高原鼢鼠扰动及恢复年限对高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性的影响

为了研究高原鼢鼠扰动后退化高寒草甸恢复演替的动态过程,利用常规实验室分析方法和Biolog-ECO生态板法对青藏高原东缘高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性进行分析.结果表明: 高原鼢鼠扰动显著降低了土壤有机质、全氮、速效氮和速效磷含量,对土壤全磷和全钾含量无显著影响;在一定植被恢复年限内,土壤微生物的碳源利用率、Shannon、Pielou和McIntosh指数随着植被恢复年限的增加而升高;主成分分析表明,碳水化合物和氨基酸是土壤微生物利用的主要碳源类型;冗余分析表明,土壤pH、有机质、全氮、速效氮和全钾是影响土壤微生物代谢活性和功能多样性的主要因子.不同植被恢复年限土壤微生物功能多样性的变化可能是对地上植被、土壤微生物群落组成和土壤养分变化的响应.     

基于Biolog-ECO方法的两种不同草原中5种不同植物根际土壤微生物群落特征

【背景】土壤微生物是草原生态系统的重要组成部分,在调节植物生长、促进土壤结构的形成及维持草原生态系统功能和稳定性等方面有着不可替代的作用。【目的】探究内蒙古自治区四子王旗两种不同草原中5种不同植物根际土壤微生物群落代谢功能的多样性。【方法】利用Biolog-ECO微平板法分析四子王旗荒漠草原中阿德格和格根塔拉2个样地中短花针茅、冷蒿、细叶葱、阿尔泰狗娃花和银灰旋花5种植物根际土壤微生物群落多样性特征。【结果】两种不同草原中5种不同植物根际土壤中可培养微生物数量存在显著性差异(P0.05),阿德格草原中短花针茅根际土壤中可培养微生物总数显著高于其他植物根际,格根塔拉草原中阿尔泰狗娃花根际土壤中可培养微生物总数显著高于其他植物;两样地不同植物根际土壤微生物的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)均表现为格根塔拉样地高于阿德格样地,而且呈"S"型变化。培养96 h后格根塔拉草原5种植物的Shannon指数与Simpson指数高于阿德格草原,同时银灰旋花根际土壤微生物多样性指数在两个草原中差异极显著;两个草原不同植物根际土壤微生物对碳源的利用主要是氨基酸类和碳水化合物碳源,对于L-天门冬酰胺、r-羟基丁酸、L-丝氨酸和D-半乳糖醛酸等碳源的功能微生物显著富集,根际土壤微生物的AWCD和多样性指数与细菌、放线菌以及土壤微生物总数呈极显著正相关性(P0.01),均匀度指数与细菌、放线菌以及土壤微生物总数量呈显著负相关性(P0.05)。【结论】不同植物根际土壤微生物对碳源的利用能力和偏好出现差异,而且根际土壤微生物数量越高,微生物碳代谢能力、微生物群落多样性越丰富。     

参豉对气虚血瘀模型大鼠肠道微生物及其代谢多样性的影响

【背景】参豉为人参与大豆采用自淡豆豉中分离获得的优势益生菌株共同发酵而成。已证明对气虚血瘀模型大鼠血液指标具有明显的调节作用,但对肠道微生态作用尚不明确。【目的】以气虚血瘀模型大鼠为材料,探讨参豉对肠道微生态是否具有调节作用。【方法】采用长期"力竭游泳+饥饿"方法建立大鼠气虚血瘀模型,造模同时分别灌胃给药参豉高、中、低剂量(每日6、3、1.5 g/kg体重)及补阳还五汤剂60d后,分析肠道6种常驻菌群数量变化;并采用Biolog-ECO自动微生物鉴定系统研究大鼠肠道微生物的代谢情况。【结果】参豉能够促进气虚血瘀模型大鼠肠道中有益菌脆弱拟杆菌、乳酸菌及双歧杆菌的增殖,调节肠杆菌及肠球菌数量使其趋于正常水平,并抑制有害菌产气荚膜梭菌的增殖。Biolog结果显示参豉高剂量组AWCD值与空白组接近;培养48 h时,模型组Shannon指数、Shannon均匀度、Simpson指数以及Mclntosh指数均显著高于空白组,差异显著(P0.05或P0.01),而参豉高剂量组Shannon指数、Shannon均匀度、Simpson指数与空白组相接近,差异无统计学意义(P0.05),与模型组相比差异极显著(P0.01);聚类分析与主成分分析显示参豉各剂量组与空白组、模型组、补阳还五汤组差异明显,可能与不同剂量参豉对气虚血瘀模型大鼠肠道微生态的调节作用相关。【结论】参豉对气虚血瘀模型大鼠肠道菌群具有明显的改善作用。     

粉垄耕作对耕地土壤酶活性、微生物群落结构和功能多样性的影响

粉垄耕作是中国的一种新型耕作技术,对耕地质量和作物增产有重要影响。设置传统耕作深度20 cm(CK)、粉垄耕作深度35 cm(FL1)和粉垄耕作深度50 cm(FL2)对玉米耕地进行处理,重点研究了粉垄耕作技术对土壤微生态的影响,并阐明土壤微生物群落组成及功能对粉垄耕作的响应。结果表明,FL1、FL2和CK处理玉米产量分别为8.58、8.38和6.22 t/hm~2,FL1和FL2处理增产率分别为34.7%—37.9%。在0—20、20—40 cm土层中,粉垄耕作两个处理的土壤酶活性、微生物群落多样性和功能多样性均显著高于CK处理。通过结构方程模型发现,粉垄耕作直接提高了土壤酶活性、细菌参与养分循环的功能基团和细菌的群落结构,并通过细菌群落间接影响了真菌群落,增加了真菌参与养分循环的功能基团和真菌群落多样性,使土壤微生物碳源利用的能力和功能多样性指数得到提升,以FL1效果更佳。总之,研究从微生物的角度解释了粉垄耕作对土壤微生态的影响机制,为粉垄耕作提升土壤耕地质量提供了理论依据。     

Functional diversity of soil microorganisms in Casuarina equisetifolia woodlands of different stand ages in Hainan Island

为研究不同林龄木麻黄(Casuarina equisetifolia)林地土壤微生物功能多样性的动态变化, 通过Biolog系统对海口市桂林洋开发区滨海不同林龄(幼龄林(林龄5-8年)、中龄林(林龄15-20年)和成熟林(林龄30年及以上))的木麻黄林地土壤微生物的功能多样性进行了分析。结果表明: (1)对照裸地和成熟林林地土壤微生物对所使用的Biolog-ECO微孔板中的31种碳源的利用率和对这31种碳源的各分类碳源的利用率高于中龄林与幼龄林林地; (2) Shannon-Wiener指数(H′), McIntosh、Simpson多样性指数随着林龄增大而增大, 不同林龄林地间的H′差异显著, 幼龄林和中龄林的McIntosh、Simpson多样性指数无显著差异; (3)主成分分析结果表明, 在主成分分离中起分异作用的主要碳源为单糖和氨基酸。林地土壤微生物群落多样性随着林龄增加而增高, 这可能是林分凋落物、植物根系分泌的次生代谢物、土壤养分、林地土壤特异性微生物等共同作用的结果。     

克拉玛依石油污染土壤微生物群落结构及其代谢特征

为了分析克拉玛依油区内土壤中正构烷烃含量间的差异,微生物群落生理多样性、微生物代谢活性在不同石油污染梯度土壤中的变化规律。本研究采用GC、平板稀释法、Biolog微平板技术探讨了土壤微生物群落特征在3种不同污染程度下的变化情况。研究表明,石油污染土壤烷烃含量与微生物代谢活性呈显著负相关(r=-0.783, p<0.05)。随着石油污染程度增加微生物数量呈下降趋势,不同石油污染土壤中细菌数量占决定优势,细菌>真菌>放线菌。不同石油污染土壤微生物群落对6大碳源的利用体现出差异。主成分分析(PCA)表明,清洁土壤与石油污染土壤对底物利用有明显差异。石油污染严重土样碳源利用率为"酯类>酸类>胺类>氨基酸类>单糖/糖苷/聚合糖类>醇类"。本研究成果为后期修复污染土壤时调整投入的碳源底物等提供科学帮助。     

水稻细菌性条斑病发生对水稻根际土壤微生物群落碳代谢多样性的影响

为了解水稻在水稻条斑病发生的不同病理期水稻根际土壤微生物的群落结构和功能多样性,以对水稻条斑病抗性不同的两个水稻品种CG2和IR24为对象,利用Biolog-ECO对两个品种条斑病未发生的分蘖期和条斑病发生的孕穗期水稻根际土壤进行碳代谢多样性分析,表明两个水稻品种健康期的总碳源利用强度高于发病期,对各碳源的利用均明显高于孕穗期。抗性品种CG2健康期根际土壤的微生物群落比发病期根际土壤的Shannon指数、Simpson指数和McIntos指数分别提高7.184%、54.568%和45.792%;感病品种IR24健康期根际土壤的微生物群落结构比发病期根际土壤的Shannon指数、Simpson指数和McIntos指数分别提高4.646%、33.279%和41.134%。通过主成分分析和聚类分析表明,两个水稻材料的不同生理期根际土壤微生物的碳源利用发生了改变,氨基酸类、糖类和酸类碳源是区分水稻不同病理期的敏感碳源。水稻大面积条斑病发生的孕穗期相对于条斑病尚未发生的分蘖期,根际土壤微生物的碳源利用有所改变,微生物群落结构多样性和功能多样性降低。     

三种不同土壤改良剂对黄瓜根际微生物数量和群落代谢功能多样性的影响

【背景】土壤微生物在调节植物生长、提高土壤养分利用率及维持生态系统稳定性等方面发挥着重要作用。【目的】探讨蚯蚓原位处理废弃物及脱硫石膏改良土壤后的微生物群落结构多样性特征,深入研究黄瓜根际微生物群落数量与微生物指数之间的相关性。【方法】通过平板培养法测定可培养真菌、细菌、放线菌群落数量与Biolog-ECO微平板法分析OD590值微生物碳源利用率相结合,研究蚯蚓处理废弃物原位生成蚯蚓粪替代土壤(T1)、脱硫石膏(3 t/hm2)(T2)、蚯蚓处理废弃物原位生成蚯蚓粪与脱硫石膏混施(T3)这3种土壤处理下栽培黄瓜,其根际微生物群落多样性特征。【结果】T1、T3处理的可培养放线菌数量显著高于CK、T2;细菌与真菌菌落数量无显著性差异。各处理的平均每孔颜色变化率(average well color development,AWCD)呈“厂”型趋势变化,在0-96h上升迅速,96-144h缓慢上升至最高值,T1、T3处理的AWCD值高于CK、T2。与对照相比,各处理的AWCD值、Shannon指数、Simpson指数、Pielou指数和McIntosh指数存在显著性差异。与CK相比,T1与T...     

沼液还田对旱地红壤微生物群落代谢与多样性的影响

通过沼液还田定位实验,按照不同沼液全氮还田比例设6个等氮量(N-P_2O_5-K_2O量均为120-90-135 kg/hm~2(对照除外))处理:对照(不施肥,CK)、100%化学氮(NPK)、15%沼液氮+85%化学氮(BS15)、30%沼液氮+70%化学氮(BS30)、45%沼液氮+55%化学氮(BS45)和100%沼液氮(BS100),运用Biolog-ECO技术分析0—20cm花生收获期土壤微生物群落代谢功能多样性,阐明微生物群落代谢与沼液还田量的相关关系。结果表明:①BS45、BS30处理土壤微生物群落碳源代谢强度(AWCD)显著高于CK和NPK处理;而BS15、BS100处理土壤微生物群落碳源代谢强度(AWCD)与CK和NPK处理则无显著差异;②土壤微生物群落碳源代谢强度(AWCD)、丰富度指数、Shannon指数、Simpson优势度指数均表现为BS45BS30NPKCKBS100BS15;③结合主成分分析和聚类分析,表明各处理土壤微生物群落功能多样性分为4组:BS45、BS30处理为一组,微生物群落代谢活性最强,特别是碳水化合物、氨基酸、聚合物和胺类等碳源的代谢能力;NPK、CK、BS100处理为一组,微生物群落代谢活性次之;BS15处理为一组,微生物群落代谢能力最低,其碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类等碳源的代谢能力均为最低。结合主成分分析综合得分,土壤微生物群落代谢和多样性的顺序为BS45BS30NPKCKBS100BS15。可见,沼液还田显著影响旱地红壤微生物群落的代谢活性和多样性,沼液不能完全替代化肥,当沼液全氮还田比例在30%—45%时,微生物群落代谢活性最强,有利于土壤质量提高,适于在我国旱地红壤地区推广。