桑树根际土壤微生物对间作和施氮的响应

利用Biolog-Ecoplate^TM结合主成分与冗余分析法,研究与苜蓿间作和施氮对桑树根际土壤微生物功能多样性及其与环境因子的影响.结果表明: 与单作无氮相比,单作施氮和间作(无氮和施氮)明显降低桑树根际土壤pH值,显著提高有机质含量、有效氮、含水量和过氧化物酶、脲酶的活性.同时,单作施氮和间作(无氮和施氮)提高了桑树根际土壤微生物的AWCD值、多样性指数和利用碳源比例,且间作施氮增加其提高的程度.主成分分析表明,施氮和间作改变了根际土壤微生物利用碳源强度和种类,其中单作施氮和与间作无氮处理的碳源利用情况相似,但后者对衣康酸和D-葡糖胺酸的利用率(>4%)显著高于前者.冗余分析表明,单作无氮桑树根际土壤微生物多样性与土壤多酚氧化酶活性呈正相关,与土壤含水量呈负相关.单作施氮与间作无氮处理的桑树根际微生物多样性与土壤pH值和含水量呈显著正相关,与土壤氮素营养呈负相关.间作施氮处理的桑树根际微生物多样性与土壤氮素营养呈正相关,而与土壤pH值呈显著负相关.     

间作甘蔗对玉米根际微生物功能多样性的影响

在云南省玉溪市元江县和德宏州陇川县甘蔗种植区分别设置甘蔗间作玉米和单作玉米田小区试验,采用Biolog-ECO板测定了不同气候条件下间作玉米与单作玉米根际微生物代谢功能多样性。结果表明:在陇川和元江试验区,间作玉米根际微生物的平均颜色变化率(AWCD)相对于单作玉米分别提高了28.50%和42.32%,Shannon指数和Simpson指数高于单作玉米田;从土壤微生物对碳源的利用率来看,两个试验区的间作玉米根际微生物对22种碳源的利用率高于单作玉米田,对2种碳源的利用率低于单作玉米田,两试验区间作与单作玉米根际微生物对碳源的利用率变化规律不尽一致的碳源有7种。由此表明,间作提高了玉米根际微生物对大部分碳源的利用率,并且在不同试验区有所差异。主成分分析表明,元江和陇川试验区间作玉米和单作玉米根际微生物群落结构明显不同。综上所述,在甘蔗玉米间作体系中,间作玉米根际微生物相对于单作玉米根际微生物群落多样性较高、根际微生物活性较强。该研究结果可为玉米甘蔗间作对土壤微生物活性影响研究提供理论基础。     

小麦蚕豆间作对蚕豆根际微生物群落功能多样性的影响及其与蚕豆枯萎病发生的关系

通过田间小区试验,研究了小麦与蚕豆间作对蚕豆枯萎病发生和根际微生物代谢功能多样性的影响。结果表明,小麦与蚕豆间作使蚕豆枯萎病的发病率和病情指数分别比单作显著降低20%和30.4%。与单作处理相比,间作显著增加了蚕豆和小麦根际微生物对31种碳源的平均利用率（AWCD）,其中间作蚕豆的AWCD值最高,比单作增加82.7%,单作蚕豆最低。间作蚕豆和间作小麦根际微生物的Shannon多样性指数与丰富度指数均显著高于单作,间作使蚕豆和小麦的丰富度指数分别增加29.2%和30.3%。根际微生物对六类碳源的利用强度百分比以糖类、羧酸类和氨基酸最高,分别为41.96%,19.80%和18.13%。主成分分析表明,小麦与蚕豆间作改变了根际微生物的群落组成;相关分析表明,糖类、羧酸类和氨基酸类碳源是区分单间作处理差异的主要碳源,其中氨基酸类碳源是最敏感的碳源。小麦与蚕豆间作增加了根际微生物活性,提高了Shannon多样性指数和丰富度指数,改变了微生物群落功能多样性,是抑制蚕豆枯萎病的有效措施。该研究为阐明根际微生物功能多样性变化在间作体系病害控制中的作用与机制奠定了理论基础。     

高羊茅草对盐碱地原油污染土壤微生物的影响

采用常规土壤理化分析和Biolog-Eco微孔板鉴定系统,研究了松嫩平原盐碱土地区高羊茅草的生长对原油污染土壤pH、总盐含量和微生物群落的影响.结果表明:石油污染导致表征土壤微生物代谢活性的平均颜色变化率(AWCD)、物种多样性指数和碳源利用数增加,微生物碳源利用模式发生改变.高羊茅草对石油污染土壤有较好的修复作用,降低了土壤pH和石油烃(TPH)含量,提高了土壤含水率.高羊茅草根际土壤的AWCD和碳源利用丰富度指数明显高于裸地土壤,为其根际微生物的生长发育提供了适宜的环境.     

高羊茅草对盐碱地原油污染土壤微生物的影响

采用常规土壤理化分析和Biolog-Eco微孔板鉴定系统,研究了松嫩平原盐碱土地区高羊茅草的生长对原油污染土壤pH、总盐含量和微生物群落的影响.结果表明: 石油污染导致表征土壤微生物代谢活性的平均颜色变化率(AWCD)、物种多样性指数和碳源利用数增加, 微生物碳源利用模式发生改变.高羊茅草对石油污染土壤有较好的修复作用,降低了土壤pH和石油烃(TPH)含量,提高了土壤含水率.高羊茅草根际土壤的AWCD和碳源利用丰富度指数明显高于裸地土壤,为其根际微生物的生长发育提供了适宜的环境.     

间作紫云英下油菜根际土壤微生物群落功能特征

在我国西南紫色土地区,绿肥应用面临严峻问题.为探索绿肥新的应用途径,本文通过绿肥紫云英与油菜间作,探讨了紫云英对油菜根际土壤微生物功能特征的影响,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并为建立新的可持续种植模式提供试验数据.结果表明:间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物的碳源利用率,主要表现为降低了对糖类的利用强度;同时,间作紫云英使油菜根际土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和丰富度指数分别降低了5.9%、1.8%和19.9%,均匀度指数增加了1.4%.聚类分析和主成分分析表明,单作与间作之间的微生物群落功能特征存在明显差异,导致微生物群落功能差异的特征碳源为糖类、氨基酸类和羧酸类,其中D-葡糖胺酸和1-磷酸葡萄糖是间作紫云英下影响油菜根际微生物群落结构的特征碳源.表明间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物群落的功能代谢活性,改变了油菜根际土壤微生物群落结构特征,从而降低了油菜根际微生物多样性.     

抗草甘膦转基因大豆AG5601对根际微生物群落功能多样性的影响

明确抗草甘膦转基因大豆AG5601对根际土壤微生物群落功能多样性的影响,为转基因大豆的安全性评价提供基础数据。采用BIOLOG的方法,对抗草甘膦转基因大豆AG5601、亲本大豆SNK500和普通栽培大豆中黄13成熟期和残茬期的根际土壤微生物的碳源利用特征进行比较分析。AG5601成熟期的根际土壤微生物群落碳源利用能力显著高于SNK500,但与中黄13无显著差异;在残茬期,AG5601、SNK500和中黄13的根际土壤微生物群落碳源利用能力均无显著差异。功能多样性分析发现,成熟期的AG5601与中黄13在根际土壤微生物McIntosh指数和Simpson指数均显著高于SNK500,而残茬期,3种大豆的根际土壤微生物多样性差异不显著。主成分分析表明,AG5601与SNK500成熟期和残茬期的根际土壤微生物碳源利用在两主成分轴上的差异较小,碳源利用模式基本相同。本研究表明,抗草甘膦转基因大豆AG5601对根际微生物群落功能多样性无长期、显著性影响。     

大豆连作对土体和根际微生物群落功能的影响

试验采用Biolog方法在大田试验条件下研究了不同连作年限大豆在结荚期和收获期根际和土体微生物群落功能多样性的变化.试验结果表明,在结荚期和收获期根际微生物群落功能多样性、均匀度指数和AWCD均显著高于土体.在结荚期迎茬和连作8a的土体微生物多样性、AWCD均高于正茬和连作4a土体;在收获期正茬和迎茬处理的土体微生物多样性、AWCD高于连作4a和8a.结荚期迎茬、连作4a和8a处理的根际微生物群落AWCD均显著高于收获期,说明在大豆植株生长旺盛的结荚期微生物群落的根际效应比收获期更明显.在这两个生长期降解氨基酸,糖类和羧酸类碳源的微生物可能是连作影响的主要土体微生物类群.     

不同生态条件下油松(Pinus tabulaeformis)菌根根际土壤微生物群落

利用BIOLOG代谢指纹方法分析了陕南商南和陕北安塞不同生态条件下油松菌根根际土壤微生物群落。结果表明,安塞油松和商南油松菌根根际微生物对糖类和氨基酸类碳源较易利用,商南油松菌根根际微生物总体上代谢碳源的种类和活性远大于安塞油松,而且对同类碳源的代谢商南油松的AWCD比安塞油松均高出2倍多。安塞油松菌根根际微生物以氨基酸类代谢群为优势类群,商南油松以糖类代谢群为优势类群。微生物群落多样性指数和微生物群落主成分分析（PCA）指标均表明商南油松和安塞油松菌根根际土壤微生物群落有明显不同,起分异作用的碳源主要为糖类,其次是羧酸类和氨基酸类。商南油松菌根根际土壤微生物群落AWCD极显著高于安塞油松（P<0.01）,细菌数量显著高于安塞油松（P<0.05）,Shannon指数和丰富度指数达极显著性差异（P<0.01）,商南油松和安塞油松菌根侵染率差异不显著,但菌根生物量差异达极显著水平（P<001）。相关性分析表明,菌根生物量与丰富度指数、AWCD呈极显著正相关,与Shannon指数呈显著正相关,但是与菌根侵染率相关性不显著。在商南温暖潮湿丘陵区油松菌根根际微生物活性、群落大小和多样性高于安塞油松,在安塞黄土高原干旱区微生物群落稳定性强于商南油松。     

不同生态条件下油松(Pinus tabulaeformis)菌根根际土壤微生物群落

利用BIOLOG代谢指纹方法分析了陕南商南和陕北安塞不同生态条件下油松菌根根际土壤微生物群落。结果表明,安塞油松和商南油松菌根根际微生物对糖类和氨基酸类碳源较易利用,商南油松菌根根际微生物总体上代谢碳源的种类和活性远大于安塞油松,而且对同类碳源的代谢商南油松的AWCD比安塞油松均高出2倍多。安塞油松菌根根际微生物以氨基酸类代谢群为优势类群,商南油松以糖类代谢群为优势类群。微生物群落多样性指数和微生物群落主成分分析（PCA）指标均表明商南油松和安塞油松菌根根际土壤微生物群落有明显不同,起分异作用的碳源主要为糖类,其次是羧酸类和氨基酸类。商南油松菌根根际土壤微生物群落AWCD极显著高于安塞油松（P〈0．01）,细菌数量显著高于安塞油松（P〈0．05）,Shannon指数和丰富度指数达极显著性差异（P〈0．01）,商南油松和安塞油松菌根侵染率差异不显著,但菌根生物量差异达极显著水平（P〈0．01）。相关性分析表明,菌根生物量与丰富度指数、AWCD呈极显著正相关,与Shannon指数呈显著正相关,但是与菌根侵染率相关性不显著。在商南温暖潮湿丘陵区油松菌根根际微生物活性、群落大小和多样性高于安塞油松,在安塞黄土高原干旱区微生物群落稳定性强于商南油松。     

小麦-蚕豆间作条件下氮肥施用量对根际微生物区系的影响

通过田间小区试验,研究了小麦/蚕豆间作条件下4种施氮水平(0、90、180和270 kg·hm^-2)对根际微生物区系和多样性的影响.结果表明：在整个生育期,微生物数量有一定的波动,但均以开花期数量最高.与单作相比,间作显著增加了小麦和蚕豆根际的细菌、真菌、放线菌数量和微生物总量,而显著降低了开花期和成熟期蚕豆根际的微生物多样性.在不施氮（N₀）和低氮（N₉₀）水平下,间作与单作在微生物数量上的差异较大.间作对土壤微生物数量的促进效应在分蘖期和开花期最大,成熟期显著降低.小麦根际的微生物数量随施氮量的增加先增加后降低,以常规施氮处理（N₁₈₀）的微生物数量最多,氮肥用量对单作小麦的影响大于间作小麦. 施氮量对蚕豆根际细菌、真菌、放线菌数量和微生物多样性无显著影响,但降低了间作蚕豆根际微生物总量.适量施用氮肥能有效调节根际微生物区系,间作系统地上部植物多样性与地下部微生物区系间存在紧密联系.     

Variation of Bacterial Community Diversity in Rhizosphere Soil of Sole-Cropped versus Intercropped Wheat Field after Harvest

As the major crops in north China, spring crops are usually planted from April through May every spring and harvested in fall. Wheat is also a very common crop traditionally planted in fall or spring and harvested in summer year by year. This continuous cropping system exhibited the disadvantages of reducing the fertility of soil through decreasing microbial diversity. Thus, management of microbial diversity in the rhizosphere plays a vital role in sustainable crop production. In this study, ten common spring crops in north China were chosen sole-cropped and four were chosen intercropped with peanut in wheat fields after harvest. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and DNA sequencing of one 16S rDNA fragment were used to analyze the bacterial diversity and species identification. DGGE profiles showed the bacterial community diversity in rhizosphere soil samples varied among various crops under different cropping systems, more diverse under intercropping system than under sole-cropping. Some intercropping-specific bands in DGGE profiles suggested that several bacterial species were stimulated by intercropping systems specifically. Furthermore, the identification of these dominant and functional bacteria by DNA sequencing indicated that intercropping systems are more beneficial to improve soil fertility. Compared to intercropping systems, we also observed changes in microbial community of rhizosphere soil under sole-crops. The rhizosphere bacterial community structure in spring crops showed a strong crop species-specific pattern. More importantly, Empedobacter brevis, a typical plant pathogen, was only found in the carrot rhizosphere, suggesting carrot should be sown prudently. In conclusion, our study demonstrated that crop species and cropping systems had significant effects on bacterial community diversity in the rhizosphere soils. We strongly suggest sorghum, glutinous millet and buckwheat could be taken into account as intercropping crops with peanut; while hulled oat, mung bean or foxtail millet could be considered for sowing in wheat fields after harvest in North China.     

施用韩国假单胞菌(Pseudomonas koreensis)CLP-7对连作烟田土壤质量及微生物群落功能多样性的影响

针对目前连作导至植烟土壤酸化和根茎病害发生重的问题,田间条件下,研究了嗜酸性韩国假单胞Pseudomonas koreensis CLP-7对酸化植烟土壤pH、养分、酶活性及微生物群落功能多样性的影响。结果表明:CLP-7可以提高酸化植烟土壤pH;同时,CLP-7显著提高根际土壤速效钾、有效磷、铵态氮、硝态氮和有机质含量,其中有机质含量增加最显著;根际土壤脲酶、蔗糖酶活性呈上升趋势且均高于未施菌土壤,过氧化氢酶活性变化不明显。CLP-7处理不同时间的土壤微生物代谢多样性指数表现出明显的差异,施菌30 d时Shannon指数、Simpson指数,Richness及McIntosh指数均达到最高;所有处理的Pielou指数变化较小。微生物碳代谢主成分分析结果显示,施菌30 d时,根际土壤微生物对碳源利用与其他处理差异显著,主要为羧酸类和糖类碳源;随着施菌时间增加,微生物对氨基酸类、羧酸类、双亲化合物类、聚合物类和糖类利用率明显提高,说明CLP-7有利于提高连作烟田根际土壤微生物对碳源的利用能力。综上所述,P.koreensis CLP-7能够明显提高土壤pH、土壤酶活性,增加土壤养分含量和土壤微生物群落功能多样性,进而改善酸化植烟土壤质量,在微生物修复酸化土壤和减轻根茎病害发生的烟草绿色防控中具有较大的应用潜力。     

施氮对间作蚕豆根际微生物区系和枯萎病发生的影响

通过田间小区试验,研究了小麦、蚕豆间作条件下4个施氮水平(0,56.25,112.5kg.hm-2和168.75kg.hm-2)对蚕豆根际微生物区系和蚕豆枯萎病发生的影响。结果表明,单作和间作条件下,施氮显著增加了蚕豆根际的微生物数量,在N2(112.5kg.hm-2)水平下达到最高值;施氮对土壤微生物多样性无显著影响,但减轻了单、间作蚕豆枯萎病的发生,且在N2水平下发病最轻。与单作相比,间作显著增加了蚕豆根际的细菌、真菌、放线菌数量、微生物总数和微生物多样性,尤其在N0、N1(56.25kg.hm-2)和N2(112.5kg.hm-2)水平下间作对蚕豆根际微生物的促进效应明显,且以真菌和放线菌的增幅较大.N0、N1和N2水平下间作显著降低了蚕豆枯萎病的发病率和病情指数。小麦蚕豆间作下适量施氮能有效调节蚕豆根际微生物区系,是抑制蚕豆枯萎病发生的有效措施。     

桑树/大豆间作对植物生长及根际土壤微生物数量和酶活性的影响

利用根系分隔试验的方法,研究了桑树/大豆间作体系中植株生长、根际土壤酶和土壤微生物的变化.结果表明： 根系不分隔处理的桑树和大豆的株高、叶片数、根长和根冠比等生长指标均高于塑料膜分隔和尼龙网分隔处理,大豆有效根瘤数较多.不分隔、尼龙网分隔处理的桑树和大豆的根际土壤磷含量比塑料膜分隔分别高10.3%、11.1%和5.1%、4.6%.不分隔和尼龙网分隔处理的桑树和大豆根际微生物数量、微生物多样性和土壤酶活性均高于塑料膜分隔处理.表明桑树和大豆间作具有明显的种间促进效应.     

玉米/花生间作对土壤微生物和土壤养分状况的影响

通过大田试验,研究了玉米/花生间作对玉米和花生根区土壤微生物和土壤养分状况的影响.结果表明：与单作相比,间作能显著提高玉米和花生根区的土壤细菌数量;间作花生根区土壤真菌和放线菌数量与单作无显著差异;间作玉米根区土壤真菌和放线菌数量比单作明显提高;间作作物根区微生物群落功能多样性和代谢活性比单作有所改善.玉米/花生间作不同程度提高了整个间作系统根区的土壤碱解氮、速效磷、有机质含量及EC值,其中,间作玉米根区土壤养分的增加更为明显,说明玉米/花生间作可以较明显地改善两种作物根区的微生物和养分状况,土壤微生态环境的改善又会促进作物地上部的生长.