秦岭地区不同林分土壤微生物群落代谢特征

利用BIOLOG微孔板法研究了秦岭山脉的锐齿栎(Quercus aliena var.acutidentata)、油松(Pinus tabuliformis)、华山松(Pinus armandii)、松栎混交、云杉(Picea asperata)6个林地5种典型林分土壤微生物群落代谢特征。发现:(1)5种典型林分中,华山松的平均颜色变化率(AWCD)最高,然后是锐齿栎1云杉油松锐齿栎2松栎混交。位于不同林场的锐齿栎林地土壤AWCD值差异较大;(2)土壤微生物功能多样性指数与平均颜色变化率表现一致,6种林分之间差异显著,且不同的林分土壤微生物对6种碳源利用差异较大。(3)主成分分析显示各土壤微生物功能多样性具有显著差异,其综合因子得分为华山松锐齿栎1油松云杉锐齿栎2松栎混交。(4)冗余分析表明土壤p H、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的综合作用对土壤微生物群落功能多样性有显著影响,其中速效磷和p H与土壤微生物功能多样性最密切。     

宁南山区典型植物根际与非根际土壤微生物功能多样性

选择宁南山区9种典型植物的根际与非根际土壤为研究对象,采用Biolog方法对土壤微生物功能多样性进行了研究。结果表明:9种不同植物根际土壤与非根际土壤的微生物活性(AWCD)、微生物多样性指数和微生物均匀度指数均存在明显差异;除冰草外,其他各种植物的根际土壤的微生物活性AWCD、微生物多样性指数和微生物均匀度指数均比非根际土壤的高;9种典型植物根际土壤微生物主要碳源利用类型是羧酸类和氨基酸类,非根际土壤微生物主要碳源利用类型是羧酸类、胺类、氨基酸类;微生物活性、微生物多样性指数和微生物均匀度指数两两之间均达到了极显著相关,与土壤化学性质各指标之间均未达到显著相关水平。     

秦岭典型林分土壤有机碳储量及碳氮垂直分布

以秦岭典型林分锐齿栎(马头滩林区)、油松、华山松、松栎混交林、云杉、锐齿栎(辛家山林区)为对象,研究了不同林分土壤剖面上有机碳、全氮、有机碳储量的分布规律。结果表明:在秦岭地区,随着土壤剖面深度增加,不同林分的土壤有机碳、全氮含量均逐渐降低;不同林分的土壤有机碳、氮素的积累和分解存在一定差异。其中,云杉和松栎混交林的土壤有机碳、全氮含量较高,锐齿栎(辛家山林区)含量较低,不同林分土壤剖面有机碳、全氮含量平均值分别为13.46—26.41 g/kg、4.47—9.51 g/kg,大小顺序均为云杉松栎混交林锐齿栎(马头滩林区)油松华山松锐齿栎(辛家山林区);各个林分的土壤C/N在5.93—15.47之间,C/N平均值大小为松栎混交林﹥华山松﹥油松﹥云杉﹥锐齿栎(辛家山林区)﹥锐齿栎(马头滩林区);各个林分0—60 cm土层的土壤有机碳储量大小为云杉锐齿栎(马头滩林区)松栎混交林华山松锐齿栎(辛家山林区)油松,分别为150.94、135.28、124.93、109.24、102.15、96.62 t/hm2;各个林分土壤有机碳含量与土壤全氮含量存在极显著正相关,土壤有机碳、全氮与C/N则没有明显相关性。     

独山子区优势草本植物根际与非根际土壤微生物功能多样性

以独山子区3种优势草本植物的根际与非根际土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板法对土壤微生物功能多样性进行了研究。结果表明:3种不同植物根际与非根际土壤微生物代谢活性(AWCD)、丰富度指数Shannon(H)和均匀度指数Mc Intosh(U)均存在不同差异,且博乐蒿根际土壤微生物功能多样性均优于非根际土壤及其他两种植物;根际土壤微生物对糖类、脂类、酸类和胺类碳源物质比较敏感,非根际土壤微生物敏感于酸类、氨基酸类以及糖类碳源,根际土壤微生物对碳源的利用能力更强,且不同植物根际环境微生物碳源利用特征不同;微生物活性、丰富度指数和微生物均匀度指数与土壤pH值、SOM、AP和NO-3-N存在显著正相关(P0.05);博乐蒿根际土壤养分含量与微生物活性均较高,对环境的适应性更强,在独山子区生态环境管理与建设中可对其进行关注。     

洮河上游不同海拔紫果云杉根际与非根际土壤细菌多样性及影响因子

【背景】紫果云杉天然林在维护洮河上游生态环境安全方面发挥着重要作用,不同海拔梯度如何影响紫果云杉根际与非根际细菌多样性、土壤养分因子及三者之间的相关性尚不清楚。【目的】深入探索紫果云杉根际与非根际土壤细菌群落结构组成及受控因子。【方法】采用Illumina Miseq平台对洮河上游不同海拔紫果云杉天然林根际与非根际土壤细菌进行测序分析,分析土壤理化因子与细菌多样性随海拔的变化趋势,并通过相关性与冗余分析探究环境因子对细菌群落的影响。【结果】土壤养分因子随海拔升高呈先增加后降低趋势;根际土养分因子组间差异显著(P<0.05),非根际组间差异不显著(P>0.05)。随海拔升高根际微生物物种多样性指数(H)、均匀度指数(E)、丰富度指数(Chao1/ACE)和OTU数目呈单峰型变化趋势;非根际多样性指数随海拔升高呈双峰型变化趋势。土壤细菌多样性与养分因子密切相关,其中有机质、全氮和碱解氮呈显著正相关(P<0.05),而土壤pH和有效磷与细菌多样性呈负相关但不显著(P>0.05)。不同海拔梯度下紫果云杉天然林细菌群落结构一致性较高,从30个样本中获得7 159个细菌OTU,注释到37个门;细菌优势类群为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门。不同细菌门对土壤养分因子的响应各不相同,有机质、全氮和碱解氮与变形菌门呈显著正相关(P<0.05)。【结论】土壤理化因子能够显著影响紫果云杉根际与非根际细菌多样性和组成,海拔和水热条件等环境因子对植物和土壤的驱动影响是细菌群落结构稳定组成的重要原因。本研究有助于深入理解紫果云杉天然林土壤细菌多样性的变化和驱动机制,为洮河上游天然林恢复与生态恢复提供借鉴。     

伊犁野生羊肚菌根际土壤微生物功能多样性分析

为研究羊肚菌根际土壤微生物的多样性,采用Biolog-ECO法分析羊肚菌不同深度(土层0～10 cm、土层10～20 cm、土层20～30 cm)土壤根际微生物的多样性;结果表明,培养72 h后,微生物的颜色平均变化率(AWCD)随培养时间的延长而增加,符合微生物培养生长曲线;微生物的代谢活性、对碳源的利用能力、AWCD、多样性指数U、多样性指数H′、丰富度指数S、优势度指数D等随土层加深而减弱,且上层土壤微生物的AWCD、U、H′、S、D等指数显著高于中、下层的;均匀度指数随土层加深而增强,均匀度指数越高,群落一致性越好,多样性则越低,因此羊肚菌根际土壤微生物功能多样性随土层加深而减小,上层具有较高的多样性。     

望天树人工林根际土壤理化性质及微生物群落特征

以望天树纯林(WC)、望天树×降香黄檀(WJ)和望天树×尾巨桉(WA)混交林为研究对象,对比分析不同林分中望天树根际土壤理化性质,并利用Biolog-Eco微平板法和磷脂脂肪酸(PLFA)甲酯法研究根际微生物群落特征,探讨不同混交树种对望天树根际土壤微生态环境的改善作用。结果表明: 3种林分望天树根际土壤含水量、pH值、有机质、全氮、全钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均表现为WA显著高于WC和WJ,而WC和WJ差异不显著;硝态氮、铵态氮、速效钾含量表现为WA和WJ差异不显著,二者均显著高于WC;全磷和速效磷含量表现为WJ>WA>WC,林分间差异显著。3种林分望天树根际土壤微生物平均颜色变化率(AWCD) 、Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数及6类碳源底物利用情况均表现为WA>WJ>WC;主成分分析表明,碳水化合物类、氨基酸类和酚酸类化合物是望天树人工林根际土壤微生物主要利用的碳源。3种林分望天树根际土壤微生物总PLFA及细菌、真菌、放线菌的PLFA含量均表现为WA>WJ>WC。相关性分析表明,土壤理化性质(包括含水量、pH值、有机质、全氮、全钾、硝态氮、铵态氮、速效钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性)与微生物特征(即代谢活性、功能多样性指数及PLFA含量)均存在显著正相关关系。从土壤理化性质及微生物群落功能和结构特征分析来看,3种林分中望天树×尾巨桉是最有利于改善望天树幼树期根际土壤微生态环境、提高土壤可利用养分的混交模式。     

不同生境黑果枸杞根际与非根际土壤微生物群落多样性

研究典型生境黑果枸杞根际与非根际土壤微生物群落多样性及其与土壤理化性质间的关系,为进一步研究黑果枸杞抗逆性提供理论数据。采集新疆精河县艾比湖地区(EB)盐碱地、乌苏市(WS)路旁荒地、五家渠市(WQ)人工林带的黑果枸杞根际与非根际土壤,利用Illumina-MiSeq高通量测序技术分析细菌和真菌群落组成和多样性。结果表明:根际土壤细菌多样性高于非根际土壤(WQ除外),而根际真菌多样性低于非根际土壤。WQ非根际土壤细菌和真菌多样性均高于EB和WS;根际细菌多样性排序为EBWSWQ,根际真菌多样性排序为WSEBWQ。根际土壤优势细菌门依次是变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、酸杆菌门,真菌优势门为子囊菌门、担子菌门。根际土壤细菌变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌门的相对丰度高于非根际土壤,而厚壁菌在根际土壤中的丰度显著降低,真菌优势门丰度在根际土和非根际土中的变化趋势因地区而异; Haliea、Gp10、Pelagibius、Microbulbifer、假单胞菌属、Thioprofundum、Deferrisoma是根际土壤细菌优势属;多孢子菌属、支顶孢属、Corollospora、Cochlonema是根际真菌优势属。细菌、真菌优势类群(门、属)的组成以及丰富度存在地区间差异,厚壁菌门在EB地区的丰富度显著高于含盐量较低的WS、WQ;盐碱生境EB中根际土壤嗜盐细菌的丰度高于非盐碱生境(WQ、WS),如盐单胞菌属、动性球菌属、Geminicoccu、Pelagibius、Gracilimonas、Salinimicrobium等。小囊菌属是EB根际真菌的最优势属,Melanoleuca是WQ和WS的最优势属,地孔菌属、Xenobotrytis、Brachyconidiellopsis、多孢子菌属等在EB根际土壤中的丰度显著高于WQ和WS。非盐碱生境(WS和WQ)的微生物群落之间的相似性较高,并且高于与盐碱环境(EB)之间的相似性,表明土壤含盐量对微生物群落组成丰度具有重要的影响。     

磷高效转基因大豆对根际微生物群落的影响

旨在了解转拟南芥紫色酸性磷酸酶基因的磷高效转基因大豆AP15-1的种植对土壤微生物生态的影响。于春秋两季在网室种植转基因大豆AP15-1及其受体YC03-3,在大豆幼苗期、盛花期和成熟期,分别采集根际土和非根际土。平板菌落计数的实验结果显示:AP15-1和YC03-3根际土与非根际土中可培养细菌、真菌和放线菌的数量在不同的季节和不同的生长期是会发生一定的变化,但没有明显的规律;两者根际土间及根际与非根际土间,细菌、真菌和放线菌数量没有明显的差异。BIOLOG生态板实验对碳源代谢特征分析结果显示:同季AP15-1和YC03-3根际土中微生物总体代谢活性要强于非根际土,但AP15-1和YC03-3根际土间及根际与非根际土间,微生物碳代谢活性差异均不显著;并且AP15-1与YC03-3根际土微生物对四大类碳源的代谢也没有明显的偏好。对春秋季成熟期的BIOLOG数据进行生态学丰富度与多样性指数计算分析,也未发现AP15-1和YC03-3根际土及非根际土间存在显著性差异。主成份和聚类分析结果显示:相同季节和相同生长期,AP15-1和YC03-3根际间的差异小于根际与非根际间的差异;季节和大豆生长时期对根际微生物群落造成的影响要大于AP15-1与YC03-3个体差异所产生的影响。研究结果表明转酸性磷酸酶基因的磷高效转基因大豆种植对根际土壤可培养微生物的数量和群落结构没有产生显著的影响。     

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。     

艾比湖湿地芦苇根际土壤氨氧化古菌的多样性和群落结构

【目的】旨在揭示耐盐植物芦苇根际与非根际土壤AOA群落结构间的差异,为深入研究盐生植物根际土壤微生物与耐盐性之间的关系提供理论基础。【方法】应用高通量测序技术以氨单加氧酶基因(amoA)为分子标记,对新疆艾比湖湿地荒漠生态系统不同季节(春、夏、秋)芦苇根际与非根际土壤氨氧化古菌(AOA)的多样性和群落结构进行研究。【结果】结果表明,不同季节芦苇根际土壤AOA多样性和丰富度存在差异,相比非根际土壤,夏季和秋季芦苇根际土壤AOA多样性较低丰富度较高,春季多样性较高丰富度较低。芦苇根际土壤中AOA的多样性为春季夏季秋季。AOA群落组成分析表明,土壤样品中AOA群落主要集中在泉古菌门(Crenarchaeota)和奇古菌门(Thaumarchaeota),其中泉古菌门为主要优势菌门。RDA分析表明,含水量(SM)、有机质(SOM)、总氮(TN)和pH是影响芦苇根际土壤AOA群落多样性和丰富度的主要环境因子。【结论】不同季节芦苇根际土壤AOA多样性及丰富度存在差异,相比非根际土壤,芦苇根际土壤AOA更丰富。     

桂林会仙喀斯特湿地芦苇群落土壤微生物数量动态分析

以广西桂林会仙喀斯特湿地典型芦苇植物群落为研究对象,于春、夏、秋、冬四个季节分别采集0~10cm,10~20 cm和20~30 cm不同层次的土壤样品,分析根际微生物与非根际微生物的数量特征及季节动态变化特点,探讨微生物数量对水热季节变化的响应规律。结果表明:不同季节的根际微生物与非根际微生物组成,均以细菌占绝对优势;微生物数量分布大小顺序为细菌放线菌真菌,细菌最高比例为96.62%,放线菌最高比例为35.38%,真菌的比例较低,最高仅为0.30%。细菌,真菌和放线菌的垂直变化明显,均随着土层的增加而呈现递减的趋势。不同土壤层次根际微生物与非根际微生物的季节变化一致,细菌数量表现为夏季秋季春季冬季,真菌数量表现为秋季夏季春季冬季,放线菌数量表现为秋季春季夏季冬季;细菌、放线菌、真菌的最大值分别为2.70×10~7、1.92×10~6、3.35×10~4cfu·g~-1,土壤微生物数量与土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾等呈显著正相关。芦苇植物群落根际土壤微生物呈现出一定的根际效应,并与微生物数量、土壤深度、月平均降雨量和月平均气温变化等有关,而在冬季的根际效应则表现不显著。土壤养分含量是调节会仙喀斯特湿地土壤微生物数量变化的一个主要因素。     

硬化地表对油松和白蜡树下非根围及根围土壤微生物量碳氮的影响

硬化地表是城市化发展的重要特征,为了明确硬化地表下土壤环境的变化,以北京典型绿化树油松和白蜡为试验材料,设置透水硬化地表(PP)、不透水硬化地表(IPP)和自然地表(Ctr)3个水平的地表类型,探讨硬化地表对非根围和根围土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)的影响。结果表明,与对照(Ctr)相比,PP和IPP显著降低了油松和白蜡树下非根围土壤MBC、MBN、MBC/OC(微生物量碳/有机碳)和MBN/TN(微生物量氮/全氮)(P<0.05),并显著降低了油松树下根围土壤MBN/TN(P<0.05);PP显著降低了白蜡树下根围土壤MBN、MBC/OC、MBN/TN和油松树下根围土壤MBC(P<0.05)。硬化地表引起的土壤MBC、MBN的变化与土壤全碳、全氮、有机碳的变化显著正相关(P<0.05),MBN的变化与含水量呈显著负相关(P<0.05)。可见,硬化地表不利于土壤微生物的生长,并且在非根围土壤中表现更为明显,这种不利影响将可能进一步影响城市绿地的养分循环、树木生境和生态系统服务功能。     

异裂菊属根际微生物群落结构及功能多样性

异裂菊属是广西喀斯特石山区典型的特有属,根际微生物是其能否有效吸收、有效利用土壤养分和适应石山恶劣土壤环境的最直接表征之一。该研究采用DGGE和Biolog两种方法对异裂菊属植物根际和非根际微生物多样性进行了研究。结果表明:(1)异裂菊属5个种根际pH、碱解氮等9个养分含量都高于非根际。(2)5个种的根际、非根际存在2个共有细菌类群,但在数量上存在差异,3个种的根际条带小于非根际;5个种的根际、非根际微生物群落较为相似,较易聚在一起。(3)绢叶异裂菊根际微生物对碳源利用能力最强,凹脉异裂菊非根际最弱,其他对碳源的利用能力较接近;异裂菊属种根际微生物利用碳源的能力都高于非根际,根际微生物多样性指数均高于非根际,优势度指数与非根际基本相同或略高于非根际,丰富度和均匀度指数与优势度指数规律相似;异裂菊属根际、非根际微生物利用的碳源主要是糖类、羧酸类和氨基酸类化合物,4个种根际微生物利用碳源的能力高于非根际。(4)阳离子交换量、黏粒含量百分率和碱解氮是影响异裂菊属根际微生物碳源利用模式的最重要因子。总体来说,土壤理化性质对异裂菊属植物根际微生物群落多样性具有重要影响,异裂菊属通过分泌羧酸、糖等多类化合物提高了根际微生物的活性,进而有效地提高了根际肥力水平。     

内蒙古草原典型植物对土壤微生物群落的影响

为了分析内蒙古草原不同植物物种对土壤微生物群落的影响, 采用实时荧光定量PCR (real-time PCR)以及末端限制性片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)等分子生物学技术, 测定了退化-恢复样地上几种典型植物的根际土壤和非根际土壤中细菌和真菌的数量及群落结构。结果表明, 不同植物物种对根际和非根际细菌及根际真菌数量均有显著影响。根际土壤中的细菌和真菌数量普遍高于非根际土壤, 尤其以真菌更为明显。对T-RFLP数据进行多响应置换过程(multi-response permutation procedures, MRPP)分析和主成分分析(principal component analysis, PCA), 结果表明, 大多数物种的根际细菌及真菌的群落结构与非根际有明显差异, 并且所有物种的真菌群落可以按根际和非根际明显分为两大类群。此外, 细菌和真菌群落结构在一定程度上存在按物种聚类的现象, 以细菌较为明显。这些结果揭示了不同植物对土壤微生物群落的影响特征, 对理解内蒙古草原地区退化及恢复过程中植被演替引起的土壤性质和功能的变化有一定的帮助。     

Bacterial diversity in the rhizosphere of Proteaceae species

The Cape Floral Kingdom is an area of unique plant biodiversity in South Africa with exceptional concentrations of rare and endemic species and experiencing drastic habitat loss. Here we present the first molecular study of the microbial diversity associated with the rhizosphere soil of endemic plants of the Proteaceae family (Leucospermum truncatulum and Leucadendron xanthoconus). Genomic DNA was extracted from L. truncatulum rhizosphere soil, L. xanthoconus rhizosphere and non-rhizosphere soil and used as a template for the polymerase chain reaction (PCR) amplification of the 16S ribosomal RNA gene (rDNA). Construction and sequencing of 16S rDNA libraries revealed a high level of biodiversity and led to the identification of several novel bacterial phylotypes. The bacterial community profiles were compared by 16S rDNA denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Cluster analysis and biodiversity indices revealed that the rhizosphere soil samples were more similar to each other than to non-rhizosphere soil and the rhizosphere soil contained a bacterial diversity that was richer and more equitable compared with non-rhizosphere soil. A Chloroflexus and an Azospirillum genospecies were restricted to the L. xanthoconus rhizosphere soil and Stenotrophomonas genospecies was identified in all rhizosphere soil samples but was not present in the non-rhizosphere soil. Taxon-specific nested PCR and DGGE-identified differences between the Proteaceae plant rhizosphere soil with a Frankia genospecies restricted the L. truncatulum rhizosphere. Archaea-specific rDNA PCR, DGGE and DNA sequencing revealed that Crenarcheote genospecies were excluded from the plant rhizosphere soil and only present in non-rhizosphere soil.     

不同时期艾比湖湿地盐角草群落土壤固氮微生物的多样性分析

【目的】研究新疆艾比湖湿地不同季节盐角草根际和非根际土壤固氮微生物的多样性和丰富度与环境因子的相关性,以期探究在荒漠化和盐渍化不断严重的艾比湖湿地中随着季节变化的固氮微生物群落对恢复生态功能起到的潜在作用,为后续的湿地保护和退化恢复工作提供理论支持和数据基础。【方法】应用Illumina HiSeq PE250测序技术,分析6个土壤样本固氮微生物的多样性,结合相关的理化因子并利用RDA分析法探究土壤理化性质和固氮微生物菌落结构及丰富度的相关性。【结果】艾比湖湿地盐角草植物根际土壤的固氮微生物多样性高于非根际土壤,7月的土壤固氮微生物多样性高于10月和4月的土壤。土杆菌属(Geobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、固氮菌属(Azotobacter)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)等为盐角草根际和非根际土壤中的共同优势菌属。这些固氮微生物优势菌属隶属于变形菌门(Proteobacteria)和蓝藻门(Cyanobacteria),且相对丰富度占比为85%和10%,其余各菌门共占比较少,仅为5%。土壤中固氮微生物的优势菌群与碱解氮(AN)、全氮(TN)、速效钾(AK)和有效磷(TP)呈显著相关。【结论】随着时间的推移土壤样本中固氮微生物的多样性和群落结构也发了改变,同一时期植物根际与非根际土壤中固氮微生物的群落结构并不相同。土壤的环境因子与固氮细菌的群落结构和丰富度的相关性研究可以为艾比湖湿地的退化恢复提供数据基础和理论支持。