麦田土壤真菌多样性对麦玉轮作长期秸秆还田和配施有机肥的响应

【背景】土壤真菌主导田间秸秆腐解的过程,秸秆还田配施有机肥可为真菌提供良好的营养物质。【目的】研究麦玉轮作模式下长期秸秆还田配施有机肥对麦田土壤真菌多样性的影响。【方法】依托山西南部麦玉轮作区长达14年的秸秆还田和施有机肥长期定位试验,采用高通量测序开展土壤真菌群落结构和多样性对不施肥+秸秆清茬(CK)、氮磷化肥+秸秆清茬(NP)、氮磷化肥+秸秆还田(SNP)、氮磷化肥+有机肥+秸秆清茬(NPM)及氮磷化肥+秸秆还田+有机肥(SNPM)的响应差异研究。【结果】秸秆还田和施有机肥处理组的物种丰富度指数、Chao1指数和ACE指数均高于CK。5个处理共产生953个分类操作单元(operational taxonomic units, OTU),CK、NP、NPM、SNP和SNPM分别具有398、451、472、462和440个OTU。在门水平上共检测出9个菌门,其中子囊菌门(Ascomycota)、毛霉门(Mucoromycota)和担子菌门(Basidiomycota)为3个主要菌门,各处理中所占丰度差异显著;在属水平上共检测出262个真菌属,其中CK丰度较高的3个属为柄孢壳菌属(Podospora) 18.85%、被孢霉属(Mortierella) 16.67%和镰刀菌属(Fusarium) 7.77%;NP、NPM、SNP和SNPM丰度较高的前3个相同属均为Dendrostilbella、毛葡孢属(Botryotrichum)和被孢霉属(Mortierella),但相对丰度值存在差异。由聚类分析可知,NPM和SNPM群落组成相似度高,归为一类,而CK、NP、SNP各独立为一类。与环境因子间冗余分析发现,TN含量是影响土壤真菌群落结构的关键因子,也受速效磷、pH、速效钾、碱解氮和全磷等环境指标影响。【结论】长期秸秆还田和施有机肥改变了小麦土壤真菌种群结构和多样性。     

耕作方式与秸秆还田对土壤微生物数量、酶活性及作物产量的影响

通过两年田间裂区设计试验,研究了不同土壤耕作方式(常规耕作、深耕、深松)与秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对冬小麦一夏玉米一年两熟农田土壤微生物数量、酶活性和作物产量的影响.结果表明:深松(耕)和秸秆还田不仅降低了土壤容重,提高了土壤有机碳含量,而且增加了土壤微生物数量、土壤酶活性和作物产量,且二者对夏玉米季的影响大于冬小麦季.与常规耕作+无秸秆还田相比,深耕+秸秆还田、深松+秸秆还田处理的20～30 cm土壤容重分别降低8.5％和6.6％,土壤有机碳含量分别提高14.8％和12.4％,土壤微生物数量、土壤酶活性分别提高45.9％、33.9％和34.1％、25.2％,作物产量分别提高18.0％和19.3％,且两处理间无显著差异.说明土壤深松(耕)结合秸秆还田有利于作物产量、土壤微生物数量和酶活性的提高.     

秸秆还田配施有机无机肥料对冬小麦土壤水氮变化及其微生物群落和活性的影响

通过田间试验,研究秸秆还田配施不同肥料对冬小麦土壤的培肥效果以及对土壤水氮环境、酶活性及微生物群落结构的影响,为合理的秸秆还田方式与土壤可持续利用提供决策依据。试验于中国科学院禹城综合试验站进行,以冬小麦为研究对象,玉米秸秆全量还田为基础,设置五个处理,分别为(1)单施化肥(TF),(2)70%化肥+普通有机肥(TM),(3)70%化肥+微生物有机肥(TE),(4)70%化肥+微生物促腐菌剂(TJ),(5)70%化肥+微生物有机肥+微生物促腐菌剂(TEJ)。观测冬小麦生长中的水氮条件,分析小麦收获后土壤环境因子、酶活性以及磷脂脂肪酸(PLFA)变化特征;采用RDA冗余分析,识别环境因子、酶活性与土壤微生物群落结构之间的相关关系,研究秸秆还田与不同施肥方式组合对土壤的培肥效果。结果表明,相较施用化肥(TF),秸秆还田配施微生物有机肥(TE)显著提高了小麦生育后期的土壤含水率(13.3%—20.5%);施用普通有机肥(TM)能够提高小麦生育后期土壤硝态氮(NO~-_3-N)与铵态氮(NH~+_4-N)含量;且两者均能提高土壤微生物氮(MBN)与可溶性氮(DON)含量以及β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、纤维二糖水解酶(CBH)活性;但对土壤中酸性磷酸酶(AP)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性无显著影响。各施肥组合中,TE处理PLFA总量最高(4733.1 ng/g),且微生物群落多样性指数均显著高于TF处理。βG、CBH活性与土壤微生物群落多样性存在正相关关系, MBN与DON与土壤微生物群落多样性关系最为密切,环境因子对微生物群落多样性影响的重要性排序为Moisture NH~+_4-N Avail-P TempNO~-_3-N pHEC。秸秆还田配施有机肥与微生物有机肥能合理调节土壤水氮环境,显著提高土壤微生物的数量与活性,有利于土壤生态环境的改善,其中秸秆还田配施微生物有机肥(TE)效果最为显著。     

微生物菌剂对秸秆降解及秸秆中微生物变化规律的影响

为明确不同微生物菌剂对秸秆降解率及秸秆降解过程中秸秆周围微生物变化规律的影响，在温室大棚内进行不同微生物菌剂降解秸秆试验。以玉米秸秆为基质，设玉米秸秆（对照组）、玉米秸秆+哈茨木霉（Trichoderma harzianum）（处理1）、玉米秸秆+哈茨木霉+地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)（处理2）三个处理。研究结果显示，单独用哈茨木霉处理可显著提高秸秆降解率，前期作用尤其明显；在秸秆降解的前30 d，秸秆降解率与秸秆中可培养真菌、细菌、放线菌呈显著正相关。不同微生物菌剂对秸秆中可培养微生物数量变化有显著影响，单独接种哈茨木霉后，秸秆中可培养真菌、细菌、放线菌数在前30 d显著高于对照组和混合菌剂处理，不同处理可培养活菌数均在90～120 d达到峰值，然后开始下降。研究结果表明，不同微生物菌剂对秸秆降解有显著影响，单独用哈茨木霉处理可显著提高秸秆降解率；不同处理对秸秆中可培养真菌、细菌、放线菌的影响有显著差异。可为秸秆降解与微生物相关性研究提供参考。     

秸秆还田对土壤微生态环境影响的研究进展

秸秆是世界上最丰富的生物质资源之一,秸秆还田作为秸秆利用的主要方式,与农业可持续发展密切相关。微生物是土壤微生态系统中最活跃的生物因子,是土壤质量的重要生物学评价指标,也是受秸秆还田影响最为敏感的土壤因子。为了解秸秆还田所带来的土壤微生态效应,本文从土壤酶活性、微生物生物量、可培养微生物种群及微生物多样性等4个方面进行综述,分析了不同还田条件下土壤微生态指标的差异,讨论了现阶段秸秆还田研究的局限性,并对今后的研究方向进行了展望,以期为秸秆安全还田提供依据。     

拮抗植物病原真菌的纤维素/木质素降解菌株的筛选及鉴定

【背景】秸秆还田在改善土壤肥力和丰富营养等方面有重要作用,但是也存在秸秆难以快速降解利用和病原真菌病害威胁的问题。【目的】为解决还田秸秆的降解和病原真菌病害问题,从长期秸秆还田地区采集样品,从中筛选出具有降解秸秆和抑菌功能的菌株。【方法】采用稀释分离法、苯胺蓝染色法和刚果红染色法等对秸秆高效降解菌株进行筛选,通过16S rRNA基因测序及构建系统发育树进行菌株鉴定。采用对峙培养法测定筛选到的秸秆降解菌株对玉米大斑病菌(Setostphaeria turcica)、梨黑斑病菌(Alternaria kikuchiana)、马铃薯早疫病菌(Alternaria solani)、链格孢属真菌(Alternaria alternata) ACCC38230和ACCC38231等5种供试植物病原真菌的抑制作用。以玉米大斑病菌(Setostphaeria turcica)为后期供试植物病原真菌,测定拮抗菌株代谢产物的抑菌能力;通过观察拮抗菌株粗提液对玉米大斑病菌分生孢子萌发和菌丝生长的影响,从而测定菌株对病原真菌的抑制作用。【结果】从秸秆还田土壤中分离筛选获得3株高效降解纤维素及木质素菌株并命名为JY122、ZY133和JY215。通过形态学观察和16S rRNA基因测序鉴定上述菌株全部为芽孢杆菌属(Bacillus)。通过系统发育树分析结果表明,JY122与蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)相似性为99.4%,ZY133与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)相似性为100%,JY215与贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)相似性为99.1%。平板对峙实验结果显示,JY122、ZY133和JY215菌株对不同种属的植物病原真菌均有较强的抑制作用,抑制率高达43.74%-67.54%。此外,上述芽孢杆菌代谢产物具有抑菌活性及很强的热稳定性,经95℃处理后依然具有良好的抑菌效果。【结论】筛选获得的JY122、JY133和JY215菌株具有高效降解纤维素/木质素能力,抑制多种植物病原真菌生长,代谢产物抑菌能力强且热稳定性高。这为玉米秸秆还田提供菌株资源,也为进一步解决秸秆还田难点提供了新方法和思路。     

免耕不同秸秆覆盖量对黑土微生物群落及其残留物的影响

为探究免耕和不同秸秆覆盖量下土壤微生物群落组成及残留物的变化规律,依托中国东北黑土区的玉米保护性耕作长期平台(始建于2007年),以传统耕作(翻耕+无秸秆还田)为对照(CT),对免耕结合不同秸秆覆盖量[免耕+无秸秆还田(NT0)、免耕+1/3秸秆覆盖还田(NT1/3)、免耕+2/3秸秆覆盖还田(NT2/3)和免耕+全量秸秆覆盖还田(NT3/3)]下不同土层(0～5、5～10、10～20 cm)土壤理化性质、磷脂脂肪酸和氨基糖的变化特征进行分析。结果表明：与CT相比,免耕无秸秆还田处理(NT0)对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、含水量、微生物群落及其残留物等均无显著影响;免耕结合秸秆覆盖还田主要影响了土壤表层各指标,与CT相比,0～5 cm土层中NT1/3、NT2/3、NT3/3处理SOC含量分别显著提高了27.2%、34.1%、35.6%,NT2/3和NT3/3处理磷脂脂肪酸含量分别显著提高了39.2%和65.0%,NT3/3处理氨基糖含量(微生物残留物)显著提高了47.2%;免耕不同秸秆覆盖量的土壤理化性质和微生物群落差异随土壤深度...     

秸秆还田与施肥对土壤酶活性和作物产量的影响

通过大田定位试验,在小麦-玉米轮作条件下,以小麦品种‘西农889’和玉米品种‘郑单958’为供试作物,采取不施肥秸秆不还田(CK)、秸秆还田(S)、秸秆还田+腐熟有机肥(SM)、秸秆还田+氮肥(SN)、秸秆还田+氮肥+磷肥(SNP)共5种处理,对不同处理下土壤电导率、蔗糖酶活性和脲酶活性的动态变化及作物产量进行了研究。结果显示:(1)秸秆还田后土壤的电导率变化呈先上升后下降趋势,不同处理间周年电导率平均值表现为SNP>SN>SM>S>CK,且差异显著。(2)秸秆还田配合施用氮肥处理的土壤蔗糖酶活性和脲酶活性最高,蔗糖酶活性最大值(70.62mg.g-1.d-1)为对照的1.36倍,脲酶活性最大值(3.58mg.g-1.d-1)比对照提高了9.15%。(3)土壤有机碳含量在S、SM处理之间差异不显著,而S、SM处理与CK、SN、SNP处理之间差异显著,SM处理比对照处理提高了8.91%。(4)土壤全氮含量在不同处理之间差异显著,并以SNP处理最高,其次是SM处理,S、SN处理再次之,且SNP、SM、S、SN处理土壤全氮含量分别比对照提高了19.8%、11.1%、9.88%和7.41%。(5)秸秆还田处理的作物产量显著高于CK,并以秸秆配施氮磷肥处理的小麦产量最高,比CK提高了50.6%;秸秆配施氮肥处理的玉米产量最高,比CK提高了34.3%。研究表明,秸秆还田配施有机肥、无机肥可以有效促进有机物矿质化,显著增加土壤养分含量,增强土壤酶活性,提高土壤有机碳含量,从而促进作物增产。     

麦秸秆还田和翻耕深度对稻飞虱和蜘蛛群落数量影响

【目的】探讨麦秸秆还田和翻耕深度控制稻飞虱效果及对蜘蛛群落数量的影响。【方法】以"麦秸秆返还稻田+稻田深翻耕20 cm"、"麦秸秆返还稻田+稻田浅翻耕10 cm"、"麦秸秆不返还稻田+稻田深翻耕20 cm"为处理,以种植者常规种植模式"麦秸秆不返还稻田+浅翻耕10 cm"为对照,对各处理区和对照区稻田稻飞虱成若虫、蜘蛛数量进行系统调查和分析。【结果】在调查期内(7—10月),上述3个处理区稻田百丛稻株稻飞虱数量分别为(17.7±3.5)头、(18.1±3.7)头、(21.0±4.0)头,较对照区分别减少25.6%、24.0%、11.8%;无论麦秸秆是否还田,翻耕深度对稻田蜘蛛及稻飞虱数量均无显著影响;"翻耕20 cm+麦秸秆还田"和"翻耕10 cm+麦秸秆还田"处理区稻田蜘蛛数量及其蜘蛛与稻飞虱数量比值均显著高于麦秸秆不还田区。【结论】本文揭示了麦秸秆还田能显著增强蜘蛛控制稻飞虱能力,可为秸秆还田的生态学效应研究提供理论依据。     

稻草还田对晚稻土微生物及酶活性的影响

通过早稻秸秆翻耕还田对晚稻土微生物数量与活度、秸秆腐解酶活性和氨化、硝化作用强度的动态影响试验研究表明：稻草翻耕还田的条件下,在晚稻生长发育过程中,除土壤放线菌数量一直呈下降态势之外,土壤好气性细菌、厌气性细菌和真菌数量均呈现前期急剧增加、中期缓慢减少、后期迅速减少的变化特征,土壤微生物活度则呈现前期迅速增强、达到最大值,中期迅速下降,后期缓慢回升的变化趋势;土壤木聚糖酶活性与土壤微生物数量变化趋势基本相同,而土壤纤维素酶活性则呈前期增加、中期最高、后期迅速下降的特点;土壤氨化作用强度一直呈下降态势,而土壤硝化作用强度则呈前期增强、中期最高、后期下降的变化趋势.随着稻草还田量的增加,上述土壤微生物数量与活度、秸秆腐解酶活性和氨化和硝化作用强度的动态变化趋势更加明显.土壤微生物及酶活性分析评价发现,在晚稻栽培时,配合水稻专用复混肥一次性施用,以早稻秸秆2500～5000kg/hm^2翻耕还田较为适宜.     

一株兼具秸秆腐解能力玉米促生菌的筛选、鉴定及发酵优化

【背景】砂姜黑土地区存在秸秆腐解缓慢、秸秆还田后作物幼苗生长不良等问题。【目的】从砂姜黑土区农田筛选一株兼具秸秆腐解能力的玉米促生菌MC29,以促进秸秆腐解和玉米作物生长。【方法】通过16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定;采用液态摇瓶及盆栽试验验证菌株实际促腐、促生能力及土壤养分的提升效果,并且探究菌株的最佳生长及产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)条件;采用电击转化法将绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)基因导入菌株细胞,并通过PCR琼脂糖凝胶电泳进行验证。【结果】分离筛选的玉米促生菌鉴定为纤维化纤维微细菌(Cellulosimicrobium cellulans)。该菌株MC29羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose, CMC)酶活可达13.32 U/mL,产IAA量为8.63 mg/L。与对照相比,施用菌株MC29后秸秆腐解率显著提高24.8%;玉米soil and plant analyzer development (SPAD)值、植株总重、根表面积和根长分别提高7.6%、21.3%、30.9%和18.3%;土壤碱解氮含量显著提高68.1%,土壤速效磷及土壤速效钾含量分别提高5.8%及6.0%。菌株MC29最佳生长条件为pH 7.0、装液量为25/250 mL、碳源为麦芽糖、氮源为酵母粉;最佳产IAA条件为pH 7.0、装液量为50/250 mL、碳源为果糖、氮源为硝酸钾;成功构建荧光标记菌株MC29-GFP,并据此追踪到其接入砂姜黑土15 d后定殖量为2.8×10⁵-9.5×10⁵ copies/g。【结论】所筛选的纤维化纤维微细菌MC29对于指导砂姜黑土区多功能秸秆促腐菌剂、微生物菌肥的研制及提升作物产量有一定的积极意义,并为探究其在砂姜黑土中的实际应用奠定基础。     

Bt抗虫棉秸秆还田对土壤养分特征的影响

【目的】研究转基因作物秸秆或残茬还田可能对土壤养分特性造成的影响。【方法】以不同抗虫水平Bt棉花和常规棉花(泗棉3号)为研究材料,分别在经过一、二个生长周期后将秸秆机械粉碎后原位还田,40 d后测定分析土壤中Bt蛋白含量及肥力相关的养分含量变化。【结果】Bt棉秸秆还田后,所有品种棉花土壤中Bt蛋白含量与还田前无显著增加,且转Bt基因棉与非转基因棉还田对土壤Bt蛋白含量的影响并无显著差异。同时,棉秸秆还田可显著提高土壤有机质、速效磷、碱解氮、速效钾、全氮、全磷和全钾含量,提升土壤pH值;增加幅度在不同抗虫水平Bt棉花间及与非转基因常规棉花品种间皆无显著性差异。【结论】秸秆还田对土壤肥力的提升与Bt棉的抗虫水平无关。“转Bt基因”不成为Bt棉秸秆还田提高土壤肥力的限制性因素,其秸秆还田不会对土壤肥力质量产生负面影响,可使土壤养分含量增加,有效提升土壤肥力。秸秆原位还田简单、无害又提升肥力,有条件作为转Bt基因植物秸秆无害化处理的理想方式。     

秸秆还田对耕作黑土中小型土壤动物群落的影响

为了考察秸秆还田对耕作黑土中土壤动物群落结构的影响,2009年到2011年在黑龙江省海伦市进行了定点实验,调查了样地A(17kg秸秆+含高浓度催腐剂还田)、样地B(8.5kg秸秆+含低浓度催腐剂还田)、样地C(对照样地),样地D(8.5kg秸秆还田),样地E(17kg秸秆还田)的中小型土壤动物群落结构。共获取中小型土壤动物21779只,分别隶属于58个类群。其中,甲螨亚目、姬跳虫科、棘跳虫科与驼跳科4个类群土壤动物在本地区是最适应环境变化的土壤动物类群。土壤动物群落结构分析表明,对照样地C中土壤动物密度最高(46591.67只/m~2),土壤动物类群最多(17.17),土壤动物优势度指数最大(0.37),样地D中土壤动物丰富度指数最多(2.63),样地A中土壤动物多样性指数最高(1.72),样地B中土壤动物均匀性最高(0.64)。同时,各样地土壤动物基本都具有表聚性,样地A中土壤动物更趋于生存于上层土壤。综合比较分析表明,样地A秸秆还田方式相对来说最利于土壤动物生存。主成分分析表明,不同秸秆还田方式对土壤动物密度、甲螨亚目动物类群、节跳虫科类群、前气门亚目类群影响较大,是耕作黑土中对秸秆还田方式反应敏感的土壤动物指标,今后可以作为考察耕作黑土秸秆还田肥力效应的评价指标。另外,CAA分析表明:受土壤环境因子影响较大的土壤动物类群多为研究区域内优势类群与常见类群,土壤动物的密度与土壤中有机质、有机碳、碳氮比与全磷的含量关系最为密切。     

生物发酵稻秸对湖羊消化道上皮形态及微生物区系的影响

【目的】本研究旨在通过显微观察和16SrRNA基因高通量测序技术来探究饲喂生物发酵稻秸对湖羊肠道上皮形态及微生物区系的影响。【方法】试验选择70日龄、体重相近(25.15±0.47)kg的湖羊公羔21只,根据饲粮中粗饲料的组成随机分为3组：稻秸组、生物发酵稻秸组和苜蓿干草组,饲粮精粗比为6:4,试验持续7周,其中适应期3周,正试期4周,结束后屠宰取样,采集瘤胃、空肠和结肠上皮组织进行观察测量,收集对应肠段内容物用于微生物区系和代谢产物测定。【结果】与稻秸组相比,饲喂生物发酵稻秸显著提高湖羊瘤胃中纤维杆菌(Fibrobacteres)的相对丰度和挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFA)的含量,促进瘤胃上皮的发育;显著提高湖羊空肠中厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度,改变空肠微生物菌群结构,促进空肠上皮组织的发育;改变湖羊结肠微生物菌群结构。【结论】饲喂生物发酵稻秸有利于湖羊肠道上皮的发育,并增加消化道内的微生物多样性。     

水热增加下黑土细菌群落共生网络特征

黑土是有机质含量高且肥沃的土壤类型之一,气候变化会显著改变黑土中微生物群落的结构,同时影响群落间的潜在相互作用关系。[目的] 揭示水热增加对黑土中的细菌群落结构及潜在互作关系的影响。[方法] 基于土壤移置试验,采用16S rRNA高通量测序解析农田黑土（原位黑土、水热增加1和水热增加2）中的细菌群落结构对水热增加的响应;使用CoNet构建微生物群落共生网络,识别共生网络中的枢纽微生物;利用结构方程模型、相关性分析探究水热条件变化下土壤性质、微生物交互作用、多样性之间的直接、间接关系。[结果] 黑土中的微生物以疣微菌、变形杆菌、酸性杆菌和放线菌为主。水热增加下土壤微生物共生网络的拓扑性质发生显著变化,网络中表征微生物潜在竞争关系的负连线随着水热增加而显著增加。气候因素通过改变微生物潜在相互作用影响了群落水平分类多样性。物种竞争增强可能直接导致了土壤有机碳含量的降低。[结论] 水热增加会显著改变黑土中微生物之间的潜在交互作用,枢纽微生物的响应更加敏感。     

稻田免耕和稻草还田对土壤腐殖质和微生物活性的影响

为了阐明免耕和稻草还田土壤固碳机制,研究了无稻草还田免耕（NT）、无稻草还田常耕（CT）、稻草还田免耕（NTS）和稻草还田常耕（CTS）对水稻不同生育期不同土层（0—5,5—12,12—20cm）土壤腐殖质形态、含量及微生物活性的影响。结果表明,免耕（NT和NTS）处理显著增加0—5 cm土层土壤游离松结态、联结态和稳紧结态腐殖质含量和游离松结态腐殖质占总腐殖质的比例,且免耕对土壤各结合态腐殖质含量的影响程度有随生育期的推后而增加的趋势;5—12cm和12—20cm土层土壤各结合态腐殖质含量和0—20cm各土层微生物活性有减少趋势;在水稻分蘖期免耕对微生物活性影响很弱,在水稻拔节—灌浆期免耕处理显著降低5—12 cm土层土壤微生物活性,相反,免耕却增加水稻成熟期0—5 cm土层的微生物活性;另一方面,稻草还田（CTS和NTS）显著提高土壤各结合态腐殖质含量,尤其是0—5 cm土层、游离松结态腐殖质及水稻生育后期;CTS处理显著增加分蘖期—孕穗期0—20 cm土层的呼吸强度,而稻草还田显著增加孕穗期—成熟期0—5cm土层的纤维素分解强度。可见,通过增加土壤腐殖质含量和各结合态腐殖质含量并改变微生物活性免耕有利于表土层碳的固定作用,而免耕与稻草还田相结合更有利于土壤碳的积累。     

~(13)C-标记秸秆添加对DNA稳定性同位素探针试验结果的影响

【目的】稳定性同位素探针技术(stable isotope probing,SIP)是采用稳定性同位素示踪复杂环境中具有代谢活性微生物的有力工具。然而,在近期利用SIP技术的研究当中,我们发现~(13)C-标记物对试验本身有一定程度影响。例如研究土壤秸秆降解微生物,需将~(13)C-标记作物秸秆添加到土壤,利用微域培养实验和DNA-SIP技术解析主导降解微生物物种。但是~(13)C秸秆的添加以及不同土壤肥力水平是否会影响土壤微生物群落有待商榷。【方法】本研究采集江西鹰潭红壤试验站3种施肥处理(Control、NPK、OM)水稻土壤,分别添加自然丰度(12C)和~(13)C-标记的高丰度水稻秸秆,进行微域培养试验,研究两种秸秆添加下的响应物种以及不同丰度C对生物质气体的累积排放、细菌a-多样性以及群落结构的影响。【结果】研究发现,3种施肥土壤下,2种丰度秸秆处理间C累计排放无差异。但是,寡营养条件(Control)下,~(13)C-标记秸秆处理的细菌a-多样性高,12C秸秆处理群落异质性高,稳定性较差,无差异性物种;与~(12)C秸秆处理相比,富营养条件(NPK和OM)下,~(13)C-标记秸秆处理的细菌a-多样性和群落结构无差异,但存在差异物种,主要集中于变形菌门和稀有物种。【结论】本研究的结果表明~(13)C标记秸秆对微生物群落有一定影响,因此在后续的SIP试验中,高丰度秸秆虽可被用来作为标记底物,但需慎用。     

石灰土演替过程中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的微生物群落特征

碳酸盐岩经风化作用并在地形、植被、气候、时间及生物等因素的影响下逐渐演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土。【目的】研究不同演替阶段石灰土颗粒态有机质(particulate organic matter, POM)和矿物结合态有机质(mineral-associated organic matter, MAOM)的微生物群落特征,为岩溶土壤有机质稳定机制研究提供理论依据。【方法】以广西弄岗国家级自然保护区的黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土为研究对象,运用湿筛法将土壤有机质(soil organic matter, SOM)分为POM和MAOM,分析其理化性质以及微生物群落特征。【结果】石灰土演替过程中POM和MAOM的有机碳、总氮、交换性钙含量均呈下降趋势,且MAOM的C/N均大于POM,POM的C/P均大于MAOM。细菌α多样性在黑色石灰土POM和MAOM中最高,且四类石灰土MAOM的真菌多样性比POM要高。Acidobacteria、Proteobacteria、Ascomycota均为石灰土演替过程中POM和MAOM的优势菌门。总磷是影响石灰土演替过...     

驯化复合微生物菌群处理废弃钻井泥浆活性研究

【背景】油田废弃钻井泥浆含油量高,污染物复杂,环境危害严重,现有技术无法满足日益发展的石油开采行业在废弃钻井泥浆处理方面的需求。生物法处理废弃钻井泥浆,工艺简单,成本低,但也存在局限,包括广谱性差、处理周期长、原油降解率低、泥浆性质波动冲击工艺稳定性等。【目的】构建一种高活性和高环境耐受能力的微生物菌群,分析遗传稳定性和综合性能,提高废弃钻井泥浆处理技术水平。【方法】通过定向富集、诱导驯化的方法,提高活性群落对石油烃乳化降解效率,降低共代谢底物反馈抑制和群体感应系统敏感度,分析群落结构和活性成员的种群类别,分析乳化降解石油烃的活性对应关系。【结果】从含油量超过12g/kg、芳烃-胶质沥青含量超过80%、含盐量超过8g/kg的钻井废弃泥浆中富集得到1个活性微生物菌群,主要成员包括假单胞菌属(Pseudomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)、红细菌属(Rhodobacter)和嗜碱还原硫素杆菌(Dethiobacter alkaliphilus),比例分别达27.44%、20.73%、8.54%和7.93%。在超过22代的连续驯化过程中,假单胞菌(Pseudomonas)、类希瓦氏菌(Alishewanella)和盐单胞菌(Halomonas)数量达92.72%,菌群结构和活性趋于稳定。处理钻井废弃泥浆5 d,土壤含油率由处理前的12403 mg/kg降低到处理后的42 mg/kg,综合脱油效率99.67%,石油烃降解率68.9%。分析微生物群落作用前后石油饱和土壤中的石油含量变化,原始含油量261 g/kg,处理后含油量305 mg/kg,脱油率99.88%。【结论】菌群驯化后活性稳定,耐受高盐环境能力强,在钻井废弃泥浆、含油土壤及油泥污染物处理方面具有很强的工业应用潜力。