养分管理对农田土壤微生物量的影响

土壤微生物与土壤质量、健康、植物的生产力和农业的可持续发展密切相关。任何对土壤中微生物的扰动都可能影响土壤的长期生产力,并可能产生严重后果。大量研究结果表明,肥料类型、施肥处理年限长短、施肥水平高低及施肥措施都会造成土壤成分的变化,进而影响土壤中微生物的生长以及繁殖。简要介绍了微生物量的几种测定方法,综述了各种养分管理措施对农田生态系统中土壤微生物量的影响,从而了解土壤微生物因人类对土壤的利用而发生的变化,以期为农业的可持续发展和生态环境的保护提供理论依据。     

模拟氮沉降和降雨变化对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响

研究氮沉降和降雨变化对土壤细菌群落结构的影响,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统影响的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉分别模拟氮沉降和降雨增加,采用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300kg N hm-2a-1)和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分输入增加后,土壤细菌群落组成、丰度均显著变化(P0.05)。在群落中占主导的细菌门类有疣微菌门Verrucomicrobia(30.61%—48.51%)、变形菌门Proteobacteria(21.37%—29.97%)、酸杆菌门Acidobacteria(9.54%—20.67%)和拟杆菌门Bacteroidetes(4.96%—9.74%)。在常规降雨和水分添加两种条件下,随着氮添加水平的增加,占主导的细菌门类(相对丰度1%)表现出不同的变化趋势。疣微菌门相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著降低,但在氮素和水分同时添加条件下随氮添加水平升高而逐渐升高,在N200—N300时显著升高。变形菌门和拟杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下呈升高趋势,但在水分添加时却无明显变化。酸杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下升高,但在水分添加后呈明显下降趋势。放线菌门Actinobacteria相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著升高,但在水分添加后高氮添加时显著降低。厚壁菌门Firmicutes相对丰度在常规降雨条件下无显著变化,但在水分和高氮添加条件下降低。浮霉菌门Planctomycetes相对丰度在两种不同的水分添加条件下均呈先升高后降低的趋势。氮素和水分添加对土壤细菌群落结构的变化存在明显的互作效应(P0.0001)。在不同氮素和水分输入条件下共有19个土壤细菌门类相对丰度有显著差异。土壤细菌群落结构的变化主要来自于疣微菌门和酸杆菌门的相对丰度变化,两者可作为土壤细菌群落结构变化的指示种。综上,氮素和水分添加显著改变了土壤细菌群落结构,氮素和水分对土壤细菌不同门类相对丰度变化存在明显的互作效应。     

黄顶菊入侵对土壤养分和酶活性的影响

比较了外来植物黄顶菊不同入侵程度土壤养分和土壤酶活性变化规律,探讨了外来植物入侵对土壤生态的影响机制。结果表明,与裸土和本地植物土壤相比,黄顶菊入侵显著提高了有机质、全氮、硝态氮和铵态氮的含量,而全磷和速效磷的含量有所下降,且随着入侵程度增强趋势更为明显。重度入侵土壤有机质较本地植物土壤提高5.7%,全氮提高23.4%;而重度入侵土壤全磷含量只有本地植物的85%,土壤速效磷含量则下降了50%。黄顶菊重度入侵土壤和轻度入侵土壤脲酶含量分别为0.04和0.03mg.g-1.24h-1,均显著高于裸土和本地植物土壤,土壤磷酸酶活性变化规律与之类似,而多酚氧化酶无明显的变化。黄顶菊入侵可以改变土壤养分和土壤酶活性,创造对自身生长有利的土壤环境,并借此增强其竞争能力,实现种群的进一步扩张。     

转基因大豆对根际固氮细菌群落多样性的影响

为了研究种植转基因大豆在土壤生态系统中对固氮细菌的影响,应用PCR-DGGE技术分析种植不同大豆处理下土壤细菌固氮酶nifH基因的分子多样性。结果表明:低GC含量的厚壁菌门出现在DGGE图谱的上部,而且受生育时期影响比较明显;绿菌门相对保守,不受生育时期和种植品种的影响;在测序得到的46个结果中,共计28个属于变形菌门,占60.8%,广泛分布于DGGE胶的各个部位,大部分较稳定,不受种植品种或者采样时间的影响。相对于不同生育时期对根际土壤固氮细菌的影响,种植转基因大豆、亲本非转基因大豆和普通大豆之间的差异并不明显,表明种植转基因大豆对土壤固氮细菌没有明显的影响。     

黄顶菊入侵对土壤氨氧化细菌群落结构及多样性的影响

入侵植物通常会改变入侵地土壤微生物群落,进而影响到土壤养分循环以及物种之间的竞争格局。研究入侵植物对入侵地土壤微生物群落的影响不仅可以评估其对入侵地生态系统的影响,也为探明外来植物入侵的土壤微生物学机制提供理论依据。本文利用聚合酶链式反应变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术及序列分析方法研究了入侵植物黄顶菊对入侵地土壤氨氧化细菌(AOB)多样性和系统发育的影响。结果表明:未入侵土壤(CK)、入侵地根围土(BS)和入侵地根际土(RPS)土壤AOB主要为亚硝化螺菌属(Nitrosospira sp.)、亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)、不可培养的亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和不可培养的氨氧化细菌。其中,亚硝化螺菌群和不可培养的氨氧化细菌为各样地的优势类群。各样地AOB的Shannon指数(H)变化趋势为:RPSCKBS,土壤硝化潜势变化趋势与之一致,而影响H的关键理化因子分别是土壤硝态氮和铵态氮含量。黄顶菊入侵降低了BS的AOB活性,并表现出明显的根际效应,暗示黄顶菊可能通过加速自身根际氮素周转实现其成功入侵。     

贝加尔针茅草原土壤真菌群落结构对氮素和水分添加的响应

研究氮沉降和降雨变化对土壤真菌群落结构的互作效应,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉模拟氮沉降和降雨增加,采用裂区设计,应用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300 kg N hm~(-2)a~(-1))和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤真菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分添加后,土壤真菌群落中占优势的门类分别为接合菌门Zygomycota(22.0%—48.9%)、担子菌门Basidiomycota(7.8%—18.5%)、子囊菌门Ascomycota(9.4%—20.1%)、球囊菌门Glomeromycota(0.7%—3.1%)、壶菌门Chytridiomycota(0.1%—1.3%)。常规降雨条件下,随着氮添加水平升高,接合菌门相对丰度呈现出先升高后降低的趋势,N50处理最高;子囊菌门相对丰度在高氮添加时(N100—N300)呈升高趋势。而在氮素和水分同时添加条件下,随着氮添加水平升高,接合菌门相对丰度呈降低趋势,子囊菌门相对丰度变化则不明显。在相同的氮添加水平下,水分添加使接合菌门相对丰度增加,而担子菌门、子囊菌门、球囊菌门和壶菌门的相对丰度降低。在不同氮素和水分添加条件下,有5个土壤真菌门类11个真菌纲相对丰度变化显著。接合菌门的Mortierella属,担子菌门的Entolomataceae科和Geastrum属相对丰度变化极显著,可作为土壤真菌群落结构变化的指示种。PCo A分析结果也表明氮素和水分添加改变了土壤真菌群落结构。植物-土壤-微生物系统的结构方程模型结果表明,植物群落组成及植物物种丰富度的变化是土壤真菌群落结构发生变化的主要影响因素,土壤无机氮及p H的变化主要通过影响植物群落间接影响真菌群落,其对真菌群落的直接影响则较小。综上,氮素和水分添加改变了土壤真菌群落结构,且两者存在明显的互作效应,水分添加可改变氮添加对土壤真菌群落的影响。     

三种牧草植物对黄顶菊田间替代控制

在田间条件下,采用替代试验对比研究了3种1年生牧草——高丹草、紫花苜蓿和欧洲菊苣与入侵我国华北地区的一种外来植物黄顶菊之间的相对竞争表现;通过设置不同牧草与黄顶菊组合的替代比例(牧草与黄顶菊分别单种及1∶1、1.5∶1和2∶1比例混种),建立了3种牧草与黄顶菊的田间替代试验区。结果表明:随着3种牧草替代比例的增加,其盖度也逐渐上升,均对黄顶菊表现不同程度的抑制,其中高丹草出苗较黄顶菊更早且具有更强的遮阴能力,在各混种替代组合中完全抑制了黄顶菊生长,抑制率达100%;紫花苜蓿和欧洲菊苣与黄顶菊的混种种群中,黄顶菊的生物量、株高等均极显著低于对照,且在中等替代比例(1.5∶1)下对黄顶菊的抑制效果为最佳,抑制率分别为87.7%和96.2%;在与3种牧草竞争的条件下,黄顶菊相对产量均显著1.0,表明黄顶菊种间竞争显著小于种内竞争,使该外来种生长受到有效抑制。在黄顶菊已入侵和易于入侵的生境建立牧草替代种群是进行生态重建和保持当地生物多样性的有效手段。     

毕赤酵母中植酸酶和内切葡聚糖酶共表达菌株的构建及其高效表达(英文)

植酸酶和内切葡萄糖苷酶广泛应用于动物饲料添加剂中,能更有效地帮助饲料的利用,同时为动物的生命活动提供必需的重要物质。首先构建重组质粒pPICZα-EG,经过线性化后,电转化到含有植酸酶phyA基因的毕赤酵母感受态细胞中,构成含有植酸酶基因和内切葡萄糖苷酶基因的重组体菌株GS115-phyA-EG。经甲醇诱导后其活性分别达到出发菌株GS115-phyA和GS115-EG的39.4%和56.2%。酶学性质的分析显示,最适反应温度和最适反应的pH值分别为55℃和5.5,植酸酶和内切葡萄糖苷酶在温度为45℃~55℃,pH值为4.5~5.5时,酶活相对稳定,均能达到最高酶活的80%以上。结果表明这种在同一个系统种同时表达2种酶的方法能更好地节约时间和成本,使其在饲料工业的应用上有更广阔的前景。     

基于温度影响因子的植物物候模型的应用研究

本文根据川渝地区的物候和气候资料,采用基于温度影响因子的热时物候模型,进行了植物春季物候模拟和检验,并对通过检验的物候模型在温度因子变化下的响应灵敏性进行了分析.仁寿刺槐、北碚刺槐、北碚紫荆三种植物的展叶期和始花期可以用热时模型来进行模拟预测,并且准确度较高.在置信度为68.3%,即绝对误差小于实测值标准差σ的区间内,仁寿刺槐展叶期预测值与实测值的拟合率为87.5%,北碚刺槐展叶期的拟合率为100%,北碚紫荆展叶期的拟合率为93.33%;仁寿刺槐始花期的拟合率为100%,北碚刺槐始花期的拟合率为100%,北碚紫荆始花期的拟合率为93.33%.三种植物春季物候模型对温度因子变化响应灵敏性显示:同期温度降低2°时,植物展叶期平均推迟13d以上,始花期平均推迟11d以上;同期温度升高2°时,植物展叶期平均提前15.2d以上,始花期平均提前9,8d以上.     

放牧对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响

利用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,研究了放牧对贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原土壤细菌群落结构的影响。结果表明,放牧条件下,贝加尔针茅草原0～20cm土壤中细菌类群包括变形菌门(Proteobacteria)的α、β、γ、δ变形菌纲,放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)等,其中变形菌门、放线菌门属优势类群,疣微菌门细菌是中度放牧样地仅有的类群;典型对应分析表明,土壤细菌群落与放牧强度、土壤理化性状密切相关。轻度放牧样地土壤细菌群落与有机碳、C/N比有较为密切的关系,中度放牧样地土壤细菌群落则与全N有较密切的关系,重度放牧样地土壤细菌群落与土壤pH有关。