A/SMBBR处理生活污水效能研究及生物膜菌群结构分析

采用SDC-03作为生物载体,考察特异性移动床生物膜法对生活污水中有机污染物的去除效果,并运用Illumina Hiseq高通量测序技术对微生物进行分析.实验结果表明,COD、氨氮和总氮的平均出水浓度分别为25.65 mg·L~(-1)、5.14 mg·L~(-1)、14.55 mg·L~(-1),平均去除率分别为91.05%、92.39%、83.44%.该工艺能适应较低温度,最佳HRT和DO浓度分别为10—12 h、3—4 mg·L~(-1)之间.采用Chao1指数、Shannon指数、Simpson指数及PD whole tree值等指数对微生物种群多样性进行分析.对反应器的微生物从门和属两个科目进行分析,得出门水平丰度前10的微生种和属的物种组成.门水平前十的物种分别为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、Saccharibacteria、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospira)、酸杆菌门(Acidobacteria)、Thermomicrobia.变形菌门和拟杆菌门大量存在于在好氧池中,芽单胞菌门和厚壁菌门有助于反硝化反应的进行;在属水平中得知未知的菌属占大部分.     

黄海西部海域沉积物细菌群落及其对环境因子的响应

黄海是西太平重要的边缘海。微生物群落在有机污染物生物地球化学循环中起着十分关键的作用,它们的群落结构、多样性及变化一定程度上反映了沉积物质量的变化。宏基因组学能够在整体水平解析微生物群落结构,真实地揭示原位环境中微生物群落的复杂性和多样性。2016年10月对黄海西部海域19个监测站位的微生物群落及环境因子开展了深入调查。应用Illumina MiSeq宏基因组高通量测序技术,共鉴定海域沉积物中微生物41门266属,变形菌门为明显的优势门类,其相对丰度占总数的47%。其他较为丰富的门类包括酸杆菌门(Acidobacteria),放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes),浮霉菌门(Planctomycetes)和沈微菌门(Verrucomicrobia)。各站位细菌多样性非常高,但站位间差异较大。其中Chaol指数均值为7 365.3;Shannon指数平均为9.65;Simpson指数平均为0.995。应用Past软件,采用CCA分析法研究细菌群落与环境因子的相关性,结果显示总磷和沉积物粒径对微生物门水平的群落分布具有显著性影响。计算细菌与环境因子间Pearson相关系数并绘制热图分析,发现酸杆菌、衣原体(Chlamydiae)和硝化螺旋菌(Nitrospirae)与总磷呈较明显的负相关。     

马铃薯根际与非根际土壤微生物群落结构及多样性特征

利用Illumina-MiSeq高通量测序技术对马铃薯根际与非根际土壤中细菌的16Sr DNA基因V3-V4区片段和真菌18S r DNA基因V4区片段进行了测序,研究马铃薯根际与非根际土壤微生物群落多样性及其与土壤养分之间的关系,为马铃薯健康种植提供理论数据。结果表明,(1)马铃薯根际土壤pH显著低于非根际(P0.05),根际土壤电导率、有机碳、全氮、速效氮和速效磷均显著高于非根际(P0.05),而根际土壤全磷与非根际差异不显著(P0.05)。(2)马铃薯根际土壤细菌和真菌均匀度指数(Simpson)、多样性指数(Shannon-Wiener)、ACE、Chao1均显著高于非根际(P0.05);而根际土壤细菌和真菌覆盖度(Coverage)、Simpson指数与非根际差异不显著(P0.05)。(3)马铃薯根际和非根际土壤细菌群落中,优势类群主要是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),还包括浮霉菌门(Planctomycetaceae)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobia),其中根际土壤细菌酸杆菌门相对丰度高于非根际,变形菌门相对丰度低于非根际。根际和非根际土壤真菌群落中,优势类群主要是子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),还有结合菌门(Zygomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、新丽鞭毛菌门(Neocallimastigomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、芽枝菌门(Blastocladiomycota)。(4)主成分分析(PCA)表明,马铃薯根际和非根际土壤细菌和真菌群落具有很好的相似性,并且细菌群落产生明显的分离效应。Pearson相关性分析表明,马铃薯土壤细菌和真菌Coverage、ACE与土壤养分均没有显著相关性(P0.05);土壤pH与土壤细菌和真菌多样性呈负相关,土壤电导率和全磷与土壤细菌和真菌多样性均没有显著相关性(P0.05)。(5)冗余分析(RDA)显示,7个土壤环境因子分别解释了细菌86%和真菌82%的总特征值,说明土壤环境因子对马铃薯土壤细菌和真菌多样性有显著影响,其中对土壤细菌和真菌多样性影响较大的有有机碳和全氮,而pH对土壤细菌和真菌多样性影响为负。由此可知,土壤pH值是马铃薯根际土壤微生物多样性的重要影响因子。     

不同有机肥处理对紫色土油茶林土壤微生物群落结构的影响

为了解不同有机肥处理对紫色土的改良效应,以福建宁化县紫色土水土侵蚀区26年生油茶人工林土壤为对象,采用高通量测序技术对天然物料有机肥、有机无机复合肥、禽畜粪便有机肥共3种有机肥以及不施肥处理下的土壤微生物多样性和群落结构组成进行了研究,并进一步分析土壤理化性质与微生物群落多样性和微生物群落结构的相关性.结果表明:3种有机肥处理下的土壤细菌和真菌群落多样性总体高于不施肥处理;在3种有机肥处理中有机无机复合肥处理下的土壤多样性指数较高;在细菌门水平分类上,3种有机肥处理下,尤以有机无机复合肥处理下的土壤中变形菌门、浮霉菌门、放线菌门和硬壁菌门具有较高相对丰度,而不施肥处理下的土壤中酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度相对较高;在真菌门水平分类上,相较于不施肥处理,3种有机肥处理下的土壤中子囊菌门的相对丰度较高,担子菌门的相对丰度相对较低;变形菌门和酸杆菌门为土壤优势细菌类群,子囊菌门和担子菌门为土壤优势真菌类群;CCA分析所提取的两个主成分分别解释了土壤微生物群落结构门水平60.08%和19.74%的变异,其中土壤容重、自然含水率和全钾含量是影响土壤微生物群落结构变化的重要因子,细菌和真菌多样性指数与土壤自然含水率、容重、pH和全氮含量等土壤环境因子具有显著相关关系.本研究在微生物水平上阐明了不同有机肥处理下的紫色土区土壤生态质量差异,3种有机肥处理尤以有机无机复合肥对紫色土油茶林土壤具有较佳的改良效果.(图8表3参38)     

基于高通量测序的工业园区地下水和土壤细菌群落结构比较研究

为探究工业园区地下水和土壤细菌群落结构、多样性变化特征,采用高通量测序技术对地下水和土壤细菌16S r RNA基因高变区域进行序列测定。通过对Alpha多样性、物种组成、丰度和群落结构的分析,比较地下水和土壤细菌群落结构的异同。Alpha多样性的比较结果表明,土壤细菌群落多样性和丰富度明显高于地下水,地下水细菌群落多样性指数反映出地下水已受到周边污染源的影响。物种注释结果表明,地下水样品共检出48个细菌门,土壤样品共检出50个细菌门。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)是地下水细菌群落的优势类群,共占93.54%,且该工业园区地下水细菌群落呈现出典型的淡水种群特征;土壤中优势细菌门为Proteobacteria、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、Firmicutes和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),共占85.21%。由于地下水和土壤两者的生态系统和理化环境的差异,致使Actinobacteria、Acidobacteria、绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)和Gemmatimonadetes占比在地下水和土壤细菌群落间差异显著,同时使地下水和土壤细菌群落各含有一些特有的优势细菌属(地下水2个,土壤4个)。基于高通量测序技术对工业园区样品的测序结果可以为地下水和土壤环境的生态评价提供方法依据。     

印加孔雀草对土壤细菌群落多样性的影响

印加孔雀草(Tagetes minuta L.)入侵对生态系统和生物多样性造成危害,从土壤微生态学的角度探究印加孔雀草入侵对土壤细菌群落结构和多样性的影响,有助于深入揭示其入侵导致生态系统退化的机制。采用第二代高通量测序技术,以万寿菊(Tagetes erecta L.)为对照植物,设置不同植物的处理(裸土CK、万寿菊Te、印加孔雀草与万寿菊混种TmTe、印加孔雀草Tm),比较了各处理中土壤细菌群落结构的差异。结果表明:(1)TmTe的Ace指数显著低于CK、Tm且Chao指数显著低于CK,Tm的Shannon指数显著高于CK且Simpson指数显著低于CK,混种处理细菌群落丰富度最低,印加孔雀草单优群落处理群落多样性最高;(2)4个处理共有的OTUs为3 169个,3个植物处理中,TmTe的细菌群落数最低,为3 814个OTU,Tm细菌群落数最高,为4 110个OTU;(3)相对丰度最高的前5个门分别是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),在各处理中所占比例之和皆为80%以上;(4)放线菌门、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、变形菌门、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门以及芽单胞菌门与土壤全钾含量呈显著正相关(P0.05)。蓝细菌门(Cyanobacteria)与环境因子之间的关系不同于其他菌门,相关性各有不同,但差异不显著。多囊粘细菌科(Polyangiaceae)、侏囊菌科(Nannocystaceae)、念珠藻科(Nostocaceae)等8个科的10个OTU类群共同存在于Tm vs CK和TmTe vs CK但不属于TmTe vs CK,表明其在印加孔雀草入侵过程中起着重要作用。该研究为揭示印加孔雀草入侵对土壤微生态影响机制提供了科学依据。     

健康香蕉(Musa paradisiaca)植株与枯萎病患病植株根区土壤细菌多样性的比较研究

香蕉枯萎病(Fusarium oysporum f.cubense)是当前严重威胁香蕉产业的重要土传病害,目前尚未找到有效的防治措施。本研究利用3个典型香蕉枯萎病患病样地的健康植株根区土壤(WB土)和患病植株根区土壤(FB土)分别直接提取土壤总DNA构建16S r RNA基因克隆文库,分析土壤细菌遗传基因多样性。旨在阐明香蕉枯萎病发病对植株根区土壤细菌多样性的影响,从微生物生态学的角度解释香蕉枯萎病的发生原因并为其防控提供理论依据。结果如下,(1)患病植株根区土壤细菌的基因型数(OTUs)比健康植株减少了18个,香农指数(H')比健康植株降低了0.66,物种多样性指数(Schao1)比健康植株减少了26。(2)WB文库63个OTUs分属于9个细菌类群和4个尚未确定分类地位基因型,FB文库45个OTUs分属于8个细菌类群和2个尚未确定分类地位的基因型。其中厚壁菌(Firmicutes)、变形菌(Proteobacteria)、放线菌(Actinobacteria)、酸杆菌(Acidobacteria)、芽单胞菌(Gemmatimonadetes)和浮霉菌(Planctomycetes)6个门为健康和患病香蕉植株根区土壤中共有的细菌类群。此外,蓝细菌和Bacteria intertae sedis仅存在于WB土中,而硝化螺旋菌仅存在于FB土中。(3)香蕉枯萎病发病对厚壁菌数量分布的影响极大,FB土比WB土总体增加了11%。其中对芽孢杆菌(Bacillus)数量分布的影响极大,FB土中芽孢杆菌数量比WB土增加了15%。上述结果表明,香蕉植株根区土壤细菌遗传基因多样性降低及其群落结构改变是香蕉枯萎病患病的重要特征,其中芽孢杆菌(Bacillus)数量增加是香蕉枯萎病患病的最主要特征。     

人工微宇宙环境下油气指示微生物的异常特征

为了解烃类对微生物的作用机制,通过人工微宇宙装置进行实验室水平模拟,结合培养法和分子生物学检测技术,以典型含油气区块土壤样品中的油气指示微生物为研究对象,探讨在模拟微渗漏条件下,一定驯化周期内不同轻烃组分驯化下油气指示微生物的数量变化和群落结构演替特征.结果显示,在微量轻烃(1×10~(-8))持续驯化下,土壤中油气指示微生物数量发生了不同程度的增长,甲烷驯化组中甲烷氧化菌的菌落数量增长了76.5%,pmo A基因丰度增幅达180.0%;丁烷驯化组中丁烷氧化菌的菌落数量增长了212.0%,bmo X基因丰度增幅达285.0%.16S rRNA高通量测序进一步显示,在模拟微渗漏(1×10~(-8))的条件下,油气指示微生物属于低丰度种群,其中Methylococcaceae(甲基球菌)、Methylophilaceae(嗜甲基菌)、Methylocystis(甲基孢囊菌)等微生物与甲烷正相关,Rhodosprillaceae(红螺菌)、Pseudonocardia(伪诺卡式菌)等微生物与丁烷正相关,其他的一些硝化微生物Nitrospira(硝化螺旋菌)、Xanthomonas(黄单胞菌)等则与烃类负相关.本研究深化了关于气态烃对油气微生物作用机制的认识,可为油气微生物勘探技术提供新思路.(图6表2参33)     

中条山铜尾矿坝面土壤细菌群落的结构特征

微生物在尾矿废弃地土壤发育、营养物质循环、有毒物质降解等生态恢复过程中发挥重要作用.采用Illumina Mi Seq测序的方法,分析中条山十八河尾矿废弃地不同恢复阶段(1-45年)的细菌群落结构,并结合植物群落、土壤理化性质和土壤酶活性,探讨细菌群落结构与功能变化的调控机制.结果表明,不同恢复年限的尾矿坝,土壤理化性质、土壤酶活性和植物群落结构发生梯度变化.在这一环境梯度下,不同恢复年限的细菌群落结构具有显著差异,其中优势细菌主要有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteri)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes).细菌群落组成与环境因子和植物群落多样性显著相关.细菌优势科的相对丰度主要与重金属(Cu、Mn、Pb、Zn)含量相关,鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)的相对丰度与重金属(Cd、Cu、Pb、Zn)含量极显著正相关.恢复45年、15年的土壤中细菌多样性最高,且群落组成相似,恢复1年的土壤中细菌丰度较高,而多样性最低.本研究表明,土壤理化因子、重金属含量和植物群落结构是造成土壤中细菌群落结构变化的关键因素;鞘脂单胞菌科对重金属具有一定的耐受性,因此可作为重金属污染区域生态恢复的理想菌种.     

青藏高原高寒草甸土壤真菌多样性与植物群落功能性状和土壤理化特性的关系

为探究高寒草甸土壤真菌多样性与植物群落功能性状(community-weighted mean, CWM; functional diversity,FD)及土壤理化特性的关系,选取3个试验点,每个试验点选择4种生境(沟底平地、阴坡、阳坡和山顶),采用高通量测序技术分析各生境土壤真菌多样性特点;利用广义线性混合模型,比较土壤真菌优势类群(门和属水平)及土壤理化特性在不同试验点和生境之间的差异;采用多元分析和偏回归检验土壤真菌多样性与群落水平功能性状(CWM)和性状多样性(FD)及土壤理化特性的关系.结果表明:(1)高寒草甸土壤真菌在门水平上的优势类群为接合菌门、子囊菌门、担子菌门和球囊菌门,在属水平上的优势类群为被孢霉属、隐球菌属、丝盖伞属、蜡壳菌属和蜡伞属.接合菌门、球囊菌门及被孢霉属在不同生境的分布存在显著差异,在山顶接合菌门和被孢霉属的相对丰度显著高于其他3种生境(沟底平地、阴坡和阳坡),在沟底球囊菌门的相对丰度显著高于其他3种生境(阴坡、阳坡和山顶).(2)土壤理化特性能够解释土壤真菌丰富度变化的21%.土壤真菌丰富度随土壤pH、全氮和速效氮的增加而增加,随土壤有机碳、有机质和碳氮比的增加而降低.(3)植物群落水平功能性状能够解释20%的土壤真菌丰富度变化.土壤真菌丰富度与植物群落水平的植株高度呈显著负相关.(4)植物群落性状多样性能够解释土壤真菌丰富度变化的33%.土壤真菌丰富度随植物群落叶片氮和磷含量多样性的增加而增加,随植株高度和叶片干物质含量的增加而减小;土壤真菌Shannon指数与土壤理化特性及植物群落功能性状均无显著相关性.因此,植物群落功能性状和土壤理化特性可共同解释高寒草甸土壤真菌丰富度的变化,植物群落性状多样性与土壤真菌群落协同变化,可促进高寒草甸生态系统稳定性维持.(图3表2参51)     

组合式人工湿地对分散型生活污水净化效果及其微生物群落结构特征

为了解组合式人工湿地对分散型生活污水的净化效果及微生物群落结构多样性的变化规律,以某生活污水处理厂细格栅出水为研究对象,研究人工湿地对生活污水中COD、NH_3-N、TN和TP的去除效果,采用高通量测序的方法分析填料和植物根系微生物的多样性变化规律.结果表明,组合式人工湿地在0.15—0.35 m~3·(m~2·d)~(-1)的水力负荷下对污染物的去除效果最好,对COD、NH_3-N、TN和TP的平均去除率为82.94%、65.69%、56.57%和79.98%,湿地出水稳定达标.此次分析包括门、纲、属水平,其中在门分类水平上以变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、放线菌门为共有的优势菌门,在纲为分类水平上以γ-变形菌纲、酸杆菌纲、α-变形杆菌纲和芽孢杆菌纲为优势菌群,在属为分类水平上以硝化螺旋菌属、节杆菌属、红游动菌属和假单胞菌属为优势菌属.其中,湿地填料和植物根系微生物群落多样性与污水性质相关性分析表明,其微生物多样性与污水温度、pH和溶解氧呈现显著负相关,这是影响组合式人工湿地填料和植物根系微生物群落发生变化的重要因子.     

基于高通量测序的冬季太湖竺山湾浮游细菌和沉积物细菌群落结构和多样性研究

为了探究太湖竺山湾浮游细菌及沉积物细菌群落的结构及多样性变化,考察细菌与环境因子之间的生态耦合关系,基于16S rRNA基因的高通量测序技术,研究冬季太湖竺山湾的浮游细菌和沉积物细菌群落结构和多样性,对相对丰度排名居前10位的优势浮游细菌属与p H值、溶解氧浓度、叶绿素a浓度、藻密度、总氮浓度和总磷浓度等环境因子进行冗余分析。结果表明,从门水平来看,水样和沉积物中蓝藻细菌门(Cyanobacteria)平均相对丰度均较高,分别为46.95%和22.19%;从纲水平来看,水样中的优势细菌主要为未分类的放线菌纲(unidentified Actinobacteria)和未分类的蓝藻细菌纲(unidentified Cyanobacteria),相对丰度分别为31.87%和30.46%,而沉积物中则主要为Chloroplast(14.34%)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,10.97%)和硝化螺旋菌纲(Nitrospira,9.89%);从属水平来看,水样中微囊藻属(Microcystis)占优势,其次为hgc I clade,沉积物中微囊藻属和未分类的硝化螺旋菌属(unidentified Nitrospiraceae)占优势。通过研究发现水体中微囊藻属相对丰度最高,且与藻密度、溶解氧浓度和p H值呈正相关。     

微生物肥料对设施长期连作哈密瓜根际土壤真菌群落结构的影响

长期连作导致哈密瓜土传真菌病害大面积发生,微生物肥料的施用可为防治土传真菌病害发挥积极作用.应用高通量测序技术深入分析微生物肥料对设施长期连作哈密瓜根际土壤真菌多样性和群落组成的影响.结果表明,在苗期、开花坐果期和成熟期,微生物肥料处理比对照操作分类单位OTU(Operational taxonomic units)分别高出24.5%、11.3%和82.1%;微生物肥料处理哈密瓜根际真菌物种数、真菌群落丰度和多样性指数,均随生育期呈先降低后增加的变化趋势,而对照处理均表现为持续降低,且在成熟期,各项指数差异显著;主坐标(Principal co-ordinates analysis,PCoA)分析表明微生物肥料处理与对照哈密瓜根际真菌群落结构随生育期推进,其差异愈发明显;微生物肥料处理和对照哈密瓜根际优势真菌均主要由子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Badidiomycota)组成,且以子囊菌门(Ascomycota)种类最多,施微生物肥料处理优势真菌中还存在壶菌门、接合菌门、球囊菌门和一些未明确分类的真菌;样品中丰度排名前35的属共分为A、B、C、D四大类群,A类群和B类群多为致病菌,分别在NM3和NM1含量较高,C类群和D类群多为植物益生菌,分别在M3和M1含量较高.综上所述,微生物肥料改变了哈密瓜根际优势真菌组成,与对照相比,在苗期和成熟期降低了根际病原真菌数量,且繁衍了大量有益真菌,这可能是微生物肥料发挥促生防病效应,克服或减缓哈密瓜连作障碍的最主要原因.     

根分泌物2,4-二叔丁基苯酚对短花针茅荒漠草原土壤细菌群落的影响

植物根系分泌物对调节根际微生物群落、改善根际微环境以及植物群落中的种间相互关系均具有重要的作用。为探究内蒙古荒漠草原优势植物根分泌物中酚酸类组分2, 4-二叔丁基苯酚(2, 4-BDP)对根际微生物的影响,设置4组不同质量浓度处理研究2, 4-BDP对荒漠草原土壤细菌群落的影响,即CK(0mL·g~(-1))、LG(2.5mL·g~(-1))、MG(7.5mL·g~(-1))和HG(12.5mL·g~(-1)),并于25℃下培养3周后,采用IlluminaMiseq高通量测序技术对土壤中细菌16SrDNA的V3-V4区域进行了测定。结果表明:荒漠草原土壤中优势菌酸杆菌门(Acidobacteria)的丰度随2, 4-BDP浓度增加而显著降低(P0.05),各处理中其丰度表现为CK (45.93%)LG (32.06%)MG (13.62%)HG (4.47%);放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度随2, 4-BDP浓度增加而显著增加(P0.05),其中,放线菌门的丰度表现为CK (3.14%)LG (5.67%)MG (26.26%)HG(40.11%),厚壁菌门的丰度表现为CK (1.66%)LG (1.85%)MG (15.48%)HG (28.10%);而变形菌门(Proteobacteria)的丰度表现出低促高抑的浓度效应,各处理中其丰度表现为MG (32.87%)LG (30.73%)CK (19.97%)HG (18.05%)。当2, 4-BDP浓度为2.5mL·g~(-1)时,土壤细菌多样性和丰富度无显著变化,优势细菌属Gp4、Gp6、Gp25、Gp7的丰度显著降低,而Pseudomonas、Rhizobium、Sphingomonas和Bacillus等根系促生菌的丰度显著增加,有助于改善土壤中细菌群落结构。当2,4-BDP质量浓度达7.5mL·g~(-1)和12.5mL·g~(-1)时,就会对部分细菌产生抑制作用,土壤中细菌多样性显著降低,不利于土壤健康发展。     

三江源区不同建植年代人工草地群落演替与土壤养分变化

研究了了三源区不同建植期人工修复草地在不同演替阶段毒杂草[主要是甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)]的入侵规律、数量特征,植物群落物种组成、生物苗和草地质最以及土壤养分、微生物活性的变化规律.结果表明,不同建植期人工修复草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异.随着演替时间的推移,人工草地群落盖度、高度、物种数、生物最和多样性指数均表现出"V"字型变化规律,杂类草--甘肃马先蒿的数量特征变化尤为明显,在4 a的人工草地群落中开始局部入侵,在5～6 a的人工草地群落中大面积入侵,其入侵速度、入侵面积达到高峰期.土壤的含水量、容重、土壤中有机质、氮素和磷素在演替过程(7 a、9 a草地)中逐渐降低,到一定时期又逐步增加;随着演替的进行,不同建植期人工草地的土壤微牛物生物量碳和酶活性均呈"V"字型,变化.对于退化生态系统的恢复首先是植被恢复,其次是土壤肥力的恢复.土壤有机质等养分的积累、微生物活性的改善不仅能使土壤-植物复合系统的功能得以恢复,同时也能促进物种多样性的形成,有利于人工草地群落稳定性的提高.在试验区尽管植被恢复演替进行得比较缓慢,但从土壤发展的角度看,仍属进展演替.所以,在退化高寒草甸的恢复过程中,若降低和有效控制外界的干扰(如围栏封育),可为退化草地恢复提供繁殖体与土壤环境,实现人工草地逐步向恢复(正向)演替进行.图3表6参34     

热融滑塌对青藏高原北麓河荒漠草原土壤细菌群落的影响

多年冻土退化会引起热融滑塌,进而对多年冻土区的生态系统产生影响,但热融滑塌对土壤细菌群落的影响还不清楚.研究区选择青藏高原中部的荒漠草原地区.利用Illumina测序技术,对土壤细菌的16S rRNA V3-V4高变区进行测序,在纲水平上分析了3种微地貌(对照区、滑塌区、沉降区)下表层0-30 cm土壤细菌的α多样性、物种丰度和组成,并结合土壤理化指标研究了影响细菌群落结构的环境因子.结果显示,土壤细菌在纲水平上共有91个细菌类群,放线菌纲(29.4%,Actinobacteria)、酸杆菌纲(14.16%,Acidobacteria)、α-变形菌纲(12.69%,Alphaproteobacteria)和芽单胞菌纲(6.92%,Gemmatimonadetes)是优势菌群,放线菌纲在各采样点相对丰度最高.热融滑塌改变了土壤含水量、全碳和有机碳等理化指标. Mantel测试和RDA分析表明,土壤全碳和含水量是影响细菌群落结构的关键环境因子;相关性分析表明,土壤含水量、电导率、全氮是影响细菌群落多样性和优势菌纲相对丰度的关键环境因子.本研究表明在荒漠草原地区,热融滑塌会降低土壤碳含量和酸杆菌纲的相对丰度,并对土壤细菌群落的结构、多样性及在冻土中的分布产生影响.(图6表2参36)     

四川彭州大蒜根腐病发病土壤细菌与真菌群落结构

为了解土壤微生物群落与大蒜根腐病之间的关系,采集四川省彭州市不同地点大蒜正常生长和发病土壤样品,采用Illumina MiSeq测序技术分析土壤细菌与真菌的群落结构变化.结果显示,供试土壤的优势细菌主要为变形菌门和绿弯菌门,优势真菌主要为子囊菌门和担子菌门;与正常土壤相比,发病土壤细菌多样性减少,真菌多样性和丰富度增加,其中硝化螺菌属、Nitrosomonadaceae-uncultured、芽孢杆菌属和鞘氨醇单胞菌属等有益细菌及青霉属、木霉属和热霉属等有益真菌丰度降低,匐柄霉属和镰刀菌属等病原真菌丰度增加.Spearman分析结果显示,匐柄霉属和镰刀菌属等病原真菌的相对丰度与土壤pH呈负相关,与土壤速效钾含量呈正相关.本研究表明彭州大蒜根腐病发病与土壤微生物群落结构改变、土壤微生态失衡有关,结果对探明病害的发生机理具有现实意义,可为有效防治大蒜根腐病提供理论依据.(图2表5参36)     

成都老官山汉墓出土竹简饱水保存期间的细菌群落结构

为了解老官山汉墓出土竹简饱水保存浸泡液中的细菌群落结构特征,采用PCR-DGGE技术分析竹简浸泡液中细菌多样性,并对回收的DGGE条带进行测序及系统发育分析.结果显示,未浸泡竹简的去离子水(0~#)中的细菌丰度(S)、香农-威纳指数(H)、辛普森指数(D)均高于竹简浸泡液样品;而竹简浸泡液样品间的各项指标差异较大,其中121~#样品的遗传多样性最高,1#样品多样性最低;PCA主成分分析都显示各样品均存在较大的差异,其中1~#样品与其余样品的相似性最低;条带测序结果显示样品中主要的细菌类群归属于α变形菌亚门(Alphaproteobacteria)、β变形菌亚门(Betaproteobacteria)、γ变形菌亚门(Gammaproteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)六大细菌类群,分属于贪铜菌属(Cupriavidus)、水杆菌属(Aquabacterium)、丛毛单胞菌属(Comamonas)、Albidiferax属、生丝微菌科(Hyphomicrobiaceae)、固氮螺菌属(Azospirillum)、涅瓦菌属(Nevskia)、链球菌属(Streptococcus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、土壤杆菌属(Sediminibacterium)属、丙酸杆菌属(Propionibacterium),其中β变形菌亚门的贪铜菌属(Cupriavidus)在所有样品中均有检出.本研究表明,不同竹简饱水保存浸泡液中的细菌群落结构十分复杂且差异显著,存在可能引发竹简病害的潜在细菌类群,结果可为饱水竹简微生物病害的科学防治提供参考.     

环青海湖4种生境土壤中原核微生物群落结构及分子网络特征

为了探明高寒土壤原核微生物在不同生境中群落结构差异,该研究选择了环青海湖地区牧场、农田、山地和草场4种不同土地利用类型,利用16S rRNA Illumina高通量测序技术和分子生态网络的方法,比较4种不同土壤生境中原核微生物群落结构和组成差异,以及原核生物物种间的相互作用关系。结果表明,不同生境下土壤理化性质存在显著差异,人为干扰会引起土壤矿化,有机养分含量降低,同时影响土壤中速效养分的含量。土壤中原核微生物的丰富度和多样性随着土壤生境的不同而变化,在细菌门水平上,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)在4种不同生境土壤细菌群落中均占主导地位,拟杆菌门(Bacteroidetes)是农田土壤中的独有优势种,而山地和草场中硝化螺旋菌门(Nitrospirae)为特有优势菌种。在古菌门水平上,广古菌门(Euryarchaeota)和奇古菌门(Thaumarchaeota)是牧场、山地古菌群落中的优势菌种,农田和草场土壤中奇古菌门(Thaumarchaeota)是唯一优势菌种。整体而言,在4种不同生境土壤中细菌群落的丰富度和多样性均高于古菌群落,环境因子中pH、SOC、TN、AN、AK、C/N和Olsen-P显著影响了土壤原核微生物群落结构。分子网络结构分析表明细菌网络的节点数和连接数更多,联系复杂系统更加稳定,古菌网络的平均路径长较小,平均连通度和聚类系数较高,但对环境响应迅速,说明古菌群落的生态位较细菌更加狭窄。     

不同薄壳山核桃品种的根际土壤细菌菌群结构及多样性研究

选择江苏薄壳山核桃主产区波尼(BN)、马汉(MH)、威斯顿(WSD)和肖肖尼(XXN)这4个主要品种,利用Illumina Miseq高通量测序技术研究其根际土壤微生物多样性及群落结构组成。结果显示,4种薄壳山核桃品种间根际土壤细菌群落结构在门、属水平上相似,α多样性指数无显著差异。变形菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门均为优势门类,假单胞菌属(1%)和Chitinophagaceae菌群(5%)在4个薄壳山核桃品种的根际土壤中丰度均较高。研究初步阐述了薄壳山核桃根际土壤微生物多样性及群落结构组成,为进一步研究薄壳山核桃的根际效应提供了理论依据。