基于Biolog-ECO分析稀土、铅和氟复合污染农田土壤微生物群落功能多样性

为考察四川省牦牛坪稀土矿区稀土、铅和氟复合污染对农田微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog-ECO法分析稀土矿区高污染区(H区)和低污染区(L区)农田土壤根际与非根际微生物群落功能多样性特征及其与土壤理化性质的相关关系.结果 显示,不同污染区土壤微生物对31种碳源的利用能力存在显著性差异(P＜0.05),H区的非...     

成都龙泉山不同林龄香樟人工林土壤养分和微生物群落结构

香樟(Cinnamomum camphora)是我国南方地区重要的造林树种之一,对于生态恢复和城市绿化具有重要作用.以成都市龙泉山不同林龄香樟人工林(10年、20年和40年)为研究对象,分析土壤主要养分状况和微生物群落的演变特征,并与该区域的天然常绿阔叶林进行比较.结果表明,养分总体状况为20年香樟人工林下较差.随着林龄的增加,香樟人工林下土壤总碳、总氮呈“V”型变化,总磷、总钾、总钙则出现持续消耗的趋势.磷脂脂肪酸法(phospholipid fattyacid,PLFA)结果显示香樟人工林土壤微生物总PLFAs量为37.00-67.80nmol/g,细菌PLFAs量为25.42-47.60nmol/g,真菌PLFAs量为7.19-10.00nmol/g.土壤中微生物细菌、G⁺细菌、G^-细菌、放线菌及总PLFAs均随着林龄呈现先降后升的变化趋势,并主要受土壤铵态氮和硝态氮的调控.相比于快速生长阶段,40年香樟人工林的主要土壤养分和微生物群落各类群PLFAs量与天然常绿阔叶林较为接近,意味着随生长年限增加,香樟人工林能逐步改善土壤肥力.(图4...     

土壤原位硒及外源硒处理下土壤微生物群落特征分析

本研究采用野外原位硒研究和实验室外源硒控制实验结合的方法,利用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)法表征土壤微生物组成并对其定量,探究土壤硒对微生物群落特征的影响的定量关系.结果表明,土壤微生物总量、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的量均与原位硒含量(范围0.101-4.563 mg·kg-1)呈显著正相关,同时其与土壤总氮和总有机碳呈极显著正相关.室内外源硒控制实验中,在短期培养(培养2d)时,随着外源硒浓度的增大,除真菌响应不显著,细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌含量均呈现先升高后降低的趋势.当硒含量为2.28 mg·kg-1时,对革兰氏阴性菌生长繁殖的促进作用最强,对细菌、革兰氏阳性菌促进作用最强的硒含量为4.57 mg·kg-1.外源添加硒实验的结果同野外原位硒与土壤微生物相关性的分析结果一致.当硒含量达22.8 mg·kg-1时,短期(2d)会促进细菌增长,但长期(21 d)下则表现为显著抑制.当硒含量为32.0 mg·kg-1时,不论是短期培养(2d)还是长期培养(21d),对细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌生长表现出显著抑制作用.本研究表明硒含量在一定范围可以促进土壤微生物繁殖,而过量的硒则会抑制微生物的生长,该结果可为富硒农业的可持续绿色发展提供科学依据.     

微生物群落结构和多样性解析技术研究进展

微生物群落结构和多样性是微生物生态学和环境科学研究的热点内容，对于开发微生物资源，阐明微生物群落与其生境的关系，揭示群落结构与功能的联系，从而指导微生物群落功能的定向调控具有重要意义。基本按照年代顺序概述了常用的微生物群落结构及多样性解析技术，同时也体现了解析技术由片面向全面、由低分辨水平向高分辨水平的发展过程。20世纪70年代以前，对环境微生物群落结构及多样性的认识依赖传统的培养分离方法，方法的分辨水平低，认识是不全面的和有选择性的；20世纪70年代和80年代，在微生物化学成分分析的基础上建立了生物标记物方法(醌指纹法、磷脂脂肪酸法等)，对微生物群落结构和多样性的认识进入到较客观的层次上；在80和90年代，以DNA为目标物的现代分子生物学技术(rRNA基因测序技术、基因指纹图谱等)比较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性，并给出了关于群落结构的直观信息。指出了每种解析技术的功能特点和局限性，并展望了解析技术的发展趋势是原位、快速、灵敏、高通量和准确定量。     

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。     

苯并[a]芘累积污染对土壤微生物群落功能多样性的影响

本文采用低剂量叠加的方式模拟苯并[a]芘（Benzo（a）pyrene,BaP）在实际土壤中的累积过程,利用Biolog-ECO方法研究BaP不同污染方式对土壤微生物群落功能的影响,以期揭示BaP累积污染对土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明,在累积和一次污染方式下,土壤BaP可提取态和有效态含量随土壤培养时间的延长而降低,前期（1-28 d）下降速率较快,后期（28-56 d）下降速率减缓.土壤微生物代谢活性AWCD值在培养初期（1 d）表现出L > CK-Y > Y > CK-L的规律,培养7 d表现为Y > CK-Y > CK-L > L,而后（8-56 d）各处理的AWCD值表现与培养7 d的规律一致.微生物群落物种丰富度指数和常见物种优势度指数的变化趋势与AWCD值变化规律一致.累积污染处理在土壤培养过程中先促进（1 d）后抑制（7-56 d）了土壤微生物群落功能多样性;一次污染处理与之相反,先抑制（1 d）后刺激（7-56 d）了土壤微生物群落功能多样性.累积污染处理的微生物代谢活性和多样性指数与BaP含量的相关性大于一次污染.累积污染更能反映BaP在土壤中的真实生物毒性.     

恩诺沙星残留对土壤微生物数量及群落功能多样性的影响

对不同浓度恩诺沙星作用于土壤后三大类微生物数量及群落功能多样性进行了研究. 结果表明,恩诺沙星残留对它们影响强弱顺序为:细菌>放线菌>真菌,其影响作用随浓度从每克土 0. 01μg至 10μg的增加而加大,药物作用活性维持期为 6~8d,但对真菌作用不明显. 相对较低浓度的恩诺沙星残留(每克土中 0. 1μg, 1μg)不影响土壤微生物群落功能多样性,而相对较高浓度的恩诺沙星残留 (每克土中 10μg)则降低了其微生物群落功能多样性.图 2表 2参 9     

炼油厂周边PAHs污染土壤中微生物群落结构多样性研究

直接从污染土壤中提取微生物基因组DNA,对基因组DNA进行16S rDNA聚合酶链式反应（PCR）扩增和末端限制性片段多态性（T-RFLP）分析,进而对炼油厂附近PAHs污染区土壤微生物群落结构和多样性进行初步研究。结果表明,PAHs浓度较高的土壤中PAHs主要以高相对分子质量PAHs为主,此外,其土壤微生物群落多样性明显低于PAHs浓度较低的土壤。高浓度PAHs刺激了某些土壤微生物生长。不同污染程度的土壤存在一定数量相同的优势菌群,但相对丰度具有明显差异。其中α-变形菌是五个区域土壤中的主导微生物。研究结果将为炼油厂周边土壤的修复治理提供科学依据。     

中国不同气候类型森林土壤微生物群落结构及其影响因素

森林土壤微生物决定了森林生态系统的能量流动和物质循环,研究其群落结构和影响因素对于维持生态系统稳定性和应对全球气候变化具有重要意义。磷脂脂肪酸（PLFAs）因其仅在活体微生物中存在的特性,可以作为生物标志物直观反映土壤中不同种类微生物群落的生物量和群落结构。以土壤微生物为对象,采用PLFA方法,分析了中国全部6种气候类型中天然森林土壤中微生物的群落结构、生物量和理化性质,并采用相关分析和冗余分析方法分析了影响微生物群落结构的主要因素。结果表明,6种气候类型中,土壤容重、土壤pH、土壤凋落物碳质量分数、土壤有机碳质量分数、土壤总氮质量分数、土壤碳氮比和土壤总磷质量分数存在显著差异。真菌群落生物量在6种气候类型中存在显著差异,随气候类型从寒带-温带-热带变化中呈现先升后降的趋势。暖温带土壤真菌与细菌比值最高（0.7）,显著高于亚热带、热带土壤（0.4-0.5）。热带土壤和高原土壤的革兰氏阳性与阴性菌比显著高于其他气候类型（1.3-1.5）,亚热带土壤最低（0.7）。气候（年均温、年降水量）和土壤理化性质（土壤pH、土壤容重、土壤总氮质量分数和土壤有机碳质量分数）与PLFAs质量分数所代表的...     

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.     

生物表面活性剂鼠李糖脂对PCBs污染土壤的修复作用研究

利用生物表面活性鼠李糖脂（RL）洗脱土壤,再通过紫外光预照射与生物降解协同去除洗脱液中的PCBs的组合方法对多氯联苯（PCBs）污染土壤进行修复,旨在研究RL在修复PCBs污染土壤中的作用及其机理。结果表明,RL对PCBs的洗脱具有显著的促进作用,PCBs的总洗脱率与RL的质量浓度呈正相关。当洗脱液中加入2 000 mg.L-1的RL,在3次批洗脱后,人工污染土样和陈化土样的PCBs总洗脱率分别达到了90.1%和47.1%。PCBs降解菌P.LB400在以RL或联苯为碳源的驯化培养基中均能够快速生长。当土壤洗脱液中的PCBs被P.LB400的生长细胞菌液降解时,RL对PCBs的生物降解具有显著的促进作用;而在P.LB400的休眠细胞降解体系中,RL对PCBs的生物降解有一定的抑制作用。紫外光预照射对土壤洗脱液中PCBs的生物降解有一定的促进作用。紫外光预照射和生物降解的耦合有利于提高PCBs的降解速率。     

The effect of imazethapyr on soil microbes in soybean fields in northeast China

Large quantities of herbicides are used on agricultural soils, but the effects of herbicides on the structure of the soil microbial community have not been well investigated. In this study, soil from three soybean fields was investigated. The herbicide imazethapyr was applied in one year to soil 1 and in two sequential years to soil 2. Control soil received no imazethapyr. Microbial biomass and community structure were characterised using chloroform fumigation–extraction and phospholipid fatty acid (PLFA) determination. The imazethapyr residue was 1.62 μ g·kg^?1 in soil 1 and 1.79 μ g·kg^?1 in soil 2. The microbial biomass carbon and total PLFAs for soil 2 were much higher than for the other soils. PLFA profiles showed that fatty acids for Gram-negative and Gram-positive bacteria, as well as total bacteria and total fungi in soil 2 were higher than in other samples. Principal component analysis of the PLFAs showed that the structure of the microbial community differed substantially among the three different soybean field soils. Application of the herbicide imazethapyr to soybean fields clearly changed the soil microbial biomass and shifted the structure of the microbial community.     

衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤微生物特性

为了探讨衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤微生物特性,采用空间代替时间序列方法,以草坡群落阶段(Ⅰ)、灌草群落阶段(Ⅱ)、灌丛群落阶段(Ⅲ)与乔灌群落阶段(Ⅳ)的0～40 cm的土层为研究对象,研究土壤微生物特性的演变特征。结果表明：（1）从Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ至Ⅳ,土壤容重(Bulk Density,BD)、代谢熵(qCO2)显著降低(P＜0.05);非毛管孔隙度(Non-capillary Porosity,NCP)、孔隙比(Non-capillary Porosity/Capillary Porosity,NCP/CP)、土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)、全氮(Total Nitrogen,TN)、阳离子交换量(Cation Exchange Capacity,CEC)、土壤微生物量碳(Soil Microbial Biomass Carbon,SMBC)、土壤微生物量氮(Soil Microbial Biomass Nitrogen,SMBN)与土壤基础呼吸(Soil Base Respiration,SBR)显著增加(P＜0.05);pH值逐渐减小(P＞0.05)。（2）SMBC/SMBN比在5.23～6.96之间,土壤微生物以细菌为主;Ⅱ、Ⅲ至Ⅳ的土壤真菌比例、SMBC/SMBN的比值与麦角固醇-C/SMBC的比值显著高于Ⅰ(P＜0.05)。研究结果丰富了该地区恢复生态学的内容,为该区域植被恢复与重建提供一定的理论依据。     

现代黄河三角洲土壤特性对多氯联苯分布的影响规律

对现代黄河三角洲22个表层土壤样品中类二嗯英类多氯联苯（PCBs）进行双毛细管柱GC．ECD结合MS测试,并使用相关数学统计学分析方法一相关性研究方法研究了现代黄河三角洲地区土壤特性对PCBs分布的影响,结果表明：土壤有机质量分数与其类二嗯英类PCBs的总质量浓度呈弱的正相关关系。土壤粒径组成中粘粒质量分数与其类二嗯英类PCBs的总质量浓度呈相关性关系,且达到极显著的水平;粉砂粒的质量分数与类二嗯英类PCBs的总质量浓度无相关关系;砂粒质量分数与类二嗯英类PCBs的质量浓度呈负相关关系,达到显著相关的水平。土壤溶解盐质量分数及pH值与类二嗯英类PCBs的总量没有明显的相关性。可见,土壤中有机质、土壤颗粒组成中粘粒和砂粒质量分数是影响现代黄河三角洲地区土壤中PCBs分布的主要因素。     

贺兰山东坡典型植物群落土壤微生物量碳、氮沿海拔梯度的变化特征

土壤微生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有特别重要的地位。开展土壤微生物量与海拔高度的关系的研究,能促使人们对土壤微生物空间分布格局及其形成机制的认识,预测全球变化对生态系统功能的影响。本文对贺兰山不同海拔梯度具有代表性的荒漠化草原（HM）、蒙古扁桃灌丛（BT）、油松林（YS）、青海云杉林（QH）和高山草甸（CD）等5种植物群落土壤微生物生物量及其微生物商进行了研究。结果表明：表层土壤（0～20 cm）微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）大小次序为：CD〉QH〉YS〉BT〉HM,MBC、MBN随海拔梯度的升高显著增加,与土壤有机碳、氮含量有着一致的变化规律,但是微生物商（qMB）表现出沿海拔梯度先增加后减小的变化趋势,最大值出现在蒙古扁桃灌丛土壤,MBC/MBN则没有明显的变化规律。相关分析表明,不同海拔高度的土壤微生物量碳氮不仅与年均降水量、土壤含水量,而且与土壤有机碳、全氮呈显著线性正相关关系（P〈0.01）,但是与年均气温、土壤容重呈显著线性负相关关系（P〈0.01）。贺兰山土壤微生物量碳、氮随海拔高度升高而增加,降水量、气温、土壤湿度、土壤有机碳和全氮可能是影响土壤微生物量沿海拔梯度变化的关键因子。     

Effects of sepiolite and biochar on microbial diversity in acid red soil from southern China

Sepiolite and biochar can immobilize heavy metals and organic pollutants in soil effectively, but their impact on the soil microbial community and diversity is still unclear. High-throughput Illumina MiSeq method was used to study the effects of sepiolite and biochar on the diversity of microbial communities in acid red soil amended with cadmium and atrazine. A total of 47,472 microbiological Operational Taxonomic Units (OTUs) were found in all the treated soil samples. Sepiolite and biochar enriched the diversity of soil microbes at different classification levels and OTUs, but the effect of biochar was stronger than that of sepiolite. A Venn diagram showed that compared with other treatments, adding 2% biochar could promote the growth of specific microbes, which is better than the case for 5% biochar. The heat map of species abundance cluster showed that the dominant microbes in soil were different for different treatment doses of sepiolite and biochar. Among all the soil treatments, the top ten dominant bacterial phyla (from high to low dominance) were: Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes, Acidobacteria, Gemmatimonadetes, Chloroflexi, Planctomycetes, Cyanobacteria­, and Verrucomicrobia. The addition of sepiolite and biochar promoted the restoration of the microbial community diversity in contaminated soil.     

堆肥过程中有机质和微生物群落的动态变化

利用3个容积约为50 L的平行生物反应装置研究堆肥过程中温度、湿度（水分含量）、pH值和有机质的动态变化情况。按照Van Soest方法根据有机质不同的溶解特性将其分为：溶于沸水的有机质H2O、溶于中性试剂的有机质SOLU、半纤维素（HEMI）、纤维素（CELL）和木质素（LIGN）。结果表明：反应装置内环境湿度调控在60%左右时,堆肥系统内借助生化反应,温度最高可达到约50℃。堆肥材料在反应初期呈现偏酸性（pH=6.5）,而随着反应的发生,pH逐渐变为中性或弱碱性（pH=7.4）。经过20 d的堆肥实验,有机质总量降解了约47%。在微生物作用下的各类有机质的降解率不同,按大小排序为H2O〉HEMI〉CELL〉SOLU〉LIGN,其降解率分别是85%、56%、36%、32%和27%。为了深入理解堆肥过程中有机质的降解机制,文章采用磷脂脂肪酸（PLFAs）技术对体系中的微生物群落变化进行了初步分析,发现微生物优势群落随反应温度的改变发生明显变化,在堆肥初期和堆肥中期,细菌占优势,而堆肥末期时真菌比例较高。在堆肥的过程中,革兰氏阴性菌的比例呈下降趋势,而革兰氏阳性菌的比例呈上升趋势。     

复合菌剂对盆栽番茄土壤理化性质及微生物活性的影响

通过盆栽对照试验的方法,研究复合菌剂C1、C2对土壤理化性质及微生物活性的影响,结果表明：与对照相比,施用复合菌剂C1、C2能够减少土壤真菌的数量,在施菌剂早期可以增加土壤细菌的数量,对土壤放线菌影响较小;提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等土壤养分的质量分数,降低土壤酸度;同时还能够显著地增强土壤脲酶、磷酸酶、纤维素酶及过氧化氢酶的活性。进一步对各处理的土壤因素进行主成分分析,结果显示PC1为土壤碱解氮、速效磷、速效钾,PC2为土壤矿化氮、脲酶、纤维素酶。综合评价土壤质量,复合菌剂C2在各处理中综合得分最大。     

枯草芽孢杆菌Bs-15对板栗土壤微生物种群数量及功能多样性的影响

土壤微生物是维持土壤质量的重要组成部分,是土壤中生物活性的具体体现。土壤微生物多样性的变异可反映其对环境的响应与适应,能敏感反映生态系统的功能演变和生态环境的变化。本研究采用固体平板法研究了枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）Bs-15对板栗（Castanea mollissimaBL）土壤微生物种群数量的影响,并通过BIOLOG ECO微孔板法分析Bs-15对板栗土壤功能多样性的影响。结果表明,接种Bs-15后,土壤中细菌数量比对照略有增加,但差异不显著;接种后放线菌的数量与对照相比有所减少,第7天达到极显著（p〈0.01）差异,之后差异变小,第14 d开始,处理与对照之间放线菌数量基本持平;真菌数量则先增加后减少,第7天开始接种后的真菌数量与对照相比达极显著（p〈0.01）差异。BIOLOG ECO微孔板分析显示,Bs-15使得土壤中微生物的AWCD值变大,72小时以后,AWCD值与对照相比差异达到极显著（p〈0.01）水平;接种Bs-15后增大了土壤微生物多样性指数,其中Shannon多样性指数、Simpson多样性指数和McIntosh多样性指数分别增加了4.09%、6.01%和7.20%,对对照相比差异均达到极显著水平（p〈0.01）,Simpson均匀度和McIntosh均匀度分别增加了2.07%和2.53%,与对照相比差异均达到显著水平（p〈0.05）。本研究结果表明,Bs-15不但提高了板栗土壤微生物的整体活性,丰富了土壤微生物种群,有利于保持和促进土壤肥力和健康状况;还提高了板栗土壤微生物功能多样性,使板栗土壤微生态系统功能更加稳定。