绿肥配施氮肥对岩溶区稻田土壤微生物群落的影响

绿肥参与耕作改制是土壤培肥及作物增产的有效措施,对土壤微生物群落结构及多样性的影响至关重要。【目的】研究绿肥配施氮肥对岩溶区稻田土壤微生物群落结构的影响,阐明微生物、土壤生态环境因子及作物产量的相互关系,为岩溶稻区绿肥替代氮肥提供理论依据和数据支撑。【方法】以典型岩溶稻田土壤为研究对象,设置冬闲+不施氮肥(CK)、冬闲+氮肥(N)、绿肥+不施氮肥(M)、绿肥+氮肥(MN) 4个处理,通过3年田间定位试验,对土壤微生物进行高通量测序,解析不同施肥处理对细菌和真菌群落的影响。【结果】与CK相比,MN处理显著提高了早稻产量,提升了土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量,降低了速效磷含量。MN处理显著提高细菌群落丰富度及多样性,而真菌群落丰富度和多样性在MN处理有降低趋势。岩溶稻田土壤优势细菌类群主要为Chloroflexi、Proteobacteria和Acidobacteria等,优势真菌类群主要为Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota等。冗余分析(RDA)结果表明,土壤速效钾是影响土壤细菌群落组成的关键环境因子。共现网络分析结果表明,细菌-真菌群落交互关系主...     

东北丘陵区林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的影响

【目的】通过研究林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的影响,为丘陵区耕地长期施肥下农田土壤微生物多样性丧失的影响机制以及未来的退耕还林过程中土壤微生物多样性的提升和土地可持续利用研究提供一些基础数据和技术支撑。【方法】采用实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,qPCR)和高通量测序技术解析土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度、多样性和结构变化,并耦合土壤化学性质分析,明确土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度和多样性与土壤化学性质的关系以及关键的驱动因子。【结果】林地垦殖为农田后,长期施肥导致土壤酸化,pH从5.58降至4.72,而土壤速效磷则从2.49 mg/kg增至49.3 mg/kg。相应地,耕地土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度和Shannon指数均显著低于林地。基于编码碱性磷酸酶的phoD基因(alkaline phosphatase-encoding gene)序列的物种分类表明,丘陵区土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的优势门为变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia),其中林地土壤的蓝藻门的相对丰度显著高于耕地。耕地土壤的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度显著高于林地,而中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、Chlorogloea属、Gemmata属、Phormidesmis属和Pseudolabrys属的相对丰度显著低于林地。土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落结构因林地转型耕地而发生显著改变。phoD基因丰度和Shannon指数与pH显著正相关,而与总磷、速效磷、硝态氮和铵态氮均显著负相关,其中土壤速效磷是这些影响因素中影响最强烈的,长期施用无机磷肥导致含碱性磷酸酶的土壤细菌群落对有机磷分解的能力退化。【结论】林地转型耕地加之长期施肥改变了土壤pH和速效磷,并在其他理化因子的协同驱动下,导致土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的显著变化。     

基于宏基因组技术分析全球不同温度带土壤微生物多样性

【背景】温度在塑造大尺度的土壤微生物群落方面发挥了重要作用,但目前针对全球不同温度带大尺度土壤微生物多样性方面的研究十分缺乏。【目的】明确不同温度带大尺度土壤微生物组成和功能的差异变化。【方法】从宏观的角度运用宏基因组技术对不同温度带土壤微生物群落的组成和功能进行分析。【结果】细菌的物种多样性随着温度带纬度的升高而增多,真菌的物种多样性在温带最多,在寒带最小且假丝酵母属(Candida)占绝对优势。3个温度带间除物种多样性存在差异外,微生物群落中物种丰度差异也较大,优势属和特殊属各有不同。其中值得注意的是,假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)的丰度在不同温度带间存在显著差异,且随着温度带纬度的升高而增多,而链霉菌属(Streptomyces)、地嗜皮菌属(Geodermatophilus)、红色杆菌属(Rubrobacter)和小单孢菌属(Micromonospora)的丰度随温度带纬度的升高而降低。在功能方面,发现与翻译后修饰、蛋白质周转、伴侣(posttranslational modification, protein turnover, chap...     

沙棘通过自主选择塑造根瘤内生微生物组

【背景】解析植物微生物群落结构是利用微生物组工程强化植物抗生物和非生物胁迫水平、提高农林产品质量和品质的基础。固氮根瘤是沙棘具有抗旱、抗寒和抗贫瘠等多种优良生物性状的关键。【目的】比较分析沙棘根际土和根瘤内细菌群落结构的组成及影响因素,为揭示沙棘-弗兰克氏菌共生和植物-微生物互作协同抗逆机制提供理论基础。【方法】从辽宁、陕西和山西采集样品,通过16SrRNA基因V3–V4可变区的高通量测序技术,采用生物信息学方法比较分析沙棘根际土和根瘤内细菌群落组成和丰度差异,并探索土壤土理化性质对根际土细菌群落结构的影响。【结果】沙棘根际土和根瘤内的细菌群落均以放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)为主要优势菌门,且根瘤内弗兰克氏菌属(Frankia)为绝对优势菌属;根际土前10个优势菌门的丰度在三地样品间均存在显著差异,仅存在唯一共有的优势菌属(鞘氨醇单胞菌属,Sphingomonas),且前35个优势属中有27个属在三地间存在明显丰度差异;土壤pH和速效钾是沙棘根际土细菌群落多样性的主要影响因子;根瘤内优势门和属在三省份间存在高度的保守性,仅异根瘤菌属...     

健康与感染青枯病烟株根际土壤与茎秆细菌群落结构与多样性

【目的】了解健康烟株与感染青枯病烟株在根际土壤、茎杆发病部位、茎杆病健交界部位以及未发病茎杆的细菌群落结构与多样性。【方法】分别对土壤与茎杆样品中细菌的16S rRNA基因V3-V4区进行扩增,采用Illumina MiSeq测序技术对扩增片段进行高通量测序,然后对健康烟株与感染青枯病烟株不同部位细菌群落结构与多样性进行分析。【结果】感染青枯病烟株发病茎杆及根际土壤的细菌群落多样性高于健康烟株茎杆及其根际土壤样品,病健交界茎杆样品细菌群落多样性低于健康烟株。变形菌门(Proteobacteria)在所有样品中均为优势菌门;所有烟株根际土壤的优势菌门为拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi);健康烟株茎杆部位的优势菌门为蓝细菌门(Cyanobacteria);感染青枯病烟株发病茎杆和病健交界茎杆部位的优势菌门为蓝细菌门(Cyanobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。所有根际土壤样品的优势菌属为劳尔氏菌属(Ralstonia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、黄杆菌属(Flavobacterium)和代尔夫特菌属(Delftia),而感染青枯病烟株根际土壤的劳尔氏菌属(Ralstonia)和假单胞菌属(Pseudomonas)相对丰度显著高于健康烟株根际土壤,鞘脂单胞菌属相对丰度显著低于健康烟株根际土壤。烟株茎杆的优势菌属为劳尔氏菌属和假单胞菌属等。感染青枯病烟株病健交界茎杆中劳尔氏菌属、肠杆菌属(Enterobacter)和泛菌属(Pantoea)相对丰度显著低于健康烟株样品。【结论】健康与感染青枯病烟株茎杆样品细菌群落的丰富度和多样性明显低于相应的根际土壤样品。较健康烟株而言,感染青枯病烟株根际土壤和茎杆样品细菌群落丰富度和多样性均表现出不同程度地增加,且根际土壤细菌群落结构变化较茎杆样品明显,而病健交界茎杆样品细菌群落丰富度和多样性降低。烟草青枯病为典型土传病害,其病原茄科劳尔氏菌尽管能在烟株维管束中蔓延扩增,但主要还是分布于土壤中;它的存在似乎对土壤细菌群落的影响大于茎杆样品的。该研究结果提示对于青枯病的防治不能局限于烟株本身,田间土壤也应加大防治力度。     

炭基肥对植烟黄壤细菌、真菌群落结构和多样性的影响

【目的】探究施用炭基肥对植烟黄壤质量影响的微生物学机制,为应用炭基肥培育植烟黄壤肥力提供科学依据。【方法】2016年,以烤烟品种云烟87和贵州黄壤为供试材料,通过大田试验,设置不施肥(NF)、常规肥(CF,条施有机肥和烤烟专用基肥,穴施烤烟专用追肥)和炭基肥(BF,条施炭基有机肥和炭基复混肥,穴施烤烟专用追肥) 3个处理,2年后采集样品,采用Illumina Miseq高通量测序技术,剖析土壤细菌、真菌群落结构和多样性的响应差异,揭示影响微生物的主要土壤因子。【结果】与NF处理和CF处理比较,BF处理烤烟产量提高,土壤碱解氮和有效磷含量显著提高。BF处理土壤细菌OTUs数量最大(1592),显著大于其余两处理;土壤细菌丰富度和多样性指数最高。BF处理土壤真菌OTUs数量最小(280);土壤真菌丰富度和多样性指数最低。BF处理土壤细菌群落物种最多样,属于25个门,CF处理属于23个门,NF处理仅属于22个门。细菌门水平,BF处理拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度(1.50%)提高,Latescibacteria相对丰度(0.11%)降低;与NF处理比较,拟杆菌门、Latescibacteria相对丰度差异显著。真菌门水平,BF处理接合菌门(Zygomycota)相对丰度(2.18%)显著降低;与NF处理相比,壶菌门(Chytridiomycota)相对丰度(0.01%)显著降低。真菌属水平,BF处理镰刀菌属(Fusarium)相对丰度(5.83%)显著降低;与NF处理相比,BF处理被孢霉属(Mortierella,2.11%)、葡萄穗霉属(Stachybotrys,0.90%)、链格孢属(Alternaria,0.01%)(烟草赤星病病原菌)相对丰度显著降低。不同施肥处理下,引起细菌群落结构变化的最主要土壤因子为pH,导致真菌群落结构变化的最主要土壤因子为有效磷。【结论】炭基肥引发土壤生物化学环境改变,进而导致土壤细菌、真菌群落结构和多样性发生变化,优化土壤生态。     

生物有机肥对菠萝心腐病及根际土壤细菌群落的影响

【目的】探明施用生物有机肥对菠萝心腐病的防控效果及对根际土壤微生物的影响。【方法】本研究采用高通量测序技术,综合分析不同施肥措施根际土壤微生物细菌群落多样性及群落特征。【结果】相比常规施肥处理(CK)和普通有机肥处理(YJ),生物有机肥处理KN (羊粪有机肥+泥炭土+枯草芽孢杆菌)和生物有机肥处理KY (羊粪有机肥+椰糠+枯草芽孢杆菌)均能显著降低菠萝心腐病的发病率,且KN处理的防控效果最佳。生物有机肥(KN、KY)施入后土壤细菌α多样性指数高于CK和YJ处理,并形成了明显不同的细菌群落结构。与CK相比,生物有机肥KN处理显著提高了拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度,KY处理中的酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)丰度显著增加;属水平上,生物有机肥中的蔗糖伯克霍尔德菌属(Paraburkholderia)和黄杆菌属(Flavobacterium)丰度均显著提升。方差分区分析(variance partitioning analysis, VPA)表明,土壤化学性质(36.29%)对细菌群落影响最大,其中土壤速效钾和有机质是影响土壤细菌群落的关键因子,此外发病率(22.53%)和肥料偏生产力(16.42%)也是影响土壤细菌群落的重要因子。【结论】施用生物有机肥(KN、KY)能改变根际土壤细菌群落结构,降低发病率,对菠萝根际土壤生态系统稳定与健康具有重要意义。     

基于Illumina MiSeq测序平台分析长期不同施肥处理对黑土真菌群落的影响

【目的】不合理施肥所引发的土壤环境问题逐渐成为制约我国农业可持续发展的重要因素之一,土壤真菌作为一类重要的土壤微生物,研究长期施肥对土壤真菌多样性及群落分布格局,探讨其理化因子对真菌群落结构的影响具有一定意义。【方法】本研究以东北黑土玉米田长期定位施肥试验(1984–2017)为基础,通过常规分析和Illumina Mi Seq高通量测序技术,分析长期施肥对黑土玉米田土壤养分含量和真菌群落结构变化的影响。【结果】长期施用氮肥明显降低土壤p H,却增加了玉米产量,秸秆与化肥配施可以增加土壤有机质和全氮的含量。稀释曲线结果表明长期施肥降低了土壤真菌序列的丰度和均匀度,并且在秸秆与化肥配施中序列数最低;在优势菌群中,共检测出5个已知真菌门,分别是子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、接合菌门(Zygomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)和壶菌门(Chytridiomycota),子囊菌门占总序列平均值的57.0%,并且在氮磷钾配施高量秸秆有机肥(NPK+S0.5)的土壤中,子囊菌门丰度高达70.35%。在土壤真菌属水平的物种丰度分析中,共检测出109个已知真菌属,Humicola、Fusarium、Verticillium、Mortierella这4个菌属为优势菌属;Chaetomium、Trichocladium、Podospora、Preussia 4个菌属在秸秆与化肥配施处理中丰度较高,并同属一个分支聚类。从多样性指数分析得出,秸秆与化肥配施可以增加物种丰度和群落多样性;从热图分析可知,施用氮肥和不施用氮肥处理间真菌群落组成存在明显差异。RDA分析中,土壤理化性质影响着土壤真菌群落结构,尤其是土壤的p H、全量氮磷钾(T-N、T-P、T-K)、有效磷钾(A-P、A-K)和铵态氮(NH4+-N)浓度是重要环境因素。【结论】因此,施用氮肥虽然增加了产量,但也造成土壤酸化,真菌数量增加,其丰富度和多样性明显降低。而秸秆与化肥配施可以维持土壤健康生态环境和真菌群落多样性。     

两株芽孢杆菌对花生幼苗生长及其根际土壤微生物群落结构的影响

【背景】贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)和坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus)对花生的促生作用及促生机制研究尚未见报道。【目的】从微生物群落结构和土壤氮磷钾有效养分两个方面综合解析两株芽孢杆菌(贝莱斯芽孢杆菌HP9和坚强芽孢杆菌HP10)对花生的促生机制。【方法】以两株芽孢杆菌为研究对象,通过单独灌根或混合灌根盆栽花生,测定其对花生生长及根际土壤氮磷钾有效养分的影响;利用高通量测序技术分析灌根组与对照组花生根际土壤的细菌和真菌群落结构及多样性。【结果】与对照组相比,3个灌根处理组均明显促进了花生幼苗茎部的伸长及鲜重的增加,根际土壤碱解氮含量显著提高,有效磷和速效钾含量有不同程度增加。芽孢杆菌对花生根际土壤的微生物多样性无显著影响,但影响了细菌和真菌的群落结构组成。灌根处理组根际土壤的拟杆菌门及Mortierellomycota等相对丰度显著增加,在属水平上,农杆菌属、节杆菌属、芽孢杆菌属、伯克霍尔德氏菌属、黄杆菌属、Pedobacter、极地单胞菌属、假单胞菌属、鞘脂单胞菌属、寡养单胞菌属等属的相对丰度明显提高,而且无色杆菌属、短波单胞菌属、金黄色杆菌属、苍白杆菌属、鞘氨醇杆菌属和鞘氨醇盒菌属等6个细菌属仅见于3个灌根处理组中。主成分分析结果显示,与对照相比,3个灌根处理组之间的根际土壤微生物群落结构具有更高的相似性。【结论】贝莱斯芽孢杆菌HP9和坚强芽孢杆菌HP10菌株可以影响根际土壤的微生物群落结构组成,提高根际土壤功能微生物的相对丰度,从而改善土壤肥力,促进花生幼苗生长。     

不同熏蒸剂对草莓连作土壤养分和微生物群落的影响

【背景】草莓连年栽培导致土传病害问题突出,施用熏蒸剂进行土壤消毒因效果显著得以广泛应用。但不同熏蒸剂对土壤病原微生物的影响存在较大差异,同时对非靶标微生物和土壤理化性质也会有不同程度的影响。【目的】明确不同熏蒸剂对草莓连作土壤养分和土壤细菌、真菌群落结构的影响,为合理选择熏蒸剂提供科学依据。【方法】以连作土壤为材料设置5个处理：未熏蒸、石灰氮熏蒸、石灰熏蒸、棉隆熏蒸、威百亩熏蒸,测定熏蒸处理后土壤养分含量;采用PacBio测序平台分析土壤微生物多样性的变化。【结果】石灰氮和威百亩处理均增加了碱解氮含量,降低了有机质、有效磷和速效钾含量;棉隆处理土壤中各养分含量均增加;石灰处理除有机质含量增加外,碱解氮、有效磷和速效钾含量均降低;棉隆、石灰和威百亩处理显著降低pH值。5个处理草莓连作土壤样本中获得了1 164个细菌OTU和444个真菌OTU。细菌多样性和丰富度分析发现,4种熏蒸剂处理均增加了土壤细菌群落的丰富度,石灰氮、石灰和威百亩处理增加了土壤细菌菌落的多样性。4种熏蒸剂处理真菌菌落的丰富度低于对照;石灰、棉隆处理真菌菌落的多样性高于对照和石灰氮、威百亩处理低于对照,但差异不显著。在物种组成分析中,从门水平看,变形菌门(Proteobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)为优势细菌门;与对照相比,石灰氮、石灰、棉隆处理变形菌门相对丰度增高,威百亩处理相对丰度降低。4种处理均降低了芽单胞菌门的相对丰度。其他门类中,4种处理均增加了浮霉菌门(Planctomycetota)、疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度。优势细菌群落分析表明土壤熏蒸减少了芽单胞菌属(Gemmatimonas)、藤黄单胞菌属(Luteimonas)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)等细菌的相对丰度,增加了噬几丁质菌属(Chitinophaga)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)的相对丰度。子囊菌门(Ascomycota)为优势真菌,石灰氮、石灰、棉隆、威百亩4种处理均增加了子囊菌门的相对丰度。另外还检测到引起草莓根部土传病害的枝孢属(Cladosporium)和镰刀菌属(Fusarium)病菌,熏蒸处理后均降低了枝孢属和镰刀菌属的相对丰度,其中枝孢属在石灰氮、石灰、棉隆、威百亩处理中分别降低了1.35%、1.11%、0.90%和1.31%,镰刀菌属分别降低了0.71%、0.85%、0.19%和0.65%,但差异不显著。4种土壤熏蒸剂均增加了有益真菌毛壳菌属(Chaetomium)的相对丰度。【结论】采用熏蒸剂处理连作土壤改变了微生物群落构成,减少或灭杀土壤中的大部分致病菌属,起到有效防治草莓土传病害的作用,但不能灭杀所有病菌,而且对有益菌和土壤理化性质有不同程度的影响,因此处理后补充有益微生物非常关键。根据对病原菌的灭杀效果,石灰氮、威百亩处理的效果优于其他处理,可作为轮换施用的熏蒸剂,本试验条件下,棉隆是一种弱的处理剂。     

施肥和土壤管理对土壤微生物生物量碳、氮和群落结构的影响

以中国科学院沈阳生态试验站的长期定位试验为平台,研究了不同施肥和土壤管理对潮棕壤微生物生物量碳、氮和群落结构的影响。结果表明,裸地和农田处理的微生物生物量碳、氮较低,但是农田处理下施肥增加了微生物生物量,其中NPK+M效果最明显。DGGE图谱显示,处理间细菌条带分布较相似,其中裸地的细菌多样性最高;长期施肥和土壤管理改变了土壤真菌群落结构,施肥增加了真菌多样性,且有机肥的影响大于化肥;不同处理间氨氧化细菌群落结构差异显著,NPK+M显著增加了氨氧化细菌多样性,且无机肥和有机肥对氨氧化细菌群落影响不同。施肥和土壤管理对细菌影响较小,但显著改变了真菌和氨氧化细菌的群落结构。聚类分析结果显示,土壤管理措施较施肥对细菌、真菌和氨氧化细菌群落的影响更为显著。     

Effects of fertilization on bacterial community structure and function in a black soil of Dehui region estimated by Biolog and PCR-DGGE methods

Soil microbial community structure and function are commonly used as indicators for soil quality and fertility. In this paper, the bacterial community structure and function in a black soil of Dehui region influenced by fertilization were investigated by Biolog and PCR-DGGE (polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis) methods. Biolog examination showed that substrate richness and catabolic diversities of bacterial communities were the highest in the treatment of farm yard manure, and the lowest in the chemical fertilizer treatment. DGGE fingerprint showed that the majority of bands were similar among all treatments, suggesting that microbial communities with those bands were stable, and not influenced by fertilization. In general, chemical fertilizer decreased the diversity of soil bacterial communities. The PCA (principal component analysis) plots of Biolog and DGGE revealed that the structure and function of bacterial communities were similar in the non-fertilized control and the treatment of farm yard manure alone, which inferred that the application of farm yard manure increased the quantity of soil microbes but had less effect on the changes of community structure. The catabolic function was similar, but the composition structure differed between the treatments of chemical fertilizer alone and combined application of farm yard manure with chemical fertilizer. These results suggest that the use of chemical fertilizer mainly decreased the catabolic activity of the fast growth bacteria or eutrophic bacteria.     

过量施肥对设施菜田土壤菌群结构及N2O产生的影响

【背景】N_2O是一种很强的温室气体,其温室效应强度大约是CO_2的265倍。土壤氮肥施加量是影响N_2O排放的重要因素,而厌氧条件下微生物反硝化则是N_2O产生的重要途径。【目的】研究过量施肥条件下蔬菜大棚土壤菌群结构变化及其对N_2O气体排放的影响。【方法】利用自动化培养与实时气体检测系统(Robot)监测土壤厌氧培养过程中N_2O和N_2排放通量,比较过量施肥和减氮施肥模式下土壤N_2O排放模式的差异。通过Illumina二代测序平台对这2种不同施肥处理的土壤微生物群落进行高通量测序,研究不同施肥量对土壤菌群组成的影响。【结果】过量施肥土壤中硝酸盐的含量大约是减氮施肥土壤的2倍,通过添加硝酸盐使2种土壤的硝酸盐含量均为60 mg/kg或为200 mg/kg时,过量施肥土壤在厌氧培养前期N_2O气体的产生量及产生速度都明显高于减氮施肥土壤。另外,过量施肥导致土壤菌群结构发生显著改变,并且降低了土壤微生物的多样性。相对于减氮施肥,过量施肥方式富集了Rhodanobacter属的微生物。PICRUSt预测结果显示,传统施肥没有显著改变反硝化功能基因相对丰度。【结论】长期过量氮肥施用显著增加了土壤N_2O的排放,可能原因是施肥改变了包括氮转化相关微生物在内的土壤菌群组成,从而影响了土壤N_2O气体的形成与还原过程。     

施肥对设施菜地nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的影响

采用末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)和实时荧光定量PCR(real-time PCR)方法,研究了甘肃武威设施菜地不同施肥条件下0～20 cm、20～40 cm土层中土壤nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的变化.结果表明： 施肥对土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构具有明显影响,且对70、156、190 bp片段所代表设施菜地土壤优势种群影响最显著.施肥对0～20 cm土层nirK型反硝化细菌丰度有明显影响,其最大值出现在全有机肥(M)处理、为每克干土2.16×10⁷个拷贝数,分别是对照(CK)和全化肥(NPK)处理的2.04和2.02倍.设施菜地土壤0～20 cm与20～40 cm土层nirK型反硝化细菌的优势种群及其基因丰度均存在显著差异,且设施菜地土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度与大田差异明显.土壤pH值、有机质及硝酸盐含量均影响nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度.系统发育分析结果表明,土壤中除存在与厌氧反硝化细菌亲缘相近的nirK型反硝化微生物外,还存在与好氧反硝化菌亲缘关系相近的nirK型反硝化微生物,如根瘤菌属、苍白杆菌属、土壤杆菌属等.
     

配施磷细菌肥对复垦土壤细菌多样性及磷有效性的影响

为了解磷细菌肥对复垦土壤微生物群落结构变化特征和磷有效性的影响,本研究以连续配施磷细菌肥5年的定位试验为背景,利用16S rDNA基因序列测序方法对土壤细菌群落多样性进行分析,探讨土壤细菌群落与土壤Olsen-P、碱性磷酸酶的关系.试验共设对照、单施化肥、有机肥、有机肥化肥、化肥磷细菌肥、有机肥磷细菌肥和有机肥化肥磷细菌肥7个处理.结果表明: 复垦土壤中放线菌门和变形菌门菌群的相对丰度最大,分别为21.6％～32.2％和13.8％～28.9％.有机肥化肥磷细菌肥处理的OTU数和Chao1指数分别为809和26190,均属最高.磷细菌肥处理能提高土壤中放线菌门和变形菌门菌群的相对丰度,降低土壤中酸杆菌门、热袍菌门和硝化螺旋菌门菌群的相对丰度,对诺卡氏菌属、屈挠杆菌属有一定的促进作用.有机肥化肥磷细菌肥处理能够提高复垦土壤Olsen-P及碱性磷酸酶活性.复垦土壤变形菌门与Olsen-P、碱性磷酸酶的相关系数最高(0.900、0.955),在一定程度上可以作为土壤磷有效性的灵敏性指标.     

施用有机肥对侵蚀黑土玉米苗期根内生细菌多样性的影响

为了解根内生细菌群落结构在土壤侵蚀条件下的变化,明确有机肥施用对其多样性的影响,本研究采用LNA-PCR和454高通量测序技术相结合的方法对土壤表层剥离30 cm和施用有机肥处理的玉米苗期根内生细菌群落结构进行研究,以表层土没有剥离和单施化肥处理为对照.试验共获得37820条16S rDNA有效序列,主要分布在4个门35个纲214个属和782个OTU,其中,变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为优势菌门,但不同样品各菌门分布比例存在差异.土壤侵蚀降低了玉米苗期根内生细菌群落多样性,但增施有机肥可以增加根内生细菌群落多样性,这种作用以表层土剥离30 cm处理表现得更为突出.     

长期施肥对红壤水稻土磷脂脂肪酸特性和酶活性的影响

对中国科学院红壤生态实验站长期定位试验中不同施肥处理红壤水稻土磷脂脂肪酸(PLFA)特性及酶活性进行了分析.结果表明:不同施肥处理的土壤酶活性、养分、微生物生物量及微生物群落多样性差异较大;施肥处理增加了PLFA的种类和微生物量;施肥土壤的真菌PLFA量大于不施肥土壤,细菌PLFA量小于不施肥土壤,说明真菌较细菌更能适应养分贫瘠的条件.NPK平衡施肥和施有机肥处理的PLFA总量均高于施无机氮肥和未施肥处理,两者分别比未施肥处理高222%和79%,表明NPK平衡施肥和施有机肥更有利于作物生长.施肥还可增加土壤酶活性,其中,土壤脲酶和磷酸酶活性可以作为衡量土壤肥力水平的指标.     

Long-term field fertilization alters the diversity of autotrophic bacteria based on the ribulose-1,5-biphosphate carboxylase/oxygenase (RubisCO) large-subunit genes in paddy soil

Carbon dioxide (CO₂) assimilation by autotrophic bacteria is an important process in the soil carbon cycle with major environmental implications. The long-term impact of fertilizer on CO₂ assimilation in the bacterial community of paddy soils remains poorly understood. To narrow this knowledge gap, the composition and abundance of CO₂-assimilating bacteria were investigated using terminal restriction fragment length polymorphism and quantitative PCR of the cbbL gene [that encodes ribulose-1,5-biphosphate carboxylase/oxygenase (RubisCO)] in paddy soils. Soils from three stations in subtropical China were used. Each station is part of a long-term fertilization experiment with three treatments: no fertilizer (CK), chemical fertilizers (NPK), and NPK combined with rice straw (NPKM). At all of the stations, the cbbL-containing bacterial communities were dominated by facultative autotrophic bacteria such as Rhodopseudomonas palustris, Bradyrhizobium japonicum, and Ralstonia eutropha. The community composition in the fertilized soil (NPK and NPKM) was distinct from that in unfertilized soil (CK). The bacterial cbbL abundance (3–8?×?10⁸ copies g soil^?1) and RubisCO activity (0.40–1.76 nmol CO₂ g soil^?1 min^?1) in paddy soils were significantly positively correlated, and both increased with the addition of fertilizer. Among the measured soil parameters, soil organic carbon and pH were the most significant factors influencing the community composition, abundance, and activity of the cbbL-containing bacteria. These results suggest that long-term fertilization has a strong impact on the activity and community of cbbL-containing bacterial populations in paddy soils, especially when straw is combined with chemical fertilizers.     

长期施肥对农田黑土r-K策略菌群的影响

直接参与土壤养分代谢周转过程的土壤微生物群落是土壤肥力质量的重要衡量指标。本文研究了长期施肥对农田黑土细菌和真菌r-K策略菌群(生态生理功能)的影响。结果表明:施肥处理菌群生长的均匀度和丰富度有所降低,细菌和真菌生态生理指数(EP)降低幅度分别为0.019～0.106和0.023～0.185。各处理K策略菌数量均大于相应的r策略菌。施肥能增加土壤r策略细菌数量,但不利于r策略真菌生长。与CK相比,r-K策略细菌和K策略真菌数量在单施中量有机肥处理中增幅最大;有机肥与化肥配施处理r-K策略细菌和K策略真菌数量高于单施同种化肥处理。在K策略菌占优势下,施用化肥有利于r策略菌比率提高,而有机肥与化肥配施倾向于使K策略菌比率增加。相关性分析表明,K策略菌群与土壤N素呈极显著正相关(P<0.01),可能是影响土壤N素循环的关键菌群。