生活垃圾焚烧厂周边土壤硝化和反硝化功能基因分布特征及影响因子

以上海某垃圾焚烧厂为研究对象,采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和荧光定量PCR定量分析了其周边土壤中重金属(Cd、Pb、Cu、Ni、Cr、Zn和As)含量水平,及不同硝化和反硝化功能基因丰度(AOB-amoA、nxrB、narG、nirS、norB和nosZ),并通过空间插值法分析了目标重金属与硝化和反硝化功能基因的空间分布特征,同时通过相关性分析和冗余分析探讨了土壤重金属及其理化性质对硝化和反硝化功能基因丰度变化的作用影响。结果表明,研究区域土壤中Cd、Pb、Cu、Ni、Cr、Zn和As的含量分别为0.083~1.065、15.54~43.17、18.30~65.52、24.58~41.65、65.04~201.0、58.96~153.5和0.098~5.115 mg·kg~(-1),而土壤中AOB-amoA、nxrB、narG、nirS、norB和nosZ基因丰度分别为4.89×10~2~1.34×10~5 copies·g~(-1)、5.43×10~6~5.41×10~7 copies·g~(-1)、1.21×10~6~7.91×10~6 copies·g~(-1)、3.79×10~6~7.39×10~7 copies·g~(-1)、1.61×10~5~1.33×10~7 copies·g~(-1)和1.44×10~4~2.18×10~5 copies·g~(-1)。由空间插值分析结果可知,土壤中重金属主要来源于焚烧烟气排放沉降,硝化和反硝化功能基因的空间分布特征与土壤总氮及重金属均具有相似性。相关性分析和冗余分析结果显示,除Cd和Zn外,其余重金属含量对硝化和反硝化功能基因丰度影响不显著,表明垃圾焚烧厂周边土壤中重金属污染对氮循环过程影响较小。相比之下,土壤理化性质如总有机碳、总氮等对硝化和反硝化功能基因丰度影响更显著。该研究可为相关地区垃圾焚烧厂周边土壤重金属污染控制及微生物生态风险评价提供参考。     

稻草还田方式对不同水分类型稻田土壤N_2O排放的影响

稻田是重要的N_2O排放源,而稻田N_2O排放与土壤水分和施肥密切相关。南方丘陵区是中国水稻的重要生产地,然而由于地形海拔的差异,稻田的水分条件相差很大。该地域典型的稻田水分包括持续淹水、中期晒田(除中期晒田和收获前落干外,保持淹水)以及耕灌雨养(灌水整地插秧,水稻分蘖盛期后不灌溉,依靠自然降水)。稻草还田为土壤微生物提供了大量的碳、氮基质,不同的稻草还田方式(深施、表施)会影响微生物对稻草中的碳、氮的利用,从而可能会影响N_2O排放。采用静态箱-气象色谱法研究了南方丘陵区稻田土壤在不同水分条件(持续淹水、常规灌溉和耕灌雨养)下,秸秆还田方式(无稻草、稻草翻耕入土、稻草覆盖)对N_2O排放的影响。当土壤有水层时,N_2O排放微乎其微;当水层落干后,N_2O排放快速上升。耕灌雨养的N_2O累积排放通量显著高于常规灌溉和持续淹水处理的N_2O累积排放通量。在耕灌雨养条件下,稻草翻耕入土处理下N_2O排放为2.566 kg·hm~(-2),比无稻草处理增加54%,而稻草覆盖处理对N_2O排放影响很小。在常规灌溉和持续淹水条件下,无论是否进行稻草还田,N_2O排放均很弱,仅为-0.003~0.030 kg·hm~(-2)。研究结果表明,水分是调控稻田N_2O排放的主要因子,在田间无水层条件下,稻草翻耕入土有促进N_2O排放的潜力。     

太湖沉积物反硝化功能基因丰度及其与N_2O通量的关系

温室气体N_2O的生成和排放与反硝化功能微生物关系密切,探讨沉积物反硝化微生物功能基因丰度及其与N_2O通量的关系有助于更好地理解沉积物N_2O生成与排放的微生物学机制。以太湖为研究对象,采用定量qPCR(Quantitative PCR)技术测定了太湖沉积物反硝化功能基因(nirK、nirS、norB和nosZ)丰度,阐明了太湖沉积物反消化功能基因丰度的季节变化规律,并分析了反硝化功能基因丰度与沉积物N_2O通量及其他环境因子的关系。结果表明:太湖沉积物反硝化功能基因丰度呈现夏秋季高冬春季低,具有明显的季节变化特征,norB基因丰度最高,均值为9.03×10~9 copies·g~(-1),其次为nir S基因(1.14×10~9copies·g~(-1)),nirK和nosZ基因丰度均值分别为3.04×10~8copies·g~(-1)和1.09×10~8copies·g~(-1)。沉积物TN和NO_2~-是影响反硝化功能基因丰度的重要环境因子。夏秋季沉积物N2O通量为-0.12-0.04nmol·g~(-1)·h~(-1),均值为-0.05nmol·g~(-1)·h~(-1),与反硝化功能基因(nir K、nir S和nir B)丰度呈显著正相关(P0.05),表明反硝化过程消耗了N_2O。冬春季沉积物N_2O通量为-0.05-0.48 nmol·g~(-1)·h~(-1),均值为0.27 nmol·g~(-1)·h~(-1),与反硝化功能基因丰度不具显著相关性,表明反硝化作用可能不是N_2O产生的主要过程。     

膨润土钝化与不同水分灌溉联合处理对酸性稻田土镉污染修复效应及土壤特性的影响

采用盆栽实验方法,研究了膨润土钝化与不同水分灌溉联合处理对酸性稻田土Cd污染修复效应,以及对土壤脲酶活性和氮、磷有效性的影响及其机制.结果表明,与干湿灌溉相比,长期淹水和湿润灌溉可明显降低稻谷生物量.膨润土钝化修复与不同水分灌溉联合处理时稻谷和稻草生物量总体上虽略有增加,但与对照相比并无明显差异.干湿灌溉、湿润灌溉和长期淹水灌溉下,稻米Cd含量分别为0.29、0.38、0.18 mg·kg~(-1),其中与干湿灌溉相比,长期淹水可使稻米镉降低37.93%,而湿润灌溉则使稻米Cd含量增加31.03%.添加膨润土钝化修复后,与干湿灌溉联合处理相比,长期淹水灌溉可使稻米Cd降低45.29%,而湿润灌溉可使稻米Cd增加23.53%.与未钝化处理相比,膨润土钝化修复下,水稻根表Fe(Ⅱ)含量显著增加,但水稻根表Fe(Ⅲ)含量间无明显差异,水稻根表Cd含量显著降低.在未添加膨润土和添加膨润土钝化修复下,长期淹水灌溉处理时土壤脲酶活性比干湿灌溉处理分别降低21.05%和15.79%.在未添加膨润土钝化修复下,不同水分灌溉处理对土壤碱解氮含量无明显影响,但长期淹水灌溉处理比干湿灌溉处理土壤有效磷增加34.92%,而湿润灌溉下土壤有效磷则降低16.99%.不同水分灌溉处理下,膨润土钝化修复对土壤碱解氮和有效磷含量无明显影响.     

不同栽培措施对水稻田甲烷释放、甲烷产生菌和甲烷氧化菌的影响

本文报导不同栽培措施下水稻田甲烷释放的特性和甲烷产生菌、甲烷氧化菌的数量、种类。结果表明,水稻田的甲烷释放,无论是早稻还是晚稻,成活期每天的释放量较少,随着生长逐渐增加,至分蘖期达到最高,随后又逐渐减少,长期淹水和施用高量氮肥或有机肥可以明显地增加水稻田的甲烷释放量。水稻田土壤中产甲烷细菌的数量湿灌溉少氮处理少于其他各处理,其他各处理间无明显差异。早稻生长前期较后期土壤中的产甲烷菌数量低2—3个数量,晚稻生长中期略高于生长前期和后期。甲烷氧化菌数量在早稻生长期间从10~3～10~4/g干土增加到生长后期的10~8/g干土。在晚稻生长期间维持在10~8/g干土。产甲烷细菌的种类主要为甲烷杆菌属(Methanobacterium)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的种。甲烷氧化菌主要为杆状,除甲烷外还能利用其他基质的兼性异养型甲基营养型细菌。     

17β-雌二醇对岩溶稻田土壤微生物群落的影响

为明确17β-雌二醇对岩溶区稻田土壤生态系统微生物多样性-稳定性关系的影响,通过17β-雌二醇室内添加模拟实验,采用荧光定量聚合酶链反应和聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳法研究有氧和厌氧条件下细菌和真菌丰度及多样性变化。结果表明,(1)0.05 mg·kg~(-1)和0.20 mg·kg~(-1)17β-雌二醇对岩溶稻田土壤微生物丰度具有一定的表观刺激效应,这种表观刺激效应在厌氧条件下尤为显著。岩溶稻田土壤细菌和真菌总拷贝数及归一化结果进一步显示,17β-雌二醇的添加量为0.05 mg·kg~(-1)时,岩溶稻田土壤微生物丰度最高,这可能是岩溶稻田土壤微生物对17β-雌二醇产生应急反应的一个重要应答点。(2)在厌氧培养条件下,岩溶稻田土壤细菌和真菌均匀度指数与其丰度呈现相反的变化趋势。尽管17β-雌二醇能够促进少数厌氧微生物种属及其数量的增加,但整体上降低了岩溶稻田土壤微生物系统的多样性和稳定性。(3)培养条件与微生物群落的双因素方差分析结果进一步证实,土壤通气状况(有氧和厌氧)是影响岩溶稻田土壤微生物群落稳定性的极显著因素。这说明,定期对岩溶稻田进行翻耕、晒田或水-旱交替耕作能够促进岩溶稻田土壤中17β-雌二醇的降解,降低厌氧微生物活性,缓解17β-雌二醇对岩溶稻田土壤微生物带来的生态风险,从而为岩溶区稻作农业生产管理提供技术支持。     

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。     

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。     

缓释肥料对烤烟旺长期解磷细菌的影响

研究了缓释肥料对烤烟旺长期解磷细菌的数量以及磷细菌的溶磷能力的影响．结果表明,施用缓释肥料提高土壤中解磷细菌的数量和磷细菌的溶磷能力．施用缓释肥料和普通肥料的土壤中磷细菌总量为分别为7．6×10^6个／g干土和2．3×10^5个／g干土,且磷细菌的总量都高于不施肥的处理．图2,表4,参11．     

淹水胁迫对菖蒲生理特性及其根际细菌群落特征的影响

选取典型挺水植物菖蒲(Acorus calamus)为研究对象,通过在滆湖的原位模拟试验探究正常水位(T0)、半淹水深约40 cm(T1)和全淹水深约80 cm(T2)及淹水持续时间(试验周期42 d)对菖蒲生理特性及其根际细菌群落特征的影响。结果表明:(1)菖蒲能够适应28 d半淹环境,但半淹水35 d或全淹水21 d以上均会加剧菖蒲叶片的膜脂过氧化程度,促使丙二醛(MDA)含量增高,显著抑制菖蒲叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性及光合作用能力(P0.05)。(2)对比淹水前(0 d)和淹水结束后(42 d)菖蒲根际细菌群落特征发现,淹水导致菖蒲根际细菌群落结构发生改变,与淹水前相似度较低,但不同淹水深度之间相似度较高;淹水结束后菖蒲根际细菌群落多样性和丰富度均有所增加且特有细菌种类增多;淹水前后细菌群落组成在门、纲、目、科、属类水平上优势种群相近,但是数量不同:淹水结束后在门水平上蓝藻门和厚壁菌门丰度上升,变形菌门丰度下降;在属水平上,假单胞菌属、硫杆菌属和硫曲菌属等好氧菌群丰度下降,普氏菌属等厌氧菌群丰度上升,这与淹水易造成植物根际低氧环境有关。     

抗虫-耐除草剂转基因玉米种植对根际土壤细菌和真菌群落的影响

全生育期种植抗虫基因cry1Ab/cry2Aj和耐除草剂基因G10evo-spsps的转基因玉米及其亲本非转基因玉米,采用定量聚合酶链式反应(PCR)和高通量测序技术,测定玉米拔节期和成熟期根际土壤细菌和真菌群落数量、组成及多样性,研究种植抗虫耐除草剂转基因玉米对根际土壤微生物的影响。结果表明,种植转基因玉米未显著影响根际土壤理化性质、土壤荧光素二乙酸酯水解酶活性、微生物群落丰度及多样性;在门水平上,种植转基因玉米仅显著提高2个生长时期根际土壤细菌放线菌门(Actinobacteria)相对丰度;在属水平上,种植转基因玉米均显著降低2个生长时期根际土壤细菌Candidatus_Nitrososphaera相对丰度;种植转基因玉米未影响真菌门水平相对丰度,但影响根际土壤真菌Fusarium、Staphylotrichum和Lophiostoma属相对丰度。另外,生长时期显著影响根际土壤可溶性有机碳和全氮含量,也显著影响根际土壤细菌群落组成和多样性,但未显著影响根际土壤真菌群落组成和多样性。该研究旨在为转基因作物产业化的自然生态风险管理和控制提供基础数据和理论支撑。     

种植不同冬季作物对稻田甲烷、氧化亚氮排放和土壤微生物的影响

研究双季稻收获后填闲种植不同冬季作物在其生长季节内甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的排放特征,对合理利用冬闲稻田、发展冬季作物生产及合理评价不同种植模式具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法对冬季免耕直播黑麦草、紫云英和冬闲的双季稻田中CH4和N2O排放及其相关微生物数量变化进行了分析。在冬季作物生长期,不同冬季作物稻田CH4和N2O排放通量均显著高于对照（冬闲）,CH4和N2O排放通量均表现为免耕直播黑麦草〉免耕直播紫云英〉冬闲;免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田CH4排放量分别为2.28和1.07 g·m^-2,分别比对照增加241.92%和60.63%;N2O排放量分别为0.59和0.48 g·m^-2,分别比对照增加71.93%和40.06%;各处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量变化范围分别为0.33×10^2 163.37×10^2 cfu·g^-1、11.05×10^3~245.68×10^3 cfu·g^-1、3.21×10^3~178.26×10^3 cfu·g^-1和10.47×10^5~198.88×10^5 cfu·g-1,免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌和反硝化细菌的数量均显著高于冬闲,其中免耕直播黑麦草处理稻田土壤的产甲烷细菌、甲烷氧化细菌和硝化细菌数量显著高于免耕直播紫云英处理,而免耕直播紫云英处理稻田土壤反硝化细菌的数量则显著高于免耕直播黑麦草处理。研究结果显示,种植不同冬季作物能促进稻田生态系统中CH4和N2O的排放,而这两种气体的排放量与稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化菌、硝化细菌和反硝化细菌数量变化密切相关。     

紫色土丘陵坡地土壤微生物群落的季节变化

采用稀释平板法和Biolog-ECO微平板技术,以剌槐（Robinia pseudoacacia）天然次生林为研究对象,研究湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地表层（0~10 cm）土壤微生物群落的季节变化特征。结果表明：1）夏季,土壤微生物总数,细菌数量、真菌数量和放线菌数量最高,分别为16.34×106、16.09×106、10.43×104和14.64×104 cfu·g-1干土,春季次之：11.61×106、11.45×106、5.00×104和10.65×104 cfu·g-1干土,秋季最低：5.87×106、5.78×106、4.67×104和4.08×104 cfu·g-1干土,春、夏和秋3季的差异达显著水平（P<0.05）;2）在培养168 h时,土壤微生物C源平均颜色变化率（Average well color development, AWCD）以夏季最高（1.20）,春季次之（0.88）,秋季最低（0.83）;3）土壤微生物功能多样性表现为夏季明显高于春、秋2季（P<0.05）,夏季的Patrick丰富度指数（R）（28）、Shannon-Wiener指数（H）（3.22）、Simpson指数（D）（0.96）和McIntosh指数（U）（8.20）显著高于春、秋2季（P<0.05）,而春、秋2季的R（23,24）、H（3.06,3.08）、D（0.95,0.95）和U（5.90,5.91）无显著差异（P>0.05）;4）氨基酸类、聚合物类和羧酸C源类是衡阳紫色土丘陵坡地土壤微生物偏好且利用率较高的C源类型;5）主成分分析表明,土壤微生物群落的C源利用可分为2类,一类在夏季,另一类在春、秋2季,其得分系数的分布范围分别为（2.59~6.00,2.43~5.09）和（-7.65~-1.90,-6.38~-3.43）。研究结果为科学评价湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地土壤生境质量退化和恢复过程中微生物特征的变化提供了本底值参考。     

棘托竹荪连作对根际土壤细菌的影响

棘托竹荪连作导致棘托竹荪产量降低、质量下降.土壤细菌群落结构组成及变化能够反映生态系统的结构和功能,在生态系统物质养分循环中发挥着重要的作用.目前,棘托竹荪连作对土壤细菌群落结构组成及分布的影响尚不清楚.以连续三年棘托竹荪根际土壤为材料,探讨连续种植棘托竹荪对根际土壤细菌的影响,为调控棘托竹荪连作障碍提供理论依据.试验选择连续三年棘托竹荪出菇高峰期的土壤及对应的未种植棘托竹荪的样地,采用"S"形取样法采集土壤样品,对土壤进行理化性质及分子水平上对16S rRNA基因进行HiSeq2500测序研究,利用R语言和SPSS 22.0等软件分析棘托竹荪连作对土壤细菌多样性及群落结构的影响.种植棘托竹荪后,与对照相比,土壤有机碳、全磷、碱解氮等的含量均增加;细菌种群数量和多样性均增加.连作三年后,种植棘托竹荪区域的土壤细菌种群与多样性降低,慢生根瘤菌属,Candidatus_Solibacter和Chthoniobacter的相对丰度随连作年限的增加而逐渐增加;Kaistobacter、假单胞菌属、黄杆菌属、金黄杆菌属等菌群相对丰度则逐年减小.在种植棘托竹荪区域,属水平上的菌落受土壤理化性质影响比较大,特别是pH、有机碳、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾.随连作年限的延长,棘托竹荪根际土壤理化性质、细菌的群落多样性及结构发生显著变化.     

老化玉米秸秆生物炭对碱性农田土壤氨氧化作用的影响

为探明老化(自然老化、高温老化、冻融循环老化)玉米秸秆生物炭对黄土高原碱性农田土壤氨氧化作用的影响,以玉米秸秆粉末和新鲜玉米秸秆生物炭为对照,在分析不同材料基本特性的基础上,将其按2%(质量比)与土壤充分混匀,开展为期85 d的室内静态土壤培养实验,研究土壤氨氧化速率、氨氧化细菌数量、无机氮含量和p H的动态变化。结果表明,将玉米秸秆400℃热解制成生物炭后,其p H增大4;与新鲜玉米秸秆生物炭相比,老化作用(自然老化、高温老化和冻融循环老化)使生物炭的p H分别降低0.30、0.50和0.99,表面羧基数量分别增加0.031、0.236和0.376 mmol·g~(-1),比表面积分别增大3.43、2.19和0.99 m~2·g~(-1)。室内培养实验表明,碱性农田土壤的氨氧化作用主要源自微生物氧化。土壤培养1周以后(稳定期),同一采样时间点,与玉米秸秆粉末和新鲜玉米秸秆生物炭相比,自然老化、高温老化和冻融循环老化玉米秸秆生物炭均提高了土壤的氨氧化速率(分别介于95.4~138.1、112.6~152.0和137.8~167.8 nmol·g~(-1)·h~(-1))和氨氧化细菌数量(分别介于3.16×10~5~6.65×10~5、3.55×10~5~7.06×10~5和3.35×10~5~8.01×10~5 g~(-1)),促进程度表现为冻融循环老化生物炭高温老化生物炭自然老化生物炭。在整个培养过程中,各处理土壤NH_4~+-N含量随培养时间延长呈降低趋势,NO_3~--N和NO_2~--N含量呈增加趋势。该研究有助于加深理解老化玉米秸秆生物炭还田对碱性农田土壤氨氧化作用的影响,对土壤氮肥生物有效性的提高有指导意义,可为生物炭在黄土高原地区的农业工程应用提供理论借鉴。     

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.     

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)     

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。     

植物多样性对土壤微生物的影响

生物多样性强烈地影响生态系统的过程.生态系统过程的变化可导致生物多样性衰减并因此导致生态系统功能衰退.植物种丰度和植物功能多样性对土壤细菌群落的代谢活性和代谢多样性有成正比的影响.土壤细菌的代谢活性和代谢多样性随植物种数量的对数和植物功能组的数量而直线上升.其原因可能是由植被流入土壤的物质和能量的多样性和数量的增加,也可能是由土壤动物区系起作用的土壤微生境的多样性的增加造成的.由于植物多样性的丧失所引起的植物生物量的减少对分解者群落有强烈的影响微生物生物量将可能减少,因为在大多数陆地生态系统中,有机碳源限制着土壤微生物的活性.     

红壤侵蚀区不同植被恢复阶段土壤酶活性和微生物多样性变化

以长汀红壤侵蚀区为例,研究不同植被恢复年限土壤养分、酶活性、细菌和真菌群落丰度的变化,并分析它们之间的相关关系,为定量评价红壤区生态恢复效果提供理论依据.以未治理裸地(CK)和治理年限为6年(R6)、10年(R10)、34年(R34)、80年(R80)5种土壤为研究对象,测定其土壤养分含量、pH、酶活性,运用高通量测序测定土壤细菌和真菌群落丰度及多样性,分析土壤养分含量、pH、酶活性、细菌和真菌门分类水平群落丰度之间的相关性.结果显示,土壤速效钾、有效磷、铵态氮、可溶性有机碳含量,土壤β葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶、脲酶活性,以及土壤细菌和真菌OTUs丰度在植被恢复后有所升高,土壤pH呈下降的趋势;在植被恢复过程中变形菌门、酸杆菌门、担子菌门等多数细菌和真菌丰度随植被恢复而上升,而绿弯菌门、放线菌门、子囊菌门等少数细菌和真菌丰度降低;土壤pH、养分含量、酶活性、细菌和真菌群落丰度存在显著的相关性.因此,对长汀红壤侵蚀区土壤进行植被恢复有效提高和改善了土壤养分含量、酶活性、细菌和真菌群落丰度及多样性.土壤细菌和真菌及酶活性与土壤性质存在密切的联系,随植被恢复年限的增加,植被覆盖度增加、凋落物大量积累、根系分泌物增加,使得土壤养分含量升高,酶活性相应提高,最终促进细菌和真菌丰度提高,生态环境逐渐变好.(图6表2参29)