云南玉溪烟区轮作与连作土壤细菌群落多样性比较研究

为评价云南玉溪烟区轮作和连作对土壤细菌群落多样性影响,从土壤中直接提取土壤细菌总DNA,用细菌16S rDNA特异性引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳(DGGE),每个处理样品3次重复,在DGGE图谱中相似性较高,基本聚在一起,从整体证明了试验操作方法较为精确.从泳道分析图可知,轮作土壤细菌群落各泳道条带数量13～29条不等,平均为21条.连作土壤细菌群落各泳道条带数量从4～20条不等,平均为12条.从每条泳道的条带数方面和光密度值分别进行细菌群落多样性各指标的比较,结果表明,轮作处理细菌群落丰富度指数均大于连作处理,轮作香农-威纳和辛普森指数(1/D)均大于连作,表明轮作微生物多样性较连作高,轮作方式可以提高植烟土壤细菌群落的多样性.     

番茄连作与轮作土壤生物学特性及细菌群落结构的比较

随着全国番茄(Lycopersicon esculentum)的规模化生产以及形成相对固定的生产区域,番茄连作障碍现象逐年严重。文章针对番茄连作、轮作土壤的生物学特性及细菌群落结构展开了分析,旨在揭示连作与轮作土壤中生物学特性及细菌群落结构的变化规律,为保障番茄产业的可持续发展提供技术支撑。试验分别设置番茄-番茄、番茄-茄子(Solanium melongena)、番茄-辣椒(Capsicum annuum)连作和番茄-黄瓜(Cucumis sativus L.)、番茄-白菜(Brassica campestris L.)、番茄-菜豆(Phaseolus vulgaris)轮作共6个处理。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)以及稀释平板法等现代和传统分析技术,比较分析了连作和轮作不同蔬菜作物对土壤生物学性状和细菌群落结构的影响。结果表明:番茄连作导致土壤可培养细菌、放线菌数量显著降低,真菌数量显著增加,微生物群落由细菌型向真菌型转变;同时连作还导致土壤中指示土壤肥力的微生物生物量碳、氮和涉及碳、氮、磷循环相关酶活性显著降低;此外,番茄连作导致土壤细菌多样性指数(H)、均匀度指数(EH)和丰富度指数(S)下降,番茄连作土壤中主要以不可培养细菌(Uncultured bacterium)为优势种属。相比之下,番茄轮作不仅能显著增加微生物数量,提高土壤微生物生物量碳、氮和酶活性,而且轮作土壤中除了维持较高的细菌多样性之外,还出现假单胞杆菌属(Pseudomonas sp.)等促生细菌种属。表明番茄轮作有利于提高土壤肥力和保持土壤健康。其中,番茄轮作黄瓜、白菜和菜豆3种不同科属蔬菜作物中,以轮作菜豆更有利于提高土壤肥力和保持土壤健康。     

稻—稻—油菜轮作土壤细菌群落的特征

为了解南方地区稻—稻—油菜轮作后土壤中细菌群落的变化特征,以长达30年的水稻—水稻—油菜轮作和水稻—水稻连作定点栽培试验土壤为研究对象,采用克隆文库和基因序列分析法,通过细菌16S r DNA基因通用引物对土壤提取DNA进行PCR扩增,然后将扩增片段构建克隆文库对克隆子进行测序分析.结果显示,2015年7月、10月和2016年4月3次取样中轮作土壤细菌的香农-维纳指数和辛普森指数均高于连作土壤,轮作土壤细菌多样性高于连作.克隆子序列OTU与Gen Bank比对结果显示,轮作土壤中常见的变形菌(Proteobacteria)占细菌种类的55%,连作土壤为45%;轮作土壤芽单胞菌(Gemmatimonadetes)占细菌种类的13%,连作土壤为10%;轮作土壤中的酸杆菌(Acidobacteria)、厚壁菌(Firmicutes)和浮霉菌(Planctomycetes)所占细菌比例数小于连作土壤;变形菌和芽单胞菌构成了轮作土壤中的优势菌群,土壤优势菌群的变化对细菌群落结构特征产生影响.测序结果显示稻—稻—油菜轮作土壤优势菌群中α-变形菌、β-变形菌和γ-变形菌高于稻—稻连作;稻—稻—油菜轮作中发现与绿弯菌(Chloroflexi)序列相似菌类,而稻—稻连作土壤中未发现.本研究表明微生物群落结构组成与土壤耕作方式相关,稻—稻—油菜轮作增加了细菌群落丰度.     

间作与接种AMF对连作土壤微生物群落结构与功能的影响

为了探明间作种植模式和接种AMF对连作土壤的影响,试验选取马铃薯连作10年土壤为基质,采用两因素随机区组盆栽实验设计,研究间作及接种AMF对连作土壤微生物群落结构及功能的影响。结果表明：在不同间作模式及AMF接种后,连作土壤微生物群落结构、功能均有不同程度的差异。间作调控后马铃薯｜｜玉米｜｜蚕豆处理土壤细菌比例最高,放线菌次之,真菌最低;Biolog Eco板平均颜色变化率（AWCD）比对照高36.77%。间作并接种AMF（Gloumus etunicatum）后,土壤微生物功能多样性增强,土壤真菌的比例上升,细菌、放线菌的比例下降;马铃薯｜｜蚕豆、马铃薯｜｜玉米｜｜蚕豆土壤孢子密度与其他处理有显著差异（P〈0.05）;马铃薯｜｜玉米｜｜蚕豆处理在培养96 h后的平均颜色变化率（AWCD）值比单作高48.96%。各处理土壤根际微生物群落在2种方式的调控下对碳水化合物、氨基酸碳源利用强度较高,对芳香化合物的利用能力较弱;调控后碳源利用类型开始从碳水化合物、胺类化合物向胺类化合物和多聚化合物利用类型转变。间作调控和AMF调控对土壤微生物群落功能多样性的增加可能存在一定的叠加效应。土壤微生物群落结构、功能多样性的变化是多种因子综合作用的结果。     

西瓜连作对热区土壤微生物多样性的影响

连作障碍一直是困扰人们的一个难题。应用RAPD技术对热区西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.et Nakai]连作土壤微生物多样性进行研究,为解决西瓜连作障碍提供科学的理论依据。通过对RAPD进行条件优化和引物筛选,筛选出18条RAPD随机引物用于西瓜根根际土壤DNA的扩增,共扩增出154条谱带。154条谱带均为多态性带,PPB为100%,平均每个引物产生8.56条带。并应用RAPD分析不同茬数西瓜4个生育期中根际及非根际土壤微生物多样性和群落变化,以及同一茬数土壤微生物群落各指数在4个不同时期的变化趋势。结果显示,西瓜连作不同生长期根际和非根际土壤微生物多样性的变化均较大,丰富度指数、Dsh和Jsh的变异系数均在29%以上。单因素分析显示,西瓜连作对不同生长期根际微生物多样性的影响显著(P0.05)。进一步分析表明,取样温度与根际、非根际微生物多样性指数呈显著正相关,相关性系数达0.82以上。西瓜连作根际土壤微生物多样性显著下降,不同生长期,根际微生物多样性受连作影响不同,第二茬初果期土壤微生物多样性受影响最大,第3茬初果期次之,变异系数分别达22.43%和15.53%。     

黄土高原土壤中细菌群落结构多样性的PCR-DGGE分析

利用细菌通用引物,对从黄土高原5个地区土壤样品以及西峰剖面26个土壤样品中提取的总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对PCR产物进行分析,以揭示黄土高原土壤中细菌群落结构的多样性.针对黄土高原土壤微生物特点进行DGGE试验条件优化,获得最佳变性梯度为40%～70%,最佳电泳时间为17 h(100 V).对不同深度土壤细菌DGGE图谱的聚类分析表明,不同深度土壤细菌呈现2种不同的群落结构,推测其成因可能与季风性气候引起的温湿环境变化及冰期有关.在夏季风加强而冬季风减弱的时期,气候温暖潮湿,风化成壤作用强烈,在DGGE图谱中表现为土壤样品条带多而密;反之,风化成壤作用较弱,在DGGE图谱中表现为条带少而疏.对洛川、西峰等5个地区土壤细菌Shannon-Weiner指数的测定结果表明,Shannon-Weiner指数受条带亮度及迁移率的影响.     

轮作联用生物有机肥促进香蕉生长

为促进连作蕉园恢复香蕉高效栽培,采集连作蕉园土壤,利用盆栽实验研究连作蕉园土壤轮作菠萝与玉米联合生物有机肥施用,对连作土壤理化性质、可培养微生物和总细菌、总真菌数量及下茬香蕉生长的影响.结果显示:较之香蕉连作对照,连作土壤轮作菠萝或玉米后再植香蕉,其叶片数、株高、茎粗、叶面积、地下部鲜重和地上部鲜重均有不同程度提高,其中株高和叶面积显著高于连作对照处理,轮作菠萝处理促生效果优于轮作玉米处理;联合生物有机肥施用后,进一步促进了香蕉的生长;菠萝和玉米轮作后均对土壤pH有一定影响,菠萝-香蕉处理和玉米-香蕉处理土壤pH值高于对照,且菠萝-香蕉处理效果优于玉米-香蕉处理;菠萝-香蕉和玉米-香蕉处理土壤可培养镰刀菌属数量均减少,根际可培养芽孢杆菌和假单胞菌的数量均增加,且菠萝-香蕉处理提高了土壤总细菌拷贝数.本研究表明菠萝和玉米轮作均能显著改善连作香蕉土壤生态环境,促进下茬香蕉生长,缓解连作生物障碍,并且联合生物有机肥施用后效果更优.     

长期连作及秸秆还田对棉田土壤微生物量及种群结构的影响

通过采用常规微生物培养技术分析长期不同连作年限及秸秆还田棉田土壤微生物量及种群结构变化,揭示棉花连作及秸秆还田与土壤微生物多样性关系。研究表明,随着连作年限增加,秸秆还田连作模式下真菌数量持续增加,细菌和微生物总量在连作5-20 a逐渐下降,25 a后又上升;非秸秆还田连作模式随着连作年限增加其微生物种群变化与秸秆还田连作模式变化一致,但非秸秆还田连作模式土壤细菌和微生物总量分别比秸秆还田连作模式在连作5、10和15 a降低42.9%、57.9%、70.6%和41.9%、54.7%和65.7%,而真菌数量增加28.4%、80.8%和116.7%。说明棉花秸秆还田能够增加微生物数量,改善棉田土壤微生物种群结构。连作棉田土壤Simpson指数和Shannon指数呈随连作年限增加呈增加的趋势,连作棉田土壤微生物细菌/真菌（B/F）和放线菌/真菌（A/F）比值在秸秆还田模式下先逐渐减小至连作25 a有升高,而非秸秆还田模式下持续下降。     

稻-稻-油菜轮作对土壤微生物活性和多样性的影响

水稻(Oryza sativa L.)和油菜(Brassica campestris L.)轮作是中国南方地区常见的耕作制度,其优点在于能够提高农业土地利用率和增强土壤生产力,且能改变土壤生态环境。轮作栽培土壤生态环境的改变对作物生长具有益的作用,而土壤中微生物的变化是土壤生态环境改变的重要因素。因此,研究土壤微生物活性和多样性可为水稻和油菜轮作栽培对土壤质地的影响能够提供理论依据,对维持良好的土壤环境生态系统和农田可持续耕作具有重要的现实意义。以浏阳(短期试验:3 a)和安仁(长期试验:30 a)两地的稻-稻-油菜轮作土壤为研究对象,选取稻-稻连作土壤作为对照比较,分别于2015年7月、10月和2016年4月取样测定稻-稻-油菜轮作和稻-稻连作土壤微生物量碳、氮含量。结果表明:就所测得的浏阳土壤微生物量碳含量而言,稻-稻-油菜轮作比稻-稻连作分别高出16.99%、15.26%、32.33%,安仁土壤则分别高出26.38%、20.18%、35.74%;就所测得的浏阳土壤微生物量氮含量而言,稻-稻-油菜轮作比稻-稻连作分别高出34.63%、17.80%、33.81%,安仁土壤则分别高出14.29%、15.31%、14.58%。采用Biolog ECO技术分析土壤微生物多样性,结果表明浏阳和安仁两地稻-稻-油菜轮作和稻-稻连作土壤平均吸光值(AWCD)变化趋势相同,稻-稻-油菜轮作土壤AWCD值大于稻-稻连作,表明稻-稻-油菜轮作提高了土壤微生物对碳源的利用能力。研究结果表明稻-稻-油菜轮作显著提高了土壤微生物丰富度指数,而对均匀度和优势度指数影响不显著。通过主成分分析可知,3个不同时期土壤微生物对碳源的利用以糖类、羧酸类、氨基酸类为主。     

河流底泥施用对土壤微生物群落功能多样性和小麦生长的影响

设置0（对照）、20、60和100g·kg-1 3个底泥施用量水平,研究施用底泥对冬小麦籽粒Cd含量以及土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,60和100g·kg-1底泥施用处理小麦穗质量和千粒重显著高于对照（P〈0．05）。各处理间小麦籽粒cd含量无显著差异。与对照相比,施用底泥并没有显著改变土壤中可培养细菌、真菌和放线菌的数量。整个培养过程中土壤微生物平均颜色变化率（IAWCD）以及96h时微生物多样性指数（Shannon指数、Simpson指数、McIntosh指数）在对照与底泥施用处理间无显著差异。主成分分析（PCA）表明,仅有占总变量方差14．22％的PC3能识别出对照土壤微生物群落碳源利用谱与底泥施用处理间的差异,而PCI（21．76％）、PC2（16．32％）和PC4（11．62％）则无法将对照与底泥施用处理区分开来。可见,该试验条件下合理的底泥施用量并不会对小麦籽粒Cd含量、微生物功能多样性和土壤质量产生显著影响。     

Soil bacterial community characteristics of rice-rice-rape crop rotation北大核心CSCD

To investigate the characteristic changes in soil bacterial community under rice-rice-rape rotation in southern China, soil samples from a 30-year crop rotation and continuous cropping system were collected. Clone library and gene sequence analysis were adopted. The PCR amplification was carried out using universal primers of the 16S rDNA gene. The amplified fragments were then used to construct a clone library. The subclones were sequenced and analyzed. The experimental analysis showed that, in July 2015, and October and April 2016, the Shannon Wiener index and richness index of bacteria from the rotation treatment soils were higher than those of the continuous cropping treatment soil. The soil bacterial diversity of the rotation treatment was higher than that of the continuous cropping treatment. The results of BLAST analysis in the GenBank showed that Proteobacteria accounted 55% of total bacteria in the rotation treatment soil, whereas it accounted for 45% of total bacteria in continuous cropping treatment soil. Gemmatimonadetes accounted for 13% of the total bacteria in rotation treatment and 10% in the continuous cropping treatment. The proportion of Acidobacteria, Firmicutes, and Planctomycetes in rotation soil was less than those in the continuous cropping soil. Proteobacteria and Gemmatimonadetes were the dominant flora in soil. The changes in the predominant bacteria affected the diversity of soil bacteria in rotation and continuous cropping. The sequence analysis showed that the dominant bacteria in the soil were Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, and Gammaproteobacteria, which higher than those in the rice-rice continuous cropping treatment. The sequences similar to Chloroflexi were observed in the rice-rice-rape rotation soils, but not in the continuous cropping soils. The results showed that the soil microbial population is conducted by agricultural tillage, and rice-rice-rape rotation increased the soil bacterial abundance compared with that of the rice-rice continuous treatment. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

Spatial characteristics analysis by PCR-DGGE for bacterial communities in surface sediments of Tangxi River,Hefei City北大核心CSCD

Microbes play an important role in material circulation and pollutant release in urban sediments, and its community structure can provide an important basis for evaluating the pollution load and ecosystem health of an urban river. In this study, bacterial communities in sediments from different locations of Tangxi River in Anhui Province were analyzed and compared, with an objective of evaluating the effects of aquatic environment on spatial characteristics of bacterial communities and the feasibility of using bacterial community composition as an indicator of urban river health. PCR-DGGE was applied to analyze the bacterial communities; fifteen major bands of 16S rDNA genes fragments from DGGE profiles of sediment samples were further eluted from gel, reamplified and sequenced. The sequences of these fragments were compared with the database in GenBank (NCBI). The collected samples were clustered based on UPGM Aanalysis. In addition, relationships between bacterial communities and environmental factors were analyzed by Monte Carlo test and redundancy analysis (RDA). The DGGE profiles indicated that upstream surface sediments had about 30 bands, but the differences in brightness were not significant. Although midstream surface sediments had only 18 bands on average, the brightness of some bands was relatively high, indicating that some dominant species of bacteria existed in these sediments. The amounts of bands in downstream sediments were between those of upstream and midstream, with some bands of high brightness. The NCBI comparison results showed that ten sequences shared 98-100% homology with known sequences, one with 97%, and the other four with uncultured bacteria. Shannon index (H) of bacterial diversity from upstream surface sediments was 3.31 on average, which was significantly (P < 0.05) higher than that of midstream surface sediments, and slightly higher than that of downstream surface sediments. UPGMA results showed both the distribution of bacteria communities and the diversity were strongly related with the sampling locations (Eigenvalue = 0.188, P = 0.134). Monte Carlo test and RDA analysis showed that the ion exchangeable form of nitrogen (IEF-N) was the main factor influencing the spatial characteristics of bacterial communities in the sediments. The aquatic plants had a significant effect on the richness of bacterial communities in the sediments, and the effectiveness of plant species was more notable than that of the vegetation coverage. The above results indicated that bacterial community structure and diversity in the surface sediments can well reflect the degree of urbanization development and effectiveness of ecological restoration in Tangxi River region.     

东江流域农村土壤中多环芳烃的分布特征及其健康风险评估

为了解东江流域农村土壤多环芳烃的分布特征与人类健康风险,采集了30个不同土地利用类型农村表层土壤样品,进行采用索氏抽提法,硅胶/氧化铝（2：1）层析柱分离纯化,最后加内标经气相色谱-质谱仪定量解析的方法测定16种多环芳烃的含量。同时,测定了土壤中不同形态有机质包括总有机碳（TOC）、非水解性有机碳（NHC）、黑碳（BC）以及无定形有机碳（AOC）的含量。结果表明,土壤多环芳烃质量分数在24-238μg·kg-1之间,平均质量分数为107±60μg·kg-1。在16种多环芳烃中,萘、菲、荧蒽和苯并（b）荧蒽的含量最高,占总多环芳烃含量的比重依次为16%、20%、10%和10%。土壤中多环芳烃含量与TOC、NHC以及BC均具有极显著的线性关系（p〈0.01）,三者斜率的大小顺序为BC〉NHC〉TOC（p〈0.01）,表明土壤有机碳中的非水解性有机碳和黑碳在控制土壤中多环芳烃的分布、积累中发挥着重要的作用。土壤中多环芳烃含量与AOC的相关性不显著（p=0.29）。另外,健康风险评价表明儿童暴露的增量终身致癌风险（ILCRs）在可接受的安全范围内（ILCRs 〈10-6）,而成人暴露的增量终身致癌风险则相对较高（10-6皮肤接触〉呼吸;而成人则为：皮肤接触〉误食土壤〉呼吸。     

异质生境空心莲子草植物群落组成及物种多样性研究

研究草海湿地空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）入侵对异质生境植物群落生活型、物种组成、重要值及物种多样性的影响,结果表明,①异质生境中群落生活型组成比例有差异,水生生境地面芽植物（H）∶隐芽植物（Cr）∶一年生植物（Th）为56∶38∶6;湿生生境为43∶36∶21。②异质生境中物种组成差异明显,水生生境试验样方包含9科13属16种,对照样方（无空心莲子草入侵）包含10科19属23种;湿生生境试验样方包含8科14属14种,对照样方有10科19属22种。空心莲子草入侵不同生境后群落内物种重要值变化及差异均较大,部分乡土物种在试验样方中减少甚至消失,水生生境和湿生生境群落中分别有30.44%、36.36%物种消失。③异质生境中空心莲子草重要值与物种多样性指数、生态优势度指数、均匀度指数均呈二项式函数关系;两种生境的多样性指数和均匀度指数均表现为随空心莲子草重要值先增加后减少,生态优势度指数均为先减少后增加,空心莲子草入侵对乡土植物群落物种多样性产生正向影响和负向影响,在群落中其重要值达25.8（水生生境）、18.9（湿生生境）时,是乡土植物多样性下降的临界点。     

梅江流域鸟类群落结构及其多样性

采用固定样带法和样点法对梅江流域的鸟类群落进行了研究,共记录到201种,隶属16目49科127属,其中留鸟81种、冬候鸟67种、夏候鸟40种、旅鸟13种,分别占40．1％、33．3％、19．9％、6．7％;古北界种类95种（占47．3％）,东洋界种类64种（占31．8％）,广布型种类42种（占20．9％）;国家I级保护种类1种,国家II级保护种类21种（占10％）;《国际湿地公约》指定种类24种（占12％）,《中澳候鸟保护协议》指定种类22种（占11％）,《中日候鸟保护协议》指定种类76种（占38％）,《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）指定种类19种（占9％）,有益的、有重要经济价值的、有重要科学研究价值的物种155种（占77％）。该流域的鸟类群落多样性指数3．7617,均匀度指数0．7093。     

工业城市不同功能区土壤和蔬菜中重金属污染及其健康风险评价

为了研究和评价工业城市不同功能区的土壤和蔬菜中重金属污染和健康风险状况,以株洲市为例,在工业区（石峰区）、农业区（芦淞区）和旅游区（大京风景区）分别采集土壤和蔬菜样品,分析重金属Cd、As、Pb、Hg、Zn、Cr和Cu的质量分数,并采用地质累积指数法（Igeo）和健康风险评价模型分别对土壤和蔬菜中重金属进行评价。结果表明：工业区、农业区和旅游区土壤中Cd、As、Pb、Hg、Zn、Cr和Cu的平均质量分数都超出湖南省土壤背景值,部分重金属甚至超出国家土壤环境质量二级标准。不同功能区土壤中重金属的地质累积指数（Igeo）表明：工业区、农业区和旅游区土壤受到不同程度的重金属污染,其中Cd和Hg的污染最为严重,污染程度依次是工业区〉农业区〉旅游区。不同功能区蔬菜中Cd、As、Pb和Zn的危害商（HQ）值都大于1.0,而Cu和Cr的危害商（HQ）都小于1.0。不同功能区蔬菜中重金属危害指数（HI）都大于10.0,尤其是工业区蔬菜的危害指数（HI）〉100.0,当地成年人食用受到重金属污染的蔬菜会导致严重的健康危害,其中Cd和As,是危害指数（HI）的主要贡献者,两者贡献率之和的范围为75%~89%,而Cr的贡献率几乎为0。     

基于PCR-DGGE的重金属污染土壤微生物种群指纹分析

采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析方法,研究沈阳市细河沿岸重金属污染土壤中微生物结构多样性、种群丰富度及种群结构的动态变化规律。结果表明：直接从土壤中抽提总DNA,对16SrRNAV3可变区序列进行扩增,DGGE指纹图谱分析,微生物种群结构和变化规律明显,同时也表现为重金属污染程度越重,多样性指数越低;其中细河底泥重金属含量严重超标,多样性指数最低。经方差分析,重金属污染情况与Shannon-wiener多样性指数呈负相关,其中重金属污染对微生物的均匀度指数影响最显著,并且锌污染对其影响最大为-0.985。表明PCR-DGGE技术可以用于污染环境下微生物多样性研究,也为污染环境下土壤微生物多样性研究提供了新的实验方法与依据。