青藏高原禾草混播对土壤微生物多样性的影响

土壤微生物多样性的形成、维持和变化机理是生态学研究的核心内容, 已有大量研究表明土壤微生物群落构建不仅受到土壤环境的深刻影响, 也与植物群落物种多样性密切相关。由于自然群落中土壤环境和植物多样性协同影响土壤微生物, 难以区分和厘清植物多样性和土壤环境对土壤微生物多样性构建的各自影响。该研究基于在青藏高原高寒草地构建的人工草地群落, 比较分析了3种优势禾本科牧草单播和混播及施肥处理13年后, 土壤细菌和真菌物种多样性及其与植物群落和土壤理化因子的关系。主要结果: 1)与各单播处理相比, 3种牧草两两混播一致显著降低了土壤细菌群落的丰富度和多样性, 其中变形菌门和放线菌门相对丰度显著增加, 而酸杆菌门、拟杆菌门和浮霉菌门相对丰度显著减小; 牧草混播对土壤真菌多样性没有显著影响。2)牧草混播显著降低了土壤pH和土壤全氮含量, 增加了土壤全磷含量; 施肥显著降低土壤pH, 增加了土壤速效磷含量; 但这些土壤理化因子的变化不足以解释土壤细菌和真菌多样性在处理间的差异。3)施肥显著提高了植物群落地上生物量, 降低了植物物种丰富度, 土壤细菌多样性随植物物种丰富度增加而减小, 而与植物生物量变化无关。该研究在野外条件下, 通过长期控制实验揭示了高寒草地禾草混播并不增加土壤微生物多样性, 为高寒地区牧草混播人工草地实践提供了科学依据。     

不同药用植物根际土壤原核微生物多样性研究

为研究不同药用植物根际土壤中的原核微生物多样性,分别采集白术(Atractylodes macrocephala)、白芍(Paeonia sterniana)、牡丹(Paeonia suffruticosa)、玄参(Scrophularia ningpoensis)四种药用植物的根际土壤以及非种植区的土壤,针对16S rRNA基因的V3～V4区进行测序,分析土壤细菌群落的组成。结果表明,药用植物根际土壤中的细菌群落多样性指数显著高于非种植区土壤。五组样本的优势类群差异不大,总体相对丰度较高的有变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)等,药用植物根际中的放线菌相对丰度高于非种植区。属水平上四种药用植物根际细菌和非种植区的群落结构有较大差异,四种中药材的根际土壤中各自富集了特异性的有益细菌属。药用植物根际土壤中的NMD1、Dongia、Gaiella、Streptomyces等相对丰度高于非种植区,而非种植区土壤中Lysoba...     

喜树替代紫茎泽兰过程中根际微生物群落特征

为研究我国重要经济树种喜树根际分泌物对根际微生物群落的影响, 以及喜树在控制林业有害植物紫茎泽兰生物入侵的可行性, 采用传统培养技术和分子生物学技术PCR-单链构象多态性(SSCP)、末端限制性片段长度多态性(tRFLP)和16S rDNA文库相结合对喜树(Ca)、紫茎泽兰(Ea)和二者混栽体系(CE)根际土壤中的真核微生物和真细菌微生物群落结构进行了比较. 计数结果表明, 喜树、二者混栽以及紫茎泽兰根际中的真细菌数量依次减少, 而真核微生物数量依次增多. PCR-SSCP分析显示, 紫茎泽兰根际土壤中真核微生物条带数量(多样性)远高于喜树和混栽根际, 对部分条带克隆测序表明喜树根际中Meristolohmannia spp.为主要优势种群; tRFLP对真细菌结构分析表明, 3种根际中真细菌群落多样性丰富, 但没有差别, 对喜树根际真细菌16S rDNA文库测序比较分析, 共包含了10个已分类的门, 其中Proteobacteria 门为优势菌群, 占24.71%(其中δ-Proteobacteria占17.65%), Acidobacteria门占16.47%, Bacteroidetes门占10.59%. 另外, 色谱分析发现喜树和混栽根际土壤中分别含有较低浓度喜树碱和羟基喜树碱, 而紫茎泽兰根际二者均检测不到. 由此可见, 紫茎泽兰的扩散和蔓延依赖于特有的真核微生物群落结构模式, 并不改变真细菌群落的结构, 喜树能够通过根系分泌物改变紫茎泽兰根际真核微生物群落结构模式, 进而制约其外延. 本研究为喜树在紫茎泽兰生物替代中提供了理论基础.     

宁夏中部干旱带不同作物根际土壤真菌群落多样性及群落结构

【背景】宁夏中部干旱带常年缺水,植被稀疏,土地沙漠化严重,生态环境十分脆弱。土地沙漠化导致土地生产力下降,制约着该区农业的发展,因此,改善宁夏中部干旱带农田生态环境具有重要意义。【目的】为该区土地资源的合理利用开发及干旱区土壤真菌多样性的深入研究提供基础数据和理论依据。【方法】运用IlluminaMiSeq高通量测序技术对宁夏中部干旱带农田作物土壤真菌种类进行预测,并对其进行真菌多样性和群落结构的分析。【结果】5个处理中真菌种类均较为丰富,丰富度指数无差异;真菌多样性指数分别以‘张杂谷5号’谷子最高,藜麦的多样性最低,且存在极显著差异。不同作物根际土壤中,子囊菌门(Ascomycota)为最优势菌门,相对丰度为73.00%-89.14%,且远远大于次优势菌门——担子菌门(Basidiomycota,3.9%-16.5%),表现出非常明显的优势;支顶孢属(Acremonium)和裂壳菌属(Schizothecium)为共有的优势菌属。土壤速效磷和土壤碱解氮会对土壤真菌群落结构和功能多样性产生影响,土壤微生物群落结构、功能多样性的变化是土壤理化性质与微生物相互作用的结果。【结论】休闲和种植作物的农田土壤养分均可不同程度的提高,土壤pH降低,真菌群落结构和多样性发生变化。说明合理的土地利用有利于丰富农田土壤微生物群落结构和多样性,改良土壤特性,进而促进该区域土壤生态系统的稳定,提高农田土地资源的合理利用。     

围栏对青藏高原不同类型草地土壤原核微生物多样性的影响

草地退化是草地植被的倒退演替,导致生物多样性丧失和生态系统功能退化,围栏是恢复退化草地生态系统功能的有效管理措施。微生物是土壤中的重要组成部分,在维持草地生态系统稳定性和功能方面发挥着重要作用。然而,目前尚不清楚围栏如何影响不同类型草地土壤微生物群落。以青藏高原草甸、草原和荒漠草地三种草地类型的退化草地为研究对象,设置围栏和放牧两种处理,采用Illumina HiSeq高通量测序技术研究了围栏对土壤原核微生物群落多样性和群落结构的影响。结果表明：围栏未显著影响草甸土壤原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度,但显著增加了草原土壤的原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度（P<0.05）,稍降低了荒漠草地土壤原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度（P=0.086、0.072和0.099）。在围栏处理的草地中,土壤原核微生物丰富度、Shannon多样性和均匀度与年均温、干旱度和pH显著负相关（P<0.01）,与年平均降水量、溶解性有机碳、地上生物量和植物多样性显著正相关（P<0.01）。在放牧处理的草地中,土壤原核微生物丰富度、Shannon多样性和均匀度与年均温和干旱度显著负相关（P<0.05）,但原核微生物丰富度和Shannon多样性与所有土壤理化和植被因素均无显著相关性。冗余分析（RDA）表明,不同类型草地土壤原核微生物群落结构发生了显著的变化,并沿草甸、草原和荒漠草地的过渡逐渐转变（P<0.001）。方差分解分析（VPA）进一步表明,原核微生物群落结构变化主要受年均温、年平均降水量、干旱度和pH的驱动。围栏显著改变了不同类型草地中部分样点土壤原核微生物群落结构。三种草地类型的主要原核微生物优势门均为放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）。放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度在荒漠草地土壤中最高,而变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度在草甸土壤中最高。此外,不同类型围栏和放牧草地土壤原核微生物类群的相对丰度均无显著差异。研究表明不同类型草地土壤原核微生物群落对围栏的响应不同,这为因地制宜制定草地管理措施提供了数据支持,为草地退化的防治提供了理论支持。     

不同时期艾比湖湿地盐角草群落土壤固氮微生物的多样性分析

【目的】研究新疆艾比湖湿地不同季节盐角草根际和非根际土壤固氮微生物的多样性和丰富度与环境因子的相关性,以期探究在荒漠化和盐渍化不断严重的艾比湖湿地中随着季节变化的固氮微生物群落对恢复生态功能起到的潜在作用,为后续的湿地保护和退化恢复工作提供理论支持和数据基础。【方法】应用Illumina HiSeq PE250测序技术,分析6个土壤样本固氮微生物的多样性,结合相关的理化因子并利用RDA分析法探究土壤理化性质和固氮微生物菌落结构及丰富度的相关性。【结果】艾比湖湿地盐角草植物根际土壤的固氮微生物多样性高于非根际土壤,7月的土壤固氮微生物多样性高于10月和4月的土壤。土杆菌属(Geobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、固氮菌属(Azotobacter)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)等为盐角草根际和非根际土壤中的共同优势菌属。这些固氮微生物优势菌属隶属于变形菌门(Proteobacteria)和蓝藻门(Cyanobacteria),且相对丰富度占比为85%和10%,其余各菌门共占比较少,仅为5%。土壤中固氮微生物的优势菌群与碱解氮(AN)、全氮(TN)、速效钾(AK)和有效磷(TP)呈显著相关。【结论】随着时间的推移土壤样本中固氮微生物的多样性和群落结构也发了改变,同一时期植物根际与非根际土壤中固氮微生物的群落结构并不相同。土壤的环境因子与固氮细菌的群落结构和丰富度的相关性研究可以为艾比湖湿地的退化恢复提供数据基础和理论支持。     

丹参内生拮抗细菌DS-R5对丹参根际和根表土壤细菌群落结构的影响CSCD

目的 探究生防细菌DS-R5施入丹参植株后根际和根表土壤细菌群落组成及多样性变化。方法 向丹参植株根部施入生防细菌DS-R5,以未施用细菌为对照组,分别采集根际和根表土壤样品提取总DNA,扩增样品总DNA的V3-V4区,采用Illumina MiSeq测序平台对PCR扩增产物进行双端测序分析,利用生物信息学分析解析丹参植株根际土壤和根表土壤细菌群落结构组成及多样性。结果 菌株DS-R5处理后增加了根际土壤细菌群落的多样性和丰度,降低了根表土壤细菌群落的多样性和丰度;高通量测序得到的根际和根表土壤的有效序列数量和OTU数量相比对照组均有所下降,根际土壤处理样品中微生物种类最丰富,根表土壤处理样品中微生物种类最少,根际土壤处理样品与根际土壤对照物种种类更接近;在门水平上,根际土壤处理样品相比对照变形菌门丰度下降,酸杆菌门丰度升高,根表土壤处理样品相比对照变形菌门和酸杆菌门丰度均升高,放线菌门丰度降低;在属水平上,根际土壤处理样品中鞘氨醇单胞菌属、芽胞杆菌属、慢生根瘤菌属相比根际土壤对照占比均有升高,根表土壤处理样品相比对照黄杆菌属和伯克菌属丰度下降,而土壤中的优势菌属根瘤菌属和芽胞杆菌属丰度升高。结论 丹参植株施用生防细菌DS-R5后,改变了根际土壤和根表土壤中微生物群落结构和多样性。     

辣椒青枯病罹病与健康植株根际土壤微生物群落多样性研究

系统研究和分析辣椒青枯病常发地发病与健康植株土壤微生物群落结构特征,为辣椒青枯病的绿色防治提供理论依据.基于16SrDNA基因高通量测序技术,对辣椒青枯病发病和健康植株根际土壤微生物群落结构和组成进行分析,同时采用biologyeco平板培养技术研究其土壤微生物群落代谢多样性和功能多样性的特征.结果表明,辣椒青枯病发病和健康植株根际土壤微生物群落组成之间存在显著差异,辣椒青枯病发病土壤的OTU为4566个,辣椒青枯病健康土壤的OTU为4167个.依据OTU所属细菌物种信息对土壤细菌群落结构进行分析,变形菌门在发病和健康土壤中均为优势细菌类群,其次为放线菌门类群.其中健康植株根际土壤中芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、装甲菌门(Armatimonadetes)的相对丰度比发病植株的分别高出了4.37,3.87倍,而发病植株根际土壤中厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度比健康植株的高出了3.87倍.辣椒青枯病发病土壤和健康土壤的土壤微生物代谢多样性也存在显著差异,同时,健康土壤中其微生物群落代谢得到显著增强,特别是对酚类化合物的利用显著增多,对辣椒抗病性存在显著的影响.研究表明,辣椒青枯病发病和健康植株根际土壤微生物群落组成和结构之间存在显著差异,并且健康土壤的微生物群落对酚类化合物的利用显著增强.     

抗草甘膦转基因大豆对根际土壤细菌及根瘤菌的影响

转基因大豆是全球种植最广泛的转基因作物,抗除草剂是其最主要的转基因特性.微生物群落是土壤质量的监测指标之一,抗草甘膦转基因大豆及配施草甘膦是否影响大豆根际土壤细菌及根瘤菌群落尚不清楚.本研究基于大田试验,以非转基因亲本大豆‘中豆32’为对照(CK),分析转G10-epsps基因耐除草剂大豆SHZD32-01(GR)及配施草甘膦(GR+G)在大豆各生育时期对根际土壤细菌和根瘤菌的影响.结果表明: 与CK相比,GR、GR+G处理对苗期和成熟期根际土壤pH、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、NH₄⁺-N含量等产生影响;GR处理显著增加结荚期根际土壤细菌群落丰度及多样性,GR+G处理显著增加结荚期根际土壤细菌群落多样性,但显著降低苗期和结荚期根际土壤细菌群落丰度;GR、GR+G处理改变了部分优势细菌类群的相对丰度,但不同生育期根际土壤优势细菌类群均为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、浮霉菌门和放线菌门;GR、GR+G处理改变了根瘤菌类群的相对丰度,但未影响慢生根瘤菌和中华根瘤菌两种主要大豆根瘤菌的相对丰度,且GR+G处理结荚期根际土壤根瘤菌相对丰度显著降低.环境因子分析显示,根际土壤放线菌和根瘤菌群落丰度主要受土壤pH影响.抗草甘膦转基因大豆或配施草甘膦显著影响结荚期根际土壤细菌和根瘤菌,但其影响随大豆的生长而消失.     

间作大豆对甘蔗根际土壤细菌及固氮菌多样性的影响

为探讨间作大豆(Glycine max)对甘蔗(Saccharum officinarum)根际土壤细菌及固氮细菌多样性的影响, 收集和开发固氮菌资源, 筛选高效甘蔗联合固氮体系, 选用3个甘蔗栽培品种‘ROC22’、‘GT21’、‘B8’与大豆品种‘Guizao 2’进行间种栽培, 采用巢式PCR特异扩增细菌16S rRNA基因片段和固氮细菌nifH基因片段, 并结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术, 对间作大豆的甘蔗根际土壤细菌及固氮细菌进行系统演化和多样性分析。聚类分析结果显示, 间作大豆改变了甘蔗根际土壤细菌及固氮细菌原来的群落组成结构, 尤其对固氮菌群落组成的改变更大, 但对群落物种的优势度影响较小。Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数分析结果表明, 甘蔗-大豆间作显著影响甘蔗根际土壤中细菌和固氮菌的多样性, 其中对固氮细菌多样性的影响较大。不同甘蔗品种的根际土壤细菌和固氮菌在间作大豆条件下表现出不同的多样性, ‘ROC22’和‘GT21’间作处理甘蔗根际土壤固氮细菌的Shannon-Wiener多样性指数显著高于单作处理, 而‘ROC22’与大豆间作处理的甘蔗根际土壤固氮菌多样性最为丰富。在大豆生长盛期, 间作处理的甘蔗根际土壤细菌多样性最为丰富, 不同处理间的差异也最大, 随后下降。总体来看, 甘蔗-大豆间作显著地影响根际土壤细菌和固氮菌的群落结构和群落多样性, 有助于对甘蔗合理间作栽培模式的认识和筛选高效甘蔗联合固氮体系。     

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。     

野葛根际固氮微生物群落分布特征及其影响因素

【目的】研究野葛根际固氮微生物群落的空间分布特征,同时结合地理气候因子、土壤理化性质探讨影响野葛根际固氮微生物群落的空间分布特征的主要因素。【方法】在野葛广泛分布的广西、江西和湖南采集17份野葛根际土壤,测定土壤常规理化性质,进行基于MiSeq测序平台的nifH基因高通量测序,采用多元统计分析方法探索固氮微生物群落结构与环境因子之间的关系。【结果】不同采样区域固氮微生物α多样性无显著差异;同一采样区内各样点的固氮微生物群落结构与组成较相似,而不同采样区之间固氮微生物群落结构与组成差异较大,这表明固氮微生物群落存在明显的区域性分布特征。野葛根际土壤中固氮微生物主要归属于变形菌门(Proteobacteria)(相对丰度>60%),在目水平上,已注释出的固氮微生物主要归属于根瘤菌目(Rhizobiales)和伯克氏菌目(Burkholderiales)。根瘤菌目相对丰度在江西采样区最高,伯克氏菌目相对丰度在湖南采样区最高。pH、交换性钙、全钾、海拔和年平均气温对土壤固氮微生物群落结构的影响较大。优势种群伯克氏菌目与pH、交换性钙和全钾正相关,与C/N负相关;优势种群根瘤菌目与pH、交...     

高寒草甸优势植物叶内、根内与土壤原核微生物群落的分异

植物内生菌具有帮助植物吸收营养元素,增强植物免疫力,抵御外界生物和非生物胁迫等功能。植物的根内和叶内存在大量的内生菌,影响着植物的健康生长。但不同植物地下(根内)和地上(叶内)内生原核微生物,以及与土壤微生物在组成和群落结构上的差异和联系还有待探索。以青藏高原高寒草甸三种优势植物青藏苔草(Carex moorcroftii)、火绒草(Leontopodium jacotianum)和高山嵩草(Carex parvula)为对象,研究了高寒草甸优势植物叶内、根内、土壤原核微生物组的组成及其与样品类型和植物类型之间的关系。结果表明:1)在门分类水平上,有13个门在土壤、叶内和根内之间有显著差异,只有5个门在不同植物之间有显著性差异,分别是变形菌门、厚壁菌门、酸杆菌门、疣微菌门以及FBP;2)在α多样性上,同种植物土壤、叶内、根内之间差异显著,而不同植物在土壤和根内差异显著,但在叶内无显著性差异;3)样品类型(叶内、根内以及土壤)是决定植物微生物组差异的最主要因子,对微生物群落变异的贡献度为20.13%;不同植物类型之间微生物群落也有显著性差异,植物类型对总变异的贡献率为14.41%,并且植...     

大庆盐碱地九种植物根际土壤微生物群落结构及功能多样性

盐碱土是陆地表面生态脆弱区域。它与荒漠化过程相伴而生,不但造成了资源的破坏、农业生产的巨大损失,而且还对生物圈和生态环境构成威胁。研究盐碱地植物根际土壤微生物群落的多样性,对于盐碱土壤的植被恢复和生态重建具有重要意义。运用PCR-DGGE技术和Biolog微平板法,对大庆盐碱地9种不同植物根际土壤微生物结构和功能的多样性进行了分析。结果表明,不同植物根际土壤微生物组成不同,同一科的植物具有相似的微生物组成。对11个克隆进行了序列测定,发现这一地区植物根际优势微生物菌群为变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)。利用Biolog微平板法分析了微生物群落功能多样性。结果表明,不同植物根际土壤细菌群落对底物碳源的代谢特征存在着一定的差异,其中豆科的野大豆根际土壤细菌对底物碳源的代谢能力最强。     

长期人为干扰对桂西北喀斯特草地土壤微生物多样性及群落结构的影响

人为干扰是喀斯特草地正向演替的主要障碍因素, 从土壤微生物角度探讨草地对干扰的响应可为喀斯特生态恢复与科学利用提供依据。该研究依托中国科学院环江喀斯特生态系统观测站长期干扰监测样地, 通过高通量测序测定3个干扰模式(火烧、刈割、刈割除根)和1个对照(封育)处理的土壤细菌、真菌α多样性和群落结构, 并分析它们与环境因子(坡位、土壤理化性质)的关系, 揭示人为干扰对桂西北喀斯特草地土壤微生物的影响及机制。结果显示: 1)对于α多样性, 在中坡和下坡, 火烧均显著降低了真菌Chao1指数, 刈割均显著降低了细菌的香农指数和谱系多样性指数; 刈割除根在中、下坡分别显著降低了真菌Chao1指数和细菌香农指数。2)对于群落结构, 火烧、刈割和刈割除根在中、下坡均显著降低了酸杆菌门细菌相对丰度, 火烧在下坡使子囊菌门真菌相对丰度从74.49%显著降低至34.72%。3)冗余分析显示, 微生物生物量碳含量解释细菌和真菌α多样性变化的29.8%和26.8%以及细菌群落结构变化的31.7%; 细根生物量解释细菌α多样性和真菌群落结构变化的13.9%和10.3%。可见, 长期人为干扰对土壤微生物α多样性产生负面影响, 并显著改变微生物群落结构, 影响程度因干扰方式、微生物种类不同而异, 且受坡位调控。土壤微生物生物量碳含量和细根生物量的减少是人为干扰影响土壤微生物多样性和群落结构的重要因素。α多样性及子囊菌的减少将不利于土壤生态系统稳定性的维持, 酸杆菌的减少将不利于土壤有机质降解和铁循环。因此, 长期火烧、刈割等人为干扰将导致喀斯特草地生态系统功能发生退化。     

阿尔泰银莲花根际土壤微生物多样性研究

为了解野生和栽培阿尔泰银莲花根际土壤微生物多样性的差异,该研究采用Illumina MiSeq高通量测序技术对野生和栽培阿尔泰银莲花根际土壤微生物的群落组成和多样性进行探究。结果表明:(1)野生阿尔泰银莲花根际土壤的真菌多样性显著高于栽培阿尔泰银莲花(P<0.05),而细菌多样性差异不显著(P>0.05); NMDS分析结果显示,野生和栽培阿尔泰银莲花根际土壤真菌群落结构差异更显著。(2)细菌9 566个可操作分类单元(OTUs)涉及39门127纲315目500科886属,真菌2 670个OTUs涉及15门57纲138目293科597属。在门水平上,细菌群落中的变形菌门、酸杆菌门、放线菌门及真菌群落中的担子菌门、子囊菌门、被孢霉门均为野生和栽培阿尔泰银莲花根际土壤优势菌门,但其相对丰度在不同生长方式下存在差异。(3)环境因子关联分析(RDA)结果显示,土壤有机质是影响土壤细菌群落的主要因子(P<0.05),土壤pH、碱解氮和有效磷是影响真菌群落的主要因子(P<0.05)。综上认为,野生和栽培下的阿尔泰银莲花根际土壤微生物群落组成和多样性存在显著差异,这种差异可能与不同生长条件下的土壤理化性质存在密切的联系,该研究结果对阿尔泰银莲花科学种植以及土壤改良具有一定意义。     

紫花苜蓿和斜茎黄耆水力提升作用及其对伴生植物的效应

为探讨紫花苜蓿(Medicago sativa)及斜茎黄耆(沙打旺, Astragalus laxmannii)与禾本科牧草混播后的水力提升现象, 揭示深、浅根性牧草的种间关系, 为混播草地的建植提供理论依据, 该研究开展了室外“上下盆”分根盆栽试验、采用土壤水分测定及“重水” (D₂O, 氘(D)含量>99.9%)标记法估算了苜蓿及斜茎黄耆分别与‘冬牧70’黑麦(Secale cereal ‘Dongmu 70’)不同混播比例(豆科:禾本科分别为3:7、5:5、7:3)条件下水力提升的发生情况及其对伴生牧草生长生理性状的影响。结果表明: ‘冬牧70’黑麦与斜茎黄耆混播后的产量显著高于其与紫花苜蓿混播后的产量, 同一种禾豆牧草混播组合不同混播比例中, 以AC2 (紫花苜蓿:‘冬牧70’黑麦为5:5)和BC3 (斜茎黄耆:‘冬牧70’黑麦为7:3)混播组合的总产量最高。不同单混播组合的单株整个生育期内日均提水量存在显著差异, 两种豆科牧草在混播时日均提水量均高于单播时, 斜茎黄耆单混播时的日均提水量显著高于紫花苜蓿, BC2组合(斜茎黄耆:‘冬牧70’黑麦为5:5)的日均提水量高于其他混播组合。在用标记水处理下盆土壤后, 各组合上下盆土壤水氢稳定同位素比率(δD)值显著升高。不同禾豆牧草组合上盆土壤水δD及禾本科牧草茎秆水δD、整株碳同位素分辨率(Δ¹³C)和产量数据表明, 在斜茎黄耆与‘冬牧70’黑麦混播比例为3:7、紫花苜蓿与‘冬牧70’黑麦混播比例为5:5时, 禾本科牧草水分状况或产量好于其他混播比例。以上结果表明, 两种深浅根豆科牧草与浅根性禾本科牧草混播种植时发生了水力提升现象, 两种豆科牧草提升的水分可以被伴生的禾本科牧草所吸收利用。     

Hydraulic lift of Medicago sativa and Astragalus laxmannii and its effect on their neighborhood plants

为探讨紫花苜蓿(Medicago sativa)及斜茎黄耆(沙打旺, Astragalus laxmannii)与禾本科牧草混播后的水力提升现象, 揭示深、浅根性牧草的种间关系, 为混播草地的建植提供理论依据, 该研究开展了室外“上下盆”分根盆栽试验、采用土壤水分测定及“重水” (D₂O, 氘(D)含量>99.9%)标记法估算了苜蓿及斜茎黄耆分别与‘冬牧70’黑麦(Secale cereal ‘Dongmu 70’)不同混播比例(豆科:禾本科分别为3:7、5:5、7:3)条件下水力提升的发生情况及其对伴生牧草生长生理性状的影响。结果表明: ‘冬牧70’黑麦与斜茎黄耆混播后的产量显著高于其与紫花苜蓿混播后的产量, 同一种禾豆牧草混播组合不同混播比例中, 以AC2 (紫花苜蓿:‘冬牧70’黑麦为5:5)和BC3 (斜茎黄耆:‘冬牧70’黑麦为7:3)混播组合的总产量最高。不同单混播组合的单株整个生育期内日均提水量存在显著差异, 两种豆科牧草在混播时日均提水量均高于单播时, 斜茎黄耆单混播时的日均提水量显著高于紫花苜蓿, BC2组合(斜茎黄耆:‘冬牧70’黑麦为5:5)的日均提水量高于其他混播组合。在用标记水处理下盆土壤后, 各组合上下盆土壤水氢稳定同位素比率(δD)值显著升高。不同禾豆牧草组合上盆土壤水δD及禾本科牧草茎秆水δD、整株碳同位素分辨率(Δ¹³C)和产量数据表明, 在斜茎黄耆与‘冬牧70’黑麦混播比例为3:7、紫花苜蓿与‘冬牧70’黑麦混播比例为5:5时, 禾本科牧草水分状况或产量好于其他混播比例。以上结果表明, 两种深浅根豆科牧草与浅根性禾本科牧草混播种植时发生了水力提升现象, 两种豆科牧草提升的水分可以被伴生的禾本科牧草所吸收利用。     

添加高粱根茬根际土对连作黄瓜生长和根际微生物的影响

为了分析添加高粱根茬根际土对连作黄瓜生长和根际微生物群落特征的影响,本研究通过盆栽试验,采用荧光定量PCR和高通量测序技术分析土壤细菌和真菌群落组成的差异。试验共设4个处理: CK(不施肥),T₁(单施化肥),T₂(优化施肥),T₃(优化施肥+高粱根茬根际土)。结果表明: 与其他处理相比,T₃处理促进了黄瓜生长发育,提高了土壤中16S rRNA和ITS rRNA基因数量。与T₁处理相比,T₂和T₃处理明显提高了细菌群落的丰富度和多样性,不同处理间真菌群落的丰富度和多样性差异不明显。添加高粱根茬根际土在一定程度上改变了基于门、属水平上的细菌和真菌群落结构。其中,细菌中提高了酸杆菌门和拟杆菌门的丰度,降低了变形菌门、厚壁菌门、硝化螺旋菌门和芽孢杆菌属的丰度;真菌中提高了担子菌门、木霉菌属和假散囊菌属的丰度,降低了镰刀菌属和绿僵菌属的丰度。冗余分析表明,土壤硝态氮和有机质含量分别是影响细菌和真菌群落结构差异的关键因子。添加高粱根茬根际土不仅提高了连作黄瓜土壤微生物数量和细菌多样性,而且增加了有益菌木霉菌属的丰度,降低了致病镰刀菌的丰度和数量,保障了黄瓜存活率,为缓解黄瓜连作障碍提供了一条切实可行的解决途径。     

马缨杜鹃根系微生物群落结构及其变化

【目的】为了解野生马缨杜鹃根系微生物的群落结构特征,比较百里杜鹃内马缨杜鹃根际土壤、根表及根内3个生态位微生物群落组成差异,探究杜鹃根系生态位之间、变化菌属间的相互关系,以期为今后杜鹃根系微生物研究提供具有参考价值的数据。【方法】对百里杜鹃内野生马缨杜鹃根系微生物16S rRNA V4区和ITS1区进行高通量测序,比较分析根际土壤、根表及根内微生物群落多样性及组成差异;并基于共变化网络分析进一步探究差异菌属间的相互关系。【结果】马缨杜鹃根系不同的生态位之间,微生物群落结构存在差异,其中以根际土壤与根表、根内差异更为显著,且细菌群落差异小于真菌群落。且从根际-根表-根内,马缨杜鹃根系细菌α-多样性显著下降。马缨杜鹃根系微生物分布于41细菌门和6个真菌门。优势细菌门为变形菌门(Proteobacteria,39.64%±0.08,69.47%±0.12,77.34%±0.07)、酸杆菌门(Acidobacteria,34.10%±0.11,11.03%±0.04,9.18%±0.04)以及放线菌门(Actinobacteria,10.19%±0.03,8.70%±0.02,7.08%±0.01),它们占整体细菌群落总丰度的80%以上。同时8个细菌菌门的相对丰度在根际土壤、根表和根内间显著变化,且它们的相对丰度占细菌群落总丰度的75%以上。真菌主要分布于接合菌门(Zygomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota),它们占整体菌群的99%以上。马缨杜鹃根系存在589个属的细菌,390个属的真菌,从根际-根表-根内,其中25个细菌属和10个真菌属的相对丰度发生显著变化。马缨杜鹃根系微生物群落共变化网络分析表明:在马缨杜鹃根系不同生态位间,除Waitea外,包括枝孢菌属(Cladosporium)、拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis)等在内的8个差异真菌菌属均与细菌菌属显著相关,它们相互作用调控微生物群落结构的变化。Bryobacter、Nocardia、Rhizomicrobium和Telmatobacter等核心菌属对马缨杜鹃根系微生物群落共变化网络的变化具有十分重要的调控作用。【结论】百里杜鹃地区马缨杜鹃根际土壤、根表以及根内3个生态位间,微生物群落组成存在差异;而造成微生物组成存在差异这一结果,可能与马缨杜鹃根系密切相关。同时,共变化网络分析揭示出马缨杜鹃根系生态位之间,细菌和真菌彼此间互作。