施用生物质炭和羊粪对宿根连作茶园根际土壤微生物的影响

茶树长期宿根连作会导致土壤酸化严重、土壤营养不平衡、根际土壤微生态结构恶化.研究生物质炭、羊粪对宿根连作茶树生长以及土壤微生物群落结构和功能的影响,探讨其对宿根连作茶树土壤环境的调节效果,可为宿根连作茶园土壤微生态的改善提供理论依据.本研究以宿根连作20年的茶园土壤为对象,利用Biolog技术和磷脂脂肪酸(PLFA)方法,研究施用生物质炭(40 t·hm^-2)和羊粪替代部分化肥对连作茶树产量和品质、土壤化学性质、根际土壤微生物群落功能和结构的影响.结果表明:施用生物质炭、羊粪1年后酸化茶园土壤的p H和土壤养分显著提高,并提高了茶叶产量.与常规施肥相比,施用生物质炭、羊粪替代部分化肥处理显著提高了茶树根际土壤微生物的碳源代谢活性和微生物多样性,对胺类、碳水化合物和聚合物的相对利用有所增加.生物质炭和羊粪处理的根际土壤总PLFA含量分别比常规施肥处理提高了20.9%和47.5%,羊粪处理还显著降低了总饱和/总单一不饱和脂肪酸比例.生物质炭和羊粪可改善茶园土壤酸化状况和土壤肥力,对宿根连作茶树的生长具有促进作用,两种措施均不同程度地增加了土壤微生物的代谢活性和微生物量、提高了多样性指数、改善了微生物群落结构.施用生物质炭和羊粪可作为调节宿根连作茶园根际土壤微生态的有效措施.     

不同年限茶树根际土壤微生物群落PLFA生物标记多样性分析

以1年生、6年生与20年生茶树根际土壤为研究对象,利用磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记法,对不同年限茶树根际土壤微生物多样性进行了研究.结果表明:6年生茶树根际土壤的PLFA总量最大,其细菌、放线菌与原生动物的PLFA含量高于其他土壤样品;20年生茶树根际土壤的真菌PLFA含量高于其他土壤样品,细菌PLFA含量与1年生茶树根际土壤相近(P＞0.05),放线菌与原生动物PLFA含量均低于其他土壤样品(P＜0.01);在20年生茶树土壤中,一些参与土壤物质循环的微生物类群的丰度在下降,一些代谢能力低的类群丰度增加;土壤酶活性分析结果表明,与6年生茶树土壤相比,20年生茶树土壤的脲酶、酸性磷酸单酯酶与过氧化物酶活性较低,蔗糖酶与多酚氧化酶活性较高;通过相关性分析发现,不同年限茶树土壤细菌、放线菌、真菌、原生动物各总PLFA与酶活性、土壤肥力因子之间密切相关;随着茶树种植年限的增加,茶树根际土壤的微生物群落结构发生了较大的变化,体现在微生物群落的多样性降低,适应于贫瘠条件与低代谢能力的种群增多,反映出根际土壤质量与一些关键酶活性出现较大幅度下降.     

茶树连作障碍形成机制及调控措施研究进展

茶树多年宿根连作后茶园土壤退化严重, 茶叶产量和品质大幅下降, 严重制约了我国茶叶的可持续生产。面对如何维持茶树高产高质这一科学难题, 连作障碍机制及其调控措施成为当前茶树栽培中急待解决的科学问题。据此文章从土壤养分失衡、土壤酸化、自毒作用、土壤微生物群落结构失衡、根际微生态等方面概述了茶树连作障碍形成机制的研究进展, 同时从化学改良、增施有机肥、生物质材料、生物菌肥、茶园多样性栽培等方面介绍缓解茶树连作障碍的主要措施, 并对今后茶树连作障碍形成机制的进一步研究及防控技术的发展方向提出展望, 以期为解决茶树连作障碍问题提供一些科学依据。     

Research Advances in the Main Ecological Functions of Root Exudates

根系分泌物在植物根系-土壤-微生物互作过程及其生态反馈机制中发挥重要作用。在植物根际复杂网络互作过程中, 根系分泌物被认为是“根际对话”的媒介, 其在调控植物适应微生境、缓解根际养分竞争及构建根际微生物群落结构方面意义重大。该文结合国内外该领域主要研究成果, 综述了根系分泌物对植物生长、土壤微生物特性及土壤养分循环的影响, 并展望了未来根系分泌物的研究方向。     

植物根系分泌物主要生态功能研究进展

根系分泌物在植物根系-土壤-微生物互作过程及其生态反馈机制中发挥重要作用。在植物根际复杂网络互作过程中, 根系分泌物被认为是“根际对话”的媒介, 其在调控植物适应微生境、缓解根际养分竞争及构建根际微生物群落结构方面意义重大。该文结合国内外该领域主要研究成果, 综述了根系分泌物对植物生长、土壤微生物特性及土壤养分循环的影响, 并展望了未来根系分泌物的研究方向。     

不同肥料对退化茶园根际土壤微生物代谢活性和群落结构的影响

于福建省安溪县桃舟乡,选择宿根连作20年茶园进行田间试验。以未施肥(CK)、氮肥(NF)、羊粪(GM)及豆科绿肥(LF)等处理后的茶树根际土壤作为供试土样,分析不同肥料对茶树根际土壤理化特性、微生物代谢活性及其不同类型磷脂脂肪酸含量变化等影响。结果表明:NF、GM和LF均能够提高茶园土壤pH值和有机质(OM)及速效钾(AK)等含量,其pH分别提高0.47%、2.36%和2.13%;OM分别提高17.56%、27.48%和54.96%;AK分别提高56.10%、63.41%和73.17%;碱解氮(AN)和速效磷(AP)在NF处理下分别下降了9.10%和335.00%;在GM处理下分别提高了17.06%和2.11倍;在LF处理下分别提高了16.70%和3.88倍;同时,施肥能提高土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和过氧化物酶等活性,且提高效果由高到底依次为LF、GM、NF;酸性磷酸酶活性(ACP)和微生物对磷素利用率(UTP)在NF处理下分别降低70.04%和249.00%;在GM处理下分别提高了24.74%和1.80倍;在LF处理下分别提高34.28%和2.51倍;与此同时,GM和LF还能够提高根际土壤微生物群落丰度以及菌群多样性。综上所述,豆科绿肥和羊粪能够有效改善茶园土壤肥力,促进根际微生物对养分的代谢活性,对提升茶园经济效益和生态效益具有现实意义。     

广东省本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落特征

【背景】近年来,油茶低效林面积较大,根际土壤微生物影响林木抗性和生长,对林业可持续发展具有重要意义。【目的】了解广东省本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落特征。【方法】利用高通量测序分析油茶根际土壤微生物群落组成。【结果】油茶根际土壤细菌有26门77纲201目377科593属676种,真菌有14门50纲121目266科502属631种。油茶根际土壤中的优势细菌为酸杆菌门和变形菌门,优势真菌为子囊菌门和担子菌门。两种油茶根际土壤微生物组成差异显著,本地油茶根际土壤的细菌多样性显著高于引种油茶。在门水平上,脱硫杆菌门细菌和罗兹菌门、被孢霉门真菌的相对丰度在两种油茶间差异显著,Amorphotheca在本地油茶根际土壤中特异性富集。两种油茶根际土壤细菌碳代谢相对丰度差异显著,真菌以腐生营养型为主,其次为病理营养型和共生营养型。本地油茶根际土壤中显著富集土壤腐生菌,而共生营养型真菌(尤其是丛枝菌根真菌)相对丰度(6.43%)显著低于引种油茶中(21.83%)。此外,有机质和养分含量是影响油茶根际土壤微生物群落的关键因子。【结论】本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落组成和结构差异显著,Amorp...     

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。     

杨树人工林连作与轮作对土壤解磷微生物类群的影响

采用宏基因组测序技术,研究了杨树人工林Ⅰ代林地和连作Ⅱ代林地根际土和非根际土、Ⅱ代林地主伐后轮作花生地和轮荒地土壤中解磷微生物类群特征及磷酸酶基因丰度变化.结果表明: 参与磷循环微生物共9属,芽孢杆菌属和假单胞菌属为优势菌群.土壤解磷微生物丰度大小顺序为轮荒地>轮作花生地>Ⅱ代林地>Ⅰ代林地;主伐更新后轮作花生地和轮荒地芽孢杆菌属和假单胞菌属丰度显著升高,节杆菌属、慢生根瘤菌属、链霉菌属丰度显著降低;但在人工林根际土壤中,与Ⅰ代林根际相比,Ⅱ代林根际土壤与此规律相反.在根际与非根际土壤中,芽孢杆菌属和假单胞菌属丰度为根际小于非根际,节杆菌属、慢生根瘤菌属、链霉菌属丰度为根际大于非根际.磷酸酶基因总丰度为Ⅰ代林地>轮荒地>Ⅱ代林地>轮作花生地,且在Ⅰ、Ⅱ代林中根际效应明显,但Ⅱ代林根际与非根际差异缩小且部分磷酸酶基因的根际丰度低于非根际丰度.解磷微生物数量与酚酸含量呈显著负相关,与pH值呈正相关.     

增温对高寒灌丛根际和非根际土壤微生物生物量碳氮的影响

本文对青藏高原东缘窄叶鲜卑花高寒灌丛生长季根际和非根际土壤微生物生物量碳和氮对增温的响应进行研究.结果表明: 窄叶鲜卑花灌丛生长季初期根际和非根际土壤微生物生物量碳和氮均显著高于生长季中期和末期.在多数时期,增温对根际土壤微生物生物量碳和氮的影响不显著.在非根际土壤中,增温对土壤微生物生物量碳和氮的影响因不同生长季节而不同: 增温使生长季初期土壤微生物生物量碳显著降低,而使土壤微生物生物量氮显著提高;生长季中期增温使土壤微生物生物量碳和氮显著提高;而在生长季末期增温对土壤微生物生物量碳和氮的影响不显著.土壤微生物生物量碳和氮的根际效应也因不同生长季节而不同: 土壤微生物生物量碳和氮在生长季初期表现为负根际效应,而在生长季中期表现为正根际效应;在生长季末期,土壤微生物生物量碳表现为负根际效应,土壤微生物生物量氮则表现为正根际效应.增温在生长季初期使土壤微生物生物量碳和氮的根际效应显著提高,而在生长季中期和末期使土壤微生物生物量碳和氮的根际效应降低.本研究初步阐明了气候变暖背景下高寒灌丛根际和非根际土壤生物学过程变化机理.     

割草和放牧对大针茅根际与非根际土壤养分和微生物数量的影响

选取内蒙古典型草原大针茅为主要研究对象,研究割草和放牧干扰对其根际与非根际土壤有机碳、全氮、有效氮、全磷、有效磷含量以及微生物数量的影响.结果表明：在割草和放牧干扰下,根际土壤有机碳、全氮、有效氮含量均有不同程度的减少,根际截存效应减弱;土壤全磷由于固定性强不易向植物根部聚集,土壤全磷的根际效应不明显;土壤有效磷异质性较大,在放牧和割草干扰下有不同程度的变化,但根际和非根际间差异不显著;放牧干扰显著减少了土壤微生物的数量;土壤养分的变化与土壤微生物数量的变化关系密切,细菌和真菌的数量变化可能对土壤养分的影响更大;相对于割草,放牧干扰更易造成根际土壤养分的流失及微生物数量的减少.     

根际微型土壤动物——原生动物和线虫的生态功能

从养分释放、土壤有机碳积累和稳定、根系激素效应、微生物多样性和功能稳定性、地上部多营养级关系及污染土壤生物修复概述了根际微型土壤动物(原生动物和线虫)对根际生态功能的影响,特别针对微型土壤动物与微生物和根系的相互作用探讨了可能的机制。微型土壤动物的选择取食、主动迁移和代谢分泌行为,不仅贡献根际生态功能,而且对土壤整体及地上部群落有强烈的影响。总之,不考虑根际微型土壤动物与微生物和根系的相互作用,就不可能对根际生态功能和调控机制有全面的认识。     

杨树人工林根际古菌群落随细根生长的演变

研究细根不同生长时期根际土壤古菌群落组成结构差异,对深入了解林木细根与土壤微生物互作关系具有重要理论意义.依据细根表面颜色,采集杨树一级细根不同生长时期(白色新生根、黄色成熟根、褐色衰老根)根际土壤并提取微生物总DNA,采用特异性引物对古菌16S rDNA V4-V5区进行扩增,利用Illumina MiSeq平台进行古菌高通量测序分析.结果表明: 新生根和衰老根根际土壤古菌群落操作分类单元(OTU)丰富度相似,而成熟根根际土壤古菌群落OTU数量较少.新生根和成熟根根际土壤共同含有134个OTU;成熟根和衰老根根际土壤共同含有87个OTU,新生根和衰老根根际土壤共同拥有90个OTU.α多样性分析表明,成熟根根际土壤古菌群落Chao1指数和ACE指数显著低于新生根和衰老根根际土壤,而衰老根根际土壤古菌群落Simpson指数和Shannon指数显著低于新生根和成熟根根际土壤.PERMANOVA分析表明,新生根和衰老根根际土壤古菌群落组成有显著差异.物种注释显示,杨树根际土壤共包含12个古菌属,其中新生根5个、成熟根10个、衰老根6个.β多样性指数表明,杨树根际土壤古菌群落相似度随着细根的生长逐渐下降,不同生长阶段细根根际土壤的古菌群落结构有较大差异.其中,占绝对优势的古菌为氨氧化古菌Candidatus_Nitrososphaera,其相对丰度超过70%.且随细根生长发育,该类古菌在根际土壤中的丰度呈现上升趋势,表明其可能与细根的生长发育关系密切.     

根际调控在缓解连作障碍和提高土壤质量中的作用和机理

近年来, 世界人口密度的提高, 全球变化的加剧, 对人类赖以生存的自然环境和社会经济的可持续发展构成严重的威胁, 由此而引发的大规模农业生产活动和对土壤资源掠夺性的过度利用导致农业生产中出现了一系列新的问题。其中, 单一化耕作模式的大力推行, 使得土壤品质下降、土壤病虫害大面积爆发; 设施农业的发展尽管取得了一些进步, 但土壤出现次生盐渍化、酸化、养分失调、微生物区系紊乱、土壤板结等问题; 尤其, 在药用植物、农作物和蔬菜栽培中, 还普遍存在严重的连作障碍问题, 导致农作物生长发育不良, 土传病害严重, 极大地降低了农产品、药材等的产量与品质。在这种农业生产问题的背景下, 通过根际调控来改善植物生长, 提高土壤质量, 有助于缓解现在和未来的农业与环境问题。根际作为隐藏在地下的介导植物与土壤环境相互作用的重要媒介, 其对土壤品质和植物养分利用效率的调控有着不可估量的潜力。根际调控作为一种新的调控模式, 对农业生产起着日益重要的作用,这其中包括作物多样性栽培、土壤微生物区系的改良、植物化感作用的利用等, 诸如此类的根际调控在对土壤的改良方面有着重要意义。文章综述了当前农业生产中遇到的新挑战, 从根际调控的角度阐述了相应的应对措施, 并对根际调控在在未来农业发展中的作用进行了展望。     

普洱地区茶叶内生细菌与根际土壤细菌群落结构分析

[目的]茶叶内生细菌、根际土壤细菌在普洱茶的发酵中起着重要的作用,还可以促进茶树生长,诱导茶树抗病性.研究其群落结构组成及相互关系可为微生物资源开发利用提供理论依据.[方法]本研究以普洱地区茶树叶片和根际土壤为材料,采用高通量测序技术,对茶叶及根际土壤细菌的16S核糖体RNA基因(16S rRNA)进行测序,比较分析茶...     

根施生物炭对设施连作土壤氮素转化及黄瓜幼苗根系氮代谢的影响

设施连作土壤普遍存在由于氮素过量积累导致的土壤障碍问题。本研究以不添加生物炭作为对照,以添加5%的生物炭(质量比)为处理,采用盆栽方式分析了生物炭对土壤微生物群落结构、氮循环功能基因丰度以及黄瓜幼苗根系生长和氮素代谢相关基因表达的影响,以期探明外源添加生物炭对设施连作土壤氮素转化的调控作用。结果表明：与对照相比,设施连作土壤添加生物炭处理后显著提高了黄瓜幼苗的株高、根系干重、总根长、根表面积和根体积;改善了根区环境,诱导黄瓜通过上调植物氮代谢相关基因的表达促进了黄瓜根系对氮素的吸收。施入生物炭显著提高了土壤微生物生物量氮、硝态氮和亚硝态氮含量,显著提高了土壤中变形菌门和蓝细菌门以及鞘脂单胞菌(土壤固氮菌)等氮代谢相关菌群丰度;增加了土壤硝化、氮同化还原功能基因丰度;增强了参与氮代谢的羟胺脱氢酶、硝基单加氧酶和碳酸酐酶活性。综上,根施生物炭改善了设施连作土壤理化性质和微生物生态系统,通过促进硝化作用和氮同化作用来调节土壤的氮循环过程,提高了植株对土壤氮素的吸收能力,最终促进了黄瓜植株生长。     

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。     

贵州省典型植烟生态区域根际土壤微生物群落多样性

土壤微生物是土壤的重要组成部分,它对土壤肥力的形成和植物营养的转化起着积极的作用。采用16S V4区高通量测序等方法对贵州省不同生态区域典型植烟土壤根际微生物群落进行分析研究,从根际土壤微生物群落特征上诠释不同生态区域典型土壤根际微生物群落的信息差异。结果表明:贵州省不同生态区域弱酸和酸性土壤占70.06%,有机碳平均2.24%,有机碳含量总体偏高,全氮与有机碳含量具有一定相关性;根际土壤微生物的OTUs数量差异明显,呈现总体是西部高于东部,南部高于北部;微生物属水平物种丰度差异显示,土壤类型对微生物群落丰度影响显著,而在土壤功能微生物上黔北区域的变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)两个门的微生物相对丰度最高,而在黔中中部区域变形菌门的丰度显著高于放线菌门的丰度。黔西南和黔中中部区域土壤微生物属水平优势种群显著高于其他地区,种群平衡度不高,具有土传病害发生的潜在危险。通过贵州省不同生态区域土壤微生物根际微生物信息分析与研究,为后续土壤生物修复奠定了良好的研究基础。     

根腐病对茅苍术根际微生物群落多样性的影响

研究茅苍术根腐病与根际土壤微生物群落之间的关系,为茅苍术根腐病微生物调控防治技术提供依据.比较了未种植茅苍术土壤、茅苍术健康植株及根腐病病株根际土壤的土壤养分和酶活性变化,并结合Illumina MiSeq高通量测序,研究了茅苍术根腐病土壤中细菌和真菌的群落结构变化.茅苍术感染根腐病后,植株根际土壤pH降低,有机质、速...     

不同管理模式对茶树碳氮磷含量及其生态化学计量比的影响

植物不同器官的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量特征能够反映植物内部的养分分配与平衡关系。该研究以福建安溪3种不同管理模式的铁观音茶园为研究对象, 设置了常规管理模式下的茶园(M1)、间作套种模式下的茶园(M2)和现代技术管理模式下的茶园(M3) 3种样地, 分析茶树根、茎、叶器官的C、N、P含量及其化学计量学特征, 养分的变异特征与异速生长关系。结果表明: M2和M3管理模式下茶树根、茎、叶N、P含量均显著高于M1管理模式, C含量差异不明显; 茶树根、茎、叶C:N、C:P、N:P均表现为M1 > M2 > M3。茶树不同器官C、N、P含量差异较大, 根据变异来源分析, 管理模式因素对C、N、P含量变异的影响均达到显著水平。根茎叶N-P的异速生长关系表明茶树不同器官的养分需求存在相似性; 土壤pH和容重是影响C:N、C:P、N:P的重要因素, 而土壤含水量和盐度对茶树根和叶C含量的影响较大。总体来讲, 间作套种以及现代化滴灌、水肥等管理模式可以改善茶树对养分的吸收效率, 对解决土壤养分不均衡问题具有正面效应。