农田土壤生态系统功能修复研究-活性微生物肥料对改善农田土壤微生物区系的试验研究

土壤微生物种群是土壤生态系统的重要组成部分,土壤微生物种群的生物量是土壤生态系统安全的重要指标之一。农田由于长期施用化肥、农药,使土壤中的微生物特别是有益微生物大量减少,影响了农田土壤生态系统的正常功能,本试验研究选取三种富含活性微生物的有机肥作为试验对象,研究活性微生物有机肥与常规施肥处理下,农田土壤微生物区系的变化情况。     

土地整治对土壤微生物多样性的影响分析

为了研究土地整治对土壤微生物的影响,通过田野调查和样品实验,对土地整治区内外土壤中的微生物多样性与种群结构进行了对比分析.结果表明:从微生物多样性来看,土地整治区内土壤细菌和真菌多样性显著提高;从微生物种群结构来看,土地整治区内细菌丰度较高的属有变形菌、绿弯菌、酸杆菌和放线菌,真菌丰度较高的属有被孢霉菌、青霉菌和曲霉菌;有机肥的使用显著提高了微生物多样性及鞘脂单胞菌和地杆菌等土壤有益菌的丰度;通过相关性分析可得,土壤理化性质和重金属污染水平是影响土壤微生物多样性与结构的重要因素.该研究证实了土地整治对提高土壤微生物多样性和改善土壤质量的重要作用,也为土地整治工作的开展提供了科学依据.     

电子垃圾拆解区农田土壤微生物群落结构研究

以拆解现场——焚烧迹地样品为对比,采用现代分子生物学技术对电子垃圾拆解区周边农田土壤微生物群落结构进行研究,结合土壤酶活性的分布特征,考察不当电子垃圾拆解污染对周边农田生态系统中土壤微生物的影响。结果表明,焚烧迹地表层土壤样品中过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性均远低于稻田、旱地和菜地,反映了不当电子垃圾拆解污染对土壤的生化毒性。3种土地利用方式农田剖面土壤酶活性与土壤p H值、全氮、全磷和有机质中的一项或几项显著相关(p<0.01或p<0.05),理化性质是影响农田土壤酶活性的重要因素。PCR-DGGE实验结果显示焚烧迹地微生物多样性指数最小,稻田和旱地剖面土样香农指数均无明显变化,菜地香农指数随土壤深度增加逐渐减小。Proteobacteria和Bacteroidetes是拆解区土壤主要微生物类别,大部分克隆序列在GenBank中最相似序列属土壤中常见的微生物类别,少量序列在Gen Bank中最相似序列与重金属抗性微生物有关。     

土壤微生物多样性的土壤生态系统服务功能

正土壤微生物多样性是指土壤生态系统中所有的微生物种类、它们拥有的基因以及这些微生物与环境之间相互作用的多样化程度。一般认为,土壤微生物多样性存在基因、物种、种群以及群落4个层面。长期以来,由于微生物的微观性以及研究方法的缺失导致对于它们的生物多样性研究远没有宏观生物那样受到重视。人类对土壤中的微生物多样性及其在生态系统中的功能了解很少,只能作"黑箱"处理,导致某些微生物种群的消失和演替,已知有8%的真菌种群处     

长期覆膜条件下农田土壤微生物群落的响应特征

地膜覆盖是农业生产中保障粮食增产增收的重要措施.为明确长期地膜覆盖对农田土壤微生物群落结构特征的影响,采集4个不同覆膜年限的农田土壤,利用高通量测序技术分析土壤细菌和真菌群落结构变化,探讨长期覆膜农田土壤中微生物群落的变化及其对微生物生态环境效应的影响.结果表明,长期覆膜对土壤细菌多样性无显著影响,但降低真菌多样性;长期覆膜使土壤细菌酸杆菌（Acidobacteriota）和真菌被孢霉菌（Mortierellomycetes）物种丰度降低,增加土壤放线菌（Actinobacteriota）物种丰度.长期覆膜可以使土壤富集细菌中的芽孢杆菌（Bacillus）和类诺卡氏菌（Nocardioidaceae）,及真菌中的肉座菌目（Hypocreales）和曲霉菌（Aspergillus）等有益微生物菌群.然而长期覆膜使土壤真菌共生网络变得简单而脆弱,其关键物种仅有子囊菌门中的粪壳菌目（Sordariales）中的未知菌属一种,因此对农田土壤生态环境带来潜在风险.本研究为深化了解长期覆膜对农田微生物生态环境效应的影响提供理论依据.     

重金属镉污染土壤的微生物影响研究进展

镉污染严重影响了土壤微生物生物量碳氮、土壤基础呼吸、土壤酶活性以及种群结构,破坏了土壤微生物的正常组成区系,抑制了土壤微生物代谢功能,降低了土壤微生物活性,造成土壤重金属污染,威胁到人类生活健康。近二十年来,研究土壤微生物与土壤重金属污染之间的关系已成为国内外环境科学领域的一个热点,而镉污染对土壤微生物生物量、微生物活性、群落结构影响研究也已取得一定进展,可为镉污染土壤微生物修复技术提供理论依据。     

油田区土壤微生物种群构成及系统分类初步研究

通过直接从土壤中提取总DNA,并对其16S rDNA 片段作PCR-DGGE分析,对油田区土壤微生物种群及其分布进行初步研究.结果表明,本研究改进的方法DNA提取率提高到现有方法的1.4～2.2倍,纯度提高到1.8～2.0;不同区域环境下石油污染土壤的微生物种群构成存在差异,CQ油田和DQ油田种群构成相似性较高,SL油田和YM油田则差异显著,其影响因素包括含油率、含水量等土壤基本特性;各油田土壤微生物与参考序列的相似性达89%～100%;油田区土壤香农-威纳指数分布在0.5～1.2之间,且随着微生物数量和活性的升高略有增加.通过上述研究可为评价区域环境下石油污染土壤的微生物群落结构,调控和优化污染土壤的微生态环境以及识别优势群落提供客观、可靠的技术依据.     

农田土壤自养微生物碳同化潜力及其功能基因数量、关键酶活性分析

研究农田土壤自养微生物碳同化潜力,对全面认识农田生态系统碳吸收和碳储存有着重要意义.选取6种典型农田土壤,通过14C连续标记示踪技术结合密闭系统模拟培养,量化了土壤自养微生物碳同化潜力及其向土壤活性碳库组分转化,同时结合分子生物学技术及酶学分析方法,探讨了不同土壤自养微生物细菌固碳功能基因(cbbL)丰度及关键酶(RubisCO)活性.结果表明,土壤自养微生物具有可观的CO2同化潜力,在本实验条件下,全球每年表层(0~20 cm)土壤通过自养微生物的同化作用可固定的碳为0.57~7.3 Pg.供试土壤的14C土壤有机碳(14C-SOC)含量范围为10.63~133.81 mg·kg-1,而14C可溶性有机碳(14C-DOC)、14C微生物生物量碳(14C-MBC)含量范围分别为0.96~8.10 mg·kg-1、1.70~49.16 mg·kg-1.土壤可溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和SOC的更新率分别为5.07%~14.3%、2.51%~13.12%和0.09%~0.64%.土壤细菌cbbL丰度范围为2.40×107~1.9×108copies·g-1,且RubisCO酶活性(CO2/soil)范围为34.06~71.86 nmol·(g·min)-1.相关分析表明,土壤14C-SOC与14C-MBC及RubisCO酶活性均呈极显著正相关关系(P<0.01).说明土壤对大气CO2的同化作用主要是由自养微生物参与的同化过程,且较高的RubisCO酶活性意味着较高的自养微生物CO2同化潜力.     

土壤微生物多样性的主要影响因素

土壤微生物是土壤生态系统的主要组成部分,而且不同的土壤具有不同的土壤微生物群落。影响土壤微生物多样性的因素很多,主要可以分为自然因素和人为因素。本文将从土壤微生物多样性的影响因素的两个方面阐述目前国内外土壤微生物多样性的研究现状。     

土壤微生物多样性的主要影响因素

土壤微生物是土壤生态系统的主要组成部分。而且不同的土壤具有不同的土壤微生物群落。影响土壤微生物多样性的因素很多,主要可以分为自然因素和人为因素。本文将从土壤微生物多样性的影响因素的两个方面阐述目前国内外土壤微生物多样性的研究现状。     

土壤微生物对环境胁迫的响应机制

微生物在生态系统物质循环和能量流动过程中起重要作用.研究土壤微生物对各种环境胁迫的响应有助于认识微生物对环境变化的适应与演变机理,维持土壤生态系统功能的稳定.土壤微生物群落多样性是衡量土壤生态系统稳定性的一个重要指标.多数研究表明,土壤微生物群落多样性越高,土壤生态系统越稳定.本文在总结土壤微生物群落多样性及其与环境胁迫响应关系的基础上,进一步讨论了土壤微生物对环境胁迫响应的生态学机制,包括:①抗性微生物的出现及抗性基因的水平转移.该过程导致了土壤微生物群落结构和多样性的改变,产生了更多抵抗能力较强的微生物类群,从而达到对外源干扰的适应,使土壤微生物群落对环境胁迫的抵抗力和恢复力随之提高.②土壤微生物群落功能的冗余.这些冗余程度越高,冗余组分缓冲维持生态系统正常功能的能力越强,从而提高微生物群落对环境胁迫的抵抗力和恢复力.研究土壤生态系统的稳定性与微生物多样性之间的关系,不仅有助于揭示土壤生态系统稳定性的内在机制,为合理调控提供科学依据,也可以为土壤环境质量管理提供参考.     

臭氧浓度升高与土壤湿度对农田土壤微生物呼吸温度敏感性的影响

为研究臭氧浓度升高条件下土壤湿度对农田土壤微生物呼吸温度敏感性的影响,采集经过3个生长季臭氧(100 nL.L-1)熏蒸及对照(CK)处理的农田土壤,在不同土壤湿度下研究土壤微生物呼吸对温度升高的响应规律.结果表明,在土壤湿度适宜的情况下,无论臭氧浓度升高处理还是对照处理中的土壤微生物呼吸均与土壤温度呈现出极显著的指数回归关系.就整个培养试验阶段的平均值而言,CK和100 nL.L-1臭氧处理下的平均土壤呼吸速率分别为0.48和0.33μmol.(m2.s)-1,前者比后者高约45%.臭氧浓度升高显著抑制了土壤微生物呼吸速率,并且显著降低了土壤微生物呼吸的温度敏感性.进一步的结果表明,正常土壤中土壤微生物呼吸的Q10随土壤湿度增加(20%～35%)而下降,而臭氧浓度升高改变了土壤中两者间的这种规律.综合本研究中的结果与以往关于土壤呼吸温度敏感性的研究结果,将Q10与土壤湿度(体积含水量)进行回归分析,可见两者间呈现极显著的二次函数关系,由此可推断其最大Q10值对应的土壤含水量在20%～25%范围内.     

微生物对汞矿区农田土壤汞甲基化的影响

为研究典型汞矿区农田土壤中汞的甲基化作用,实验以受汞污染的旱田土壤和稻田土壤为对象,分别进行灭菌,促进硫酸盐还原菌(SRB)活性处理,抑制SRB活性处理以及促进铁还原菌(FeRB)活性处理,分析非微生物作用和微生物作用对土壤甲基汞(MeHg)生成的影响.结果表明,促进SRB活性处理的土壤MeHg生成量最高,其中旱田土MeHg增量为0.15~0.38μg·kg~(-1),稻田土壤MeHg增量为1~2μg·kg~(-1);抑制SRB活性处理和促进FeRB活性处理的MeHg增量较小,最高值仅为0.025μg·kg~(-1).相比于旱田土壤,稻田土壤具有更高的汞甲基化能力,其MeHg生成量是旱田土壤的4~9倍.土壤SRB数量与MeHg生成量具有相同的变化趋势,二者具有显著的正相关性(R~2=0.57,P0.01).因此,该研究区土壤汞甲基化作用主要是微生物汞甲基化作用,且主要的汞甲基化细菌是SRB.此外,稻田是农田中MeHg生成的活跃地区,在评估和控制MeHg对人体健康危害时需要重点关注.     

重金属复合污染农田土壤的微生物群落遗传多样性研究

采集了浙江省富阳市环山乡某冶炼厂小高炉附近受铜、锌、铅、镉不同程度复合污染的4个农田土壤样品，首先扩增土壤总DNA中的16S rDNA，然后进行变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)，分析了长期受重金属复合污染的农田土壤的微生物群落遗传多样性变化．结果表明，不同程度的重金属复合污染明显改变了农田土壤的微生物群落遗传多样性，但与多样性的改变不是简单的负相关关系，最大的多样性指数出现在中等污染程度的土壤中．     

绿地再生水灌溉土壤微生物量碳及酶活性效应研究

再生水灌溉引起了土壤理化性质的变化,其对土壤生物活性的影响备受关注.以再生水利用较典型的北京为研究区,分层采集了不同再生水灌溉历史的城区公园绿地与城郊农田表层土壤样品,测定并分析了一些常规理化指标、土壤微生物量碳及5种土壤酶（脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶）活性,探讨长期再生水灌溉下土壤微生物量碳和酶活性的变化.结果表明,再生水灌溉下公园绿地土壤微生物量碳和酶活性均高于其自来水对照灌区,农田上升不明显.与对照相比,公园绿地与农田再生水灌区0～20 cm土层土壤微生物量碳平均含量分别上升了60.1%和14.2%,公园绿地再生水灌区0～20 cm土层中土壤酶活性平均增幅为36.7%,而农田为7.4%.调查区土壤微生物量碳及酶活性均随土壤深度的增加而降低,其中公园绿地0～10 cm与10～20 cm土层间差异极显著.因此,北京地区城市绿地使用再生水长期灌溉有助于提高土壤生物活性.     

土壤生态系统微生物多样性技术研究进展

土壤微生物多样性主要研究土壤环境中微生物种群的类别、丰度、分布、结构变化及微生物群落功能的多样性,是土壤生物多样性研究的主体部分。19世纪末,传统的微生物分离培养方法应用于土壤微生物多样性解析。至20世纪70年代,建立了以磷脂脂肪酸图谱分析法(PLFA)和BIOLOG微量分析法为代表的对土壤微生物群落多样性评价的生物化学方法。20世纪90年代后期,随着分子生物学技术的快速发展,建立了变性梯度凝胶电泳(DGGE)、末端限制性片段长度多样性(TRFLP)、克隆文库和高通量测序等土壤微生物多样性研究方法。本文综述了土壤微生物多样性研究技术的原理、进展,并对不同技术的优缺点及应用进行探讨,并对相关领域研究提出思考。     

土壤中微生物及其环境效益的浅析

关于土壤微生物活性,已经成为目前土壤方面研究的热点问题。有些学者曾经对微生物在土壤环境中的作用表示怀疑,他们过分强调物理化学作用在土壤形成和土壤环境效应中的作用,而忽视微生物的研究。随着土壤学研究的深入,关于土壤成因、土壤生产力和环境现象已经越来越复杂,单纯依靠物理和化学的知识已经无法解释某些复杂的实验现象,现在必须依靠微生物来解释某些现象。本文将对土壤微生物在土壤研究中的作用进行简述,同时分析土壤环境变化对微生物数量和活性的影响,并简述一些微生物研究的进展。     

微生物介导的稻田水土界面温室气体排放及其农事减排措施研究进展

农田生态系统排放的温室气体占全球人为温室气体排放量的12%左右.然而，稻田作为主要的农田生态系统，其微生物和农事减排措施对温室气体(CH₄、N₂O和CO₂)在水土界面之间的归趋及其机制仍不清楚.本文阐述了稻田温室气体产生机理与影响因素，以及稻田温室气体减排的农事管理措施.结果表明：稻田水土界面微生物主导的温室气体排放、土壤理化性质(如含水量、温度、氧化还原电位等因素)都可以直接影响土壤微生物群落结构组分及其微生物过程，从而影响温室气体排放.农事管理措施，如有效的水分调控、土壤养分管理及微生物调控，可改变土壤温室气体排放通量.微生物调控技术，如添加解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、促进甲烷氧化菌活性、探索含有N₂O还原酶基因的固氮菌等，在温室气体减排方面具有良好的减排潜势.然而，目前稻田温室气体排放的微生物机制研究多立足于室内试验，缺乏野外大尺度稻田试验数据支撑，对稻田微生物群落与生态系统功能的关联、农事管理介导微生物调控机制等鲜有报道.土壤微生物在稻田土壤温室气...     

农田土壤N2O产生的关键微生物过程及减排措施

氧化亚氮(N2O)作为一种重要的温室气体,其全球排放总量仍然在持续上升.它不仅可以产生温室效应,还可以间接破坏臭氧层,使其在全球气候变化和生态环境变化研究中备受关注.土壤生态系统是大气中N2O的最重要排放源.本文详细论述了农田土壤中反硝化作用、硝化作用、硝化微生物的反硝化作用以及硝酸盐异化还原成铵作用等过程产生N2O的微生物学机制,并从土壤理化性质(土壤pH、氮素、有机质、土壤温度和湿度)和土壤生物等方面对农田土壤N2O排放的影响进行综述,在此基础上对农田土壤N2O的减排措施进行总结,并就今后农田土壤N2O排放的研究重点和方向进行了展望,为调控农田土壤温室气体排放、氮转化过程和提高氮素利用效率提供科学依据.     

汞矿区周边农田土壤微生物群落结构特征及其环境驱动因子

为探究汞矿区周边农田土壤微生物群落结构特征及其与环境驱动因子关系,以铜仁汞（Hg）矿区周边（碧江区坝黄镇、石阡县花桥镇、江口县凯德镇和碧江区川硐镇,分别用BJ、SQ、JK和TR表示）农田土壤为研究对象,分析了土壤理化性质、Hg污染状况、酶活性以及微生物群落结构特征.采用冗余分析（RDA）和相关性网络分析了土壤微生物群落结构与环境因子互作关系.结果表明,研究区土壤存在一定程度的Hg污染,其中,JK和TR属于轻度污染,SQ和BJ属于偏中度污染;TR存在中等潜在生态风险,BJ和JK存在强潜在生态风险,SQ存在很强潜在生态风险.研究区土壤的主要细菌优势菌群包括：变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）;主要真菌优势菌群包括：子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）.RDA分析表明,pH、蔗糖酶（SC）和过氧化氢酶（CAT）活性是土壤细菌群落结构组成的主要环境因子,pH、碱解氮（AN）、速效钾（AK）、HCl-Hg、酸性磷酸酶（ACP）和脲酶（URE）活性是土壤真菌群落结构组成的主要环境因子.相关性网络分析表明,pH、AP、HCl-Hg、SC、ACP和CAT是影响土壤Proteobacteria、Acidobacteria、Actinobacteria、Chloroflexi、厚壁菌门（Firmicutes）、棒状杆菌门（Rokubacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）等细菌群落结构的主要环境因子;而AK、pH、TN、AP、AN、ACP、URE和SC活性是影响土壤Ascomycota、Basidiomycota、Mortierellomycota、球囊菌门（Glomeromycota）、壶菌门（Chytridiomycota）、红藻门（Rozellomycota）、梳霉门（Kickxellomycota）和Mucoromycota （毛霉门）等真菌群落结构的主要环境因子.