了拔节-孕穗期的CO2排放,降幅达15.48% (P=0.055).秸秆施用对CO2排放具有促进效应,使返青期和拔节 -孕穗期的CO2排放分别增加了59.52% (P=0.005)和13.10% (P=0.092).秸秆施用和UV-B增强处理增加了返青期的CO2排放,增幅为30.95% (P=0.083).对照、UV-B增强、秸秆施用和秸秆施用+UV-B增强4种处理的系统CO2排放与气温都存在极显著的指数关系 (P<0.01),拟合方程的决定系数R2分别为0.56,0.60,0.45和0.51,温度敏感系数Q10值分别为1.83,1.97,1.55和1.70.     

UV-B辐射增强与O3胁迫对冬小麦光合特征的影响

为探明UV-B和O3复合胁迫对冬小麦光合作用的影响,开展了UV-B和O3单因子及其复合的大田开顶式气室（OTC）试验（CK,自然空气和UV-B辐射强度;T1,O3含量100 nmol.mol-1±9 nmol.mol-1;T2,UV-B辐射强度相对CK增加10%～10.9%;T3,复合处理组）,利用LCpro＋光合仪和...     

UV-B辐射增强对芦苇生长及生理特性的影响

在UV-B辐射增强条件下,以芦苇为材料,研究了不同辐射梯度对芦苇生长及生理特性的影响.结果表明:与自然光照相比,UV-B辐射增强可显著降低芦苇植株高度、比叶面积、生物量,且高强度辐射处理的影响大于低强度辐射,随辐射时间延长,生物量分配有向地下部分转移的趋势;与自然光照相比,UV-B辐射增强可显著增加芦苇叶片丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性(SOD、CAT、GR、APX)、抗氧化物质含量(GSH、As A),且随辐射强度增大,MDA含量、酶活性、抗氧化物质含量增强程度加剧,但随辐射时间延长,高辐射处理下,GR酶活显著低于对照,GSH也表现出相应的趋势;UV-B辐射增强条件下,类胡萝卜素含量显著降低,而类黄酮含量较对照组却显著升高,且高强度辐射处理对芦苇叶片紫外吸收物质的影响大于低强度辐射.