水分管理对稻田细菌丰度与群落结构的影响

目前,不同水分管理条件下,从DNA和RNA水平探究长期淹水和间歇灌溉对稻田土壤细菌群落结构的研究还较少。为探明不同水分管理方式下土壤细菌数量和群落结构特征,以长沙县金井长期定位试验为平台,提取土壤微生物DNA和RNA,应用荧光定量和限制性片段长度多态性技术和方法分析了两种水分管理方式——间歇灌溉(稻草和无稻草)和长期淹水(稻草和无稻草)对稻田土壤细菌丰度和群落结构的影响。结果表明,间歇灌溉稻田细菌数量高于长期淹水稻田。在DNA水平上,间歇灌溉稻田干土细菌数量达到3.9×10~(10) copies·g-1,是长期淹水稻田干土的2.18倍;有稻草添加时,间歇灌溉条件下稻田干土细菌数量达到6.1×10~(10) copies·g~(-1),是长期淹水稻田干土的2.21倍。在表达水平上,间歇灌溉条件下稻田干土细菌数量达到2.1×10~8 copies·g~(-1),是长期淹水稻田干土的2.58倍;有稻草添加时,间歇灌溉条件下稻田干土细菌数量达到2.8×10~8 copies·g~(-1),是长期淹水稻田干土的1.13倍。间歇灌溉稻田与长期淹水稻田的细菌种群结构存在差异。在DNA水平上,尽管间歇灌溉稻田多样性指数与长期淹水稻田相近,但优势细菌种群存在差异。而在表达水平上,不仅优势细菌种群存在差异,而且间歇灌溉稻田土壤细菌的多样性显著高于长期淹水稻田。在有稻草添加情况下,间歇灌溉稻田多样性指数为2.49,而长期淹水稻田多样性指数为0.28。总之,水分管理方式对稻田土壤细菌丰度和群落影响显著,间歇灌溉能够提高水田土壤细菌的数量和细菌的多样性,从细菌的丰度和多样性角度考虑,间歇灌溉是稻田较适宜的水分管理方式。     

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。     

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。     

不同土壤水分下元素化学计量对微生物多样性的塑造特征

土壤元素化学计量特征在塑造微生物多样性方面起着至关重要的作用,而元素化学计量受到土壤含水量的影响。为探究不同土壤水分条件下,有机碳(OC)、全氮(TN)、全磷(TP)及其元素化学计量特征(C?N、C?P和N?P)如何影响土壤微生物多样性,在浙江省20 hm²亚热带森林动态监测样地内共采集1 287份土壤样品。利用Illumina高通量测序技术测定了土壤细菌和真菌的群落组成,并结合土壤理化性质,分析了不同土壤水分下元素和元素化学计量与微生物群落的关系。结果表明,土壤水分能改变元素化学计量特征,进而塑造细菌和真菌群落的多样性。其中,(1)土壤水分显著影响微生物群落的α多样性。相较于高土壤水分,在低土壤水分下,细菌和真菌群落的α多样性分别显著提高了0.830%和2.62%。(2)细菌和真菌的主要门类对土壤水分表现出差异化响应。相较于低土壤水分,高土壤水分显著提高了细菌5个门类和真菌2个门类的相对丰度;并且显著降低了细菌7个门类和真菌2个门类的相对丰度。(3)土壤元素含量和元素化学计量特征与土壤水分呈显著正相关关系。(4)元素化学计量C?N、C?P和N?P与微生物多样性呈...     

庞泉沟自然保护区华北落叶松与桦树林土壤微生物群落结构

落叶针叶林和落叶阔叶林是华北地区主要的森林类型,其地下生态系统在驱动生物地球化学循环过程中发挥重要作用.运用Illumina高通量测序技术分析庞泉沟自然保护区中海拔桦树(Betula platyphylla)林和华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林以及高海拔华北落叶松林的土壤微生物群落结构,同时对土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性及土壤理化性质进行测定,分析各因子的变化规律及其之间的相关性.结果显示:1)3个样地土壤脲酶、蔗糖酶活性与全碳、全氮、全硫、碳氮比呈极显著正相关;脲酶活性与p H显著负相关;过氧化氢酶活性与土壤理化性质均无显著相关性;同时3种酶的活性与细菌和真菌特定类群的丰度密切相关.2)样地间土壤细菌群落结构具有一定差异,而真菌群落结构的差异较大,土壤理化性质对微生物群落的结构具有较大的影响.真菌群落中的煤炱目(Capnodiales)、蜡壳耳目(Sebacinales)、路霉目(Lulworthiales)、锈革孔菌目(Hymenochaetales)的丰度与土壤全碳、全氮、全硫、碳氮比、含水率显著相关.3)中海拔桦树林土壤细菌群落多样性和丰度高于华北落叶松林,真菌群落的丰度与之相反;高海拔落叶松林细菌群落多样性较低,而丰度较高,真菌群落则是丰度较低,多样性在高海拔落叶松林中最高,在桦树林中较低.综上,植被类型、土壤理化性质和微生物群落结构三者相互影响,因此可通过改变林下土壤微生物环境,制定出不同的育林措施,进而影响土壤生态系统的碳、氮、硫等循环进程,提高土壤肥力.     

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。     

增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物群落的影响

土壤微生物是森林生态系统中重要的分解者,参与生物圈的物质循环和能量流动,对温度变化响应较为敏感。以鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林为研究对象,基于野外增温实验平台,采集0-10 cm和10-20 cm土层的土壤样品,采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法并结合土壤理化性质的监测,探究气温上升对土壤微生物群落的影响。结果表明:(1)增温处理使0-10 cm和10-20 cm土层月均温分别显著上升1.24℃和1.17℃,土层湿度变化不显著;(2)增温显著增加了土壤硝氮含量,但对其他理化性质作用不明显;(3)增温组土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳氮比(C/N)以及微生物总磷脂脂肪酸含量与对照组差异不显著;(4)增温显著改变了土壤微生物群落结构,使细菌相对丰度、细菌真菌之比(B/F)以及革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌之比(G~+/G~-)显著增加,降低了真菌和丛枝菌根真菌的相对丰度;(5)进一步分析表明,土壤硝态氮和有机碳是影响土壤微生物群落结构变异的主要因子,两者共同解释了微生物群落结构60.5%的变异度。以上研究结果表明,尽管增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物生物量作用不明显,但可通过对土壤硝氮和土壤有机碳含量的影响引起土壤微生物群落结构及其相对丰度的改变,微生物群落结构和相对丰度的变化又将通过影响微生物对土壤碳氮的同化作用,最终影响土壤的碳氮过程。     

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。     

南洞庭湖地区杨树清理迹地典型植物叶际微生物群落结构

洞庭湖是我国最重要的湖泊湿地之一,在维持地区生态安全方面起到关键作用。由于早期经济发展等原因,在洞庭湖地区大规模种植杨树,对洞庭湖地区生物多样性保护和湿地生态系统安全造成严重威胁,由此实施了大规模的清理,并对清理迹地进行生态修复。基于Illumina HiSeq测序平台,对南洞庭湖杨树清理迹地5个原生及天然更新的主要植物群落叶际微生物群落结构进行测序和分析。结果表明,在5个植物群落中,杨树群落的细菌Shannon指数和β多样性显著高于其他群落,真菌α和β多样性显著低于部分草本群落;组成差异分析表明特异性细菌种类以杨树群落为最多,特异性真菌种类以原生芦苇群落为最多;在组成上,所有植物群落中丰度较高的细菌门纲类分别为γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)和丹毒丝菌纲(Erysipelotrichia),丰度较高的真菌门纲类分别为座囊菌纲(Dothideomycetes)和粪壳菌纲(Sordariomycetes)。该研究探索了南洞庭湖杨树清理迹地生态修复后主要植物群落叶际微生物群落结构的差异,以期为洞庭湖杨树清理迹地的生态修复提供理论支持。     

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)     

生物炭与炭基肥对大豆根际土壤细菌和真菌群落的影响

土壤微生物在农田土壤生态系统中发挥重要作用,然而秸秆生物炭与炭基肥处理对微生物群落的影响以及对农田生态环境的意义尚不清楚.以黄淮海平原豆-麦轮作为研究对象,采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术比较不同施肥方式对土壤细菌和真菌群落的丰度、组成和多样性差异,探究秸秆还田、生物炭以及炭基肥添加对根际土壤微生物群...     

多氯联苯复合污染土壤的微生物群落结构多样性变化

土壤微生物群落结构多样性是指示土壤生态系统稳定性及其功能的重要传感器。采用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)方法,对长江三角洲地区某POPs高风险区PCBs长期复合污染土壤的微生物群落结构多样性进行了初步研究。结果表明,PCBs重度污染土壤中格兰氏阴性菌(16:1w9、cy17:0等)和厌氧微生物(18:1w7)的PLFAs组分含量较多,而格兰氏阳性菌(如i15:0、i17:0等)、放线菌(16:0(10Me))及真菌(18:2ω6,9)和好氧性微生物的PLFAs含量较低,表明PCBs污染土壤中微生物群落结构与组成发生了明显变化。这一结果为PCBs降解微生物资源的定向筛选提供了科学依据。     

天山北坡雪岭云杉森林土壤微生物群落及影响因素研究

土壤微生物是维持森林生态系统平衡与土壤养分的一个重要因素。雪岭云杉林是天山重要的生态屏障和珍贵生物资源,其生态系统的固碳能力持续提升。研究雪岭云杉森林土壤微生物群落特征及微生物与土壤养分之间的互作关系,对维持雪岭云杉森林生态系统质量,促进雪岭云杉森林生态系统可持续发展至关重要。以天山北坡雪岭云杉林表层土为研究对象,利用宏基因组技术,探究天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落组成和多样性及其影响因素。结果表明,天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落特征表现为细菌相对丰度82.5%,真菌1.3%,古菌0.5%,其他15.7%。细菌Alpha多样性在中东部和西部之间有显著性差异;古菌Beta多样性在中部与西部存在显著差异,且中部和东部之间极显著;细菌Beta多样性在3个区域之间均有显著差异,其中西部与东部极显著;真菌Beta多样性仅中部与东部存在极显著差异。古菌多样性主要受有机碳、总氮、pH和土壤湿度的影响;细菌多样性主要受氮素、pH、年均降水量和年均摄氏温度的影响;真菌群落多样性主要受微生物碳和年均摄氏温度的影响。综上说明,土壤因素和水热条件在天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落分布中起主要控制作用,其中...     

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)     

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。     

降水处理对南亚热带季风林土壤微生物群落结构的影响

全球变暖导致降水格局的变化,进而影响到土壤碳排放与土壤环境特征,土壤微生物群落结构是反映这一变化的有效早期响应指示。以南亚热带鼎湖山季风常绿阔叶林(季风林)土壤为对象,探讨降水变化对不同土壤层土壤微生物群落的影响,试验设置3种降水变化处理(年降水量不变但降水次数增加、减少50%降水量、自然降水),采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术提取土壤微生物含量。结果表明:(1)不同降水处理对同一土层土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量、丛枝菌根真菌PLFAs量影响不显著(P0.05);(2)0~10 cm土层中,土壤微生物细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)、真菌、放线菌和丛枝菌根真菌的相对丰度值差异不明显,说明不同降水处理条件下,该层土壤微生物群落结构较为相似;(3)10~20 cm土层中,不同降水处理对细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)的相对丰度产生明显的影响(P0.05);(4)在所有试验处理中,土壤p H作为一个重要的影响因子,与土壤微生物总PLFAs量成极显著负相关关系(P0.01)。     

黄土高原土壤细菌和真菌群落结构及其多样性对菌糠有机肥响应机制研究

为了明确黄土高原农田土壤细菌群落和真菌群落对菌糠有机肥的响应机制,基于高通量测序技术,分析了施用菌糠有机肥和施用化肥(对照)后土壤细菌和真菌群落物种组成、多样性指数、群落结构差异及其主要分异作用的微生物.结果表明,土壤细菌和真菌群落对外源养分的响应机制不同.添加菌糠有机肥改变了土壤细菌菌群的结构,厚壁菌门、奇古菌门相对...     

黑土微生物丰度和多样性对邻苯二甲酸二丁酯污染的响应

邻苯二甲酸二丁酯(Di-n-butyl phthalate,DBP)是一种在环境中广泛存在的有机污染物,已被中国环境检测中心和美国环保署列为优先控制污染物。该研究探讨了黑土微生物丰度和多样性对不同浓度DBP(0、5、10、20和40 mg·kg~(-1))污染的响应。研究结果基本表明,黑土中的细菌、真菌和放线菌的生长(数量)对DBP污染均表现为被抑制效应,且在污染初期抑制效应与DBP浓度呈正相关,随着培养时间的增加有减缓的趋势,但在短期(25 d)内并未完全消除。为了确证这一结果,选择了4种有代表性的微生物,做了进一步的研究。结果同样表明自生固氮菌、亚硝酸氧化菌和磷细菌的生长均受到DBP污染的抑制,且抑制效应与DBP污染浓度呈显著性正相关(P=0.05);但是铁细菌的生长(数量)却受到了DBP污染的促进,且增幅与DBP污染浓度呈现正相关。采用RAPD方法研究表明,黑土微生物的丰富度和Shannon-Weanier多样性受到DBP污染的抑制,且10、20和40 mg·kg~(-1)的污染浓度处理的抑制效应在25 d内并未完全消除。因此,可以得出结论:DBP污染改变了黑土微生物区系结构和功能代谢菌群数量,降低了黑土微生物的多样性与丰度,从而有可能影响黑土的生态系统功能,威胁黑土的可持续利用。     

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。     

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。