白浆土玉米不同生长时期根际土壤细菌和真菌群落碳源代谢特征

以白浆土为研究对象,分别于玉米(Zea mays L.)的拔节期、抽雄期和乳熟期采集根际土,并采用Biolog微平板技术分析不同生长时期根际土壤细菌和真菌群落碳源代谢特征变化,为白浆土的质量提升和可持续利用提供科学依据。结果表明:根际土壤细菌和真菌群落的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)随生长时期推进均呈先升高后降低趋势,其中抽雄期细菌群落的AWCD值分别比拔节期和乳熟期高26.44%和53.37%(P0.05),但真菌群落的AWCD值无显著变化(P0.05)。根际土壤细菌和真菌群落的功能多样性指数变化趋势与AWCD值一致,仅抽雄期细菌群落的McIntosh指数与拔节期和乳熟期差异显著(P0.05)。根际土壤细菌群落相对利用率最高的碳源是糖类和氨基酸类,而真菌群落相对利用率最高的碳源为羧酸类和糖类。生长时期没有显著影响根际土壤细菌群落对同一碳源的相对利用率;但抽雄期真菌群落对胺类和其他类碳源的相对利用率显著高于拔节期和乳熟期(P0.05),对羧酸类的相对利用率显著低于拔节期(P0.05)。主成分分析表明(Principal component analysis,PCA),拔节和乳熟期根际土壤细菌群落的代谢特征相似,而与抽雄期明显不同,真菌群落的分析结果与细菌相同。     

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。     

纺锤形芽孢杆菌L13对蓝莓生长及根际土壤生物学特性的影响

以八年生蓝莓品种"蓝丰"为供试植株,通过田间试验研究添加纺锤形芽孢杆菌L13在单一菌剂和复合微生物肥料中对植株生长及根际土壤的影响.试验设4个处理,其中单一菌剂即L13(P),以不施肥处理作为对照(CK);以灭菌后的腐熟鸡粪作为吸附载体接种酵母菌DY3和乳酸菌DY4作为普通生物肥(OF),在此基础上进一步接种L13作为复合微生物肥料(PF),以OF作为对照,分别研究单一菌剂和复合微生物肥料对蓝莓叶片酶活、果实品质、植株养分、根际土壤酶活和理化性质以及细菌群落结构的影响.结果表明:含L13的两种肥料都显著降低了果实中可滴定酸含量,提高了植株全氮、全钾含量以及土壤碱解氮、全氮、有机质含量,促进了蓝莓生长;L13在单一菌剂中的作用更为明显,和对照相比,叶片中丙二醛含量降低61.9%,果实中花青苷含量提高21.68%,可滴定酸含量降低13.61%,植株全氮、全磷、全钾分别提高4.12%、10.27%、8.63%,土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶活性分别提高107.59%、21.36%,土壤碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、有机质含量分别提高了49.66%、31.28%、21.95%、63.83%、84.54%,土壤p H降低,并且两个处理间各指标都达到了显著性差异.运用Illumina Miseq高通量测序分析根际土壤细菌群落结构发现,L13作为单一菌剂显著降低了土壤细菌菌群丰度和多样性,而在复合微生物肥料中菌群丰度和多样性增加;单一菌剂和复合微生物肥料都增加了变形菌门和厚壁菌门的比例,单一菌剂还增加了放线菌门的比例,复合微生物肥料增加了拟杆菌门的比例;放线菌目、芽孢杆菌目等的比例也有所增加;L13在单一菌剂中对蓝莓根际细菌群落结构的影响最为明显,厚壁菌门的改变是造成结构差异的主要因素.综上,纺锤形芽孢杆菌L13在两种微生物肥料中都能发挥其促生作用,在单一菌剂中作用更显著,土壤细菌群落结构的改变同蓝莓生长、土壤肥力状况存在一定的相关性,这为PGPR与植物根际的相互作用研究以及微生物肥料的研制提供了理论基础.     

模拟升温和放牧对高寒草甸土壤微生物群落的影响

通过开顶式温室(Open top chambers,OTCs)升温以及刈割+施加牛粪处理,应用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)方法,研究了青藏高原东部高寒草甸土壤微生物群落结构对气候变暖和放牧的响应.结果表明,高寒草甸在生长季节,微生物群落以细菌为主.平均1.17℃的土壤升温使土壤微生物PLFAs总量增加34.58%,而春季割草结合牛粪施加使微生物PLFAs总量增加65.77%.模拟变暖和放牧均引起土壤微生物群落结构的显著变化.升温使细菌相对含量增加8.80%,而使真菌相对含量降低17.48%,细菌与真菌之比由7.3变为9.6.放牧使细菌相对含量增加8.40%,真菌相对含量降低14.04%,细菌与真菌之比由7.3变为9.2.OTCs升温+放牧处理比单独的升温或放牧处理对土壤微生物总量和细菌与真菌比值的影响更加明显.本研究表明,气候变暖和人类活动能够在短期内显著地改变青藏高原高寒草甸土壤微生物群落结构,进而可能影响这一地区的生态系统碳收支和养分循环.     

尾叶桉林下5种木本植物土壤微生物群落特征

开展人工林下主要木本植物的根际微生物群落特征的研究,可以为增加人工林的生物多样性、维持林地肥力和提高经济效益提供依据。在广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站6年生尾叶桉(Eucalyptus urophylla)人工林下,选择自然生长的野牡丹(Melastoma candidum)、山鸡椒(Litsea cubeba)、桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)、秤星树(Ilex asprella)和栀子(Gardenia jasminoides)5种木本植物,通过切根处理排除其他植物根系的作用,并利用常规分析和磷脂脂肪酸(PLFA)分析等方法,研究了这5种植物根际土壤的理化特征、土壤微生物量和微生物群落特征,同时采用丰富度指数(Richness,SR)、香农威纳多样性指数(Shannon-Wiener index,H′)和均匀度指数(Evenness,J)评估了5种木本植物的土壤微生物多样性。结果表明,(1)切根处理和原状(不切根处理)不论在旱季和雨季,5种木本植物根际周围的土壤p H值、土壤含水量和土壤有机碳SOC均无显著差异(P0.05);土壤微生物PLFA总量也没有显著差异。(2)虽然不同植物种类间部分微生物结构组成存在差异,但通过PCA分析以及对比土壤微生物群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数发现,原状和切根处理在5种木本植物之间的微生物结构组成没有明显差异。这说明在桉树人工林中,5种林下木本植物对土壤微生物群落的影响相对乔木树种和土壤本身要小,今后在这5种木本植物中选择桉树林下种植物种时,可以主要从地上生物量和经济价值的角度综合考虑。     

抚育间伐对川西柳杉人工林土壤养分和根际微生物群落的影响

以川西中山地区9年生柳杉人工林为研究对象,设置CK(0%)、T36(36.9%)、T49(49.0%)共3种处理,探讨不同间伐强度对柳杉人工林土壤养分、酶活性及根际微生物群落与功能作用的影响,为柳杉人工林提质增效提供可持续经营的科学指导.结果显示：（1）间伐能提高0-20 cm土壤表层有机碳（SOC）、全氮（TN）、水解氮（HN）含量,而T49(49.0%)处理下有效磷（AP）损失最大.（2）间伐后土壤蔗糖酶活性显著提高（P <0.05）,T36(36.9%)处理能显著促进0-20 cm表层土壤纤维素酶活性的提高.（3）间伐改变了根际土壤优势菌群相对丰度,子囊菌门（Ascomycota）相对丰度显著高于CK(0%)处理（P <0.05）,细菌丰富度没有明显影响,但真菌丰富度Ace指数、Chao指数显著降低（P<0.05）.(4)对根际微生物进行功能预测,T36(36.9%)、T49(49.0%)的膜运输细菌相对丰度显著高于CK(0%)处理（P <0.05）,而CK(0%)的能量代谢细菌相对丰度显著低于T36(36.9%)处理（P <0.05）.(5)T36...     

干旱胁迫对植物根际环境影响的研究进展

全球气候变化下频发的干旱灾害已成为一个世界范围内的重大气候问题.根际环境是植物适应极端环境的有效方式之一,探讨干旱胁迫下根际环境改变及其与植物抗逆性和生产力的关系,已逐渐成为包括植物营养学、植物生理学、土壤学、微生物学等多学科的研究热点.本文在介绍干旱的严重性及根际环境的重要性的基础上,根据近年来国内外关于干旱对植物根际环境影响的研究成果,重点阐述干旱胁迫对植物根系分泌物的组成和含量、根际土壤碳氮磷养分状况、根际土壤酶活性及根际微生物数量和种群结构的影响,结果表明干旱胁迫不仅会提高植物根系分泌物的数量,改变其组成,而且会改变根际土壤酶活性及土壤微生物群落结构多样性与功能,同时也会改变土壤养分的循环与可利用性,从而影响植物生长,且这些改变会因植物种类、植物所处发育阶段、干旱胁迫强度与时间等的不同而异;但这些研究仅从现象上对其变化趋势进行了探究,目前对其相关机理性的研究仍非常缺乏、不够系统深入.未来应结合一些现代的新技术和方法,从根际化学信号及微生物组学的细微尺度上,加强干旱胁迫及其与其他环境胁迫耦合下植物根际环境变化与机理的系统深入研究,对丰富和推进植物对干旱逆境的适应与响应机理性的认识具有重要意义.(参91)     

间作栽培对连作马铃薯根际土壤微生物区系的影响

为探究不同间作栽培模式缓解马铃薯（Solanum tuberosum）连作障碍的可行性及作用机制,以马铃薯单作为对照,研究马铃薯间作玉米（Zea mays）、蚕豆（Vicia faba）和荞麦（Fagopyrum esculentum）3种模式对连作马铃薯根际土壤养分含量及微生物区系的影响.结果表明,间作种植模式下马铃薯根际土壤全氮、全磷、速效磷和速效钾含量显著低于马铃薯单作,根际土壤速效磷降幅最大,达45％以上,土壤pH值明显下降.间作栽培模式改变了马铃薯根际土壤微生物群落结构,降低了根际土壤真菌的数量;间作栽培模式对马铃薯根际土壤微生物群落的碳源利用能力也有明显影响,其中马铃薯间作蚕豆和间作玉米处理马铃薯根际土壤微生物培养120 h的平均颜色变化率分别比对照高13.39％和4.30％.马铃薯根际土壤微生物群落总体上对碳水化合物利用率较高,对芳香化合物的利用率较低.间作蚕豆明显促进了马铃薯根际土壤微生物群落的碳源代谢强度,而且能维持较稳定的产量,因而可能是一种有利于改善马铃薯连作栽培根际微生态环境、缓解连作障碍的栽培模式.     

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%。     

不同微生物菌剂对当归苗生长及根际土微生物和养分的影响

通过当归拌种育苗试验研究4种微生物菌剂对当归新茬地和连作地育苗质量和品质的影响,通过测定根际土养分和可培养微生物类群数探讨添加外源微生物菌剂对当归苗根际土微生物和养分代谢功能的调节作用.结果显示:4种微生物菌剂处理在新茬地和连作地育苗条件下,均显著提高一等苗并降低废弃苗;其中复合真菌菌剂(PO+BB)处理在新茬地和连作地对有效苗数量的提高效果最好,较对照(CK)处理分别提高了6.6%和26.8%;添加外源微生物菌剂均极显著地改变根际土细菌、真菌、放线菌、氨化细菌和固氮菌等可培养微生物的类群数量(P0.001),同时也显著影响了有机质、有效钾和有效磷在根际土的积累和转化利用(P0.01).新茬地和连作地根际土微生物与养分的相关分析结果显示,连作地育苗显著改变了根际土微生物与养分的相关关系;而外源微生物菌剂处理条件下,根际土微生物与养分的相关分析结果显示,不同微生物菌剂不仅改变某类微生物与根际土养分的相关关系,而且与其他养分的积累和转化利用存在一定的协同效应.本研究表明,添加外源微生物菌剂通过影响根际微生物类群数量和功能改善了根际土养分的含量和植物的吸收利用能力,进而提高了当归苗的品质,因此在当归栽培过程中具有较好的应用前景.     

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。     

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。     

田间直播下化感水稻抑草作用及其根际土壤微生物生理特性动态

在人工除草与不除草的田间种植模式下,研究化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont苗期对田间杂草的抑制作用、根际土壤的化感潜力以及根际土壤微生物生理特性动态.结果显示,PI312777的田间抑草率在7叶期达85.82%.土壤-琼脂三明治法实验表明,5叶期的PI312777根际土壤对稗草干重抑制率显著高于3叶期,不除草处理下5叶期比3叶期增加了20.16%.在相同叶期下,PI312777的根际土壤微生物生物量碳及呼吸强度、细菌数量和土壤酶(脲酶、蛋白酶和蔗糖酶)活性均远高于Lemont,且不除草处理下显著高于除草处理.PI312777根际土壤抑草率和土壤微生物生理指标均表现为3叶期到5叶期之间的增幅最大.不除草处理下,化感水稻PI312777根际土壤微生物生物量碳、呼吸强度、细菌数量、脲酶活性、蛋白酶活性和蔗糖酶活性,5叶期比3叶期分别增加了53.11%、51.56%、38.97%、44.83%、60.00%和41.92%.本研究结果表明水稻化感作用与根际土壤微生物活动关系紧密,水稻化感物质引起土壤微生物变化,水稻化感作用是一个植物-土壤之间的相互作用过程.     

稗草根系分泌物诱导下水稻化感抑草潜力及根际土壤微生物多样性变化

采用土壤抑草圈法研究水稻/稗草共培下,稗草种植液诱导对水稻化感抑草潜力及根际土壤微生物多样性的影响.结果表明,稗草种植液诱导显著提升了化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont对稗草生长的抑制作用. PI312777对稗草株高、鲜重和干重的抑制率分别增加5.17%、5.03%和5.77%;Lemont分别增加7.18%、5.49%和1.99%.诱导处理后2种水稻根际土壤细菌、真菌和放线菌数量均没有显著变化,但诱导后非化感水稻Lemont根际真菌/细菌比率更接近化感水稻PI312777.诱导处理提高了2种水稻根际微生物碳源利用率,化感水稻PI312777根际土壤微生物对氨基酸类、羧酸类、胺类和多聚物类碳源的利用程度都显著提高,分别提高1.16、1.44、1.1倍和1.33倍;非化感水稻Lemont根际土壤微生物对糖类、氨基酸类、羧酸类和胺类碳源的利用程度都显著提高,分别提高1.80、1.90、2.54和1.61倍.相关性分析表明,水稻根际土壤微生物对酚酸类、羧酸类和胺类碳源的利用程度与稗草抑制率呈显著正相关.本研究结果表明诱导提高水稻化感抑草潜力与根际土壤微生物的变化密切相关,诱导提高水稻酚酸类物质分泌释放引起了土壤微生物变化,对水稻化感抑草作用起重要的调节作用.(图3表3参36)     

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.     

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。     

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)     

PGPR生物肥对甜樱桃(Cerasus pseudocerasus)根际土壤生物学特征的影响

利用保绿法和萝卜子叶增重法从7年生甜樱桃[Cerasus pseudocerasus(Lindl.)G.Don]根际土壤中,筛选具有促生作用的植物根际促生细菌YT-3(PGPR),以发酵好的鸡粪(DCM)为吸附载体制成甜樱桃专用的PGPR生物肥料(YMF),对比研究了YMF、普通生物肥(NMF)和DCM对樱桃根系和根际土壤生物学特征的影响.结果表明:YMF显著增加了根际土壤中细菌数量和微生物总量,真菌数量明显减少,但对放线菌数量影响差异不显著.YMF处理根系活力分别比NMF、DCM和CK提高了22.49%、13.25%和15.33%.PGPR生物肥料对樱桃根系生长和构建影响显著,YMF处理0～40 cm土壤剖面中根系重量尤其是毛细根重量显著增加.同NMF处理相比,YMF处理根际土壤的pH降低8.61%,阳离子代换能力显著提高.此外,YMF处理显著增加了根际土壤中养分离子的有效性,速效磷和有效钾含量分别增加17.21%和9.56%,但碱解氮含量差异不显著.因此,PGPR生物肥的施用在一定程度上改善了根际土壤的生态环境,提高了根际土壤中养分离子的有效性和养分保持能力,提高了根系活力,促进了表层土壤中(主要为0～40 cm)根系尤其是毛细根的生长.     

杨树人工林土壤养分有效性变化及其与土壤细菌群落演变的相关性

为揭示连作人工林衰退机制,基于离子交换树脂膜埋置和PCR-DGGE技术,对杨树人工林土壤养分库与流特征、土壤细菌群落结构的代际差异进行了对比分析.结果表明,随连作代数增加,杨树人工林土壤养分含量总体呈现逐渐下降的趋势;根际和非根际土壤中速效氮和钾的含量在代际间呈现显著降低(P0.05),说明连作人工林极易出现养分亏缺.养分离子流在非根际土壤中并没有显著差异,但根际土壤中NH4+和K+在单位时间内的提取量呈现显著增加,NO3-则显著减少(P0.05),说明连作杨树人工林土壤硝化作用存在障碍.对土壤细菌群落结构的研究表明,根际土壤细菌丰富度和Shannon-wiener多样性显著低于非根际土,但氨化细菌、好气性固氮菌和纤维素分解菌的数量显著高于非根际土;而且呈现出氨化细菌数量在代际间显著增加,亚硝化细菌和好气性固氮菌显著减少的趋势(P0.05).典型相关分析表明,杨树人工林土壤养分有效性变化与细菌群落演变具有极显著相关性(P0.01).因此,细菌群落演变可能是影响土壤硝化作用和氮素有效性变化的重要机制.