氮素添加和刈割对内蒙古弃耕草地土壤氮矿化的影响

以内蒙古多伦县恢复生态学试验示范研究站弃耕10余年的草地为研究对象,于2006年起分别设置对照、氮素添加、刈割和氮素添加+刈割4种处理,每种处理6次重复,研究弃耕草地氮素添加和刈割对土壤氮矿化的影响,结合土壤理化性质和植被地上生产力的动态变化,分析弃耕草地土壤氮矿化对植被恢复的响应,为当地草地恢复与重建提供理论依据和数据支持。实验结果表明:1氮素添加显著增加了植物地上净初级生产力(ANPP)和土壤无机氮库,与对照相比分别提高115%和196%,同时显著提高了土壤总硝化速率;但是氮素添加对总氨化速率、土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)、微生物呼吸(MR)以及呼吸熵(q CO2)均无显著影响;2总氨化速率和硝化速率对刈割处理的响应均不显著,但是刈割处理显著降低了土壤MR(P0.05);3氮素添加+刈割处理5—7a后,土壤总氨化和硝化速率均无显著变化;但是氮素添加+刈割处理显著增加了ANPP、土壤无机氮库和q CO2,同时显著降低了MBC和MBC/MBN。这说明在弃耕草地适应性管理中,氮素添加可以显著提高草地生产力,但是长期的氮添加对土壤微生物氮的转化是否有利还值得我们进一步研究。     

黄河三角洲贝壳堤土壤微生物生物量对不同生境因子的响应

从土壤微生物生物量角度分析黄河三角洲贝壳堤不同生境的土壤肥力状况,基于黄河三角洲贝壳堤植被类型,以4种不同生境的土壤为研究对象,测定了微生物生物量碳、氮、磷和相关的土壤理化性质。结果表明,不同生境中土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤微生物生物量(MBN)、土壤微生物生物量(MBP)均值均为滩脊背海侧高潮线向海侧,且表现出明显的垂直分布特征:0—5 cm5—10 cm10—20 cm20—40 cm40—60 cm。土壤MBC、MBN、MBP占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比变化范围分别为1.09%—3.48%、2.62%—7.27%、0.78%—2.86%,滩脊、背海侧和高潮线处MBC/SOC无显著差异(P0.05),但显著高于向海侧MBC/SOC(P0.05)。土壤MBN/TN、MBP/TP的变化趋势为滩脊和背海侧向海侧和高潮线。滩脊和背海侧土壤微生物碳、氮、磷的非生物限制性因子为土壤含水量、p H值、含盐量;向海侧和高潮线区域土壤微生物碳、氮、磷的非生物限制性因子为含水量和pH值。滩脊、背海侧和高潮线土壤微生物生物量碳、氮、磷及土壤养分间的相关关系显著或极显著,且协同性和稳定性高,表明土壤微生物生物量碳、氮、磷可以作为判断黄河三角洲贝壳堤土壤肥力状况的生物学指标,这为黄河三角洲贝壳堤的土壤肥力管理和植被恢复提供一定的理论依据。     

石油污染盐碱土壤翅碱蓬根围的细菌多样性及耐盐石油烃降解菌筛选

为了更好地了解石油污染盐碱土壤翅碱蓬根围的细菌多样性,采用16S rRNA基因克隆文库方法对其进行分析,在此基础上采用富集培养方法从该生境中分离筛选耐盐石油烃降解菌.16S rRNA基因克隆文库分析结果表明,海杆菌属(Marinobacter)、食烷菌属(Alcanivorax)和假单胞菌属(Pseudomonas)是该生境中的优势菌.他们可能在石油污染盐碱土壤翅碱蓬植物修复过程中起重要作用.进一步采用富集培养方法,从该生境中分离得到8株耐盐石油烃降解菌,可以耐受6％-10％浓度的NaCl,石油烃降解率在32.3％-57.0％之间.经16S rRNA基因序列分析,8株菌隶属于戈登氏菌属(Gordonia)、无色杆菌属(Achromobacter)、迪茨菌属(Dietzia)、芽胞杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas).他们可能参与石油污染盐碱土壤翅碱蓬植物修复过程中的石油烃降解.     

黄河口滨岸潮滩不同生境下翅碱蓬硫元素的季节变化

2008年5-11月, 对黄河口滨岸潮滩不同生境下翅碱蓬(Suaeda salsa)硫(S)的季节变化特征进行了研究。研究表明: 中潮滩翅碱蓬(JP1)和低潮滩翅碱蓬(JP2)各器官生物量均具有明显的季节变化特征, 总体表现为JP1 > JP2; JP1和JP2地上与地下部分比值的变化较为一致, 整体表现为JP2 > JP1; 二者枯落物量呈递增变化; JP1和JP2叶、茎和枯落物中的全硫(TS)含量在生长季波动变化明显, 整体呈先增后减变化, 而根中的TS含量在生长季呈递减变化, 符合指数衰减模型; 二者不同器官及枯落物的TS累积量和S累积速率(V_S)季节变化明显, JP1地上部分的TS累积量和V_S明显高于JP2, 且二者地上部分的TS累积量和V_S均明显高于地下; JP1和JP2不同部分的S分配比差异明显, 其中叶的分配比最高, 分别为(38.34 ± 16.19)%和(66.27 ± 12.09)%, 说明叶是翅碱蓬重要的S累积器官。结果显示, 翅碱蓬的生态学特性和其所处生境的水盐状况对JP1和JP2生物量、TS含量、累积量、累积速率、分配比均具有重要影响。     

大凌河口湿地水盐梯度下翅碱蓬的生态阈值

基于大凌河口湿地翅碱蓬生物量、密度、株高、株重等生物指标之间极显著的相关性,选取生物量为指标,研究不同土壤理化因子条件下,翅碱蓬种群分布的变化规律。结果表明:翅碱蓬生物量自然对数分别与土壤盐分、水分含量之间具有极显著的一元二次曲线拟合关系,表明翅碱蓬群落分布受土壤水分、盐分的影响;用高斯模型求解出大凌河口湿地翅碱蓬随土壤水盐变化的生态阈值,翅碱蓬的最适土壤盐分为12.14 g·kg-1,生态阈值区间为5.02~19.26 g·kg-1,最适生态阈值区间为8.58~15.70 g·kg-1;翅碱蓬最适土壤水分为59.82%,生态阈值区间为22.02%~97.62%,最适生态阈值区间为40.92%~78.72%。上述研究结论为河口湿地翅碱莲生境保护与植被修复提供了科学依据。     

黄河河口盐沼植被分布、多样性与土壤化学因子的相关关系

以黄河河口盐沼实地调查的67个样地19个植物种的重要值,运用双向指示种分析将黄河河口盐沼植被分为柽柳-翅碱蓬+补血草+碱蓬群落、翅碱蓬群落、柽柳-芦苇+翅碱蓬群落、芦苇群落、穗状狐尾藻+芦苇群落和旱柳-芦苇+荻群落.利用典范对应分析(CCA)分析了土壤盐分、pH、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、全氮、全磷、全碳、有机质等11个土壤化学因子与黄河河口盐沼植被分布的相关关系.CCA排序结果表明,土壤盐分和土壤pH是影响黄河河口盐沼植被分布的主要土壤化学因子.CCA排序第一轴与土壤盐分呈显著正相关关系(P<0.001),第二轴主要和土壤pH呈显著负相关关系(P<0.001).柽柳-翅碱蓬+补血草+碱蓬群落排列于排序图的右上部,与生境土壤中高含盐量及中等pH相对应,穗状狐尾藻+芦苇群落和芦苇群落分布于第一排序轴的最左端,主要与土壤低含盐量相关,翅碱蓬群落位于第二排序轴的下侧, 与较高的土壤pH相关,柽柳-芦苇+翅碱蓬群落和旱柳-芦苇+荻群落,土壤pH和盐分均较低.通过物种丰富度R、香农维纳多样性H′、物种均匀度E等指数与土壤化学因子的相关分析,发现黄河河口盐沼植物物种多样性与土壤盐分没有呈现出与土壤盐分很好的负相关关系,物种丰富度R、香农维纳多样性H′、物种均匀度E均与土壤盐分呈现显著正相关关系;R、H′与土壤pH呈现出十分显著的负相关关系; R、H′与土壤Ca2+、Mg2+含量呈现极为显著正相关关系.     

人工遮光和营养添加对河流反硝化活性和反硝化细菌群落结构的影响

河流生态系统受到人类活动例如河岸带森林植被毁损和农业活动施肥等的干扰日益加剧,而这些活动使河流接收的光照增多、河流的氮磷营养盐浓度增加。微生物的反硝化作用是河流去除氮的有效途径。在汉江的一级支流金水河上游核心保护区内选取6条溪流开展野外控制实验,利用营养添加模拟河流中营养的增加,遮盖河面来模拟源头溪流的隐蔽状态,来研究河流沉积物中微生物的反硝化作用对光照和营养改变的响应,并利用高通量测序(Mi Seq)技术研究在两种处理下河流沉积物中nir S型反硝化细菌的群落结构变化。结果显示:营养元素添加促进了沉积物的反硝化活性,河面遮盖抑制了沉积物的反硝化活性。营养添加和遮盖两种处理均降低了控制实验区域内脱氯单胞菌属(优势菌属)的相对丰度,同时也降低了该区域nir S型反硝化菌群落的Chao多样性。本研究初步证实了光照增加和河流的营养增加提高了河流沉积物反硝化活性,并为提高河流的脱氮能力提供科学依据。     

辽河口滨海湿地CH4排放特征及其影响因素

采用静态箱-气相色谱法,于2016年6—11月连续观测辽河口芦苇湿地、翅碱蓬湿地和裸滩湿地的CH_4排放速率,同时测定温度、氧化还原电位(Eh)、pH值和电导率(EC)等相关环境因子的动态变化。结果表明,3种类型湿地的CH_4排放具有明显的季节变化特征,均呈先上升后下降趋势。芦苇湿地、翅碱蓬湿地(涨潮前)和裸滩湿地(涨潮前)CH_4排放通量变化范围分别为0.447—10.40、0.045—0.509 mg m~(-2) h~(-1)和0.016—0.593 mg m~(-2) h~(-1),观测期内排放通量均值相应为(3.699±3.679)、(0.165±0.156) mg m~(-2) h~(-1)和(0.198±0.191) mg m~(-2) h~(-1),不同类型湿地之间差异显著(P0.01),芦苇湿地裸滩湿地(涨潮前)翅碱蓬湿地(涨潮前)。涨潮过程中,翅碱蓬湿地和裸滩湿地的排放速率分别变化在0.009—0.353 mg m~(-2) h~(-1)和0.018—0.335 mg m~(-2) h~(-1),观测期间其排放速率均值分别为(0.119±0.132) mg m~(-2) h~(-1)和(0.131±0.103) mg m~(-2) h~(-1),明显低于涨潮前(P0.01)。不同湿地类型间CH_4排放通量与电导率(EC)呈显著负相关(P0.01)。研究结果表明,潮汐和电导率均为影响辽河口不同类型湿地中CH_4排放的关键因子。     

苯酚胁迫下多刺裸腹溞实时定量PCR内参基因的筛选

为研究苯酚胁迫下多刺裸腹溞(Moina macrocopa)相关基因的表达情况, 筛选用于实时定量PCR分析的最佳内参基因。利用内参基因表达的cycle threshold(Ct值)非参数检验、GeNorm、NormFinder和BestKeeper四种方法对β-actin、16S rRNA和12S rRNA进行分析, 筛选出苯酚胁迫下多刺裸腹溞表达相对稳定的内参基因。结果显示, 从Ct值初步判定不同浓度苯酚胁迫后, 多刺裸腹溞体内β-actin、16S rRNA和12S rRNA均可稳定表达, 且稳定性顺序为: 16S rRNA>12S rRNA>β-actin, 从GeNorm软件分析显示内参基因的稳定性顺序为: 16S rRNA=β-actin>12S rRNA, NormFinder和Bestkeeper分析显示的稳定性顺序均为: 16S rRNA>β-actin>12S rRNA。基于以上四种方法对三个候选内参基因的筛选, 确定了16S rRNA作为多刺裸腹溞实时定量PCR的最佳内参基因, 有助于提高qRT-PCR分析的准确性, 为进一步研究苯酚胁迫多刺裸腹溞后目的基因功能的表达提供了基础。     

珠江口自源有机颗粒物沉降对沉积物反硝化过程的影响

【摘要】由微生物主导、依赖有机物供给的反硝化过程是珠江口氮移除的主要途径之一, 可有效地将生态系统中的固定氮转化为N2 或N2O 释放到大气中。珠江口水体存在大量富含多糖和蛋白的生源有机颗粒物, 该类有机颗粒物沉降到底层, 影响反硝化过程的机制迄今尚不明确。通过培养实验, 分析了富含蛋白的中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和多糖颗粒对珠江口沉积物反硝化速率和反硝化功能基因的影响。研究结果表明: 这两类有机物的添加能够刺激微生物矿化过程的发生, 16S rRNA丰度和反硝化过程有关的基因nosZ 与 nir S丰度显著提高, 矿化发生同时能够有效的为沉积物脱氮过程提供碳源与能量, 提高了反硝化速率。就有机质可利用性而言, 富含蛋白的中肋骨条藻和多糖的生物利用性存在差异, 在添加中肋骨条藻组中, 因有机质中蛋白含量高于多糖组, 有机质降解速率高于多糖组, 其可利用性高于多糖类有机质, 并且蛋白类物质矿化过程中产生的NH4+也比多糖组高, NH4+通过硝化作用转换为硝酸盐, 继续为反硝化过程提供硝酸盐, 因此添加中肋骨条藻组反硝化速率显著高于添加多糖组。总之水体中生源有机颗粒沉降促进了沉积物-水界面中氮移除过程, 并且这种促进作用与生源有机颗粒的可利用性呈正相关。     

不同水平氮添加对盐渍化草地土壤微生物特征的影响

氮是陆地生态系统生产力的主要限制性因素, 土壤微生物是土壤氮转化的主要驱动因子, 随着大气氮沉降的增加, 盐渍化草地土壤微生物对不同水平氮输入的响应尚不清晰。在山西右玉黄土高原草地生态系统定位观测研究站不同水平氮添加平台(0、1、2、4、8、16、24和32 g·m^-2·a^-1), 在实验处理的第4年(2020年)测定生长季(5-9月)氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)丰度, 土壤真菌和细菌组成, 以及土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量, 探讨土壤微生物特征对不同氮输入水平的响应机制。研究表明: (1)在2020年生长季的5-9月, 由于土壤温度和水分的差异, 取样日期显著影响氨氧化微生物、细菌和真菌的数量及MBC、MBN含量。(2)氮添加仅显著影响AOB丰度, 对MBC、MBN含量及细菌和真菌丰度的影响均不显著。(3)氮添加对AOB丰度的影响与取样日期有关, 在生长季早期和高峰期(5-8月), 24和32 g·m^-2·a^-1氮添加显著提高AOB丰度, 在生长季后期(9月)氮添加对AOB丰度的影响不显著。(4)土壤阳离子浓度和土壤pH对AOB丰度的变异具有较高的解释度, 分别解释了土壤微生物特征变异的21.8%和17.2%。由于不同水平氮添加并未显著改变土壤阳离子浓度和土壤pH, 土壤MBC、MBN含量, 细菌和真菌的丰度对氮输入的响应不敏感, 仅在高氮处理显著提高了AOB的丰度, 说明高氮添加可能会促进盐渍化草地土壤氮的转化速率。     

基于16S rRNA和rpoB基因的分子系统发育分析在铜绿假单胞菌鉴定中的应用

为对比16S rRNA和rpo B基因分子系统发育分析与传统表型分类法对铜绿假单胞菌的鉴定,评估16S rRNA和rpo B基因序列分析在铜绿假单胞菌鉴定中的应用,用表型分类方法对临床自动微生物鉴定系统鉴定为铜绿假单胞菌的23株分离株进行再鉴定,PCR扩增23株分离株16S rRNA和rpo B基因片段,并测序进行系统发育分析。结果表明,表型再鉴定结果与自动微生物鉴定系统鉴定结果一致。基于两个基因的系统发育分析均显示分离株p22与不动杆菌属序列聚为一枝,其余22株分离株与铜绿假单胞菌序列聚为一枝。因此p22应鉴定为不动杆菌,16S rRNA和rpo B基因序列分析均能准确鉴定铜绿假单胞菌并能较好建立假单胞菌属内种间关系。     

高通量测序解析多环芳烃污染盐碱土壤翅碱蓬根际微生物群落多样性

【目的】以多环芳烃(PAHs)污染盐碱土壤为对象,分析比较翅碱蓬根际与非根际土壤细菌群落多样性,为植物-微生物联合修复PAHs污染盐碱土壤提供依据。【方法】在胜利油田油井附近采集翅碱蓬根际土壤和无翅碱蓬生长区域的裸地表层土壤,基于高通量测序技术分析样品中微生物群落结构,并进一步运用Real-time PCR解析土壤中PAHs双加氧酶基因丰度。【结果】翅碱蓬根际土壤盐含量为22.51 g/kg,明显低于裸地土壤的40.03 g/kg,土壤pH值差别不大,分别为8.20和8.22;根际土壤有机质和总氮含量分别为24.41 g/kg和1.59 g/kg,C/N值为15,裸地土壤有机质和总氮含量分别为18.80 g/kg和0.71 g/kg,C/N值为26;高通量测序得到根际和裸地土壤样品优质序列分别为53 854条和30 312条,在97%相似水平下,根际土壤样品所得OTU数、Chao 1指数和ACE指数分别为5 934、11 461和15 555,分别高于裸地土壤对应指数的值(4 262、8 262、11 186),序列分析结果显示,根际土壤包含细菌32门758属,多于裸地土样28门676属,翅碱蓬根际土壤群落结构多样性均高于裸地土壤;PAHs污染盐碱土壤中存在丰富的微生物资源,有Thioalkalispira、Halothiobacillus、Thiohalophilus等多种嗜盐碱或耐盐碱微生物,并在根际土壤中检测到了PAHs双加氧酶基因(PAH-RHDα)。【结论】Thioalkalispira、Halothiobacillus、Thiohalophilus等嗜盐碱或耐盐碱微生物是胜利油田PAHs污染盐碱土壤中的优势菌属;翅碱蓬能有效降低根际土壤盐含量并改善C/N值,增加微生物群落结构多样性,提高PAHs关键功能基因的丰度,有助于促进嗜盐碱PAHs降解微生物在PAHs污染盐碱土壤的生物修复中发挥作用。     

林下植被去除与氮添加对樟子松人工林土壤化学和生物学性质的影响

通过析因试验设计,研究了科尔沁沙地樟子松人工林生态系统内土壤无机氮(NO3--N+NH4+-N)含量,潜在净氮矿化(PNM)、硝化速率(PNN),微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)及MBC/MBN,土壤脲酶、酸性磷酸单酯酶活性和土壤有效磷(Olsen-P)含量对林下植被管理(对照和去除)和氮添加(对照和添加8g·m-2)的短期响应.结果表明:林下植被去除显著降低了土壤NH4+-N含量、PNM、MBC和MBC/MBN比值,提高了土壤Olsen-P含量,而对土壤NO3--N含量、PNN和土壤酶活性的影响不显著.氮添加提高了土壤NO3--N含量、PNM和PNN,但对其他指标的影响不明显,可能与试验处理时间较短有关.土壤NH4+-N含量对林下植被去除与氮添加的交互作用的响应显著;而NO3--N含量虽对林下植被去除与氮添加处理的交互作用响应不显著,但在氮添加同时进行林下植被去除的样地中的土壤NO3--N含量比只进行氮添加处理的样地提高了27％,有可能导致土壤中NO3-的淋失.林下植被是影响樟子松人工林土壤化学和微生物学性质的重要因素,因此在森林管理和恢复过程中,不能忽视林下植被的作用.     

云南热泉中氨氧化古菌的accA基因与amoA基因丰度与环境因子NO_2~-和NO_3~-的相关性

【目的】氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)可能通过近期刚发现的3-羟基丙酸盐/4-羟基丁酸盐途径(3-hydroxypropionate/4-hydroxybutyrate cycle,HP/HB)来固定CO2,在海洋和土壤环境下进行化能自养型生长。云南热泉系统已被证明具有丰富的AOA多样性。本论文旨在调查云南不同热泉中,这种CO2固定途径的关健酶——乙酰辅酶A羧化酶基因acc A和古菌氨单加氧酶基因amo A,及原核微生物16S rRNA基因的丰度变化,以及它们与环境因子的相关性。【方法】选择20处代表性热泉沉积物样品,通过荧光定量PCR技术,获得各目的基因丰度;利用R软件包对各样点地化参数进行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),并通过Mantel test检验各目的基因和地化参数间的相关性。【结果】细菌和古菌16S rRNA基因的丰度范围分别在6.6×107至4.19×1011和1.27×106至1.51×1011拷贝/g沉积物;古菌acc A和amo A基因的丰度范围为8.89×103至6.49×105和7.64×103至4.36×105拷贝/g沉积物,Mantel test结果显示acc A和amo A基因丰度间具有极显著的相关性(R=0.98,P0.001),两者又分别都与热泉内的NO2-和NO3-浓度存在显著相关,与p H值等其它环境因子没有明显统计学意义上的相关性。【结论】云南地区热泉间的细菌和古菌丰度,以及两者比例关系都存在较大差异;相关性的统计结果进一步证明了热泉环境下的氨氧化古菌是通过HP/HB途径进行CO2固定;本次研究并未发现氨氧化古菌的丰度与环境p H存在明显统计学意义上的相关性,这与常温土壤环境的相关研究结果存在不同。     

长江口外低氧区及其邻近海域表层沉积物反硝化微生物多样性和分布特征

【目的】微生物参与的反硝化是河口区氮损失的主要途径。【方法】本研究采用Illumina MiSeq测序方法,研究了长江口外低氧区及其邻近海域表层沉积物中nirS型和nirK型反硝化微生物群落的多样性和分布特征。【结果】样品共检测到346个nirS Operational Taxonomic Units和267个nirK Operational TaxonomicUnits,根据采样地的环境特征及nirS型和nirK型反硝化微生物群落聚类分析结果将所有OperationalTaxonomicUnits划分为低氧区、南部区域及外部深水区,其中外部深水区的样品nirS功能基因的多样性最高。各实验样地优势Operational Taxonomic Units在系统进化关系上可分为多个不同的簇。此次发现的所有优势OperationalTaxonomicUnits均属于未被培养的菌群,其中部分Operational Taxonomic Units还是首次被发现。此外还发现nirS功能基因对低氧区的环境适应性更好。【结论】我们的研究结果表明广泛存在的反硝化微生物在河口沉积物的氮循环中发挥重要作用。     

不同林龄杉木人工林土壤硝化和反硝化作用

对不同林龄杉木人工林(5、8、21、27和40年生)土壤硝化与反硝化过程及功能微生物丰度进行研究。结果表明: 土壤净硝化速率随林龄的增加波动变化,8、27年生杉木人工林土壤净硝化速率显著低于5、21和40年生。27年生杉木人工林土壤氨氧化古菌(AOA) amoA基因丰度显著低于40年生,其他林龄AOA amoA基因丰度之间无显著差异。不同林龄杉木人工林的氨氧化细菌(AOB) amoA基因丰度、反硝化功能基因丰度以及反硝化潜势均无显著差异。逐步回归分析表明,土壤氨氧化微生物AOA amoA基因丰度受土壤理化性质的影响不显著,土壤总碳和土壤pH是影响AOB丰度的重要因子。反硝化功能基因narG、nirK及nosZ随土壤pH的增加而增加,编码亚硝酸盐还原酶(NIR)的功能基因(nirK、nirS)受土壤总碳的影响。林龄可通过影响AOA amoA基因丰度影响土壤净硝化速率。林龄直接作用于反硝化潜势,或间接影响土壤微生物生物量碳、土壤pH及反硝化功能基因丰度(narG和nirK),进而影响反硝化潜势。相较于反硝化过程,土壤硝化作用及AOA amoA基因丰度对杉木林分发育更加敏感,可适当延长轮伐期以降低土壤硝化作用造成的氮流失风险。     

“99%难培养”微生物的概念与初步评价：以固氮菌为例

【目的】以固氮菌为例,厘清"99%难培养"的概念,定量评价土壤中可培养固氮菌的比例。【方法】直接提取土壤中所有微生物DNA,同时,利用传统微生物富集技术获得固体和液体培养基第一代和第二代菌体及其DNA,高通量测序nifH和16S rRNA基因,通过系统发育分类方法,明确固氮菌富集物的物种组成及可培养比例。【结果】文献分析表明,"99%难培养"并未有严格的定量实验证据,是"平板计数异常"的同义词,即采用显微计数法的微生物数量远高于平板计数法。针对典型旱作潮土中的固氮菌,微生物属水平的nifH基因分析发现,可培养固氮菌占比为(22.4±4.5)%–(28.4±6.3)%,而16SrRNA的结果为(31.6±3.4)%–(41.4±13)%。nifH基因分析发现土壤中固氮菌共67属,其中39属可在固体和液体培养形成菌落,但仅有4属得到显著富集,固体培养基富集了Proteobacteria门Azotobacter属,相对丰度高达(98.2±0.94)%;而液体培养基极显著富集了Firmicutes门的Paenibacillus和Clostridium属,相对丰度高达(76.7±3.9)%和(21.7±4.0)%。16S rRNA基因分析发现,土壤中所有固氮菌共计14门、255属,其中248属可在固体和液体培养基形成菌落被培养,但高达6门、226属尚未获得纯菌株或固氮生理报道,并且固体培养基仅显著富集了Proteobacteria门6个属;液体培养基则富集了Firmicutes门5个属。【结论】"99%难培养"是"平板计数异常"的同义词。nifH基因发现土壤中58.2%固氮菌属可培养;而16S rRNA基因则发现高达97.3%固氮菌属可在培养基上形成菌落,但其中91.1%的固氮菌尚未获得纯菌株或固氮生理报道。同时,绝大部分固氮菌为数量占弱势的稀有属,69.5%的nifH基因属丰度0.1%;而78.5%的16S rRNA基因属丰度0.1%,导致传统富集培养传代过程中,定向富集了常见的Proteobacteria和Firmicutes门的固氮菌,遗漏了绝大部分已形成菌落但尚未被分离纯化的固氮菌属。"不可培养"微生物的表述并不合理,未来亟需创新培养策略,定向分离传统培养基上被遗漏的微生物,获得更多"难培养"或"尚未培养"微生物。     

盐城海滨盐沼湿地及围垦农田的土壤质量演变

通过对盐城海滨盐沼湿地进行植被调查与土壤样品分析,利用土壤质量评价体系对各样点的土壤质量状况进行评价,探讨盐沼植被演替过程中和围垦成农田后的土壤质量演变规律.结果表明:随着盐沼植被的发育演替,湿地土壤的物理性状得到改善,有机碳含量增加,氮、磷等养分得到积累,土壤微生物生物量和酶活性均得到明显提高;同时,不同植被类型及发育时间导致土壤性状间的差异.与盐沼湿地相比,围垦农田土壤含盐量下降到0.01%～0.04%,微生物和酶的活性均得到提高,土壤质量明显改善.土壤质量综合指数(SQI)由低到高依次为光滩(0.194)<碱蓬滩(0.233)<白茅滩(0.278)<互花米草滩(0.446)<玉米地(0.532)<棉花地(0.674)<大豆地(0.826).自然植被的正向演替是提高盐沼湿地土壤质量的有效途径.     

典型草原区不同生境反硝化菌群的空间特征

【背景】锡林河-河滨湿地-阶地草原是蒙古高原典型草原区代表性的水生-湿生-陆生生境,但不同生境中反硝化菌群的空间分布特征尚不明晰。【目的】阐明典型草原区不同生境反硝化菌群的组成、丰度、空间分布特征及异质性成因。【方法】利用16S rRNA基因测序研究锡林河流域水生、湿生、陆生生境6个样带沉积物/土壤细菌群落组成及相对丰度。基于2014年及以前文献报道的反硝化细菌及16S rRNA基因信息构建参比菌库,筛选生境关联的反硝化菌属。通过典范对应分析等探究反硝化菌群空间异质性成因。【结果】参比菌库包含80种反硝化细菌(65个属),6个样带测序获得的469个细菌属中36个为反硝化细菌属。3种生境共存的反硝化细菌有14个属,其中黄杆菌属(1.65%-14.17%)和噬氢菌属(1.56%-1.69%)是水生和湿生生境共有的优势菌,假单胞菌属(1.85%)是低河漫滩样带的优势菌。空间分布特征显示反硝化菌群沿水生-湿生-陆生生境呈现先升后降的分布趋势,在低河漫滩湿地达到最高值。典范对应分析表明:黄杆菌属、噬氢菌属、气单胞菌属、鞘氨醇单胞菌属等与pH值、水分及沙粒含量呈正相关关系,而芽孢杆菌属、链霉菌属、马杜拉放线菌属等与粘粒、粉粒、有机质、总氮含量等呈正相关关系。【结论】典型草原区反硝化菌群组成及丰度具有明显的生境异质性,低河漫滩湿地是反硝化细菌生长繁殖的最佳生境,由颗粒组成、水分含量和pH等环境因子共同驱动。