新疆绿洲农田不同连作年限棉花根际土壤微生物群落多样性

以南北疆不同连作年限棉花根际土壤为研究对象,采用Biolog技术,并结合传统平板培养法和土壤酶的测定,研究连作对棉花根际土壤微生物群落多样性的影响。Biolog分析结果表明,不同连作年限棉花根际土壤微生物碳源利用和功能多样性差异显著。荒地土壤微生物活性较低;在连作年限较短时(5—10a),根际土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)和Shannon指数较高;长期连作(15—20a),则呈明显下降趋势。主成分分析表明,不同连作年限的棉花根际土壤微生物碳源利用特征有明显不同。第一、二组开垦与未开垦土壤分别在PC1和PC2上出现差异,未开垦土壤得分均为负值,开垦土壤均为正值;而正茬与连作多年的棉花土壤在PC1上差异显著。其中在PC1上起分异作用的碳源主要是羧酸类和聚合物类,这两类碳源可能是影响连作棉花根际土壤微生物的主要碳源。可培养微生物数量的测定结果表明,荒地细菌数量最少;在连作年限较低时(5—10a左右),细菌数量呈上升趋势;而长期连作(>15a)后,细菌数量呈现下降趋势。真菌数量在连作多年后(10—15a)也开始增加。放线菌变化趋势不明显。四种土壤酶活性在连作的初中期(5—15a),连作障碍表现明显,土壤酶活性呈下降(过氧化氢酶和磷酸酶)或先升高后下降(脲酶和蔗糖酶)趋势,但随着连作年限的延长(15—20a),这4种土壤酶活性均表现出增高趋势。综上所述,棉花长期连作使棉花根际土壤微生物群落多样性降低,发生连作障碍,进而导致棉花产量降低。     

不同种植年限香榧根际土壤微生物多样性

为探明不同种植年限对香榧根际土壤微生物群落特征的影响,采用高通量测序技术,分析种植5 a、10 a和15 a香榧根际土壤细菌、真菌的群落结构和多样性特征.结果表明: 在种植15 a的香榧土壤中细菌Chao1指数、ACE指数和Shannon指数显著降低,Simpson指数无显著变化.NMDS分析显示,种植年限对细菌群落结构变化有显著影响,而种植5 a和10 a香榧林地土壤具有相似的细菌群落.细菌相对丰度、多样性以及群落结构(基本上由变形菌、放线菌、酸杆菌和绿弯菌组成)的变化与有机质、C/N、全氮呈极显著相关.香榧根际土壤真菌Chao1指数和ACE指数随种植年限的增加显著降低,Shannon指数和Simpson指数在种植10 a香榧林地中较高.真菌NMDS分析显示,相同种植年限土壤真菌群落聚在一起,不同种植年限之间能明显分开.真菌优势菌群主要包括子囊菌门、担子菌门、接合菌门.有机质是影响真菌丰富度、多样性和群落结构变化的主要因子.综上,香榧根际土壤微生物群落随种植年限不同而发生明显变化,种植年限、C/N、土壤全氮和有机质含量是影响香榧根际土壤微生物群落结构的主要因子.     

生物炭对温室黄瓜不同连作年限土壤养分和微生物群落多样性的影响

以温室黄瓜连作6年和10年土壤添加质量比为5%生物炭为处理,以不添加生物炭为对照,采用桶栽的方法,研究了生物炭对不同年限连作土壤养分和微生物群落多样性的影响.结果表明: 与连作土壤相比,生物炭处理的连作6年土壤的黄瓜单株产量提高11.4%,连作10年土壤产量提高62.8%.施入生物炭显著降低了2种连作土壤容重,显著提高了有机质、速效磷含量、阳离子交换量(CEC)和pH;显著提高了土壤细菌数量和细菌/真菌,降低了真菌和尖孢镰刀菌数量,使土壤类型由真菌型向细菌型转变,尤其对连作10年土壤作用最为明显,土壤细菌和细菌/真菌分别是未处理的2.00和3.64倍,真菌和尖孢镰刀菌数量分别是未处理的54.8%和55.9%.土壤微生物群落碳源利用分析表明,10年连作土壤施入生物炭可显著提高土壤微生物活性、Shannon指数和均匀度指数,分别是未处理的1.50、2.14和1.31倍,同时显著提高了土壤微生物对糖类、氨基酸类、酚酸类和胺类碳源的利用强度,分别是未处理的1.62、1.81、1.74和1.93倍.相关性分析表明,土壤容重、速效磷含量、CEC和pH 4个指标对微生物群落变化的影响较显著.综上,生物炭通过对连作土壤理化性质及土壤微生物生态系统的改善,优化了黄瓜根区环境,促进了黄瓜产量的提高,缓解了温室黄瓜连作障碍.     

新疆南疆不同连作年限棉田土壤微生物群落结构的变化

通过传统培养和PCR-DGGE技术,分析了新疆南疆不同连作年限的棉田土壤微生物的变化情况,结果表明:随着连作年限的增加,土壤中细菌、真菌的数量、比例、多样性指数的变化表现为先增加后下降,至连作15年时达到较低值,之后随着连作年限的继续增加又表现为回升的趋势。细菌的种类数、优势种在不同连作年限的样品中的变化不明显,多样性指数变化幅度较小,群落结构变化不大;真菌的种类数、优势种在不同连作年限的土样中的变化较大,群落结构变化较大,随着连作时间的增加,优势种的种类趋于单一化,真菌的群落结构受到连作年限的影响更明显。     

不同种植年限猕猴桃园土壤微生物功能多样性研究

陕西秦岭北麓是世界上最大的猕猴桃生产基地,长期相对单一的果树种植方式导致不同种植年限果园土壤微生态环境差异。研究猕猴桃园土壤微生物功能多样性随种植年限的变化特征,为果园土壤科学管理提供参考。采集不同种植年限猕猴桃根际土壤,应用平板菌落计数法和Biolog-Eco法研究土壤微生物的数量、种群以及功能多样性,并对土壤微生物功能多样性与土壤养分的相关性进行分析。结果显示,猕猴桃园土壤可培养微生物以细菌为主,其次是放线菌,真菌数量最少。随着种植年限的增加,细菌和放线菌数量显著降低,而真菌数量显著升高。微生物平均颜色变化率(average well-color development,AWCD)、微生物群落Shannon-Wiener指数(H′)、Simpson指数(D)及McIntosh指数(U)均随种植年限的增加而显著降低。主成分分析显示,不同种植年限猕猴桃园土壤微生物碳源利用特征明显不同,0～5 a、5～10 a和10～20 a的猕猴桃园土壤微生物群落分别被划分在载荷图的第一、第四和第三象限。猕猴桃园土壤微生物对糖类、氨基酸类和酯类的利用率相对较高,而对醇类、胺类和酸类的利用率相对较低。对第1主成分贡献大的碳源(|r|≥0.5)有11种,其中糖类占36%,氨基酸类和酯类均占18%。土壤微生物功能多样性与土壤养分相关性分析表明,土壤微生物功能多样性与土壤有机质正相关,与有效磷和速效钾负相关。结果表明,随种植年限的增加,猕猴桃园土壤微生物的数量和结构发生变化,微生物功能多样性降低,对碳源利用能力降低。鉴于土壤微生物功能多样性与土壤养分的相关性,应合理加大有机肥施用量,适量减少有效磷和速效钾的施用量。     

蓖麻连作土壤中微生物代谢多样性分析

目的 探究蓖麻连作对根际微生物多样性的影响。方法 以两年连作蓖麻根际土壤（蓖2）、一年生蓖麻根际土壤（蓖1）和相邻的未种植过蓖麻的大麦根际土壤（大麦）为研究对象,利用Biolog技术对样品进行检测,通过SPSS数据分析软件对测得的数据进行分析。结果 随着培养时间的延长,平均每孔颜色变化率（AWCD）值不断增加,在72~108 h变化最快,在120 h后,蓖1与蓖2的AWCD值均趋向平稳;香浓指数的比较说明各个样品之间差异存在统计学意义（P蓖2>大麦;主成分分析显示蓖1根际微生物多样性最强,蓖2次之,大麦根际微生物多样性最差。结论 本研究所得结果为提高蓖麻的质量与产量提供理论依据。     

不同连作年限怀牛膝根际土壤理化性质及微生物多样性

以不同连作年限怀牛膝根际土壤为材料,采用土壤农化分析技术和磷脂脂肪酸生物标记法,对土壤理化性质以及根际微生物群落结构进行分析。结果表明:怀牛膝连作会使大部分大量元素(全磷、碱解氮、速效磷和速效钾)含量上升,而全氮、全钾的变化并无明显趋势。全量钙、全量镁、全量锰和有效锌的含量也会随着连作年限的增加而增加。研究发现,怀牛膝连作1a的土壤与对照相比,根际土壤微生物群落结构差别不大,但是与连作10a和30a的土壤相比微生物多样性却发生了明显变化。土壤中总PLFAs、细菌、革兰氏阴性菌Gram(-)及真菌含量都随连作年限增加而明显上升,微生物多样性增加,且革兰氏阳性菌Gram(+)/革兰氏阴性菌Gram(-)的比值随着连作年限的增加而下降。此外,土壤中一些嗜热解氢杆菌和真菌等参与土壤物质循环和木质素降解的微生物类群数量明显增加,假单胞菌等有益微生物类群也显著增多,这是牛膝连作促进作用的生物学基础。研究用药用植物怀牛膝证明了植物根际微生物结构和功能多样性对植物连作促进或连作抑制作用的产生与控制的生态学意义。     

种植年限对蔬菜日光温室土壤微生物区系和酶活性的影响

以种植2、4、6、11、13、16、19年的蔬菜日光温室土壤为研究对象,并以露地菜田为对照,测定了土壤微生物区系及酶活性的变化.结果表明: 随着种植年限的增加,土壤中细菌、放线菌和微生物总数均呈现先增加后减少的趋势,在种植11年时达到最大值,分别比对照增加了54.8%、63.7%和55.4%,差异达显著水平;而真菌数量持续上升,种植19年约为对照的2.2倍.微生物生理类群中,纤维素分解菌、自生固氮菌、亚硝酸细菌、反硝化细菌和硫化细菌数量的变化趋势与细菌相似, 种植11年分别为对照的1.5、1.6、1.9、1.4和1.1倍;而氨化细菌数量则呈现先减少后增加的趋势,在种植13年时达到最小值,为对照的56.0%.土壤中脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、蛋白酶、纤维素酶和碱性磷酸酶活性随种植年限的增加呈现先增强后减弱的趋势,而过氧化氢酶活性较稳定.相关分析表明,细菌、放线菌和微生物总数与各土壤酶均呈显著正相关;而真菌数量与脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶均呈负相关,其中与过氧化氢酶的相关性达到显著水平.     

不同种植方式对绿洲农田土壤酶活性与微生物多样性的影响

研究了玉米连作10年、小麦连作8年 棉花连作10年、棉花连作15年和棉花6年 6年小麦/油葵轮作4种种植方式对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶和蛋白酶活性的影响,并分析了土壤细菌、真菌、氨氧化古菌与氨氧化细菌对北疆绿洲农田不同种植方式的响应.结果表明： 不同种植方式对土壤过氧化氢酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶和蛋白酶活性影响明显,但对蔗糖酶无显著影响;对氨氧化古菌多样性指数有显著影响,对土壤细菌、真菌和氨氧化细菌多样性指数无明显影响.土壤真菌和氨氧化细菌群落结构对不同种植方式的响应较细菌和氨氧化古菌敏感.长期棉花连作使绿洲农田土壤酶活性下降,微生物群落多样性降低,而轮作可提高土壤酶活性和微生物群落结构多样性.
     

太子参不同休耕年限土壤理化特征和微生物群落变化

太子参为福建道地中药材,连作效应严重限制其产业发展。休耕可以在一定程度上缓解连作效应,然而休耕对于缓解连作效应的机制尚不清楚。本文通过高通量测序分析不同休耕年限对太子参土壤微生物丰度及群落多样性的影响,并探索土壤理化性质、酚酸类物质与土壤微生物群落之间的关联性。结果表明:与对照太子参土壤相比,休耕土壤真菌多样性降低,细菌多样性增多。在细菌优势菌门中,酸杆菌门相对丰度显著增加,变形菌门与放线菌门相对丰度显著降低;真菌优势菌门相对丰度无显著变化。土壤酸性减弱,有机质含量随休耕年限增加呈现递减模式,酚酸类物质中苯甲酸和水杨酸含量显著降低,而对香豆酸等逐渐积累。综上,太子参土壤休耕改善了土壤微生物的菌群结构、土壤性质,从而缓解了连作效应。     

不同浓度石灰氮对黄瓜连作土壤微生物生物量及酶活性的影响

为分析比较不同浓度石灰氮对连作黄瓜田土壤环境的作用效果,通过2年温室定位试验,在黄瓜秸秆还田的基础上以不施石灰氮为对照(CK),研究施用\[高浓度石灰氮1350 kg·hm^-2(CaCN₂ 90)、中浓度石灰氮900 kg·hm^-2(CaCN₂ 60)、低浓度石灰氮450 kg·hm^-2(CaCN₂ 30)\]对连作黄瓜土壤微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)及酶活性的影响.结果表明：与其他处理相比,CaCN₂ 90显著降低苗期0～10 cm 土层SMBC,但增加了初瓜期后0～20 cm土层SMBC.施用石灰氮处理均显著提高了末瓜期0～20 cm土层SMBC及盛瓜期至末瓜期0～10 cm土层SMBN,但第1年（2012年）不同石灰氮用量间无明显规律,第2年(2013年)盛瓜期后SMBN随着石灰氮施用浓度的增加而升高.施用石灰氮有利于秸秆的腐熟,提高土壤有机质含量,且石灰氮浓度越高越有利于秸秆的腐熟.相比对照,施用石灰氮能有效提升土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性,其中脲酶活性随石灰氮浓度的增加升高,而多酚氧化酶活性随石灰氮浓度的增加而降低,CaCN₂ 60可有效提高过氧化氢酶活性.相关分析表明：土壤有机质、脲酶及过氧化氢酶活性与SMBC、SMBN呈极显著正相关,多酚氧化酶活性与SMBC、SMBN呈显著负相关.表明黄瓜秸秆还田后施用石灰氮900 kg·hm^-2能够改善温室黄瓜连作田土壤环境,有效减缓温室黄瓜连作障碍.     

连作对浙贝母生长及土壤性质的影响

采用大田试验,分别在浙贝母种植的头茬、二茬及四茬田里进行植物及土壤取样,分析土壤理化性质、微生物区系、关键酶等指标.结果表明:随着连作年数的增加,浙贝母连作土壤中有效氮、有效磷及有效钾的含量显著降低,但有机质含量逐年增加,土壤呈酸化趋势;根区土壤中细菌、放线菌及微生物总量呈线性减少,但真菌数量呈线性增长;重茬根区土壤的脲酶、过氧化氢酶活性显著低于头茬土,但多酚氧化酶及蔗糖酶活性出现增加现象.在连作障碍下,浙贝母叶内膜脂过氧化程度加剧,SOD、POD等抗氧化酶活性降低,地上、地下部生物量以及根长、根表面积均显著降低.说明浙贝母连作障碍是由于土壤营养元素缺乏、根际酸化、微生物区系改变、氧化胁迫加剧等多原因造成的.     

玉米连作及其施肥对土壤微生物群落功能多样性的影响

采用Biolog技术,借助吉林农业大学1984年建立的长期定位试验,以撂荒和非玉米连作(当季作物为芸豆)为对照,研究玉米连作及其不同施肥措施对土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,反映土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)呈现出以下变化规律:撂荒(UC)非玉米连作(NCC)玉米连作不施肥(CK);玉米连作配施秸秆(S、SN、SNPK)玉米连作配施NPK(NPK)玉米连作不施肥(CK)玉米连作单施N(N)。微生物培养72h活性旺盛,各处理AWCD在0.395—0.732之间,其中撂荒AWCD显著高于非玉米连作和玉米连作不施肥(P0.05);玉米连作配施秸秆明显提高微生物活性,玉米连作配施秸秆(S、SN、SNPK)AWCD是玉米连作不施肥和单施化肥(N、NPK)的1.26—1.62倍。玉米连作不施肥土壤微生物群落多样性指数(H、E、S)低于撂荒处理,但高于非玉米连作处理,非玉米连作提高了土壤微生物优势度指数。玉米连作配施秸秆土壤微生物物种丰富度指数和均匀度指数高于玉米连作不施肥和玉米连作施化肥,玉米连作单施氮肥优势度指数较高,其它多样性指数降低。主成分分析结果表明,不同处理土壤微生物碳源利用特征出现分异:撂荒和玉米连作配施秸秆处理集中在第1主成分正方向,得分系数在2.39—4.17之间,土壤微生物碳源利用特征相似;玉米连作不施肥、玉米连作单施化肥和非玉米连作处理分布在第1主成分负方向,得分系数在-5.43—-1.59之间。土壤微生物利用的碳源主要是糖类、羧酸类、氨基酸和聚合物。玉米连作配施秸秆和撂荒有利于提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性,玉米连作单施化肥尤其单施氮肥土壤微生物活性和功能多样性下降。     

Prokaryotic diversity in continuous cropping and rotational cropping soybean soil

In spite of the techniques based on the amplification of 16S rRNA genes (16S rDNA) to compare bacterial communities that are now widely in use in microbial ecology, little is known about the composition of the soybean continuous cropping (CC) and rotational cropping (RC) soil microbial community. To address this, we compared the levels of bacterial community diversity in RC and 5-year CC rhizosphere soil samples. We selected 407 clones in RC and 490 clones in CC for restriction fragment length polymorphism analysis. A total of 123 phylotypes were identified among the 16S rDNA clones, while 78 unique and 21 common phylotypes were identified among the CC soil isolates. Analysis of sequences from a subset of the phylotypes showed that at least 11 bacterial divisions were represented in the clone libraries. The phylotype richness, frequency distribution (evenness), and composition of the two clone libraries were investigated using a variety of diversity indices. Although the analysis of diversity indices and LIBSHUFF comparisons revealed that the compared libraries were not significantly different ( P =0.05) between the RC vs. CC soils, some differences could be observed in terms of specific phyla and groups. We concluded that the group variance was not determined immediately by the cropping system's induction, but was a long-term and slow process.     

苜蓿和小麦长期连作对土壤酶活性及养分的影响

在长武长期轮作与施肥定位试验的基础上,对黄土高原沟壑区苜蓿和小麦连作27年后的黄盖黏黑垆土土壤酶活性及土壤养分进行了测定,探讨苜蓿和小麦长期连作对土壤酶活性及肥力的影响.结果表明： 苜蓿和小麦连作施肥都能提高土壤酶活性;同一作物不同施肥措施的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性差异不显著,但相同施肥条件下,苜蓿连作比小麦连作的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性高;不同作物种类及施肥措施的土壤过氧化氢酶活性差异不明显;氮磷肥和有机肥配施(NPM)的土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性较高,而蔗糖酶活性较低;苜蓿连作比小麦连作更有利于土壤有机质、全氮及速效氮的积累,氮磷肥和有机肥配施有利于培肥土壤.
     

塔里木河上游典型绿洲不同连作年限棉田土壤质量评价

开展农业生态系统土壤质量评价是保证生态农业持续高效发展的重要内容。以塔里木河上游阿拉尔垦区为典型样区,选择0a、3a、8a、12a、20a、30a等不同连作年限棉田为研究对象,综合考虑土壤物理、化学和生物学性质,分析了12个土壤理化及酶活性指标;基于因子分析和聚类分析法评价棉田间土壤质量的差异并划分等级,利用产量持续指数验证评价结果。研究表明：不同连作年限的棉田土壤的理化性质和酶活性均存在一定差异;棉田的土壤质量随年限呈先上升后下降的趋势,8a、12a棉田土壤质量相对较高,20a、30a土壤质量有退化趋势;土壤质量评价值与产量持续指数变化趋势一致,后者略显滞后效应。     

枯草芽孢杆菌菌剂不同施用方式对甜瓜土壤微生物多样性及生长的影响

甜瓜连作种植和化学肥料过量施用造成了土壤微生态环境失衡、病害严重和产量降低等问题。施用枯草芽孢杆菌菌剂是改善土壤微生态环境、防治土传病害、促进植物生长的一项重要措施。文中以枯草芽孢杆菌为试验菌剂,分析菌剂不同施用方式对设施甜瓜土壤微生物多样性及生长的影响,采用稀释涂布平板方法测定土壤中可培养微生物的数量,采用Illumina Miseq测序技术测定土壤未培养微生物多样性,采用称重法测定甜瓜产量。结果表明,不同甜瓜生育时期,灌根、穴施和蘸根3种菌剂施用方式处理土壤可培养细菌的数量均显著高于对照,灌根、穴施和蘸根处理之间不存在显著差异;3个菌剂施用方式处理开花期土壤真菌数量显著低于对照,但是拉秧期土壤真菌数量差异不显著。比较3种菌剂施用处理中未培养微生物的多样性发现,细菌Shannon指数均高于常规施肥对照,Simpson指数低于对照;蘸根处理的真菌Shannon指数最低,Simpson指数最高。NMDS和聚类分析发现枯草芽孢杆菌菌剂蘸根施用处理对土壤中细菌和真菌菌群影响较大,均独立于一个分枝。微生物菌剂的施用使拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度显著降低,放线菌门(Actinob...     

Effects of continuous cucumber cropping and alternative rotations under protected cultivation on soil microbial community diversity

The diversity of soil microbial communities as affected by continuous cucumber cropping and alternative rotations under protected cultivation were evaluated using community level physiological profiles (CLPP) and random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis. The soils were selected from six cucumber cropping systems, which cover two cropping practices (rotation and continuous cropping) and a wide spectrum for cucumber cropping history under protected cultivation. Shannon–Weaver index and multivariate analysis were performed to characterize variations in soil microbial communities. Both CLPP and RAPD techniques demonstrated that cropping systems and plastic-greenhouse cultivation could considerably affect soil microbial functional diversity and DNA sequence diversity. The open-field soil had the highest Shannon–Weaver index (3.27 for CLPP and 1.50 for RAPD), whereas the lowest value occurred in the 7-year continuous protected cultivation soil (3.27 for CLPP and 1.50 for RAPD). The results demonstrated that continuous plastic-greenhouse cultivation and management can cause the reduction in the species diversity of the biota. Higher Shannon–Weaver index and coefficients of DNA sequence similarity were found in soils under rotation than those under continuous cropping. Cluster analysis also indicated that microbial community profiles of continuous cultivation soils were different from profiles of rotation soils. The reduction in diversity of microbial communities found in continuous cultivation soils as compared with rotation soils might be due to the differences in the quantity, quality and distribution of soil organic matter. Section Editor: D. E. Crowley