晋东南3种道地药材植物根际真菌群落特性

根际微生物与植物的生长、繁殖及代谢活动密切相关。区域气候和土壤因子决定了药用植物的道地性,而根际微生物群落的结构和功能与药用植物的关系有待研究。利用高通量测序方法分析了山西道地药材植物柴胡(Bupleurum chinese)、党参(Codonopsis piloula)和远志(Polygala tenuifolia)的根际土壤真菌群落,探讨道地药材植物根际土壤真菌群落构建的驱动机制。结果表明,土壤环境因子和植物种类(科水平)对根际土壤真菌群落结构和多样性具有显著影响。土壤pH、总氮、蔗糖酶、脲酶对根际土壤真菌群落结构的影响最大(RDA总解释率达65%),是3种植物根际土壤真菌群落构建的主要驱动因子。进一步的方差分解分析显示,植物种类对根际土壤真菌群落结构有较大的影响,解释率达27%。总之,植物种类和土壤环境是3种药用植物根际真菌群落结构和多样性的主要驱动因子,植物-土壤-微生物在土壤生态系统中协同作用,为道地中药材的生长提供了特定的生境。     

长期施肥对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响

微生物群落功能多样性是表征土壤质量变化的敏感指标,施肥措施可对土壤微生物群落功能多样性产生明显的影响。以位于双季稻主产区湖南省宁乡县国家级稻田肥力长期定位试验田为研究对象,应用Biolog技术分析了不同施肥处理(化肥、秸秆还田+化肥、30%有机肥、60%有机肥、无肥对照)对双季稻田根际土壤微生物功能多样性的影响,从根际土壤微生物功能多样性的角度评价施肥对土壤质量的影响。研究结果表明,有机肥与化肥配施以及单施化肥处理水稻根际土壤微生物对碳源的利用程度均显著高于其他处理,而秸秆还田处理水稻根际土壤微生物对碳源的利用程度低于无肥处理。在早稻和晚稻成熟期,Mc Intosh指数均以60%有机肥和30%有机肥处理为最高,其次为施用化肥和无肥处理,秸秆还田处理最低;Richness和Shannon指数大小顺序均表现为60%有机肥30%有机肥秸秆还田无肥化肥。土壤微生物碳源利用的主成分分析表明,各施肥处理水稻根际土壤微生物群落利用的主要碳源为氨基酸类和糖类,但不同施肥处理间碳源利用类型存在较大差异。总的来说,不同的施肥处理对水稻根际土壤微生物功能多样性产生了不同影响,长期有机肥配施化肥有利于维持稻田根际土壤微生物群落多样性。     

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。     

宁杞1号枸杞健康株与根腐病患病株的土壤微生物群落和功能差异

根腐病严重制约着枸杞产业的发展,而土壤微生物多样性和物种组成的变化与植株根腐病的发生有密切的关系,因此了解宁夏枸杞根腐病发生与根表、根际和根围土壤微生物群落结构的关系十分必要。应用Illumina MiSeq高通量测序技术对枸杞健康株和根腐病患病株的根表、根际及根围土壤中16S rDNA V3+V4区和ITS1片段进行测序,将结果质控后比对相关数据库进行注释和分析。真菌群落中丰度最高的门和属分别是子囊菌门(Ascomycota)和镰刀菌属(Fusarium),细菌群落中优势门依次为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),节杆菌属(Arthrobacter)是丰度最高且在根表的丰度显著高于根际和根围土壤,根表、根际和根围3个部位的优势物种组成和占比均不相同。健康株根表的真菌群落丰富度、多样性及均匀度指数均高于患病株(P0.05),而二者的细菌群落α多样性指数无显著差异。功能预测也同样表明健康株和患病株之间的土壤细菌群落功能差异较小,真菌群落中镰刀菌属的功能丰度较高,其在患病株根表和根际的丰度均大于健康株。综上,枸杞健康株和患病株之间,各样品中真菌群落多样性的差异比细菌群落大,二者根表真菌的差异最显著,患病株根表和根际的镰刀菌属的占比和功能丰度最大。该研究分别从土壤真菌和细菌两个角度阐述了宁杞1号枸杞健康株和根腐病患病株的土壤微生物群落和功能的差异,对宁夏枸杞根腐病的认识具有重要意义。     

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。     

杨树根际土碳氮磷生态化学计量特征与根序的相关性

林木细根不同生长发育等级形态特点及功能分异是根系生态学研究的新视角.为深入探索林木根际土壤养分循环过程及根土互作关系,以杨树(Populus×euramericana‘Neva’)人工林为研究对象,按照随机布点原则采集杨树人工林非根际土壤和不同根序细根的根际土壤,测定其全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)及速效N、有效P的含量,并计算土壤C、N、P化学计量比.结果显示:(1)杨树人工林根际土壤C、N、P含量与非根际土壤存在显著差异,但不同根序间速效N、有效P含量以及铵硝比(NH_4~+-N/NO_3~--N)未达到显著差异水平(P0.05).随着根序升高根际土壤TC含量显著下降,而TN含量逐渐增加.1-2级细根根际土壤TP含量显著高于4-5级根(P0.05).(2)杨树细根根际土壤C/N随着根序升高显著降低(P0.05);C/P随着根序升高逐渐下降,但在不同根序间差异不显著(P0.05).(3)基于细菌OTUs的非参数估计指数表明,根际土壤与非根际土壤细菌群落多样性存在显著差异;土壤TC和TN含量及C、N、P化学计量比均与细菌群落丰富性(Chao指数和ACE指数)呈显著相关(P0.05),TP含量与细菌群落相关性不显著.上述结果说明杨树根际土壤C、N、P养分循环呈现依赖于根序的变化特征,不同根序细根根际细菌群落组成和结构的差异性可影响土壤C、N、P循环过程.     

甘肃民勤荒漠区两种主要固沙植物影响下的土壤细菌群落分布特征研究

旨在研究荒漠化区域土壤细菌群落受优势固沙植物影响下的分布特征及土壤细菌群落多样性。采集民勤的固定沙地、半固定沙地及流动沙地上白刺(Nitraria tangutorum Bobr)和梭梭(Haloxylon ammodendron)的根际及非根际土壤,通过土壤理化性质分析了解造成微生物群落变异的关键因素,并利用Illumina MiSeq 250高通量测序技术,对土壤细菌16Sr DNA的V4+V5区进行测序,分析土壤细菌群落多样性。在所有土壤样品中均存在放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)等菌门,主要菌属为乳球菌属(Lactococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、节细菌属(Arthrobacter)、Subgroup_6_norank、Nitrosomonadaceae_uncultured、类诺卡氏菌属(Nocardioides)和土壤芽孢杆菌属(Solibacillus)。研究发现在该区域优势固沙植物白刺和梭梭植物根际分泌物是影响土壤细菌群落分布的重要因素,根际细菌群落结构与非根际土壤细菌群落结构相比具有显著差异,然而两种植物与不同沙地间差异不显著。根际与非根际样品间存在大量共有的OTU(Operational Taxonomic Units),同时在根际中存在大量特有的OTU。对土壤细菌群落与主要环境因子的冗余分析结果显示3个沙丘的根际土壤样品具有接近的土壤性质及细菌群落特征,并与K~+、Ca~(2+)离子负相关,而非根际土壤样品在土壤性质及细菌群落结构上差异较大,这与沙土及电导率呈正相关。得出固沙植物可以通过根系分泌物对其根际土壤细菌群落进行调节,并体现出了对特定菌群的选择作用。与非根际相比,根际土壤中具有更高丰度的放线菌门、拟杆菌门和变形菌门,而非根际土壤中的浮霉菌门相对丰度高于根际土壤。研究位点是否定植有固沙植物是决定土壤细菌群落形成的首要因素,沙地类型是次要因素,而寄主植物类型的影响不显著。研究该区域优势固沙植物影响下的土壤细菌群落分布特征,可为民勤沙漠化地区的生态恢复提供重要的理论依据。     

秸秆生物炭施用对玉米根际和非根际土壤微生物群落结构的影响

为探究生物炭施用对土壤微生物群落结构与功能的影响,以广东博罗某生态农业实验基地玉米地为试验对象,设置3个处理,分别按0(C)、5(B1)、10(B2)t·hm~(-2)施加秸秆生物炭,分别于第7天、14天、21天后采集根际土壤及非根际土壤样品,通过对玉米根际及非根际土壤细菌16S rDNA进行高通量测序分析,结合16S rDNA PICRUSt功能预测技术,探究生物炭施用对玉米根际土壤及非根际土壤微生物群落结构与功能的影响。结果表明,与空白对照组相比,施加生物炭可明显增加玉米非根际土壤微生物群落多样性,施加21 d后C组、B1组和B2组chao1指数分别为1 261、2 707和2 472;对根际土壤微生物多样性影响不显著(P=0.406)。施加5t·hm~(-2)生物炭后,玉米根际土壤酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度升高,但施加10 t·hm~(-2)生物炭处理酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度降低。在科水平上,施加生物炭后,玉米非根际土壤黄色单胞菌科(Xanthomonadaceae)受到明显抑制,而施加生物炭与否及施加量多少对根际土壤黄色单胞菌科(Xanthomonadaceae)丰度高低影响不显著(P=0.857)。PICRUSt预测结果表明,生物炭施加对玉米土壤微生物群落代谢、遗传、信息传递等过程产生影响,从而改变微生物的群落结构及生态功能。综上,施用生物炭会影响玉米土壤微生物群落结构与功能,相对于施加10 t·hm~(-2)处理,施加5 t·hm~(-2)处理对土壤微生物群落结构的影响效果更为显著。该研究结果可为生物炭农业化利用机制研究及施加量选择提供参考。     

鄱阳湖湿地不同植物群落土壤养分及微生物多样性研究

土壤养分和微生物对环境变化十分敏感,能快速对土壤生态变化作出反应。分析土壤养分和微生物对不同碳源利用能力的差异,明确鄱阳湖湿地土壤微生物群落变化特征,对中国湿地健康状况评价及可持续利用具有重要意义。基于2014-2017年对鄱阳湖湿地不同植物群落(沉水植物区、湿生植物区、挺水植物区、湖滨高滩地)土壤生境的调查数据,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法(FAMEs)系统研究土壤微生物多样性群落特征。鄱阳湖湿地不同植物群落土壤养分和有效养分基本表现为沉水植物区湿生植物区挺水植物区湖滨高滩地。鄱阳湖湿地不同植物群落土壤微生物群落代谢平均颜色变化率(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,土壤微生物群落代谢活性表现为沉水植物区湿生植物区挺水植物区湖滨高滩地。土壤微生物对不同种类碳源的利用强度存在较大差异,碳水化合物和羧酸类碳源是鄱阳湖湿地不同植物群落土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小。土壤微生物群落的物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(D_s)和碳源利用丰富度指数(S)总体以沉水植物区为最高,湖滨高滩地最低,优势度指数在鄱阳湖湿地不同植物群落差异不显著(P0.05)。主成分分析结果表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1、主成分2分别能解释变量方差的63.152%和15.174%,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源;土壤微生物多样性指数与土壤养分之间呈正相关,与pH呈负相关,而土壤全碳和全氮含量对土壤微生物多样性贡献较大,是土壤微生物群落功能多样性差异的主要影响因子。物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)和碳源利用丰富度指数(S)与土壤养分各指标的相关系数绝对值均高于优势度指数(D_s),说明土壤养分对土壤微生物群落优势度指数的影响作用较小。     

杉木连栽林土壤微生物碳源利用比较

在测定土壤理化性质的基础上,应用Biolog-ECO技术,分析杉木1代(FCF)、连栽2代(SCF)、连栽3代(TCF)人工林和楠木人工林(PBP,对照)4种林分类型土壤微生物群落总碳源利用动力学特性、微生物多样性指数及多样性指数与土壤理化性质的相关关系.结果显示:4种林分类型的土壤微生物丰富度(Shannon指数)、优势度(Simpson指数)、均匀度(Mc Intosh指数)均达到了显著差异(P0.05);PBP土壤微生物总体活性(AWCD)、Shannon指数、Simpson指数及Mc Intosh指数值均高于其他3种类型;土壤微生物生物量碳(C)含量、氮(N)含量、Shannon指数、Simpson指数与AWCD值的相关性达到了显著水平(P0.05);其中AWCD值、土壤p H、全C、全N、土壤微生物生物量C、N的大小顺序为PBPFCFSCFTCF.本研究表明,随着杉木连栽代数的增加,土壤微生物群落总体活性逐代下降.(图1表7参32)     

种植杞柳在镉污染土壤修复过程中对土壤微生物群落结构和理化性质的影响

研究种植杞柳在镉污染土壤修复过程中对微生物群落结构的影响,可为应用杞柳-微生物联合修复镉污染土壤提供理论依据.以1年生杞柳扦插苗为试验材料进行盆栽试验,设置4个镉浓度梯度处理(0、50、100以及150 mg/kg),每个处理同时设置种植杞柳组和未种植杞柳组.种植杞柳1年后收集根际、非根际以及未种植杞柳土壤,对土壤理化性质、不同形态重金属含量进行测定,利用Biolog-ECO平板法对微生物代谢功能多样性进行测定以及利用T-RFLP法对微生物群落结构多样性进行测定.采用冗余分析(RDA)对微生物群落结构多样性与土壤理化性质、不同形态重金属含量的相关性进行分析.结果表明,在镉污染处理组中养分含量总体呈现种植杞柳组高于未种植杞柳组,不同土壤来源对6类碳源的平均利用率存在显著差异,碳水化合物和酚酸类相对利用率呈现种植杞柳土壤未种植土壤,而氨基酸、羧酸、多聚物以及胺类相对利用率都在根际土壤中最高.对照组与处理组根际微生物丰富度与多样性指数差异不显著,但优势微生物种类明显不同. RDA分析表明,与对照相比,受污染的土壤中微生物与环境因子的相关性更强,可还原态镉与优势菌株B-T-RFs(137)、B-T-RFs(141)等有较强的相关性.综上,种植杞柳能显著促进镉污染土壤中微生物代谢活性、微生物丰富度指数以及多样性指数,对优势微生物种群、代谢组成有明显影响;影响根际与非根际土壤中优势微生物的主要环境因子不同,污染组微生物受环境影响更大.(图8表1参50)     

洛克沙胂暴露胁迫对土壤微生物群落结构特征的影响

采用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)方法,分析了洛克沙胂残留对土壤微生物群落结构的影响特征。结果表明,在整个采样周期中,每克土壤总PLFA含量在洛克沙胂胁迫影响下出现明显降低,且存在一定的剂量依赖效应。经主成分分析,第1周,洛克沙胂低浓度组(w=15 mg·kg-1)土壤微生物群落结构和对照组差异不明显,第2、3、5、8周,各组土壤微生物群落结构多样性的类型差异显著,其中高浓度组(w=150 mg·kg-1)与对照组差异最大。结果表明,洛克沙胂可致土壤微生物群落结构多样性改变,暴露浓度越高其作用越强。同时,洛克沙胂对土壤微生物群落结构多样性的影响还表现出时间差异,在暴露胁迫的后期(第5、8周),洛克沙胂的影响逐步减弱,可能与洛克沙胂在土壤中发生化学结构改变和降解有关。     

岷江流域不同土地利用类型土壤养分及微生物群落多样性研究

以四川省岷江流域不同土地利用类型(次生林、人工林、灌草丛和坡耕地)土壤为研究对象,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯(FAMEs)法系统研究微生物群落多样性特征以及在不同土地利用类型的分布规律。结果表明:各土地利用类型土壤均略显酸性,pH值高低依次为坡耕地、灌草丛、人工林和次生林,土壤电导率、容重和孔隙度有所波动;土壤养分含量和有效养分含量高低大致依次为次生林、人工林、灌草丛和坡耕地。不同土地利用类型土壤微生物群落代谢平均颜色变化率(average well color development,AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,土壤微生物群落代谢活性大小依次为次生林、人工林、灌草丛和坡耕地。土壤微生物对不同种类碳源的利用强度存在较大差异,羧酸类和碳水化合物类碳源是不同土地利用类型土壤微生物的主要碳源,其后依次为酚酸类、氨基酸类和聚合物类,而土壤微生物对胺类碳源的利用率最小。土壤微生物群落丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(DS)和碳源利用丰富度指数(S)总体表现为次生林最高,人工林和灌草丛次之,坡耕地最低,不同土地利用类型间DS差异未达显著水平(P0.05)。主成分分析结果表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1和2分别能够解释变量方差的63.89%和18.55%,在主成分中贡献最大的是羧酸类和碳水化合物类碳源;土壤微生物多样性指数与土壤有机质含量和全氮含量之间均达显著或极显著正相关,与pH值呈负相关,即土壤有机质含量和全氮含量对土壤微生物多样性影响较大。上述研究结果表明次生林土壤养分含量更高,更适合土壤微生物生存,这对于维持该区域生态系统功能稳定性具有重要意义。     

保水剂对侧柏容器苗根际土壤微生物种群结构及干旱适应能力的影响

为更好地将保水剂应用到干旱山地的容器苗造林中,以丙烯酰胺-丙烯酸钾交联共聚物型保水剂作为供试材料,设置育苗时(NS)和造林时(AS)各加4.0 g保水剂的两种保水剂应用方式,利用传统的平板计数法和现代的末端限制性片段长度多态性分析(Terminal restricti on fragment length polymorphism,T-RFLP)技术,研究NS和AS对侧柏容器苗造林一年后根际土壤微生物种群结构及对侧柏干旱适应能力的影响.结果表明:保水剂可显著提高侧柏根际土壤细菌、真菌的数量和微生物量碳、氮的含量,且NS处理根际土壤的细菌数量和微生物量碳分别比AS处理提高21.65%和8.04%;保水剂及其应用方式对造林初期侧柏根际土壤的细菌群落结构产生较大影响,保水剂显著增加了根际土壤中细菌群落结构的多样性,NS处理具有最高的丰富度指数、多样性指数和最低的优势度指数;此外,同对照相比,NS处理还显著提高了侧柏容器苗的造林成活率、叶片的净光合速率和相对含水量,降低了相对电导率;同AS处理相比,NS处理的造林成活率和叶片相对含水量分别提高了11.64%和8.33%,而相对电导率降低(降低12.19%).综上说明,保水剂通过改善侧柏容器苗根际土壤的微生物种群结构而提高植物的干旱适应能力,利用添加保水剂的容器苗造林具有更好的应用效果.     

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.     

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%。     

湘东大围山土壤垂直带谱微生物群落特征

土壤微生物是生态系统健康评价的关键生物学指标之一。为了解土壤微生物群落在中山海拔带上的分异规律,本研究选取亚热带湘东大围山花岗岩风化物发育的典型土壤垂直带谱:红壤、黄红壤、黄壤、暗黄棕壤和灌丛草甸土(亚类),采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,研究0~20 cm土壤微生物的PLFA含量、组成和多样性。结果表明,土壤垂直带PLFA种类较为丰富(38种),PLFA总量介于35.01~103.54 nmol·g~(-1)之间,以细菌最高(25.52~78.31 nmol·g~(-1)),其次为放线菌(3.99~12.90nmol·g~(-1))和真菌(4.29~12.33 nmol·g~(-1))。细菌群落中,以革兰氏阴性菌(G~-)为主;真菌群落中,以腐生真菌为主。随着海拔升高,微生物PLFA总量、各类群微生物PLFA含量和多样性指数一致升高,显示高海拔地带土壤的微生物数量和多样性更高。此外,真菌与细菌比值(F:B,0.17~0.25)和G~+细菌(革兰氏阳性菌)与G~-细菌比值(G~+:G~-,0.52~0.79)以低海拔带的红壤最高,随海拔升高而降低,表明高海拔带土壤微生物群落以细菌、G~-群落占优。在湘东大围山土壤垂直带上,各类群的微生物量和多样性随着海拔的升高而升高,可能是山地小气候、pH、有机底物的数量和质量综合作用的结果。     

基于Biolog指纹解析黑土滩退化草地土壤微生物群落特征

黑土滩草地退化不仅体现在植被群落特征的退化,同时也体现在土壤微生物群落结构和功能的退化。为明确不同地区黑土滩退化草地土壤微生物群落的空间异质性,探究植被与土壤微生物对黑土滩草地退化的响应规律,利用样方调查法和Biolog-ECO微平板法,分析了青海省海北州野牛沟乡、果洛州大武镇及玉树州巴塘乡3个地区黑土滩退化草地的植被群落特征及土壤微生物群落多样性特征。结果表明,(1)黑土滩退化草地毒杂草化,优良牧草成为群落偶见种。3个地区植被群落组成存在差异:大武地区植物物种丰富度最大,为16.25,野牛沟次之,巴塘最小;植被优势度指数、多样性指数和均匀度指数均为野牛沟大武巴塘;地上生物量和0-10 cm土层地下生物量均为大武地区最大,巴塘次之,野牛沟最小,三者间均存在显著差异(P0.05);大武和巴塘地区10-20 cm土层地下生物量显著大于野牛沟地区(P0.05)。(2)黑土滩退化草地土壤微生物在0-10 cm土层主要利用氨基酸类、酯类和胺类碳源,碳源相对利用率均在19%以上;在10-20 cm土层主要利用氨基酸类和酯类碳源,碳源相对利用率均在22%以上。不同地区黑土滩退化草地土壤微生物对单一碳源的利用存在差异,差异主要来源于酸类、氨基酸类和酯类。(3)土壤微生物AWCD(平均每孔颜色变化率)和H指数(Shannon-Wiener多样性指数)与植物多样性和生物量相关性较高;物种重要值、多样性及生物量对土壤微生物AWCD变化的共同解释率为88.42%。综上,黑土滩退化草地植被物种组成及群落结构存在地域差异,不同地区黑土滩退化草地土壤微生物群落结构不同;黑土滩退化草地利用D-半乳糖酸γ内酯、L-精氨酸、D-半乳糖醛酸、L-天冬酰胺酸、D-甘露醇、L-丝氨酸、N-乙酰基-D-葡萄胺等的功能微生物显著富集,利用i-赤藻糖醇、2-羟苯甲酸、L-苏氨酸、α-丁酮酸、α-D-乳糖等的功能微生物显著分异。     

植物根圈微生物群落与功能特异性机制研究

植物-土壤微生物交互作用在土壤养分循环、碳固存和温室气体排放等生态过程中发挥着重要作用,而植物源有机物输入被认为是植物-微生物交互作用的纽带。根圈土壤微生物在群落结构和功能上与根圈外土壤差异显著,并存在一定的植物群落特异性。植物源有机物的高度可利用性对土壤微生物具有复杂的影响,改变着土壤生态过程。因此,揭示植物源有机物的输入对土壤微生物的影响有助于深化对植物-土壤微生物反馈作用的认识,同时为养分循环调控、肥料施用时效、作物增产和温室气体排放及生态平衡维持提供理论支持。基于国内外最新相关研究进展,综述了两大类植物源有机物(根际沉积和凋落物)的组成和输入时间对土壤微生物群落结构和特定功能(以氮循环为例)的影响机制;探讨了稳定性同位素示踪技术、分子探针技术和宏基因组学等研究方法在植物-土壤微生物交互作用中的综合应用;总结了植物生命周期内植物源有机物化学组成和输入时空差异对植物特异性土壤微生物群落的诱导机制。植物源有机物输入对微生物群落结构和功能具有重要影响,不但显著提高优势微生物群落生物量、改变微生物群落结构及相关功能、调控特定土壤微生物活性,并且其化学性质多样性决定了土壤微生物群落植物特异性。因此,植物源有机物输入是驱动植物根圈特异微生物群落结构演替与功能演变的重要因子。     

陆地生态系统植物和土壤微生物群落多样性对全球变化的响应与适应研究进展

生态系统植物和土壤微生物群落多样性受氮沉降、气候变暖、大气CO_2浓度升高(eCO_2)、极端干旱等全球变化的强烈影响,深入认识和理解全球变化下植物群落-土壤微生物群落的关系对生物多样性保护至关重要。文章综述了陆地生态系统植物和土壤微生物群落多样性对以上4种全球变化单因子和多因子(双因子、三因子及四因子)交互作用的响应与适应规律。主要结论为,(1)氮沉降、气候变暖和极端干旱均改变了植物和土壤微生物的群落组成,呈现降低、增加和无影响3种效应,大多数研究结果是降低效应,例如高氮沉降和长期低水平氮沉降减少了植物多样性,微生物群落多样性的下降幅度随氮沉降时间和量的增加而加强;气候变暖改变了植物的物候,降低了植物多样性,促使土壤微生物群落的演替分异;极端干旱导致植物组成发生了方向性的变化,植物多样性降低并促进盐生植物的生长,土壤微生物量和活性降低并促使转向渗透胁迫型策略。(2)eCO_2增加促进植物光合作用从而刺激植物的生长,对植物多样性的影响取决于资源可利用性,一般增加根际细菌和土壤真菌的相对丰度以加快土壤的碳源利用。(3)全球变化多因子交互作用下植物-土壤微生物群落多样性的关联效应主要为协同、累加、抵消或非加性等,其中氮沉降×气候变暖为累加;氮沉降×eCO_2对植物生物量的影响为协同增效,而对植物群落可能是相反或抵消;气候变暖×eCO_2对土壤微生物群落为累加;三因子和四因子交互作用对植物和土壤微生物群落为非加性,较难预测。最后指出当前的研究不足和今后的发展方向:(1)加大不同时空尺度的植物和土壤微生物群落研究;(2)精确全球变化多因子交互作用对植物和土壤微生物群落多样性影响的估算。