人参种植对林地土壤细菌群落结构和代谢功能的影响

揭示人参种植对土壤微生物群落结构和代谢功能的影响,对防治人参连作障碍具有重要的理论意义。利用高通量测序技术研究了林地和由林地开垦耕种人参3a和4a后土壤微生物群落结构和代谢功能的变化。结果表明,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、绿弯菌门(Chloroflexi)是林地和人参种植土壤微生物的主要优势类群。林地开垦种植人参后,土壤放线菌门和疣微菌门的相对丰度显著增加,土壤酸杆菌门的相对丰度显著降低;而土壤微生物多样性指数明显降低。除趋势对应分析(DCA)显示不同种植a限人参的土壤微生物群落结构存在明显差异。Tax4Fun功能预测表明,人参种植后土壤微生物的萜类化合物和聚酮类化合物代谢与信号转导功能的相对丰度显著降低,而膜转运功能的相对丰度增加。典范对应分析(CCA)和Partial Mantel Test分析表明,土壤速效钾、全钾含量和土壤pH值是影响土壤微生物群落结构的重要因子。因此,林地开垦种植人参对土壤微生物群落结构、多样性以及代谢功能产生了显著影响,土壤速效钾、全钾含量和pH值是影响土壤微生物群落结构的重要因素。     

毛竹种植对土壤细菌和真菌群落结构及多样性的影响

为揭示天然林改为毛竹林过程中土壤微生物变化规律,在浙江省湖州市安吉县和长兴县两地选择不同种植历史的粗放经营毛竹林,分层采集0～20和20～40 cm的混合土壤样品,应用PCR-DGGE技术分析土壤细菌和真菌群落结构及多样性变化.结果表明: 在马尾松林改种毛竹林或毛竹林入侵杂灌阔叶林形成毛竹纯林过程中,土壤细菌和真菌的群落结构均发生明显变化,且细菌结构对毛竹种植的响应更敏感;随着毛竹生长时间的延长,表层土壤细菌群落表现出抵抗干扰、最后向改种毛竹之前状态恢复的趋势.毛竹种植时间、样地和土层均对土壤细菌和真菌多样性产生显著影响,其中样地和土层的影响明显大于种植时间.土壤性质和细菌、真菌结构的冗余分析结果表明,不同地点、不同土层驱动土壤微生物结构随时间变化的主要因子没有一致规律,且第1、2轴对样地变化的解释率大多低于65.0%,说明除本研究分析的5个土壤化学指标外,可能还有其他土壤理化性质共同驱动微生物结构的变化.     

种植模式和坡位对茶园土壤细菌群落结构及功能类群的影响

茶树（Camellia sinensis L.）种植是亚热带丘陵山区主要的土地利用类型,茶园种植模式是影响土壤细菌群落结构的主要人为因素。为揭示种植模式和坡位对土壤细菌群落结构和功能的影响,选取两种不同种植模式（常规和有机种植模式）和3个坡位（上、中、下坡位）表层土壤（0-20cm）为对象,采用野外调查、Illumina Miseq高通量测序和PICRUSt2功能预测相结合的研究方法,研究不同种植模式和坡位下土壤细菌群落结构和功能特征,阐明土壤理化性质对土壤细菌群落结构的影响,预测土壤细菌功能特征。研究结果表明：（1）与常规种植模式相比,有机种植模式茶园土壤细菌Alpha多样性有所降低,其中中坡位常规茶园土壤细菌Sobs和Simpson指数显著高于有机茶园（P<0.05）;从坡面尺度看,两种种植模式下土壤细菌Alpha多样性指标均以中坡位最高,其中常规茶园中坡位土壤细菌Ace和Simpson指数均显著高于下坡位（P<0.05）。（2）各样地茶园土壤细菌共获得29个门82个纲190个目316个科517个属929个种,主要细菌优势门为绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacterita）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）。土壤细菌群落优势属以AD3、热酸菌属（Acidothermus）、norank_f__norank_o__Elsterales和norank_f__Xanthobacteraceae为主。（3）主坐标分析（PCoA）显示,不同种植模式的茶园土壤细菌群落结构存在明显差异,常规种植模式下不同坡位之间的土壤细菌群落结构有显著差异（P<0.05）,有机种植下不同坡位之间的土壤细菌群落结构无显著差异。置换多元方差分析（PERMANOVA）结果表明不同种植模式的土壤细菌群落结构差异显著（P<0.05）,而不同坡位土壤细菌群落结构无显著差异（P>0.05）,说明种植模式对茶园土壤细菌群落结构的影响更大。组间群落差异分析（LEfSe）表明,57个差异物种对种植模式非常敏感,不同种植模式富集了不同的细菌类群。（4） PICRUSt2功能预测共获得6个一级功能层和46个二级功能层,表现出功能上的丰富性,土壤细菌群落在代谢、遗传信息处理和环境信息方面功能活跃。有机种植模式提高了土壤细菌碳水化合物代谢、氨基酸代谢、膜运输、信号转导、脂质代谢及外源生物降解与代谢功能。（5）相关分析和冗余分析结果表明,土壤碱解氮、速效磷、全磷、全钾和pH是影响土壤细菌群落丰度和多样性的主要影响因子。总体而言,有机种植模式改变了茶园土壤细菌群落结构和代谢功能,增加土壤有益细菌的数量,有利于保持茶园土壤可持续的生态环境。     

种植密度对马尾松人工林土壤磷转化功能微生物与细菌群落结构的影响

森林植被生长普遍受土壤磷素养分限制.研究不同种植密度人工林土壤磷素组分特征与磷转化功能微生物群落结构的关系,可为选择合适的人工林经营措施提供理论依据.以广西南宁市横县镇龙林场长期定位试验样地的4种密度(低密度(2500株·hm-2)、中密度(3300株·hm-2)、中高密度(4500株·hm-2)和高密度(6000株·...     

机场草坪植被调控对土壤细菌群落结构与功能的影响

为了探究植被调控对土壤细菌群落结构和功能的影响,对天津滨海国际机场草地植被进行单一草坪植物建植和高强度刈割,在调控后第3年的春、夏、秋季节取调控区土壤样本,利用16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt软件,分析了不同植被调控方式下土壤细菌组成、多样性及季节性变化,预测细菌功能特征。结果表明,各样地共有的优势菌门（相对丰度>5%）有变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）。与对照区相比,刈割调控区土壤放线菌门相对丰度显著增加;单一草坪建植调控区,夏季土壤芽单胞菌门相对丰度显著增加（P<0.05）。刈割调控、高羊茅及黑麦草调控区,土壤细菌门之间相关性较对照分别减弱21.4%、46.4%和67.9%,使细菌网络结构更为简单。夏季和秋季3个调控区土壤细菌群落的Shannon指数和Chao1指数显著高于对照区,而秋季Simpson指数显著低于对照区（P<0.05）。KEGG代谢途径差异分析可知,刈割调控、高羊茅和黑麦草调控区,土壤细菌分别有25、24和23个代谢通路的功能基因丰度显著低于对照区,主要体现在聚糖的生物合成与代谢、细胞运动、细胞生长与死亡、核苷酸代谢等通路上。可见,机场植被调控改变了土壤细菌群落的组成,简化了细菌网络结构,代谢功能也明显下降。     

集约经营对毛竹林土壤固氮细菌群落结构和丰度的影响

为揭示集约经营对毛竹林土壤固氮细菌群落特征的影响,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和荧光定量PCR技术,分析集约经营0(CK)、10、15、20、25年毛竹林土壤固氮菌群落结构和丰度的变化规律,并探讨了影响土壤固氮菌群落的主要环境因素.结果表明： 毛竹林集约经营导致土壤pH下降而速效养分积累;集约经营初期(10年)和后期(25年)土壤固氮细菌的群落结构与对照相似,而中期的15年和20年则与对照差异较大.固氮菌多样性指数和丰度均呈现先减少后增加的趋势,经营15年时达到最小值;土壤固氮细菌表现出对集约经营干扰的抵抗和恢复反应.冗余分析表明,土壤速效钾、水解氮、硝态氮和铵态氮的含量与固氮菌群落结构的变化有较强的相关性,表明集约经营措施导致了土壤固氮细菌短期的变化,但长期而言,不会对土壤固氮细菌产生不良影响.     

集约种植雷竹林土壤细菌群落结构的演变及其影响因素

应用PCR-DGGE技术研究了雷竹林种植过程中土壤细菌群落结构的变化,并运用冗余分析（RDA）手段提取雷竹林土壤细菌群落多样性的干扰控制因子.结果表明：水稻田改种雷竹后,土壤细菌群落的Shannon指数及丰富度指数均显著增加;长期的集约种植过程对雷竹林土壤细菌群落结构产生了影响,主要细菌种群发生了变化,多样性指数表现为先增加、后期大幅降低的趋势.RDA分析表明,土壤pH、总氮、碱解氮以及速效钾这4个变量能够解释高达76.1%的样本总变异,其中土壤pH对细菌群落结构影响最大,但未达到显著水平,表明长期集约种植的雷竹林土壤细菌群落结构的变化是多种环境因子共同作用的结果.     

食细菌线虫对土壤微生物量和微生物群落结构的影响

线虫与微生物的相互作用研究往往是在悉生培养体系 (gnotobiotic microcosm)中进行 ,为了研究在自然或开放土壤条件下土壤线虫与微生物的相互作用 ,作者在开放盆栽体系中接种土壤食细菌线虫 (原小杆线虫 ,Protorhabditis sp) ,研究在小麦不同生育期、在有和无根系作用下食细菌线虫对土壤微生物量和微生物群落结构的影响。结果表明 :接种线虫分别使 SMBC、SMBN、SMBP提高了 2 6 .4 %、32 .9%、2 1.8% ,这种促进作用除个别无根系土和非根际土处理外 ,均达到显著性差异。根际土中的 SMBC、SMBN、SMBP>非根际土 >无根系土。从方差解释比例 v来看 ,SMBN受线虫的影响最大 (v=2 4 % )、其次是 SMBC(v=16 % )、然后是 SMBP(v=12 % ) ,线虫对 SMBC的促进作用在根际土中最突出。接种线虫对土壤细菌、真菌和放线菌的数量有明显的影响。在苗期的无根系土和根际土中 ,接种线虫显著降低了细菌的数量、特别在根际土中尤为突出 ,但在其它处理中却增加了细菌的数量。接种线虫对真菌和放线菌数量的促进作用比对细菌更为明显 ,接种线虫后真菌和放线菌数量的总平均值分别比未接种提高了 4 8.5 %和 6 8.2 % ,而细菌数量的总平均值没有变化。细菌数量与微生物量 C相关散点图表明二者相关性在根际土、非根际土和无根系土中均未     

毛竹林集约经营对土壤固碳细菌群落结构和多样性的影响

为揭示毛竹集约经营对土壤固碳细菌的影响,分别采集集约经营时间为0、10、15、20年和25年的毛竹林土壤(0—20 cm和20—40 cm)土壤,应用实时荧光定量PCR、T-RFLP以及cbbL基因文库方法,分析毛竹林长期集约经营过程中土壤固碳细菌丰度和群落结构多样性的变化,通过冗余分析(RDA)探讨影响土壤固碳细菌群落的主要环境因素。结果表明,长期的集约经营显著提高了毛竹林表层和亚表层土壤的养分含量,土壤pH值却明显降低。集约经营毛竹林土壤固碳微生物数量并未表现出与SOC的相关性,而与N素水平的变化显著相关。具体表现为:随着集约经营的进行表层cbbL基因丰度呈先上升(10年)后下降的规律,与氮素水平呈正相关(P0.05);亚表层土壤cbbL基因丰度则呈直线下降的趋势,与C∶N呈正相关(P0.05)。集约经营导致表层和亚表层土壤微生物群落结构改变,表层固碳细菌多样性指数下降。由系统发育分析可知,不可培养固碳细菌占56%比例,土壤中共同的优势种类多为变形菌和放线菌,以兼性自养为主。RDA分析结果表明土壤酸化和养分积累是毛竹林土壤固碳细菌群落和多样性变化的重要原因。     

滴灌对苜蓿根际土壤细菌多样性和群落结构的影响

【背景】细菌作为土壤微生物中的重要类群,能够有效促进土壤物质循环和能量流动,细菌多样性以及群落结构能够反映土壤的质量状况。【目的】了解滴灌条件下苜蓿根际土壤细菌群落结构及多样性变化,探讨土壤环境因子对细菌群落结构的影响。【方法】基于细菌16Sr RNAV3-V4区高通量测序技术,分析比较滴灌与自然降雨两种模式下生长的苜蓿根际与非根际土壤中细菌多样性和群落分布规律,然后采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)探讨土壤环境因子与细菌多样性的关系。【结果】苜蓿根际土壤中细菌多样性丰富,滴灌根际土壤中细菌多样性显著高于自然降雨根际土壤;土壤样品中共检测到细菌46门53纲116目220科469属,主要的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,25.27%-34.42%),其中α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,11.41%-18.97%)为优势亚群,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,1.00%-4.54%)为优势属。相较于自然降雨,滴灌条件下苜蓿根际土壤细菌的6个门和16个属的群落结构发生显著变化;此外,RDA分析表明,不同环境因子对微生物群落的影响不同,滴灌根际土壤中9个细菌属的丰度与全磷、全钾、有效磷、碱解氮、有机质、土壤中性磷酸酶以及土壤脲酶的含量显著正相关。【结论】滴灌作为新型节水技术,在促进植物生长、提高产量、节约成本的基础上增加了植物根际土壤中细菌多样性和丰度,该结果为新型灌溉体制的改革以及土壤微生物资源的开发利用提供科学数据。     

大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落结构的影响

【目的】了解大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落结构和多样性的影响。【方法】采用稀释平板法,分别对云南滇池紫根水葫芦放养区(ZW)、野生型普通水葫芦放养区(PW)、未放养水葫芦对照区(CK)水体中细菌进行分离,并对其16S r RNA序列进行分析。【结果】分别从ZW、PW、CK 3种水体分离得到54、49、40株菌落形态差异的细菌,Shannon-Wiener多样性指数分别为3.17、3.07、2.73,细菌数量分别为1.35×107、8.35×106、2.70×106 CFU/L。16S r RNA序列分析表明,ZW、PW、CK 3种水体可培养细菌主要包括变形菌门α亚群(Alphaproteobacteria,35.1%、32.4%和40%)、放线菌门(Actinobacteria,18.9%、32.4%和20%)、变形菌门β亚群(Betaproteobacteria,13.5%、5.9%和16.0%)、变形菌门γ亚群(Gammaproteobacteria,13.5%、14.6%和12.0%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,13.5%、8.8%和8.0%)和厚壁菌门(Firmicutes,2.7%、5.9%和4.0%)。在属的水平上,3种水体仅有鞘氨醇盒菌属(Sphingopyxis)、红细菌属(Rhodobacter)、黄色杆菌属(Xanthobacter)、新鞘脂菌属(Novosphingobium)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)、微杆菌属(Microbacterium)、链霉菌属(Steptomyces)、黄杆菌属(Flavobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)等10个属的细菌为共有菌属。【结论】大水面放养水葫芦提高了富营养化湖泊水体中可培养细菌的多样性,改变了细菌的群落结构。     

土壤抑真菌作用与细菌群落结构的关系

自然清洁土壤所具有的抑真菌作用,是健康土壤的一种自然属性,也是土壤质量的重要指标之一,对控制农作物土传病原真菌的爆发具有积极的生态学意义.本试验以中国科学院沈阳生态实验站近10年未受农药和肥料影响的撂荒地土壤作为自然清洁土壤样品,通过高温（对照、100 ℃、110 ℃、121 ℃）处理得到具有不同抑真菌作用的土壤模型,采用PCR DGGE(变性梯度凝胶电泳)方法对上述土壤样品的细菌群落结构进行分析.结果表明：土壤抑真菌作用与土壤细菌群落结构紧密相关;对照清洁土壤抑真菌作用最强,处理后土壤细菌群落结构偏离自然清洁土壤愈远,土壤抑真菌能力愈差;DGGE特异性条带切胶测序结果表明,Sphingomonas asaccharolytica、Nitrospira sp.、Hyphomicrobiaceae sp.、Bacillus megaterium和Micrococcus sp.可能与土壤抑真菌作用密切相关.     

杉木连栽对土壤细菌群落及其抑病能力的影响

连栽导致土壤退化是制约杉木初级生产力实现的重要障碍因素,而土壤对病原菌的抑制能力决定着植物能否有效抵御病原菌侵害,是人工林土壤地力状况的重要表现。以一代、二代、三代杉木人工林和天然次生林为对象,采用平板隔空、直接对峙的方法,分析了不同代际杉木林土壤细菌群落对尖孢镰刀菌和立枯丝核菌的抑制能力。进一步利用高通量测序技术,研究了杉木林土壤细菌群落影响土壤抑病能力的生态过程。结果表明：土壤磷元素随连栽呈显著积累趋势,而土壤pH和有机质(SOM)等含量随连栽代数的增加而下降,但这些下降指标在三代杉木林与天然林土壤间无显著差异。而杉木连栽导致土壤对病原菌的抑制能力逐代降低,天然林土壤较杉木人工林对病原菌具有显著的高抑制能力。同时杉木连栽显著改变了土壤细菌群落组成,而对群落整体α-多样性影响较小,说明土壤中一些关键类群对杉木连栽响应的敏感性高于整体细菌群落的变化。进一步利用随机森林模型预测与回归分析,揭示了杉木连栽引起的土壤一些关键细菌类群丰度的降低是土壤抑病能力下降的重要原因,这些类群主要受土壤pH、SOM、TP等土壤理化因子的调控。由此,杉木长期连栽会引起土壤微环境失衡,致使土壤抑制病原菌能力下...     

耕作和施肥对不同深度黑土中细菌群落结构的影响

【目的】为探讨耕作和施加有机肥、化肥对黑土表层(0-30cm)、中层(100-130cm)及深层(200-230cm)细菌群落结构的影响,【方法】应用DGGE技术对相应土层中细菌群落结构进行了解析。【结果】结果表明,与对照相比,耕作和施加有机肥、化肥对表层黑土细菌群落结构影响较大,二者差异度为4%;而对中层和深层细菌群落结构影响较小,二者差异度为2%。对于细菌群落结构的垂向变化,中层和深层中细菌群落结构的相似性远远高于同表层的相似性。【结论】可见,耕作和施加有机肥、化肥仅对黑土表层土壤(0-30cm)具有一定的影响,而对100cm以下土壤细菌群落影响较小,细菌群落随土壤深度不同的垂向变化要远高于土壤管理措施造成的影响。     

植被对土壤微生物群落结构的影响

研究了不同土壤及覆盖其上的植被与土壤微生物群落结构和多样性的关系．植被使土壤中的微生物种类更丰富,群落多样性更高．表层土壤微生物群落中没有明显的优势种群,种间竞争作用较弱．并介绍了研究土壤微生物群落的分子生物学方法．     

Effect of sheep urine deposition on the bacterial community structure in an acidic upland grassland soil

The effect of the addition of synthetic sheep urine (SSU) and plant species on the bacterial community composition of upland acidic grasslands was studied using a microcosm approach. Low, medium, and high concentrations of SSU were applied to pots containing plant species typical of both unimproved (Agrostis capillaris) and agriculturally improved (Lolium perenne) grasslands, and harvests were carried out 10 days and 50 days after the addition of SSU. SSU application significantly increased both soil pH (P < 0.005), with pH values ranging from pH 5.4 (zero SSU) to pH 6.4 (high SSU), and microbial activity (P < 0.005), with treatment with medium and high levels of SSU displaying significantly higher microbial activity (triphenylformazan dehydrogenase activity) than treatment of soil with zero or low concentrations of SSU. Microbial biomass, however, was not significantly altered by any of the SSU applications. Plant species alone had no effect on microbial biomass or activity. Bacterial community structure was profiled using bacterial automated ribosomal intergenic spacer analysis. Multidimensional scaling plots indicated that applications of high concentrations of SSU significantly altered the bacterial community composition in the presence of plant species but at different times: 10 days after application of high concentrations of SSU, the bacterial community composition of L. perenne-planted soils differed significantly from those of any other soils, whereas in the case of A. capillaris-planted soils, the bacterial community composition was different 50 days after treatment with high concentrations of SSU. Canonical correspondence analysis also highlighted the importance of interactions between SSU addition, plant species, and time in the bacterial community structure. This study has shown that the response of plants and bacterial communities to sheep urine deposition in grasslands is dependent on both the grass species present and the concentration of SSU applied, which may have important ecological consequences for agricultural grasslands.