阿尔山地区兴安落叶松林土壤微生物群落结构

土壤微生物在森林生态系统能量流动和物质循环过程中发挥着不可替代的作用。兴安落叶松(Larix gmelinii)是我国大兴安岭地区的优势树种,而阿尔山地区是其在我国分布的最南端,受气候变暖影响较为显著,因此探索兴安落叶松林下土壤微生物群落结构对了解和维护我国东北地区森林生态系统的稳定有重要意义。在本研究中,我们从阿尔山白狼镇、天池镇采集兴安落叶松林下土样,通过高通量测序技术,依据97%相似性原则,将细菌序列划分为5,163个可操作分类单位(operational taxonomic units, OTUs),真菌序列划分为2,439个OTUs,其中门水平优势细菌为放线菌门、变形菌门、疣微菌门、绿弯菌门和酸杆菌门,优势真菌为担子菌门和子囊菌门;属水平上,优势细菌为Candidatus＿Udaeobacter,优势真菌属为丝盖伞属(Inocybe)、蜡壳耳属(Sebacina)、Piloderma和棉革菌属(Tomentella)。天池镇的细菌多样性显著高于白狼镇,而真菌多样性在两地间无显著差异。土壤pH和阳离子交换量是驱动土壤细菌多样性的主要因子,而土壤全氮和有机碳是驱动真菌多样性的主要...     

贵州典型煤矸石堆场微生物群落结构及功能特征

【背景】煤矸石堆场用于堆放煤矿开采过程中产生的一种热值低、含重金属的固体废弃物,会产生大量的酸性废水,对堆场周边的生态环境造成严重影响。【目的】探究煤矸石堆场的微生物群落结构和功能特征。【方法】选择贵州省六枝特区典型煤矸石堆场作为研究对象,采集堆场表层土壤、矸石层土壤、废水浸出口沉积物和堆场下游河道沉积物,通过宏基因组学技术进行分析。【结果】细菌的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),优势菌属为钩端螺菌属(Leptospirillum)和硫化杆菌属(Sulfobacillus);古菌的优势菌门为Candidatus＿Thermoplasmatota和泉古菌门(Crenarchaeota),优势菌属为热原体属(Thermoplasma)和金属球菌属(Metallosphaera)。不同采样点细菌和古菌的优势菌属存在显著差异,矸石层土壤和废水浸出口沉积物中的铁氧化细菌和硫氧化细菌比其他2个样点丰富。煤矸石堆场中微生物的碳、氮、硫代谢基因丰度较高,共检测到6条固碳途径、6条氮代谢途径和3条硫代谢途径。主要的固碳基因为ACAT和E2.2....     

黄河三角洲原生演替中土壤微生物群落结构分析

[目的] 黄河三角洲区域具有重要的湿地生态系统。碱蓬、野大豆和芦苇是该地区典型的盐生植物。本研究针对碱蓬、野大豆和芦苇混生植物的根际土壤微生物群落组成和功能基因进行了分析比较。[方法] 对碱蓬,野大豆-芦苇混生植物的根际微生物菌群和光滩土壤菌群进行了宏基因组测序,使用COG和KEGG数据库对微生物菌群的功能进行了注释和比较。[结果] 本研究结果表明,变形菌门是3个取样点的主要菌门,其在碱蓬、野大豆-芦苇根际土壤中的相对含量比光滩土壤分别多28.8%和10.6%。此外,拟杆菌门、放线菌门和芽单胞菌门是3个取样点中的优势物种。中华根瘤菌属是野大豆-芦苇混生植物根际土壤的最主要的属。对功能基因进行分析表明,光滩土壤中的功能基因的数量多于碱蓬根际土壤和野大豆-芦苇混生植物根际土壤的功能基因数。在这3个位点中,氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢,以及无机离子转运和代谢的基因最多。[结论] 本研究为发掘有价值的微生物资源和海岸带盐碱土壤修复提供了一定的理论基础。     

中国喀斯特地区微生物群落结构和功能的研究进展

频繁的人类生产活动使植被遭到破坏,造成基岩裸露的石漠化现象,严重制约了喀斯特地区自然和社会经济的发展,随着生态修复工程的大力开展,微生物群落的结构和功能在生态修复中逐渐受到重视,因为微生物作为喀斯特生态系统的重要组成部分,不仅在物质循环过程中起着重要作用,也在喀斯特生态系统修复中占有十分重要的地位。所以微生物群落结构和功能的研究可以作为衡量生态系统稳定性的重要指标。就中国喀斯特地区的典型植被恢复的不同阶段、成土过程、不同的土地利用方式、矿山修复过程以及不同水域中的微生物群落结构及功能等方面的研究状况进行系统梳理,结合实例综合论述喀斯特地区生态修复过程中微生物作用的研究进展,以期为喀斯特地区生态修复提供参考。     

基于高通量测序的禁牧对土壤微生物群落结构的影响

麋鹿的采食、躺卧和践踏行为均会对栖息地土壤环境造成影响,进而影响土壤微生物群落结构。利用高通量测序技术,分析江苏大丰麋鹿国家级自然保护区禁牧点和补饲点土壤细菌和真菌群落结构差异,并结合土壤理化性质探究禁牧对土壤微生物群落结构的影响。结果表明细菌群落的优势菌门为变形菌门,真菌群落的优势菌门为子囊菌门。禁牧改变了土壤微生物群落结构,在门水平上提高了变形菌门、放线菌门和担子菌门的相对丰度,降低了绿弯菌门、厚壁菌门和子囊菌门的相对丰度,禁牧点与补饲点土壤微生物群落多样性的相似性较低。冗余分析中,细菌受土壤环境因子的影响大于真菌,其中土壤pH是影响细菌和真菌群落最大的土壤环境因子。研究揭示了禁牧对土壤微生物群落结构的影响,为保护区制定麋鹿生境恢复方案提供参考。     

青藏高原东部近林线紫果云杉原始林的群落结构与物种组成

原始云杉林是青藏高原东部林区近林线森林的重要类型之一,但关于其林分结构与多样性的科学认识到目前为止仍然是贫乏的.为了揭示云杉原始林的层次结构及其相互关系、维管植物组成特点,选择四川省壤塘县北部日柯沟近林线的紫果云杉(Picea purpurea)原始林为对象,调查了6个40 m×50 m样地的乔木层结构,并在样地内采用机械布点的方法设置180个小样方,调查了林下灌木层、草本层和苔藓层结构以及灌草层物种组成.结果显示:(1)云杉原始林为复层异龄林,乔木层分化明显,可划分为4个亚层;幼树密度不高但集中分布于林窗及其边缘(144±93株/ha);(2)林下灌木盖度与物种丰富度低,层片结构简单,呈明显的斑块状分布;而草本层与苔藓层发达,盖度与物种丰富度均较高;(3)6个样地共发现维管植物124种,隶属于30科68属.其中草本109种,灌木15种,以温带区系成分占优势,特有性缺乏;生活型以地面芽植物为主体(61.29%).综合分析表明,该林分为藓类云杉林,群落结构完整、稳定,自然更新能力强,与本区域内亚高山或高山林线森林具有相似的物种组成和多样性特点,但群落结构则明显不同.     

云南省蒙自酸性矿山排水微生物群落结构和功能

为探究酸性矿山排水生态系统不同环境中的微生物群落和功能,全面了解酸性矿山排水的形成和发展规律,采用高通量测序技术研究云南省蒙自某矿区酸矿水坑和周边溪水中的原核微生物群落组成,并结合样本理化特征分析影响群落结构的主要因素,进而解析菌群的环境功能。研究发现酸矿水坑中主要有广古菌门、变形菌门(包括α、γ和δ变形菌纲)、硝化螺菌门、厚壁菌门、放线菌门和酸杆菌门等类群,与周边溪水的群落结构具有明显差异。群落多样性与pH呈显著正相关,而热原体纲(Thermoplasmata)与pH呈负相关,可对群落结构起主导作用。酸矿水坑不同样本中均具有高丰度的亚铁原体属Ferroplasma (6.60%–86.34%),酸硫杆菌属Acidithiobacillus是酸矿水和沉积泥中主要的铁、硫氧化细菌,而专性铁氧化的钩端螺旋菌属Leptospirillum的丰度较低,铁卵形菌属Ferrovum几乎只存在于酸矿水中;此外,嗜酸或耐酸的异养菌广泛分布于酸矿水和沉积泥中,它们可促进铁、硫氧化菌的生长及催化矿石溶解。结果表明,pH通过影响微生物多样性和菌群分布而对酸性矿山排水环境微生物群落结构造成重大影响。     

豆科作物间作燕麦对土壤固氮微生物丰度和群落结构的影响

利用荧光定量PCR和高通量测序的研究方法,比较了3种种植模式(燕麦单作,O;大豆/燕麦,OSO;绿豆/燕麦,OMO)对燕麦土壤固氮微生物数量和群落组成的影响.结果表明: 与大豆和绿豆间作显著改变了燕麦土壤的理化性质.燕麦土壤固氮微生物nifH基因拷贝数为每克干土1.75×10¹⁰～7.37×10¹⁰,拔节期和成熟期OSO和OMO中nifH基因拷贝数分别是O中的2.18、2.64和1.92、2.57倍,且各处理成熟期nifH基因拷贝数显著低于拔节期.样品稀释性曲线和覆盖度结果表明,各样品nifH基因测序结果可靠.与绿豆间作显著提高了燕麦土壤nifH基因的多样性.各样品固氮微生物属水平上优势类群均为Azohydromonas、固氮菌属、慢生根瘤菌属、Skermanella和在属水平上无法归类的固氮微生物,但各优势类群相对丰度存在差异.样品OTU的venn分布和主成分分析显示,拔节期和成熟期nifH基因群落结构存在差异,两个生育时期OSO和OMO具有更相似的nifH基因群落结构.表明与大豆和绿豆间作可显著提高燕麦土壤固氮微生物的数量,并影响固氮微生物的群落组成.     

贵州省典型植烟生态区域根际土壤微生物群落多样性

土壤微生物是土壤的重要组成部分,它对土壤肥力的形成和植物营养的转化起着积极的作用。采用16S V4区高通量测序等方法对贵州省不同生态区域典型植烟土壤根际微生物群落进行分析研究,从根际土壤微生物群落特征上诠释不同生态区域典型土壤根际微生物群落的信息差异。结果表明:贵州省不同生态区域弱酸和酸性土壤占70.06%,有机碳平均2.24%,有机碳含量总体偏高,全氮与有机碳含量具有一定相关性;根际土壤微生物的OTUs数量差异明显,呈现总体是西部高于东部,南部高于北部;微生物属水平物种丰度差异显示,土壤类型对微生物群落丰度影响显著,而在土壤功能微生物上黔北区域的变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)两个门的微生物相对丰度最高,而在黔中中部区域变形菌门的丰度显著高于放线菌门的丰度。黔西南和黔中中部区域土壤微生物属水平优势种群显著高于其他地区,种群平衡度不高,具有土传病害发生的潜在危险。通过贵州省不同生态区域土壤微生物根际微生物信息分析与研究,为后续土壤生物修复奠定了良好的研究基础。     

土地利用驱动的土壤性状变化影响微生物群落结构和功能

微生物在调节陆地生态系统地球化学循环过程中具有重要作用。土地利用方式改变显著影响土壤微生物群落结构和功能,但对土地利用驱动的土壤性状变化与微生物群落结构和功能关系的研究相对匮乏。依托长期定位监测试验（始于1984年）,通过16S rRNA基因片段和ITS高通量测序,研究了土地利用方式（裸地、农田、草地）驱动的土壤碳氮变化对微生物群落结构和功能的影响。结果表明：对于细菌群落而言,裸地中α-多样性最高、其次是草地、农田中最低,农田和草地中细菌优势菌群变形菌（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）相对丰度较裸地低4.5%、3.9%和5.5%、3.8%;对于真菌群落而言,裸地子囊菌门（Ascomycota）相对丰度最高、农田次之、草地最低;化能异养型、好氧化能异养型细菌相对丰度裸地显著高于农田和草地（P<0.05）,而硝化型和好氧氨氧化型细菌裸地显著低于农田和草地（P<0.05）;腐生型真菌相对丰度大小排序为：裸地>农田>草地。细菌群落变化主要与土壤容重、全氮、矿质氮、C ： N比和微生物量碳有关,而真菌群落与土壤矿质氮有关。细菌和真菌功能菌群主要受土壤容重、土壤有机碳、土壤全氮、C ： N比和微生物量碳影响。因此,土壤容重、土壤全氮、土壤有机碳、C ： N比、微生物量碳、矿质氮差异可能是影响不同土地利用方式中微生物群落和功能变化的主要因素。     

贡嘎山树线过渡带土壤有机碳矿化和温度敏感性

树线过渡带作为高山地区重要的生态过渡带之一,是响应温度变化的敏感区域。树线过渡带内土壤碳储量丰富,其碳周转在全球碳循环方面扮演着重要角色。探究树线过渡带土壤有机碳矿化及其温度敏感性,对于预测气候变化背景下高山地区土壤碳循环过程具有重要的指导意义。为此以青藏高原东南部贡嘎山树线过渡带(森林、树线、灌丛)的土壤为对象,在室内开展90 d不同温度(15℃和20℃)的培养实验,测定土壤有机碳矿化速率,计算单位土壤有机碳累积矿化量、温度敏感性,并分析影响它们的相关因素。结果表明：土壤有机碳矿化速率受温度和样地类型的显著影响。升温显著增加土壤有机碳矿化速率,而不同样地类型间矿化速率差异显著,矿化速率大小表现为森林>树线>灌丛。本研究用单位土壤有机碳累积矿化量表征土壤有机碳的稳定性,经90 d的培养,15℃下树线过渡带从森林、树线到灌丛单位土壤有机碳累积矿化量分别为12.33 mg/g、12.99 mg/g和10.53 mg/g, 20℃下则分别为19.16 mg/g、21.14 mg/g和16.26 mg/g,灌丛土壤单位土壤有机碳累积矿化量显著低于森林和树线土壤,这表明灌丛土壤具备更...     

传统豆瓣酱微生物群落发酵演替规律及其功能分析

[目的]解析中国传统豆瓣酱发酵过程中的微生物群落演替规律和理化代谢物质变化,探讨不同发酵阶段影响豆瓣酱风味的核心功能微生物.[方法]采用高通量测序解析豆瓣酱发酵过程中的微生物群落结构和演替,并跟踪检测发酵过程中的理化代谢物质,然后分析微生物群落和理化代谢物质变化之间的相关性,最后在体外分离核心微生物并对其功能特性进行验...     

植物群落类型和围栏封育对高山林线岷江冷杉幼苗成活的影响

林线树种幼苗的生长紧密关系着高山林线的形成。通过室内发芽实验测定了岷江冷杉种子萌发能力。2015年春,在川西巴郎山岷江冷杉林线之上的高山林线交错带,通过播种处理(播种和不播种),研究了不同植物群落类型(灌木和草地群落)和围栏处理(围栏和不围栏)对岷江冷杉幼苗成活率的影响,以期为进一步探讨高山林线形成机制提供科学参考。结果表明:(1)岷江冷杉室内发芽率31.4%,成活率随时间下降。(2)灌木群落的全年日平均空气温湿度显著高于草本群落,而两群落的全年日平均土壤温度无显著差异。(3)未播种样地没有发现岷江冷杉幼苗,说明林线交错带缺乏岷江冷杉种子。(4)与不围栏样地相比,围栏封育分别显著提高了岷江冷杉幼苗成活率2.0%(2015年)和2.2%(2016年);与灌木群落相比,草本群落中岷江冷杉幼苗成活率显著提高0.8%(2015年)和1.2%(2016年),说明灌木对林线交错带幼苗更新具有更强的竞争作用。围栏处理下,草本群落中岷江冷杉幼苗成活率显著高于灌木群落;不围栏处理下,草本群落中岷江冷杉幼苗成活率显著低于灌木群落,2017年在不围栏样地没有幼苗存活,说明动物干扰对林线交错带森林更新有阻碍作用。研究表明,高山林线交错带森林更新,受种子、植物竞争和动物干扰(例如,放牧)等多方面因素的共同影响,可以通过播种、植物剔除(去除竞争)和围栏等促进幼苗更新和成活。     

十字花科作物根肿病对根际土壤微生物群落的影响

为探究根肿病对十字花科作物根际土壤微生物多样性的影响,以罹病大白菜和健康株根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术对2组样本的细菌16S rDNA和真菌ITS基因进行序列测定,分析了样本间的微生物群落结构和组成差异,同时测定根际土壤理化性质,探讨根肿病、土壤微生物群落、土壤环境因子三者的相关性。研究表明:1)患病植株根际土壤pH和总磷、总钾、碱解氮、速效钾含量显著低于正常植株根际土,而交换性钙含量明显增加。2)根肿病的发生降低了根际土壤中细菌种群的丰富度和多样性程度,但对根际土壤中的真菌α-多样性无明显影响。3)变形菌门、拟杆菌门、放线菌门等是所测土壤样本的主要优势细菌种群,其中患病植株根际土壤中拟杆菌门丰度显著高于健康植株根际土壤,放线菌门丰度则显著降低(P<0.05)。优势细菌纲为γ-变形菌纲、拟杆菌纲、α-变形菌纲、放线菌纲、酸杆菌纲等,2组土壤样本间多种优势细菌纲相对丰度差异显著。4)根际土壤优势真菌类群为子囊菌门、被孢霉门、担子菌门和壶菌门,其相对丰度在患病和健康株根际土壤样本中均有明显差异。主要真菌纲为散囊菌纲、被孢霉纲、锤舌菌纲等,并且土壤样本间的多种优势真菌纲相对丰...     

南亚热带乡土树种人工纯林及混交林土壤微生物群落结构

以我国南亚热带格木、马尾松人工纯林及二者混交林林地土壤为对象,运用磷脂脂肪酸(PLFAs)法研究了3种人工林土壤微生物生物量和群落结构特征.结果表明: 旱季土壤微生物的PLFAs总量及各菌群的PLFAs量显著高于雨季.旱季土壤微生物的PLFAs总量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量均为马尾松人工林最高,混交林次之,格木林最低;而雨季格木人工林土壤微生物的PLFAs总量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、丛枝菌根真菌PLFAs量高于混交林,并显著高于马尾松人工林.主成分分析表明,土壤微生物群落结构组成受林分类型和季节的双重影响.冗余分析表明,土壤温湿度、pH值、全氮及铵态氮含量与特征磷脂脂肪酸之间呈显著相关关系.在全年水平上,混交林土壤真菌/细菌比值始终高于格木林和马尾松林,表明格木与马尾松混交更有利于提高土壤生态系统的稳定性.     

长白山林区森林/沼泽交错群落的植物多样性

本研究应用样带网格调查方法,对森林／沼泽交错区上6种群落的植物多样性状况、优势种类与分布以及交错区环境梯度进行了研究。结果表明：森林／沼泽交错区植物多样性具有沿着交错区环境梯度逐渐增高的趋势;发育成熟的交错群落具有最高的植物多样性,且高于相对应的典型森林群落。由于交错区群落存在着沼泽植物类群、森林类群以及交错区群落的优势种类群,故发育成熟的交错区群落种类较丰富,一些优势种种群数量为森林中的5倍。因为交错区的生境对于满足这些种类的生活史具有重要作用。森林／沼泽交错群落的特征与交错区环境梯度以及两个植被类型的特征密切相关。     

改变碳输入对亚热带人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响

通过在亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)和米老排(Mytilaria laosensis)人工林中设置互换凋落物、去除凋落物、去除凋落物+去除根系和对照处理来分析改变地上、地下碳输入对人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响。结果显示,改变地上、地下碳输入对土壤微生物生物量碳、氮的影响因树种而异。在米老排林中,土壤微生物生物量不受碳源的限制。而在杉木林中,加入米老排凋落物、去除凋落物和去除凋落物+去除根系3种处理中土壤微生物生物量碳、氮具有明显增加的趋势。磷脂脂肪酸分析结果显示,杉木林中,添加高质量的米老排凋落物后,革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了24%、24%、53%、25%、28%,革兰氏阴性细菌和丛枝菌根真菌的相对丰度均有显著增加。与对照相比,杉木林中去除凋落物后革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了22%、29%、44%、25%、52%,真菌与细菌比值显著增加了21%。但是,去除凋落物+去除根系处理对两个树种人工林土壤微生物群落组成均无显著影响。米老排和杉木林土壤微生物生物量碳、氮的季节变化格局不同,土壤养分有效性可能是驱动土壤微生物生物量季节变化的主要因子。未来研究需要关注凋落物和根系在不同树种人工林中对土壤微生物群落的相对贡献。     

Anammox反应器启动前后微生物群落结构差异性

接种A^2/O回流污泥启动Anammox-UASB反应器,研究了上升流速对系统脱氮性能影响,利用高通量测序对反应器中微生物群落结构变化进行了研究。结果表明,历时35 d成功启动Anammox反应器。上升流速升高可以明显促进脱氮效果,在最佳上升流速为1.14 m/h时TN去除率达84.74%,去除速率高达0.766 gTN/(L·d)。高通量分析表明,Anammox污泥群落Alpha多样性较接种污泥明显减少,Anammox污泥中的Anammox菌主要为Candidatus Jettenia和Candidatus Brocadia两个属,同时检测到大量的其他脱氮微生物菌属,系统中这些脱氮微生物的大量增值使系统脱氮能力逐步提高。     

亚热带常见造林树种对土壤细菌及微生物功能群的影响

为揭示亚热带人工林常见造林树种对森林土壤微生物群落的影响,本研究选取马尾松、米老排、枫香、冬青、火力楠、麻栎和光皮桦7个树种为研究对象,采用16S rRNA高通量测序和实时荧光定量PCR技术,探究不同树种土壤细菌的多样性、群落构成以及微生物功能群基因丰度。结果表明: 变形菌门、酸杆菌门和放线菌门是亚热带造林树种的优势细菌门,不同树种细菌多样性和丰富度指数无显著差异。冗余分析表明,土壤容重、土壤C/N、凋落物氮和凋落物C/N是影响土壤细菌组成的主要环境因子。不同造林树种土壤中氨氧化古菌、氨氧化细菌和完全氨氧化菌amoA基因丰度均具有显著差异。完全氨氧化菌在数量上占据优势地位,但只有氨氧化古菌amoA基因丰度与土壤硝态氮呈显著正相关关系,表明氨氧化古菌在亚热带酸性森林土壤自养硝化作用中可能发挥主要作用。相关分析表明,凋落物氮是不同树种影响氨氧化微生物丰度变化的关键驱动因子。本研究表明,土壤微生物功能群对树种的响应比细菌群落结构更加敏感,未来应从微生物功能群角度深入探究不同造林树种对森林生态系统功能的影响机制。