西藏中部地区退化土壤秸秆还田的微生物变化特征及其影响

于西藏中部地区秸秆还田条件下,研究了土壤微生物区系及其主要生理类群的变化特征和土壤微生物对土壤肥力的影响及其相互关系。结果表明,不同秸秆还田方式,特别是秸秆覆盖和高茬方式较高的土壤水分、土壤温度及其耦合效应,为土壤微生物繁殖与活动提供了重要的土壤环境保障,有助于以细菌为主导的各类土壤微生物的相对均衡生长,对加速土壤有机残体分解,大幅度提高土壤有机质含量,促进土壤团粒结构形成和土壤养分转化均具重要作用,表明在西藏中部生态条件下,退化土壤具有在相对较短时间内实现结构重建与肥力恢复的可能性及其潜力。     

磷细菌肥料的研究

由于北京地区土壤缺磷,我们从1973年起进行了磷细菌肥料(简称磷菌肥)有效施用条件、解磷作用、刺激作用及土壤微生物对磷细菌的影响等试验。现将结果整理如下。磷菌肥的有效施用条件菌肥的效果有赖于菌肥微生物在根际的繁殖和活动。创造适合的良好环境,才能有稳定     

水热增加下黑土细菌群落共生网络特征

黑土是有机质含量高且肥沃的土壤类型之一,气候变化会显著改变黑土中微生物群落的结构,同时影响群落间的潜在相互作用关系。[目的] 揭示水热增加对黑土中的细菌群落结构及潜在互作关系的影响。[方法] 基于土壤移置试验,采用16S rRNA高通量测序解析农田黑土（原位黑土、水热增加1和水热增加2）中的细菌群落结构对水热增加的响应;使用CoNet构建微生物群落共生网络,识别共生网络中的枢纽微生物;利用结构方程模型、相关性分析探究水热条件变化下土壤性质、微生物交互作用、多样性之间的直接、间接关系。[结果] 黑土中的微生物以疣微菌、变形杆菌、酸性杆菌和放线菌为主。水热增加下土壤微生物共生网络的拓扑性质发生显著变化,网络中表征微生物潜在竞争关系的负连线随着水热增加而显著增加。气候因素通过改变微生物潜在相互作用影响了群落水平分类多样性。物种竞争增强可能直接导致了土壤有机碳含量的降低。[结论] 水热增加会显著改变黑土中微生物之间的潜在交互作用,枢纽微生物的响应更加敏感。     

水热条件变化对黑土细菌群落结构的影响及其演替特征

全球气候变化导致的水热条件变化,对土壤微生物群落结构及功能产生重要影响。深入理解这些变化如何影响微生物群落的结构及其随时间的演替,对于有效预测和适应未来的气候变化至关重要。【目的】在气候变化背景下,本研究旨在探索黑土细菌群落的多样性、组成和结构,以及群落演替特征的变化情况。【方法】利用中国科学院海伦、封丘、鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站长期土壤置换实验平台,选择寒温带地区(中国海伦)的黑土作为研究对象,并将其移置于暖温带地区(封丘)和中亚热带地区(鹰潭)以模拟水热条件增加。通过采集2005年至2011年的63个黑土样本(包括原位、移置封丘县和移置鹰潭市),利用16S rRNA基因高通量测序技术,研究了水热条件变化对黑土细菌群落多样性、组成和结构的影响;同时结合土壤理化性质,分析环境因素与微生物群落特征间的关系,并计算物种周转率(w)。【结果】经过6年的移置,将寒温带黑土移至暖温带和中亚热带后,土壤的理化性质发生了显著改变。土壤有机质和全氮含量显著降低,地上部生物量显著减少。土壤细菌群落的多样性下降,群落组成和结构发生了显著变化。主要细菌类群包括疣微菌门(Verrucomicrobia)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)等,其中疣微菌门在移置鹰潭地区后的相对丰度显著增加。此外,气候因子与微生物群落特征高度相关。非度量多维尺度分析显示,群落结构随水热条件和时间的变化而演替,这与微生物时间周转率的增加相关。在不同水热条件下,细菌群落的时间周转率差异显著,依次为0.030 (海伦)<0.033 (封丘)<0.045 (鹰潭)。【结论】6年的水热条件增加显著降低了细菌群落的多样性,显著改变了其组成和结构,并加快了细菌群落时间周转率的响应。     

长期施用化肥及秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响

【目的】在施用化肥的基础上进行秸秆还田是提高砂姜黑土肥力的有效措施,以往的研究只注重秸秆还田对土壤结构、肥力等物理化学性状方面的研究,缺少施肥对砂姜黑土微生物群落影响的研究。本研究以安徽蒙城典型的砂姜黑土为研究对象,以期揭示长期施用化肥和秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响。【方法】采用454高通量测序对砂姜黑土不同农业施肥措施下的细菌群落进行分析研究,并通过生物信息学的分析方法揭示影响砂姜黑土细菌群落的主要因素。【结果】通过对454高通量测序数据的分析,发现砂姜黑土主要的细菌门类为放线菌、变形菌、酸杆菌、绿弯菌和拟杆菌。长期施用化肥显著提高了砂姜黑土肥力和作物产量,但导致了细菌群落结构的显著变化和多样性的显著降低。秸秆还田有利于土壤肥力的进一步提高,但是并没有缓解长期施用化肥对土壤细菌群落产生的不利影响。分析发现土壤pH的变化是导致土壤细菌群落变异的主要因素。【结论】在施用化肥的基础上进行秸秆还田有利于砂姜黑土肥力的提升,然而并没有缓解由施肥导致的土壤酸化对土壤细菌群落组成和多样性产生的不利影响。这暗示秸秆还田可能并未对砂姜黑土微生物生态产生根本性的有益影响,对于秸秆农田的利用方式还需要进一步研究,以达到农业生产效益和生态效益的并重。     

运城盐湖细菌群落结构及生态多样性分析

运城盐湖作为一个人类活动深入参与的高盐环境,其中的细菌群落结构及生态多样性既有盐湖环境的共性,又有自身的特殊性。【目的】运城盐湖湖水颜色丰富,蕴含着大量嗜盐及耐盐微生物资源。为了深入探究运城盐湖细菌资源分布规律,对不同水域中细菌多样性和群落结构进行研究,探讨运城盐湖不同水域中细菌群落结构的变化规律。【方法】基于16S rRNA基因的扩增子高通量测序,对运城盐湖不同水域的细菌群落结构进行分析,同时对微生物的潜在代谢功能进行预测。【结果】运城盐湖不同水域中的优势细菌类群有所差异,在盐湖中部,假单胞菌门(Pseudomonadota)、放线菌门(Actinobacteriota)和拟杆菌门(Bacteroidota)是优势类群;而在运城盐湖东部,芽孢杆菌门(Bacillota)则是主要类群;在运城盐湖西部,髌骨菌门(Patescibacteria)类群较为丰富。对运城盐湖不同区域的细菌多样性进行分析,数据显示盐湖中部浅黄色湖水中微生物多样性显著高于盐湖东部和西部区域,但盐湖中部红色湖水区域的微生物多样性较低。另外,在盐湖中部,湖水颜色不同的区域细菌物种分布也具有较大的差异。对运城盐湖细菌代谢功能进行预测分析发现,在盐湖不同区域的微生物参与的代谢通路活性各不相同,表现出较强的区域分布性,盐湖东部和西部的微生物代谢比盐湖中部更具有活性。【结论】运城盐湖微生物多样性丰富,不同水域的细菌多样性具有显著差异,盐湖不同水域的环境对细菌群落结构具有一定影响。本研究为运城盐湖细菌资源多样性的保育及开发利用提供了重要的理论基础。     

两个基因型水稻利用有机磷的差异及其与根系分泌酸性磷酸酶活性的关系

以低磷条件下根系分泌酸性磷酸酶活性有显著差异的两个基因型水稻中部51和Azucena为材料,通过琼脂培养试验研究它们在无菌条件下利用植酸钠（IHP）的情况以及接种土壤微生物对水稻利用植酸钠能力的影响.结果表明：以植酸钠为磷源生长的中部51和Azucena的植株地上部干物质量、吸磷量和磷浓度均显著低于以无机磷为磷源生长的植株,植酸钠处理的水稻植株地上部吸磷量和磷浓度也均显著高于无磷处理植株,表明无菌培养条件下水稻能部分利用植酸钠.低磷条件下两个基因型水稻根系分泌酸性磷酸酶活性显著高于正常供磷处理,且低磷条件下中部51根系分泌的酸性磷酸酶活性较高,这可能是无菌条件下中部51利用植酸钠的能力高于Azucena的机理之一.高水平植酸钠处理（0.96 mmol P·L^-1）下两个基因型水稻植株地上部干物质量、磷含量及磷浓度均显著高于低水平植酸钠处理（0.16 mmol P·L^-1）,表明底物有效性可能是影响水稻利用植酸钠能力的限制因素之一.在低水平和高水平植酸钠处理下,接种土壤微生物对两个基因型水稻植株的地上部干物质量、磷含量及磷浓度均没有显著影响,表明在本试验中接种土壤微生物并不能显著提高水稻利用植酸钠的能力.     

漓江河岸带不同水文环境土壤微生物与土壤养分的耦合关系

基于漓江河岸带典型地段内砾石滩、草地、灌草地和疏林地等4类水文环境梯度上的土壤样品分析,探讨了漓江河岸带土壤养分、微生物数量及微生物量等的变化特征及耦合关系。结果表明:土壤养分含量、土壤微生物数量及微生物量等在不同水文环境下均有显著差异。随着水淹时间的减少,土壤含水量、pH值、有效氮、有效磷和有效钾均呈先增后减的趋势,最大值多出现在灌草地,最小值多出现在砾石滩,而土壤微生物总量、细菌、放线菌数量和微生物量也为先增后减趋势,其数量或含量在灌草地最多,砾石滩最少。简单相关分析表明漓江河岸带各微生物指标与土壤有效氮、有效磷及速效钾相关性较强,与土壤全氮、全磷和全钾的相关性较弱。冗余分析表明土壤有效氮、有效磷和含水量是影响微生物总数、细菌数量、微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷的重要因素,而有机质和全氮是影响放线菌数量的重要因素。研究结果说明适当的水文干扰有利于河岸带土壤养分的积累,对土壤微生物数量及其生物量也有显著促进作用;土壤有机质和有效养分含量(有效氮、有效磷等)与微生物数量及微生物量关系密切,其含量很大程度影响着微生物数量及其活性。在漓江河岸带生态保护和评估等研究过程中应充分考虑不同水文环境下的土壤微生物和养分的变化特征及耦合关系。     

Biolog和PCR-DGGE技术解析施肥对德惠黑土细菌群落结构和功能的影响

试验采用Biolog和PCR-DGGE技术研究了不同施肥处理对吉林省德惠市黑土细菌群落结构和功能的影响.Biolog试验结果表明,单施有机肥处理的土壤细菌群落对底物碳源利用种类最多,代谢功能多样性最高;而施用化肥处理降低了土壤细菌群落代谢功能.DGGE图谱表明,不同施肥处理的土壤细菌16S rDNA多数条带分布相同,说明这些细菌类群在黑土中较稳定,在本试验中未受到施肥的影响,但也有一些特殊条带出现或缺失,施用化肥处理降低了土壤细菌群落结构组成多样性.对Biolog和DGGE试验结果的主成分分析显示,未施肥和单施有机肥处理的土壤细菌群落结构和功能相似,表明单施有机肥处理主要是增加了土壤微生物的总量,而对黑土细菌群落结构组成影响是次要的;单施化肥和半量有机肥 化肥处理的土壤细菌群落代谢功能多样性相似,但其结构组成产生了分离.研究表明化肥处理主要是影响到土壤中快速生长和富营养的细菌类群,施用化肥降低了这些细菌类群的代谢活性.     

典型黑土区农田土壤线虫群落的纬度分布格局及其驱动机制

东北黑土区是保障我国粮食安全的重要土壤资源, 了解该区域内农田土壤线虫的群落组成及其对环境驱动因子的响应机制, 对于研究黑土区农田土壤生态系统的生物多样性分布格局具有重要意义。2018年9月, 我们在42°50°‒49°08° N的典型黑土区采集了93个农田土壤样品, 利用形态学鉴定技术分析了土壤线虫群落的组成与结构。共鉴定出47个线虫属(相对丰度 > 1%), 其中食细菌线虫中的拟丽突属(Acrobeloides)是典型黑土区农田土壤中的优势属(相对丰度 > 5%)。土壤线虫总丰富度和总多度均随纬度增加而显著增加, 然而类似的变化趋势只出现在食细菌和杂食/捕食线虫中。土壤有机碳是影响土壤线虫丰富度和多度最为重要的环境因子, 其次是月平均温度。典型黑土区农田土壤线虫群落结构以47° N为分界线分为南部和北部两类, 主要归因于线虫群落中植物寄生和杂食/捕食线虫的相对多度在南、北特征属中存在差异。土壤pH值和容重分别是影响南部与北部黑土区线虫群落最重要的环境因子。本研究明确了典型黑土区农田土壤线虫群落的纬度分布格局及其与环境因素的关系, 可为揭示农业活动干扰下土壤生物对环境因子的响应机制提供基础数据和理论参考。     

长期免耕对黑土氮磷硫循环微生物功能潜力的影响

探究不同耕作方式对黑土氮(N)、磷(P)、硫(S)循环功能微生物丰度及组成的影响,对黑土可持续利用具有重要意义。本研究基于吉林省长春市为期8年的定位试验,对免耕(NT)和传统耕作(CT)下不同土层黑土N、P、S循环功能微生物丰度和组成及其驱动因素进行分析。结果表明：与CT相比,NT显著增加了0～20 cm土层土壤含水量(WC)和微生物生物量碳(MBC)。NT显著增加了0～20 cm土层与N、P和S循环功能相关的编码基因丰度：包括编码氧化亚氮还原酶基因nosZ、固氮酶基因nifH和脲酶基因ureC的丰度,有机磷矿化过程关键基因phnK和phoD、编码吡咯喹啉醌合成酶基因ppqC和外切多聚磷酸酯酶基因ppX的丰度,以及硫氧化过程关键基因soxY和yedZ的丰度。方差分解分析和冗余分析结果表明,土壤基本特性是N、P、S循环功能微生物组成的主要影响因素(总解释率为28.1%),并且耕作方式导致的土壤MBC和WC变化是黑土N、P、S循环微生物功能潜力最主要的驱动因子。综上,长期免耕可通过影响土壤环境间接增加土壤特定微生物功能基因丰度,本研究从分子生物学角度阐明免耕可以作为改善土壤健康和维持农业绿...     

花垣锰矿微生物脱磷的初步探讨

微生物溶解磷酸盐在农业生产上的研究和应用已有报道。微生物在工业选矿中的溶磷作用报道较少。在锰矿石冶炼中,要求磷含量从0.162%降至0.003-0.004%,由于Mn、P粒度小,以及温度、压力等条件的限制,应用物理、化学方法从高品位锰矿中大幅度降低磷含量就比较困难。我们试图利用微生物的生理生化作用来解决这一湿法冶金课题,对钾细菌、磷细菌、5406、青霉、曲霉五种供试菌种进行了定性、定量分析与比较。材料与方法一、材料     

尖峰岭热带天然林不同土层细菌群落多样性和组成的海拔变异规律

土壤微生物群落结构沿海拔梯度的变异是微生物生物地理学分异和群落空间分布的重要内容,然而,热带森林土壤微生物多样性及其群落特征的海拔模式尚不明确。研究海南省尖峰岭自然保护区0—20cm和20—40cm土壤细菌多样性和群落组成沿海拔梯度(400—1410m)的变化及其与环境因子的关系。结果表明：在0—20cm土壤微生物生物量碳、生物量氮和生物量磷随海拔升高(峰顶降低)而增加,20—40cm土壤微生物生物量碳、生物量氮和生物量磷随海拔升高呈先升高后降低趋势;整体上,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门在0—20cm中占优势,丰度总和占该层细菌总量的88.17%;变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、绿弯菌门在20—40cm中占优势,丰度总和占该层细菌总量的90.82%;随海拔增加,0—20cm细菌多样性线性减少,20—40cm细菌多样性变化不显著;沿海拔梯度,0—20cm细菌群落组成可分为低(409—1018m),中(1018—1357m)和高(1410m)三个海拔聚集群落,20—40cm细菌群落组成随海拔无显著性变化;两土层细菌多样性与土壤pH显著正相关,土壤细菌群落组成在0...     

强化生物除磷系统的功能微生物研究进展

人类活动过程中排放的磷是导致水体富营养化的重要原因之一,因此,采取强化生物除磷(Enhanced biological phosphorus removal,EBPR)技术去除污水中磷,减轻对环境不利影响。由于具有经济、可持续的优点,EBPR系统在污水除磷中得到广泛应用,而体系中微生物群落组成合理、功能完整是EBPR系统高效稳定运行的关键所在。为了深入了解EBPR系统除磷机理和实现高效稳定运行,对系统中微生物群落结构和主要功能微生物进行了大量研究。EBPR系统中除了具有聚磷能力的聚磷菌(Polyphosphate-accumulating organisms,PAOs)外,还包括没有聚磷能力的非聚磷菌(non-PAOs),主要为聚糖菌(Glycogen-accumulating organisms,GAOs)和一些辅助细菌等。目前,发现与聚磷相关的功能微生物种类越来越多,研究最多的PAOs和GAOs分别为Accumulibacter和Defluviicoccus。PAOs和GAOs在不同的环境条件下存在竞争或合作关系,但是PAOs在特定条件下是否能够表现出GAOs的代谢特性这一问题还存在争论。除传统碳源、p H和温度等因素影响生物除磷外,外源污染物(如抗生素和重金属)对EBPR系统中功能微生物也产生影响。为了获得高效PAOs,传统分离方法、蓝白斑筛选法和人工构建工程菌的方法先后得到应用。现代分子生物学技术的发展为EBPR系统中功能微生物研究提供了先进可靠的技术手段,通过高效聚磷菌的构建实现高效除磷是未来提高实际污水中生物除磷效率的一个重要发展方向。     

微生物在油藏中的地球化学活动——提高采油

微生物提高采油方法的发展是以研究栖息在油层中的微生物的地球化学活动及其生物学为基础的。 苏联开始研究石油微生物区系可追溯到1926年,在那年首先在油层水中发现了细菌。这种新生境的分析揭示了微生物在油藏中的分布有一定的规律。     

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地土壤中微生物的生态分布及其与土壤因子间的关系

对咸水灌溉条件下的塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地土壤微生物的分布规律和环境因子对土壤微生物分布的影响进行了研究．结果表明,人工绿地建成后,土壤结构和养分状况得到改善,土壤微生物在时间和地域分布上呈现明显的规律性．土壤微生物区系组成中,细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌最少;表层微生物数量远多于下层土壤;林地外围距林缘近的土壤微生物数量较多,3m以外微生物数量已接近流沙微生物量;3类土壤微生物分布具有不同的季节性规律,且不同立地类型土壤微生物分布差异显著．土壤速效磷、速效氮、全N对微生物的分布有较大的直接作用,通径系数为1．01～2．58．速效磷-速效钾、有机质-速效钾、速效氮-速效钾、速效氮-效磷速、有机质-速效磷、速效磷-速效氮、全N-速效钾、速效钾-速效磷、全N-速效磷和含水量．速效氮之间的间接作用对微生物影响较明显,作用系数为1．37～2．58。其余因素的作用相对不显著．     

黑土农田土壤肥力质量综合评价

黑土是我国东北主要土壤类型之一,也是我国宝贵的土壤资源．本项研究在分析了黑土南北样带上采集的115个土样理化性质的基础上,建立黑土肥力评价指标体系,运用模糊数学和因子分析方法对黑土肥力水平进行评估、分级．采用地理信息系统软件Arclnfo绘制黑土区土壤肥力状况图．研究发现,深厚黑土主要分布于黑土区北部,中厚与薄层黑土则分别集中在黑土区的中部和南部,这主要与黑土分布区的气候条件和黑土的成土过程有关．另外,黑土肥力水平分布规律在东西向为东高西低;南北向为中部最高,北部次之,南部最低,且大部分地区肥力水平处于中等。占整个黑土区的73．6%．     

长期施肥对土壤微生物的影响及其在养分调控中的作用

为揭示长期施肥条件下土壤微生物类群及其与土壤养分的关系,对北京褐潮土定位试验田第12年的土壤微生物以及土壤养分因子进行了测定和分析．结果表明,NPK与有机肥长期配合施用能明显提高土壤各养分含量,增加土壤微生物的数量．猪粪比玉米秸秆能更好地培肥地力,创造有利于土壤微生物生长繁育的土壤生态化学环境．土壤微生物与土壤养分之间具有很好的相关性．其中,细菌、固氮菌数量与有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷含量呈显著正相关;本研究未观察到真菌、放线菌数量与土壤养分因子之间有明显的相关性．     

长期培肥黑土微生物量磷动态变化及影响因素

长期采用两种不同量有机肥(M2、M4)、化肥(NPK)方式培肥黑土,研究微生物量P在作物生长季动态变化．结果表明。施用有机肥微生物量P显著高于施用化肥(NPK)和不施肥(CK),微生物量P分别为M48．75～47．68mg·kg^-1,M2 3．02～37．16mg·kg^-1,NPK1．59～10．62mg·kg^-1,CK0．76～6．74mg·kg^-1之间,波动性较大．M4、M2处理微生物量P最大值出现在抽雄吐丝期,NPK、CK处理最大值出现在大喇叭口期;施肥数量和种类不同所引起的黑土微生物量P的差异并未因季节变化及玉米生育时期影响而明显改变．微生物量P的动态变化与绝大多数黑土生物、理化特性指标的动态变化没有显著的相关性;微生物量P与黑土生物、理化特性(除全钾外),植物氮、磷、钾含量有极显著的正相关关系,与黑土含水量呈显著正相关关系．     

两种气候条件下不同有机质含量农田黑土真菌群落结构特征

【背景】东北黑土土壤肥沃,有机质含量丰富,是我国重要的粮食生产基地,同时也是受气候变化影响的敏感区。土壤微生物对环境因子变化的响应敏感,并且与土壤肥力密切相关,因此,研究环境因子改变对土壤微生物的影响有助于维持农田黑土生产力。【目的】探究有机质含量与气候条件对农田黑土真菌群落结构、多样性的影响,为全球气候变化条件下黑土区农业可持续发展提供重要基础数据和理论依据。【方法】利用黑土空间移位试验,采用Illumina MiSeq测序技术对农田黑土真菌种类进行预测,并对其进行多样性和群落结构分析。【结果】两种气候条件下不同有机质含量农田黑土真菌种类均较丰富,土壤有机质含量对真菌多样性指数的影响不大,气候条件和施肥对真菌多样性的影响较大。在已知的真菌群落中,5种不同有机质农田黑土的优势菌门均为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota),占总序列的92.5%。在气候较冷条件下,OTU数量、Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数均出现不同程度的降低;施肥也会降低各有机质含量农田黑土中真菌物种数量和多样性,但是降低幅度随有机质含量升高而逐渐减小。气候因子、有机质含量、全氮、施肥和pH是影响不同有机质含量农田黑土中真菌群落结构发生变化的主要因素。【结论】有机质含量、施肥和气候均一定程度上改变了农田黑土中真菌群落多样性和群落结构。气候条件和施肥对农田黑土真菌群落结构影响较大,而有机质含量对其影响较小,但前两者的影响会随土壤有机质含量的增加而呈减弱趋势。这些影响在子囊菌门群落结构中表现明显。