山地土壤微生物地理分布格局及其驱动机制

土壤微生物不仅是陆地生态系统的重要组成部分,也是地上、地下过程与功能有机结合的重要纽带。分子生物技术的发展以及土壤微生物分离和鉴定准确性的提高,推动了土壤微生物生物地理学的不断发展,但宏观尺度上的格局特征与区域规律尚未揭示。本文集成分析了全球不同气候带、不同植被类型的土壤微生物群落组成（生物多样性）沿海拔梯度的地理分布格局,发现在全球尺度上并无一致规律,线性（递增或递减）、非线性（单峰或双峰）、无固定趋势3种地理格局并存。植被类型、植物多样性、土壤pH及其它物理化学性质、气候等各种因素,都有可能决定某一地区的土壤微生物多样性的海拔梯度分布格局。全球尺度上的现有数据分析发现,海拔跨度和气候的影响较为明显,二者实际上综合反映了大尺度上气候决定着山地土壤微生物的地理分布格局,这与传统的生物地理学观点是一致的,其它生态环境因子如地理坐标、植被类型、土壤微生物类型、土壤pH等的影响处于从属地位。然而,当前山地土壤微生物生物地理学的研究仍有较多局限性,全球更多山地、更大海拔跨度的土壤微生物研究、更精确的微生物分离鉴定技术、更多样的环境与生物驱动因素分析,以及更多现代生物地理学研究方法的使用,将有助于土壤微生物地理分布格局的深入研究,及其与气候、土壤和生态系统关系的深入挖掘,这对深刻认识土壤微生物的空间分布规律,从而更好地开发和利用土壤微生物资源,具有重要的理论与实践意义。     

施用生物炭对土壤微生物的影响

作为生物质材料的热解产物,生物炭被认为是很有前景的环境污染治理与生态修复材料.多方面的研究说明,生物炭的多孔、大比表面积、丰富的官能团等性能,使其具有"锁定"碳,固定土壤污染物,改善土质等功能,从而从土壤物理化学的角度证实了生物炭在土壤污染治理与改良方面的作用,但至于生物炭对土壤微生物的影响及其长期效应尚处于起步阶段.本文总结分析了近年来国内外生物炭与土壤微生物相关的研究成果,得出生物炭能通过改变土壤资源储备(如可利用C、营养物质、水分等)、非生命成分(如p H、CEC等)等理化性质,加快土壤细菌和真菌的生长与繁殖,影响土壤微生物群落结构和功能.可见,生物炭土地利用的优点不容置疑,为了实现其规模化应用,生物炭的施用剂量、生物炭-微生物-污染物的作用机理等问题亟待深入地研究,生物炭对土壤微生物及养分循环的长期影响还有待于系统地展开.     

筑坝蓄水对不同水深浮游微生物群落结构和种间互作模式的影响

微生物群落之间通过直接或间接的关系相互作用,在生态过程中发挥重要作用,然而目前对于水库微生物种间互作模式的关注仍然较少.选择江苏省横山水库为研究区域,分别采集表层及深层水样,探究浮游微生物群落结构和分子生态网络对水深变化的响应规律,并辨识不同水深处浮游微生物群落的关键物种.结果发现,表层浮游微生物丰富度及均匀度均高于深层,且不同深度浮游微生物群落结构具有显著差异.水深通过改变环境异质性间接对浮游微生物群落产生影响,其中总有机碳（TOC）、硝酸盐（NO^-₃）、铵盐（NH⁺₄）和磷酸盐(PO₄^3-)等指标对浮游微生物群落结构影响最为显著.此外,深层浮游微生物分子生态网络的节点数和边数均显著高于表层,且深层浮游微生物群落中关键物种数目和种类均显著高于表层,表明深层浮游微生物群落网络规模更大,但表层浮游微生物群落种间协同合作关系和网络连通性更强.上述结果将为水库微生物群落种间相互作用研究提供科学依据,对预测水库生态系统中微生物的生态规律及全球物质循环影响具有重要意...     

不同季节城市污水处理厂微生物群落特性

不同季节污水处理厂由于水质和温度等的变化而导致处理效果不同.为了解不同季节污水处理系统活性污泥中细菌群落结构及其多样性的变化规律,本研究选取了5座不同处理工艺的污水处理厂,分别在夏季（气温28℃±2℃,水温24.9℃±1.1℃）和冬季（气温0℃±3℃,水温16.8℃±1.3℃）两个时间点采集了60份活性污泥样品,采用高通量测序技术对其微生物群落结构特征进行了解析.结果表明,不同污水处理厂主要优势菌属的相对丰度存在极显著性差异,而同一污水处理厂不同处理单元（厌氧池、缺氧池和好氧池）中活性污泥细菌微生物群落结构相似.同时冬夏两季的优势菌属也存在差异,夏季主要优势菌属SJA-15、Ferruginibacter和Blastocatellaceae的相对丰度分别为6.07%、4.50%和4.44%,冬季主要优势菌属硝化螺旋菌属Nitrospira、甲基娇养杆菌属Methylotenera和RBG-13-54-9的相对丰度分别为10.17%、3.96%和3.28%.环境因子关联分析表明,温度、总氮、NH₄⁺-N、总磷和化学需氧量是影响微生物群落结构的主要环境因子,并且在这些环境因子中,温度对群落结构影响最大,其次是总氮.同时,功能酶的预测分析表明,冬季污水处理厂活性污泥中参与氮循环关键酶相对丰度高于夏季.上述结果表明,温度、水质和处理工艺均会影响污水处理系统活性污泥中细菌群落结构,包括优势细菌及其丰度.     

铁尾矿芦苇根际微生物和根内生菌群落分布及其限制性因子解析

利用Illumina高通量测序技术研究了北京市怀柔区前安岭铁尾矿库周边春季和夏季芦苇根际土壤微生物和根内生菌的组成.测序结果表明：在门水平共鉴定出40个门类,在各样本中,变形杆菌（Proteobateria）和放线菌（Actinobacteriota）均是优势菌门,在所有样本中二者之和所占比例均大于80%;在属水平,假杆菌属（Pseudarthrobacter）在根际和根内均占优势.α多样性分析表明,根际土壤微生物的物种丰富度（Sobs、Chao）和物种多样性指数（Shannon、PD）均显著高于根内生菌,Sobs、Chao、Shannon和PD指数的最大值和最小值差值分别为1336、1582.24、6.48和81.18.β多样性分析表明,根际土壤微生物和根内生菌的群落组成差异显著,而不同季节的样本之间差异并不明显.另外,各样本中的优势菌种,如假单胞菌属（Pseudomonas）、节杆菌属（Arthrobacter）和链霉菌属（Streptomyces）对重金属具有较强的耐受性.独有和共有微生物分析结果显示,在774个属中,共有250个属在4种类型的样本中同时存在,这表明不同样本的微生物群落组成具有一定的相似性.与土壤基本理化性质的相关性分析表明,Ni、Fe、有效磷、有效硫和有机质与微生物群落显著相关.通过COG功能预测发现,芦苇根际土壤和根内样本中的微生物代谢功能（如能量生产与转换、氨基酸转运与代谢、碳水化合物转运与代谢和无机离子转运与代谢）十分丰富.