采伐剩余物管理对杉木人工林土壤nosZ型反硝化细菌群落多样性的影响

反硝化细菌是土壤氧化亚氮(N₂O)排放的关键因子。以杉木人工林为研究对象,设置4种采伐剩余物处理方式(RF:对照;RB:火烧;MT:粉碎;NR:移除),采用高通量测序技术,以nosZ为标记基因,测定了自2018年9月—2020年9月,2年期间土壤nosZ型反硝化细菌群落的组成和丰度。研究结果显示,4种采伐剩余物处理中的土壤nosZ型反硝化细菌90%以上来自变形菌门,优势菌属包括固氮螺菌属、中慢生根瘤菌属、动胶菌属、伯克霍尔德菌属、嗜酸菌属、慢生根瘤菌属、假单胞菌属、固氮弧菌属以及无色杆菌属;样本间差异物种的显著性分析表明,在处理完成半年时,火烧相较于对照于β-变形菌纲水平显著增加了nosZ基因丰度;在处理完成一年时,火烧分别于红螺菌目、红螺菌科、固氮螺菌属水平显著高于粉碎;粉碎相较于移除在处理完成一年时,于γ-变形菌纲和产碱菌科水平显著增加了nosZ基因丰度;在处理完成两年时,粉碎处理的nosZ基因丰度在变形菌门水平显著高于对照和火烧。α多样性数据显示,处理完成一年时,粉碎处理相较于对照和移除显著增加了Shannon和Simpson指数;处理完成两年时,粉碎和火烧...     

人工遮光和营养添加对河流反硝化活性和反硝化细菌群落结构的影响

河流生态系统受到人类活动例如河岸带森林植被毁损和农业活动施肥等的干扰日益加剧,而这些活动使河流接收的光照增多、河流的氮磷营养盐浓度增加。微生物的反硝化作用是河流去除氮的有效途径。在汉江的一级支流金水河上游核心保护区内选取6条溪流开展野外控制实验,利用营养添加模拟河流中营养的增加,遮盖河面来模拟源头溪流的隐蔽状态,来研究河流沉积物中微生物的反硝化作用对光照和营养改变的响应,并利用高通量测序(Mi Seq)技术研究在两种处理下河流沉积物中nir S型反硝化细菌的群落结构变化。结果显示:营养元素添加促进了沉积物的反硝化活性,河面遮盖抑制了沉积物的反硝化活性。营养添加和遮盖两种处理均降低了控制实验区域内脱氯单胞菌属(优势菌属)的相对丰度,同时也降低了该区域nir S型反硝化菌群落的Chao多样性。本研究初步证实了光照增加和河流的营养增加提高了河流沉积物反硝化活性,并为提高河流的脱氮能力提供科学依据。     

熏蒸剂溴甲烷对农田土壤微生物的影响

土壤微生物是反应土壤健康状况最敏感的生物学指标,溴甲烷残留不仅消耗臭氧层,影响生态平衡,还会造成土壤质量恶化和微生物群落结构的变化。为明确溴甲烷对农田土壤微生物群落结构及生态过程的影响,以兰州市红古区连续两年种植草莓的土壤为研究对象,测定熏蒸剂溴甲烷处理后土壤微生物量碳、基础呼吸、诱导呼吸和微生物代谢熵等相关指标,并运用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定不同类群微生物的变化。结果表明:经溴甲烷熏蒸处理至培养结束(第90天)时土壤微生物基础呼吸和诱导呼吸分别下降0.6%和16.2%,并且与对照皆差异显著(P 0.05);微生物量碳培养结束时与对照差异显著(P 0.05),且减少5.6%;总体上微生物基础呼吸、诱导呼吸和微生物量碳都呈现先下降后逐渐恢复的趋势;微生物代谢熵(q CO_2)第15天后都高于对照,但随培养时间延长,处理组和对照组的差值逐渐降低,到培养期结束仍未恢复,相差5.1%。溴甲烷对土壤细菌(B)、真菌(F)和革兰氏阴性菌(GN)、革兰氏阳性菌(GP)都存在抑制作用; B、F含量分别较对照下降0.64%—8.72%、0.03%—5.61%;到培养期结束时,GP的量下降0.26%,GN下降10.42%,GN对溴甲烷的敏感性强于GP,且GN的变化具有滞后性;溴甲烷处理降低了B/F和GN/GP,但对GN/GP影响比对B/F的更为显著,土壤微生物压力指数增加。综上,说明施用溴甲烷使农田土壤微生物受到了长期的、持续的外源压力胁迫,溴甲烷在对有害微生物杀死的同时,也对有益微生物造成极大的伤害,不利于土壤优良性状的保持,使土壤中微生物丰富度和多样性下降。因此,实际应用中应充分考虑溴甲烷对土壤微生物带来的负面影响。     

溴甲烷对红火蚁的熏蒸效果研究

以广东口岸进口原木和废纸上携带的红火蚁Solenopsis invicta Buren为杀灭对象,测定了溴甲烷对其的熏蒸效果.在空箱内分别按6.01、12.01、22.52、25.53、28.53、31.53、34.53及37.54 g/m3的浓度投药;在实箱内分别按25.53、28.53及31.53 g/m3的浓度投...     

牛场肥水灌溉对土壤nirK、nirS型反硝化微生物群落结构的影响

以徐水县梁家营长期定位施肥试验田为研究对象,利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析和克隆文库构建,研究了5种施肥处理(清水灌溉CK、无机肥灌溉CF、牛场肥水不同浓度、不同次数灌溉T4、T5和T11)下土壤中nirK、nirS型反硝化细菌群落多样性及其群落结构的演变。结果表明,不同施肥处理下nirK、nirS型反硝化细菌群落多样性无显著差异,但群落结构却有明显变化:nirK型反硝化细菌群落结构既受施肥种类又受施肥量影响,优势种群尤其对施肥种类和施肥量响应显著;nirS型反硝化细菌则主要受施肥种类影响,施肥量影响微弱。牛场肥水处理和无机肥处理分别促进和抑制不同的nirS型反硝化细菌,群落主成分受无机肥促进、牛场肥水抑制。系统发育分析结果表明,土壤中nirK型反硝化细菌主要与假单胞菌属(Pseudomonas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)和根瘤菌属(Rhizobium)的反硝化细菌具有较近的亲缘关系;nirS型反硝化细菌主要与劳尔氏菌(Ralstonia)和红长命菌属(Rubrivivax)有较近的亲缘关系。试验土壤中反硝化微生物多与目前已报道的好氧反硝化细菌亲缘关系较近,这可能与微生物分析取自表层土有关。     

不同林龄杉木人工林土壤硝化和反硝化作用

对不同林龄杉木人工林(5、8、21、27和40年生)土壤硝化与反硝化过程及功能微生物丰度进行研究。结果表明: 土壤净硝化速率随林龄的增加波动变化,8、27年生杉木人工林土壤净硝化速率显著低于5、21和40年生。27年生杉木人工林土壤氨氧化古菌(AOA) amoA基因丰度显著低于40年生,其他林龄AOA amoA基因丰度之间无显著差异。不同林龄杉木人工林的氨氧化细菌(AOB) amoA基因丰度、反硝化功能基因丰度以及反硝化潜势均无显著差异。逐步回归分析表明,土壤氨氧化微生物AOA amoA基因丰度受土壤理化性质的影响不显著,土壤总碳和土壤pH是影响AOB丰度的重要因子。反硝化功能基因narG、nirK及nosZ随土壤pH的增加而增加,编码亚硝酸盐还原酶(NIR)的功能基因(nirK、nirS)受土壤总碳的影响。林龄可通过影响AOA amoA基因丰度影响土壤净硝化速率。林龄直接作用于反硝化潜势,或间接影响土壤微生物生物量碳、土壤pH及反硝化功能基因丰度(narG和nirK),进而影响反硝化潜势。相较于反硝化过程,土壤硝化作用及AOA amoA基因丰度对杉木林分发育更加敏感,可适当延长轮伐期以降低土壤硝化作用造成的氮流失风险。     

不同恢复阶段热带森林土壤nirS型反硝化微生物群落结构及多样性特征

探明热带森林土壤反硝化微生物群落结构及多样性,对于理解反硝化引起的N₂O排放及缓解全球变暖具有重要意义。本研究以西双版纳3个不同恢复阶段热带森林类型[即白背桐（Mallotus paniculatus,MP）、崖豆藤（Millttia leptobotrya,ML）群落、群落及高檐蒲桃（Syzygium oblatum,SO）群落]为研究对象,揭示土壤nirS型反硝化微生物群落组成及多样性的干湿季变化,分析热带森林恢复过程中土壤理化环境变化对nirS型反硝化细菌群落的影响。结果表明,变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）相对丰度表现为恢复前期高于恢复后期,而脱氯单胞菌属（Dechloromonas）、嗜盐单胞菌属（Halomonas）和罗思河小杆菌属（Rhodanobacter）表现为恢复后期高于恢复前期;绿弯菌门（Chloroflexi）和放线菌门（Actinobacteria）均随恢复年限增加而增加,而贪铜菌属（Cupriavidus）和假单胞菌属（Pseudomonas）的相对丰度表现为随恢复年限增加而降低。9月份各样地新检测出的属数量表现为：SO （19种） > MP （13种） > ML （7种）。土壤nirS型反硝化微生物群落的Shannon多样性指数表现为：高檐蒲桃群落 > 崖豆藤群落 > 白背桐群落,且9月（湿季） > 3月（干季）。相关分析表明,热带森林恢复引起土壤N库（全氮、NH₄⁺、NO₃^-）、C有效性（微生物量碳、易氧化碳）及微气候（土壤含水率与温度）的改变,能够显著影响nirS型反硝化细菌群落的结构及多样性。主成分分析结果表明,土壤硝态氮、微生物量碳、全氮及易氧化碳是调控不同恢复阶段热带森林土壤nirS型反硝化细菌群落结构及多样性变化的主控因子,其次为土壤水分、温度、水解氮、pH、铵态氮、有机碳、容重及C/N。     

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0~20cm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.     

土壤生物熏蒸对蔬菜根结线虫及土壤线虫群落的影响

根结线虫是威胁农业生产的重要病原物.在田间研究了甘蓝生物熏蒸对番茄根结线虫的防治效果,并利用悬浮离心法分离土壤线虫,评价生物熏蒸对土壤线虫群落的影响.结果表明:甘蓝熏蒸可以降低根结线虫对番茄的危害,在定植60和90 d时防治效果分别达58.6％和45.8％,防效与化学农药噻唑膦相当.此外生物熏蒸可以增加土壤中的食细菌类...     

生物炭与炭基肥对采煤塌陷复垦区土壤硝化和反硝化微生物群落的影响

作为一种新型土壤改良剂,生物炭对土壤微生物群落的影响已有报道,但在采煤塌陷复垦区土壤氮循环微生物群落对生物炭添加的响应鲜有报道.以生物炭和炭基肥为添加材料,以淮北地区塌陷复垦土为供试土壤,通过室外盆栽试验,采用荧光定量PCR(qPCR)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,研究不同生物炭处理的土壤硝化和反硝化...     

Susceptibility of western flower thrips, Frankliniella occidentalis (Pergande) to fumigation with methyl bromide

All life stages of the western flower thrips (Frankliniella occidentalis Pergande) were tested for their response to the fumigant methyl bromide and dose response curves were established. Pseudo-pupae were the most tolerant stage with a calculated LD99 of 53.1 mg litre“¹ h at 15^oC with a gas concentration of 13.5 mg litre”¹, but no survivors were found in any test above a concentration time product of 40 mg litre“¹ h. Standard 4 h fumigations achieving a CTP of 54 mg litre”¹ h that are used to control other pests are therefore likely to give very high levels of control of western flower thrips.     

恩诺沙星残留对土壤中反硝化细菌氧化二氮还原酶基因(nosZ)多样性的影响

为了解恩诺沙星在环境中残留对土壤微生物的影响,通过PCR扩增、基因克隆、RFLP分析法对恩诺沙星影响下的土壤反硝化细菌氧化二氮还原酶nosZ基因的分子多样性进行了研究。结果表明,恩诺沙星作用于土壤后第35天,ⅠⅥ组(Ⅰ组0μg/g、Ⅱ组0.01μg/g、Ⅲ组0.1μg/g、Ⅳ组1μg/g、Ⅴ组10μg/g、Ⅵ组50μg/g)的OTUs与克隆子的百分比分别为:48.30%、41.88%、34.78%、33.62%、25.42%、23.81%;第70天,ⅠⅥ组的OTUs与克隆子的百分比分别为:29.66%、24.24%、18.10%、16.67%、15.83%、14.39%。对照组多样性指数均高于添加药物组,第35天,对照组的M argalef指数与添加药物各组差异均显著(P0.05),第70天,仅与10μg/g和50μg/g两组差异显著;第35天,除了0.01μg/g组,对照组的Shannon-W iener指数与其他添加药物组差异均显著,第70天,仅与50μg/g组差异显著。由此可见,随着药物作用的时间延长,药物含量0.0110μg/g组土壤反硝化细菌的多样性与对照组之间的差异变小。     

甲基溴土壤消毒替代技术条件下的线虫生态学研究

为评价和筛选几种甲基溴替代技术及其对土壤线虫群落的影响 ,2 0 0 1年 6月～ 2 0 0 2年 3月对 5种土壤消毒处理的线虫数量和群落结构及微生物量动态作了测定和分析。试验共分离到土壤线虫 4个目 14个科属 ,包括小杆目 (Rhabditida)、垫刃目(Tylenchida)、矛线目 (Dorylaimida)、单宫目 (Monhysterida)。小杆目线虫占总数的 88.7% ,表明食细菌的小杆目线虫是该温室土壤线虫群落的优势类群。分析表明甲基溴 VIF、威百亩、威百亩 VIF三种措施的消毒效果达到了甲基溴处理的水平 ,可作为甲基溴土壤消毒替代技术 ,而太阳能 BCA处理未达到甲基溴消毒的效果。研究显示同一处理的线虫数量在两个番茄品种(AF179和毛粉 80 2 )间不存在显著差异 ,即表明这两种番茄品种不是影响土壤线虫数量动态的主要因素。对消毒处理后土壤线虫各营养类群在群落中的比例进行分析 ,发现与对照相比 ,化学消毒提高了线虫群落中优势类群 (即食细菌线虫 )的比例 ,而使弱势类群的比例下降 ,这表明土壤线虫的弱势类群对化学熏蒸剂更加敏感。两番茄品种小区中土壤食细菌、食真菌线虫数量与微生物量碳之间呈显著正相关关系 ,表明微生物生物量的消长受土壤消毒措施的影响 ,同时也证实了上述两营养类群线虫与土壤微生物间的食物依赖关系。     

Postharvest methyl bromide fumigation of Japanese plums to control codling moth (Lepidoptera: Tortricidae)

Postharvest chamber fumigation with 48 mgL^?1 (3.0 lbs./1000 ft³) methyl bromide (MB) for 2 h at pulp temperature (T) ≥ 21 °C and chamber load ≤50% is used to control codling moth, Cydia pomonella (L.) (Lepidoptera: Tortricidae), in fresh nectarine, Prunus persica (L.) var. nucipersica, and French plum, P. domestica (L.), exports from California USA to Japan. Fumigations were conducted to verify that control of C. pomonella is expected following an analogous fumigation of fresh Japanese plums, P. salicina (Lindl.). A kinetic model, based on temporal measurement of MB levels in chamber headspace and how calculated exposures varied across the fumigation trials, showed that fresh Japanese plums and French plums sorb MB at a statistically equivalent rate, which resulted in an MB exposure ca. 20% higher than that observed for fresh nectarines. Importantly, results from commercial-scale fumigations indicate that pallet shrouds do not influence the efficacy of MB toward C. pomonella eggs, as their presence did not affect the rate of MB sorption, evidence that supports the use of pallet shrouds to safeguard against the potential for post-fumigation infestation in this export scenario, and beyond. Results are discussed in the context of graduation toward optimized quarantine fumigation schedules, which will promote more strategic technical and economic Quarantine Pre-shipment (QPS) uses of MB.     

Structure and function of denitrifying and nitrifying bacterial communities in relation to the plant species in a constructed wetland

The community structure and potential activities of nitrifying and denitrifying bacteria were studied in the rhizosphere of Typha latifolia and Phragmites australis present in a free water system constructed wetland (CW). Potential nitrate reduction and nitrification activities were shown to be significantly higher in the rhizosphere when compared with the nonvegetated sediment. Higher rates were generally obtained for P. australis . The community structure of denitrifying bacteria in the rhizosphere differed from that found at the bulk sediment, as revealed by PCR-denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of the nitrous oxide reductase encoding gene nosZ . Results also show a greater nosZ genotype diversification and suggest a plant species effect in rhizosphere samples obtained during events of low hydraulic retention times. Ammonia-oxidizing communities were less complex on the basis of PCR-DGGE analysis of the 16S rRNA gene. Retrieved sequences were all related to Nitrosomonas marina and Nitrosomonas ureae , being both present in rhizosphere and bulk sediment regardless of environmental changes. The results demonstrate the effect of vegetation on the functioning and structure of bacterial communities involved in the removal of nitrogen in the treatment cells of a CW and point to the use of vegetation coverage to promote nitrification or denitrification in particular areas.     

好氧条件下复合生物膜-活性污泥反应器中的反硝化菌群结构

以nirK和nirS基因为标记,利用PCR-DGGE技术研究了好氧条件下复合生物膜-活性污泥反应器中的反硝化群落结构。结果表明,样品中大部分nirK-反硝化菌都属于α-变形菌纲中的根瘤菌目Rhizobiales,而nirS-反硝化菌则与β-变形菌纲(包括红环菌目Rhodo-cyclales和伯克氏菌目Burkholderiales)及γ-变形菌纲(假单胞菌目Pseudomonadales)细菌相似。在nirK-及nirS-群落中均发现了未与已知菌群聚类的特殊序列。细菌的生长方式(生物膜或活性污泥)对反硝化群落结构有显著影响。这些结果将为生物膜-活性污泥复合工艺中的反硝化过程提供基础数据。