西藏青稞根际细菌群落结构及多样性

【目的】分析西藏不同种植区青稞根际土壤细菌群落结构及其影响因素，揭示特定环境下根际细菌生物标志物，为发掘研究优异根际促生菌及其作用提供参考。【方法】采用16S rRNA基因高通量测序技术和数据统计分析，比较了西藏5个市青稞种植区根际土壤细菌群落组成和结构差异，分析了青稞根际细菌生物标志物及群落结构变化的驱动因素。【结果】通过测序45个根际土壤样品获得10 715个操作分类单元（operational taxonomic units，OTUs），共43门、1 244属、2 783种，其中放线菌门（Actinobacteriota）、变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidota）、厚壁菌门（Firmicutes）、芽单胞菌门（Gemmatimonadota）、粘球菌门（Myxococcota）和髌骨细菌门（Patescibacteria）为优势菌门，相对丰度占比94.92%-96.56%。五个市的根际细菌群落结构存在明显的差异，组间差异大于组内差异（R=0.226 9，P=0.001），其中放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、拟杆菌门和髌骨细菌门丰度存在显著性差异（P<0.05）。五个市青稞根际土壤存在潜在生物标志物，拉萨和山南只有3个和6个特有细菌进化支，共现网络更为复杂、OTUs间联系更为紧密。变形菌门、绿弯菌门、放线菌门和酸杆菌门是青稞根际土壤中主要的关键细菌门，内生菌门、Methylomirabilota和蓝细菌分别是林芝市、日喀则市和山南市的特有关键类群。青稞根际细菌群落结构的变化主要与环境因子pH、全钾（total potassium，TK）、速效钾（available potassium，AK）、碳磷比（C：P）和海拔有关，其中TK是影响根际土壤细菌群落最重要的因子（r²=0.621 4，P=0.001）。【结论】西藏青稞根际细菌多样性丰富，5市间存在显著差异，且不同生长区青稞根际具有特有的生物标志物，为进一步研究特有根际细菌在青稞生长和环境适应中的作用，发掘优异根际促生菌提供参考。     

氮添加对乐山大佛裸露岩石与地衣覆盖岩石表面细菌群落结构的影响

大气氮沉降可能通过直接和间接途径影响石质文物风化过程,但相关研究明显不足。因此,以乐山大佛周围相似的裸岩和地衣覆盖的岩石为研究对象,对比研究了不同浓度（N0：0 kg hm^-2 a^-1;N1：9 kg hm^-2 a^-1;N2：18 kg hm^-2 a^-1;N3：36 kg hm^-2 a^-1;N4：72 kg hm^-2 a^-1）的氮添加试验对乐山大佛裸露岩石与地衣覆盖岩石表面细菌群落结构的影响,探讨大气氮沉降对乐山大佛岩石风化的潜在影响。结果表明：（1）裸岩和地衣覆盖岩石表面细菌群落α-多样性对氮沉降的响应不同。氮添加处理对裸岩表面细菌α-多样性指数（Sobs、Shannon指数）影响不显著,但在不同程度影响到地衣覆盖岩石表面的细菌多样性。其中,N4处理显著降低了细菌α-多样性指数（Sobs、Shannon指数）,N2和N3处理也显著降低了细菌Sobs指数;（2）主坐标PCoA分析结果证实,不同氮添加处理间的裸岩和地衣覆盖岩石表面的细菌群落物种组成均发生变化。与对照相比,低氮处理（N1-N3）显著改变了裸露岩石表面细菌群落组成,且高氮（N4）处理与低氮处理对细菌群落组成的影响不同（R=0.464;P=0.002）;在地衣覆盖的岩石表面,细菌群落在不同氮添加（N0-N4）处理下均发生了明显变化（R=0.822;P=0.001）;（3）变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸菌门（Acidobacteria）、WPS-2、Patescibacteria和浮霉菌门（Planctomycetes）均是裸岩与地衣覆盖岩石表面在门水平上的优势菌群,但它们在裸岩与地衣覆盖岩石表面随氮添加后的动态并不一致;（4）线性判别和效应量分析分别发现了裸岩和地衣覆盖岩石表面7个和21个在氮添加后的细菌指示类群。由此可见,未来大气氮沉降会对乐山大佛佛体表面细菌群落产生显著影响,地衣覆盖岩石较裸岩表面的细菌群落对未来大气氮沉降更为敏感。研究为未来气候变化条件下的乐山大佛保护提供了数据支持,也为大气氮沉降对亚热带地区红砂岩的原生演替过程研究积累了基础资料。     

蒙古沙冬青根际土壤细菌群落组成及多样性与生态因子相关性研究

蒙古沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）是中国西北荒漠唯一的常绿阔叶灌木,耐干旱、抗逆性强,在水土和荒漠化防治方面发挥着重要作用。为了探究蒙古沙冬青根际微生物多样性与生态因子互作机制,采用高通量测序技术测定了26个自然种群根际土壤细菌多样性;利用冗余分析（Redundancy analysis,RDA）探讨了根际细菌群落组成和多样性与生态因子之间的关系。结果表明：蒙古沙冬青根际土壤细菌隶属于15门、43纲、68目、123科、185属;主要优势细菌群为蓝菌门（Cyanobacteria）65.74%、变形菌门（Proteobacteria）21.72%、放线菌门（Actinobacteria）6.28%（相对丰度>2%）;优势菌纲为α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）17.48%、放线菌纲（Actinobacteria）4.76%、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）3.28%。RDA分析显示：生态因子能够解释蒙古沙冬青根际土壤细菌群落多样性52.69%的方差,其中年均降雨量（F=12.8,P=0.002）、纬度（F=5.1,P=0.016）、太阳辐射（F=5,P=0.02）是影响土壤细菌多样性的主要因素。研究结果可为深入认识荒漠生态系统中根际土壤细菌的群落结构和影响因素提供理论依据。     

免耕覆盖及有机肥施用对土壤真菌群落组成及多样性的影响

为揭示土壤真菌群落对免耕、覆盖及有机肥施用的响应机制,在宁夏南部山区冬小麦农田连续3年采用免耕覆盖+施有机肥(NF)、免耕覆盖+不施有机肥(NC)、传统耕作不覆盖+施有机肥(TF)和传统耕作不覆盖+不施有机肥(TC)4个处理,依托Illumina MiSeq 高通量测序平台,研究了土壤真菌群落组成、多样性及其与土壤环境因子间的关系。结果表明: 4个处理共获得3490个可操作分类单元(OTUs),其中含有一些未知真菌。在已知的真菌群落中,子囊菌门和担子菌门为优势菌门,其相对丰度占总丰度的82.1%～94.2%,且TF处理下子囊菌门座囊菌纲的相对丰度最高,NF处理下担子菌门银耳菌纲的相对丰度最高。4个处理真菌群落多样性指数(Shannon和Simpson指数)依次为NC>TC>NF>TF。多元分析结果表明,微生物生物量碳是影响担子菌门和接合菌门相对丰度的主要因素,而土壤全磷、速效钾和速效磷含量高低是驱动子囊菌门真菌相对丰度变化的关键因素。在宁夏南部山区推广以免耕覆盖并施用有机肥的保护性耕作措施有利于提高土壤真菌群落多样性。     

生物有机肥对菠萝心腐病及根际土壤细菌群落的影响

【目的】探明施用生物有机肥对菠萝心腐病的防控效果及对根际土壤微生物的影响。【方法】本研究采用高通量测序技术,综合分析不同施肥措施根际土壤微生物细菌群落多样性及群落特征。【结果】相比常规施肥处理(CK)和普通有机肥处理(YJ),生物有机肥处理KN (羊粪有机肥+泥炭土+枯草芽孢杆菌)和生物有机肥处理KY (羊粪有机肥+椰糠+枯草芽孢杆菌)均能显著降低菠萝心腐病的发病率,且KN处理的防控效果最佳。生物有机肥(KN、KY)施入后土壤细菌α多样性指数高于CK和YJ处理,并形成了明显不同的细菌群落结构。与CK相比,生物有机肥KN处理显著提高了拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度,KY处理中的酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)丰度显著增加;属水平上,生物有机肥中的蔗糖伯克霍尔德菌属(Paraburkholderia)和黄杆菌属(Flavobacterium)丰度均显著提升。方差分区分析(variance partitioning analysis, VPA)表明,土壤化学性质(36.29%)对细菌群落影响最大,其中土壤速效钾和有机质是影响土壤细菌群落的关键因子,此外发病率(22.53%)和肥料偏生产力(16.42%)也是影响土壤细菌群落的重要因子。【结论】施用生物有机肥(KN、KY)能改变根际土壤细菌群落结构,降低发病率,对菠萝根际土壤生态系统稳定与健康具有重要意义。     

长期施加N、P肥对高寒草甸小型土壤节肢动物群落的影响

为查明长期施肥对高寒草甸小型土壤节肢动物群落影响,2012年5月下旬在西南民族大学青藏高原畜牧业高科技研究基地内用随机区组方式设置施N、P和NP混施三种处理实验样地,每种施肥处理分别设置10 g/m²、20 g/m²和30 g/m²三个施肥梯度,以不施肥的高寒草甸为对照样地。2017年8月对各样地内的小型土壤节肢动物、植物群落和土壤理化性质进行调查。结果表明：（1）施肥可以明显改变高寒草甸小型土壤节肢动物的群落组成结构,其中NP混施比单施N、P肥更能有效增加螨类和昆虫的类群数;（2）N、P、NP三种施肥种类的小型土壤节肢动物群落个体密度、类群数和Shannon多样性指数均显著增加（P<0.05）,且当施肥量为20 g/m²时,小型土壤节肢动物群落的个体密度、类群数和Shannon多样性指数均达到最大;（3）小型土壤节肢动物群落的个体密度、类群数和Shannon多样性指数均与全磷含量呈显著正相关（P<0.05）。研究表明,在高寒草甸长期施加氮、磷肥,尤其是氮磷混施,不仅能够明显改变小型土壤节肢动物群落组成结构,还能显著提高群落密度和多样性,建议按照20 g/m²的总量对高寒草甸进行氮磷等量混施,以提高小型土壤节肢动物群落多样性及其生态功能。     

纳木措湖沿岸表层水细菌群落特征及影响因素

为了探究夏季纳木措湖沿岸表层水体细菌群落特征,为以后纳木措湖细菌的研究打下基础,围绕纳木措湖一周选取采样点19个。现场采集水样,进行理化因子测定,运用高通量测序技术获取上述样点的16S rDNA数据,根据多样性指数和丰富度指数计算比较各样点的细菌群落多样性和丰富度,根据各样点细菌群落在门和属水平的分布来研究纳木措各样点细菌分布差异,基于Spearman相关性系数来衡量理化因子与α-多样性指数的相关性,采用冗余分析（redundancy analysis, RDA）探究理化因子与细菌群落分布之间的关系。在纳木措水体中共获得细菌4 137个OTU（operational taxonomic units）,属于87门204纲498目645科1 185属。门水平优势菌群为变形菌门（Proteobacteria,39.61%）、拟杆菌门（Bacteroidetes,13.41%）和厚壁菌门（Firmicutes,12.61%）,其中,变形菌门以γ-变形菌为优势菌群,其次为β-变形菌和α-变形菌。属水平有71.67%的未知细菌菌属。纳木措Shannon多样性指数显示,纳木措细菌种类比较丰富。Spearman相关性系数显示,水体细菌α-多样性指数与环境因子之间没有相关性。RDA分析表明,影响纳木措水体细菌群落结构的主要理化因子为温度（P=0.002,F=5.7）。纳木措沿岸表层水体细菌群落分布差异较为明显,细菌群落比较丰富,有许多未知菌种需进一步鉴定,有广阔的研究前景。     

五台山亚高山土壤真菌海拔分布格局与构建机制

生物多样性的海拔分布格局与维持机制是生物多样性与生态系统功能研究的热点领域。尽管微生物驱动着地球上许多重要的生物地球化学循环,但与大型生物体相比,对微生物多样性海拔梯度分布格局知之甚少。运用Illumina Miseq高通量测序技术,全面分析了五台山亚高山生态系统（海拔2000-3058 m范围内）土壤真菌群落组成和多样性变化特征。结果表明,子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）、壶菌门（Chytridimycota）为主要的优势菌门。非度量多维尺度分析（NMDS）和相似性分析（ANOSIM）表明真菌群落组成和结构在海拔梯度上存在显著的差异（P<0.05）。典范对应分析（CCA）显示pH、植物丰富度、总碳含量与土壤真菌群落结构存在显著相关性（P<0.05）。局域海拔尺度上,土壤真菌多样性与植物多样性（α和β多样性）呈显著正相关关系（P<0.05）。方差分解分析（VPA）和偏Mantel分析表明土壤真菌群落构建过程中,环境因子和空间变量都起作用,并且环境因子占绝对的优势。土壤真菌群落之间的Bray-Curtis距离与海拔距离呈显著正相关关系（P<0.05）,说明环境选择是亚高山土壤真菌海拔分布格局的决定因素。总之,五台山亚高山沿海拔梯度土壤真菌群落结构和多样性产生明显的变化,群落构建主要由确定性过程和随机过程驱动,但确定性过程占主导地位。土壤pH、植物丰富度、总碳含量是影响土壤真菌群落结构的重要因素。     

谷物蛋白对白酒发酵过程中微生物群落及其代谢多样性的调控

[背景] 在白酒发酵过程中,原料中的谷物蛋白可为微生物的生长提供氮源等营养物质,进而形成多种代谢产物。谷物蛋白可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。然而,谷物蛋白对微生物多样性及其代谢产物多样性的调控尚不明确。[目的] 揭示白酒发酵过程中与微生物多样性及其代谢产物多样性显著相关的关键谷物蛋白种类及其调控作用。[方法] 通过Osborne法测定不同品种高粱中谷物蛋白的组成;采用多组学联用技术解析4种高粱在发酵过程中的微生物菌群多样性及代谢产物多样性;通过模拟发酵揭示原料中影响微生物群落及其代谢多样性的关键蛋白。[结果] 4种高粱中的谷物蛋白组成存在显著差异（ANOSIM：R=0.85,P=0.001）;4种高粱在发酵第5天时,S4高粱的细菌多样性显著（P<0.05）高于其他3种高粱,S3高粱中微生物的代谢产物多样性显著（P<0.05）高于其他3种高粱;清蛋白和球蛋白含量与发酵第5天的优势细菌多样性（R²=0.34,P<0.05;R²=0.58,P<0.05）和代谢产物多样性呈显著正相关（R²=0.58,P<0.05;R²=0.36,P<0.05）,被定义为关键蛋白;模拟发酵实验验证了优势细菌多样性和代谢产物多样性可随着2种关键蛋白即清蛋白和球蛋白含量的升高而升高。当清蛋白含量在3.0 g/L时,优势细菌多样性及代谢产物多样性可分别达到0.72和0.65;当球蛋白含量在3.0 g/L时,优势细菌多样性及代谢产物多样性可分别达到0.66和0.81。[结论] 研究揭示了酿造原料中的清蛋白和球蛋白对发酵过程中细菌多样性及代谢产物多样性的调控作用,为提高白酒发酵的可控性及质量提供了依据。     

基于Illumina MiSeq测序技术对冰川棘豆(Oxytropis glacialis)不同组织内生菌多样性的研究

植物内生菌（Endophyte）在宿主植物组织中的分布规律是内生菌对外界适应的重要机制。基于Illumina MiSeq测序技术,对适应青藏高原极端环境的主要疯草植物-冰川棘豆叶和根组织中的内生菌16S rRNA、ITS rDNA进行高通量测序和生物信息学分析,通过明晰内生菌在冰川棘豆组织中的菌群结构、功能以及环境之间的关系,探讨了组织间内生菌的分布特征对冰川棘豆适应极端环境的可能影响。分析结果表明,冰川棘豆组织间共有菌属丰度占菌属总丰度90%以上,不同组织间形成了保守性内生细菌和特异性内生真菌共存的群落结构特点,植物组织结构和环境的影响可能为推动内生菌选择合适的组织生态位定植提供动力,其中土壤含水量显著影响内生细菌（R²=0.241,P=0.024）和内生真菌（R²=0.223,P=0.031）的组间Beta多样性,土壤pH值显著影响内生真菌（R²=0.571,P < 0.001）Alpha多样性丰富度指数,而环境因素对组织间存在显著差异的内生菌功能和营养型解释并不显著。综合认为,保守性与差异性的内生菌菌群结构和功能为植物不同组织适应极端环境提供帮助,这有利于冰川棘豆的生存与扩散。     

Bioorganic Fertilizer Enhances Soil Suppressive Capacity against Bacterial Wilt of Tomato

Tomato bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum is one of the most destructive soil-borne diseases. Many strategies have been taken to improve soil suppressiveness against this destructive disease, but limited success has been achieved. In this study, a novel bioorganic fertilizer revealed a higher suppressive ability against bacterial wilt compared with several soil management methods in the field over four growing seasons from March 2011 to July 2013. The application of the bioorganic fertilizer significantly (P<0.05) reduced disease incidence of tomato and increased fruit yields in four independent trials. The association among the level of disease incidence, soil physicochemical and biological properties was investigated. The soil treated with the bioorganic fertilizer increased soil pH value, electric conductivity, organic carbon, NH₄ ⁺-N, NO₃ ^--N and available K content, microbial activities and microbial biomass carbon content, which were positively related with soil suppressiveness. Bacterial and actinomycete populations assessed using classical plate counts were highest, whereas R. solanacearum and fungal populations were lowest in soil applied with the bioorganic fertilizer. Microbial community diversity and richness were assessed using denaturing gel gradient electrophoresis profile analysis. The soil treated with the bioorganic fertilizer exhibited higher bacterial community diversity but lower fungal community diversity. Redundancy analysis showed that bacterial community diversity and richness negatively related with bacterial wilt suppressiveness, while fungal community richness positively correlated with R. solanacearum population. We concluded that the alteration of soil physicochemical and biological properties in soil treated with the bioorganic fertilizer induced the soil suppressiveness against tomato bacterial wilt.     

炭基肥对植烟黄壤细菌、真菌群落结构和多样性的影响

【目的】探究施用炭基肥对植烟黄壤质量影响的微生物学机制,为应用炭基肥培育植烟黄壤肥力提供科学依据。【方法】2016年,以烤烟品种云烟87和贵州黄壤为供试材料,通过大田试验,设置不施肥(NF)、常规肥(CF,条施有机肥和烤烟专用基肥,穴施烤烟专用追肥)和炭基肥(BF,条施炭基有机肥和炭基复混肥,穴施烤烟专用追肥) 3个处理,2年后采集样品,采用Illumina Miseq高通量测序技术,剖析土壤细菌、真菌群落结构和多样性的响应差异,揭示影响微生物的主要土壤因子。【结果】与NF处理和CF处理比较,BF处理烤烟产量提高,土壤碱解氮和有效磷含量显著提高。BF处理土壤细菌OTUs数量最大(1592),显著大于其余两处理;土壤细菌丰富度和多样性指数最高。BF处理土壤真菌OTUs数量最小(280);土壤真菌丰富度和多样性指数最低。BF处理土壤细菌群落物种最多样,属于25个门,CF处理属于23个门,NF处理仅属于22个门。细菌门水平,BF处理拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度(1.50%)提高,Latescibacteria相对丰度(0.11%)降低;与NF处理比较,拟杆菌门、Latescibacteria相对丰度差异显著。真菌门水平,BF处理接合菌门(Zygomycota)相对丰度(2.18%)显著降低;与NF处理相比,壶菌门(Chytridiomycota)相对丰度(0.01%)显著降低。真菌属水平,BF处理镰刀菌属(Fusarium)相对丰度(5.83%)显著降低;与NF处理相比,BF处理被孢霉属(Mortierella,2.11%)、葡萄穗霉属(Stachybotrys,0.90%)、链格孢属(Alternaria,0.01%)(烟草赤星病病原菌)相对丰度显著降低。不同施肥处理下,引起细菌群落结构变化的最主要土壤因子为pH,导致真菌群落结构变化的最主要土壤因子为有效磷。【结论】炭基肥引发土壤生物化学环境改变,进而导致土壤细菌、真菌群落结构和多样性发生变化,优化土壤生态。     

Pb和Cd对森林土壤细菌功能多样性及群落结构的影响

重金属的毒性系数（The Toxic Factor,TF）是评价重金属潜在生态风险指数（potential ecological risk index,RI）的关键参数。为了探究基于Hakanson提出的TF值是否适用于重金属对土壤微生物的生态风险评估,以TF值为5和30的铅（Pb）和镉（Cd）构建土壤微宇宙试验,构建不同的RI水平（100、200和400）,通过Biolog-ECO板和高通量测序技术分析了Pb和Cd分别对细菌功能多样性及群落结构的影响。结果表明,对照处理（CK）的细菌丰度、功能多样性（Shannon指数,Simpson指数和McIntosh指数）和基因多样性（ACE和Chao1指数）均大于Pb、Cd污染的土壤,随着RI水平的升高,Pb和Cd污染土壤中细菌的丰度、功能多样性（Shannon指数和McIntosh指数）和基因多样性（Chao1指数和ACE指数）呈下降趋势。相同RI水平下,Pb污染土壤中细菌群落的丰度、平均颜色变化率（AWCD）、功能多样性指数、OTUs数和基因多样性指数均显著大于Cd污染（P<0.05）;6大类碳源利用率及主成分（PCA）分析表明,Pb污染土壤中细菌对糖类和羧酸的利用率均显著大于Cd污染（P<0.05）,在不同RI水平和重金属比例下,碳源利用模式而有所不同。同一RI水平下,相对于Pb污染,Cd污染土壤中变形菌门的相对丰度较为丰富,而绿弯菌门的相对丰度稀少;Pb和Cd污染土壤中慢生根瘤菌属、鞘脂单胞菌属、链霉菌属和norank_f__Roseiflexaceae等不同属细菌相对丰度表现出差异性。上述结果表明Hakanson提出的TF值并不适用于评估重金属Pb和Cd对土壤微生物的潜在生态风险。     

地膜/网纱覆盖对冬季菠萝园小环境及菠萝生长和果实品质特性的影响

为探明地膜/网纱覆盖在菠萝冬季防寒中的作用,以露地(NF)栽培为对照,设置地膜+网(FM+GC)、地膜(FM)及露地+网(NF+GC)3种处理,研究了地膜/网纱覆盖对冬季菠萝园小环境温湿度、光照强度、土壤温度的调控效应,及其对冬季菠萝植株、果实生长,果实品质形成等的影响。结果显示,(1)与露地对照相比,地膜+网、地膜及露地+网处理均提高了小环境的空气温度;地膜+网、露地+网均提高了空气湿度,而地膜处理在10:00前可提高空气湿度,11:30后会降低;地膜+网、露地+网处理均降低了光照强度,但地膜处理则可略微提高光照强度;地膜+网、地膜及露地+网处理均提高了土壤温度。(2)地膜+网、地膜及露地+网处理的植株新抽叶片数增多,新抽叶片长度增加,果实单果重及纵、横径提高,但可溶性固形物、可滴定酸含量及固/酸比变化不明显。(3)地膜+网、地膜处理的菠萝果实果皮的L*、a*、b*值提高,而露地+网处理的则降低;地膜+网处理的菠萝果肉L*、a*、b*值提高,而地膜处理的果肉L*值提高,a*、b*值却降低;露地+网处理的菠萝果肉L*、a*、b*值均降低。(4)地膜+网处理的果实酯类香气物质总相对含量降低,烯类总相对含量提高;而地膜、露地+网处理的则相反。研究表明,地膜/网纱覆盖促进了冬季菠萝植株及果实的生长,对果实品质无显著影响,但网纱覆盖对菠萝果实色泽、香气物质有一定的影响。     

Responses of Bacterial Communities in Arable Soils in a Rice-Wheat Cropping System to Different Fertilizer Regimes and Sampling Times

Soil physicochemical properties, soil microbial biomass and bacterial community structures in a rice-wheat cropping system subjected to different fertilizer regimes were investigated in two seasons (June and October). All fertilizer regimes increased the soil microbial biomass carbon and nitrogen. Both fertilizer regime and time had a significant effect on soil physicochemical properties and bacterial community structure. The combined application of inorganic fertilizer and manure organic-inorganic fertilizer significantly enhanced the bacterial diversity in both seasons. The bacterial communities across all samples were dominated by Proteobacteria, Acidobacteria and Chloroflexi at the phylum level. Permutational multivariate analysis confirmed that both fertilizer treatment and season were significant factors in the variation of the composition of the bacterial community. Hierarchical cluster analysis based on Bray-Curtis distances further revealed that bacterial communities were separated primarily by season. The effect of fertilizer treatment is significant (P = 0.005) and accounts for 7.43% of the total variation in bacterial community. Soil nutrients (e.g., available K, total N, total P and organic matter) rather than pH showed significant correlation with the majority of abundant taxa. In conclusion, both fertilizer treatment and seasonal changes affect soil properties, microbial biomass and bacterial community structure. The application of NPK plus manure organic-inorganic fertilizer may be a sound fertilizer practice for sustainable food production.     

黄河三角洲刺槐白蜡混交对土壤细菌群落结构及多样性的影响

为探讨黄河三角洲刺槐白蜡混交对土壤细菌群落结构及多样性的影响,通过高通量测序技术分析比较了刺槐白蜡混交林及刺槐纯林、白蜡纯林土壤细菌群落结构及多样性。结果表明:(1)混交林与两种纯林土壤细菌群落共36门。酸杆菌门、变形菌门、放线菌门(相对丰度大于10%)为刺槐白蜡混交林与两种纯林土壤中共有的优势菌群;硝化螺旋菌门为刺槐纯林土壤中的优势菌群。不同人工林土壤中各门细菌相对丰度差异显著。(2)混交改变了土壤细菌群落结构,提高了细菌多样性。刺槐白蜡混交林土壤细菌物种数、Chao1指数、Shannon指数分别为1934.5、2629.1、9.1,显著高于两种纯林。(3)相关性分析表明,土壤含水量与放线菌门细菌呈显著正相关;pH与芽单胞菌门细菌呈极显著正相关,与酸杆菌门细菌呈显著负相关。细菌多样性与土壤含水量呈显著正相关,与速效钾、有机质含量呈显著负相关。研究表明,刺槐白蜡混交林土壤细菌群落结构与两种纯林之间有一定差异,多样性差异显著,刺槐白蜡混交改变细菌群落结构,提高细菌多样性。     

Impact of tillage practices on soil bacterial diversity and composition under the tobacco-rice rotation in China

Tobacco-rice rotation is a common farming system in south China, and many tillage practices such as straw mulching, dolomite dust, and quicklime application have been adopted to improve crop production. These agricultural management practices alter soil physical and chemical properties and affect microbial life environment and community composition. In this research, six tillage practices including no tobacco and rice straw mulching (CK), tobacco and rice straw mulching (TrSr), rice straw returning fire (TrSc), tobacco and rice straw mulching with dolomite dust (TSD), rice straw returning fire and quicklime (TSQ), and rice straw returning fire, quicklime and reduced fertilizer (TSQf) were conducted to detect changes in soil bacterial diversity and composition using Illumina sequencing. The results showed that the total number of operational taxonomic units (OTUs) from the six treatments was 2030, and the number of mutual OTUs among all samples was 550. The TrSc treatment had the highest diversity and richness, while TSQf had the lowest. Soil physio-chemical properties and microbial diversity can influence each other. Proteobacteria and Actinobacteria had the greatest proportion in all treatments. The abundance of Nitrospirae was the highest in the TrSc treatment. The TSQf treatment had the highest abundance of Firmicutes. The abundance of Nitrospira in the TrSc treatment was 2.29-fold over CK. Streptomyces affiliated with Firmicutes improved by 37.33% in TSQf compared to TSQ. TSQf treatment was considered to be the most important factor in determining the relative abundance at the genus level.     

生物有机肥对土壤微生物群落结构变化及西瓜枯萎病的调控

【目的】研究施用生物有机肥处理土壤后对西瓜枯萎病发生的影响,明确可能与西瓜枯萎病发病密切相关的土壤微生物群落结构。【方法】设置2组不同年份材料对比,依次为施用生物有机肥后2016年发病期(CK2016、T12016)和2017年发病期(CK2017、T12017)。基于16S r RNA序列测定,利用Illumina Miseq高通量测序平台对施用生物有机肥后不同年份的土壤微生物群落组成和差异进行测序分析。【结果】试验结果发现,不同年份的土壤微生物群落中alpha多样性指数并无明显的差异,但是施用生物有机肥后的土壤相比对照土壤中细菌群落多样性略有增高。不同年份土壤细菌群落结构在门水平上差异不显著,其中变形菌门和硬壁菌门是构成这两个年份土壤细菌的重要组成部分,同时也是比较稳定的微生物类群。在属水平上分析发现主要动态变化菌属为芽孢杆菌属、肠球菌属、乳球菌属及水恒杆菌属。通过Spearman分析发现它们与西瓜枯萎病发生率的关系均为负相关。【结论】施用生物有机肥可帮助西瓜连作土壤的生态修复,对枯萎病防治起到一定的作用。通过对施用生物有机肥的不同年份土壤微生物种群结构动态变化及对枯萎病发生率呈正负相关的微生物菌属的分析研究,为如何利用调节土壤微生物群落结构来防治西瓜枯萎病提供了新的思路。     

耕作和养分管理方式对冬小麦-夏玉米轮作农田春季杂草群落的影响

保护性耕作和杂草多样性是现代生态农业关注的热点问题.尽管保护性耕作下农田杂草多样性有所提高,但耕作方式与养分管理方式对农田杂草群落多样性的交互影响尚未探明.本研究以山东省济南市一块连续3年施行不同耕作方式(免耕、深松、旋耕、深耕)和不同养分管理措施(农户常规:年施氮肥480 kg·hm^-2,高产高效:年施氮肥360 kg·hm^-2,优化管理:年施氮肥300 kg·hm^-2)的冬小麦-夏玉米轮作农田为研究样地,调查并比较了不同管理模式下农田春季杂草群落特征.结果表明: 该冬小麦-夏玉米农田春季杂草群落共发现杂草15种,其中优势物种为马唐和稗;与深耕和旋耕相比,免耕和深松下杂草密度较高.在群落多样性方面,深耕处理下的物种丰富度和均匀度最低,而群落优势度高于其余3种耕作方式;在养分管理中,随着施肥量的增加,物种丰富度和均匀度均升高;深耕和旋耕处理下,随着施肥量的增加,群落优势度升高;而在免耕深松处理下,群落优势度会随着施肥量的增加而减少.在杂草群落生物量方面,免耕和深松的生物量显著高于深耕和旋耕,农户常规处理均高于其余两种养分管理方式,杂草生物量最高的组合是免耕+农户常规.免耕和施肥将提高农田春季杂草群落丰富度、均匀度和生产力.