腐熟羊粪有机肥配施无机肥对植烟土壤微生物群落结构和多样性的影响

为了探究腐熟羊粪有机肥与无机肥配施对洛阳烟区植烟土壤微生物群落结构和土壤肥力特性的影响，采用盆栽控制试验和高通量测序技术，研究了不施肥（CK）、100%无机氮肥（T0）、50%羊粪有机肥氮+50%无机氮肥（T50）和100%羊粪有机肥氮（T100）4个处理下植烟土壤细菌和真菌群落结构及多样性的差异，并结合土壤理化性质分析了土壤肥力指标与土壤微生物多样性的关系。结果表明：植烟土壤细菌优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和放线菌门（Actinobacteria），土壤真菌优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）；T50处理的变形菌门、酸杆菌门和子囊菌门相对丰度最高，但放线菌门和担子菌门相对丰度最低；NMDS分析和相似性分析发现，T50处理的土壤微生物群落结构与其他处理差异显著；Alpha多样性分析也表明，T50处理土壤细菌和真菌群落的丰富度和多样性最高。不同处理土壤理化性质和土壤关键酶活性差异显著，以T50处理土壤养分含量和土壤碳氮代谢酶的活性最高；Pearson相关性分析显示，土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量及蛋白酶和脲酶活性与植烟土壤微生物多样的关系最为密切。总之，采用腐熟羊粪有机肥和无机肥配施通过影响植烟土壤细菌和真菌群落结构和多样性，促进了土壤养分的释放和转化，有利于土壤养分的供应和土壤质量的提升，研究结果为洛阳烟区应用羊粪有机肥改良土壤提供了理论依据。     

施肥及秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术对小麦分蘖期砂姜黑土耕层土壤细菌进行高通量测序,结合相关生物信息学分析,探讨了不施化肥秸秆不还田(CK)、施化肥秸秆不还田(F)以及不施化肥秸秆还田(W)3种处理土壤细菌群落组成、多样性和结构的变化。结果显示,测序共获得14 873个OTUs,计173 323条读数,平均读长439 bp。砂姜黑土细菌优势门(相对丰度10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);优势纲(相对丰度10%)为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、鞘脂杆菌纲(Sphingobacteriia)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria);优势属(相对丰度1%)共47个,3个处理中均有分布的优势属21个,F处理的细菌优势属的种类最多,为39个。相对丰度最大的门、纲和属分别是变形菌门(38.7%~43.1%)、α-变形菌纲(14.5%~18.1%)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(4.6%~7.7%)。F处理细菌丰富度指数(Chao1指数和ACE指数)显著低于CK及W处理,W处理和CK处理土壤细菌丰富度指数无显著差异,与CK处理相比,F处理ACE指数降低22.8%。W处理土壤细菌Shannon多样性指数显著大于CK及F处理,W处理Shannon指数较CK处理提高4.1%,而F处理土壤细菌Shannon指数与CK处理无显著差异。F处理Simpson指数显著高于CK及W处理;F处理Simpson指数较CK处理提高38.1%,而W处理细菌Simpson指数最小,显著低于CK处理,较CK降低23.8%。分层聚类图显示在属的水平上,W处理和CK处理土壤细菌群落结构相似性较高,F处理与CK处理及W处理细菌群落结构差异较大。施化肥对土壤细菌优势类群组成、相对丰度及群落结构的影响大于秸秆还田,施化肥显著降低了土壤细菌丰富度,秸秆还田显著提高了土壤细菌的多样性。     

耕作措施对陇中旱农区土壤细菌群落的影响

为探究耕作措施对陇中旱农区麦豆轮作系统土壤细菌多样性的影响,借助2001年在陇中旱农区建立的不同耕作措施长期定位试验,应用高通量测序技术比较传统耕作(T)与3种保护性耕作(免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕+秸秆覆盖(NTS))对麦豆轮作体系土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮及细菌群落结构影响。结果表明:1)相对于传统耕作,秸秆还田显著增加0～10 cm、10～30 cm土壤有机碳、全氮、微生物量碳和微生物量氮含量,其中NTS处理0～10 cm、10～30 cm土层有机碳、全氮、微生物量碳和微生物量氮含量较传统耕作分别提高28.27%、114.16%、13.51%、49.14%和39.86%、98.05%、10.78%、40.72%。2)酸杆菌门(26.42%)、变形菌门(19.86%)和放线菌门(19.44%)为陇中旱农区麦豆轮作系统土壤细菌的主要优势种群,NTS处理下酸杆菌门、放线菌门和变形菌门丰度较传统耕作显著提高35.11%、33.77%和30.17%。3)与传统耕作相比,保护性耕作提高了0～30cm土层土壤细菌的Observedspecies指数、Chao指数、香农指数、辛普森指数,以NTS处理提高最为显著。因此,在陇中旱农区推广以免耕秸秆覆盖为主的保护性耕作措施有利于增加土壤碳氮固存、提高土壤细菌群落丰度和多样性和土壤的生物活性,促进农业的可持续发展。     

基于高通量测序的两种植被恢复类型根际土壤细菌多样性研究

为研究库布齐沙地生态恢复过程中不同植被恢复类型土壤微生物细菌群落结构、多样性的变化特征,以流动沙地为对照,运用高通量测序技术,对自然恢复的油蒿群落、人工种植的中间锦鸡儿群落根际和非根际土壤细菌多样性进行了研究,并分析了土壤理化性质对其分布的影响。结果表明:(1)与流沙对照相比,两种植被恢复类型对细菌多样性产生了正效应,细菌群落丰度、多样性和均匀度明显增加。其中,自然恢复的油蒿群落土壤细菌丰度高于人工种植的中间锦鸡儿群落;(2)变形菌门、酸杆菌门和放线菌门为研究区土壤中的优势细菌类群,其中变形菌门在各样地丰度比例最高,变形菌的4个亚群变化趋势一致,α-变形菌相对含量在油蒿和中间锦鸡儿群落根际土壤中明显增加,尤其是自然恢复的油蒿群落根际土壤中α-变形菌得到了很好的恢复;(3)土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾含量和土壤含水量是影响土壤细菌群落丰度和多样性的主要土壤因子,典型相关分析表明土壤有机质、全氮、全钾、速效钾、速效氮含量对于研究区土壤细菌群落遗传多样性的变化起着重要作用。     

不同深度土壤控水对稻田土壤微生物区系及细菌群落多样性的影响

为研究不同深度土壤控水对壤土稻田土壤水势、微生物区系和细菌群落多样性的影响,通过土培池栽试验,在水稻生育后期设置土壤深度0~5 cm（S05）、0~10 cm（S10）和0~15 cm（S15）控水处理,以保持水层为对照,分析了不同深度控水处理下5 cm、10 cm、15 cm深土壤水势与土壤微生物区系、细菌群落多样性的变化。结果表明：土壤5 cm、10 cm、15 cm深度的水势随着控水深度增加而降低,S05控水处理主要影响上层（5 cm）土壤水势,S10控水处理影响上、中层（10 cm）土壤水势,S15控水处理土壤水势随土层深度的增加而升高。花后8 d和32 d,S05控水处理上层土壤细菌数量显著高于S10、S15控水处理;花后16~24 d,S05控水处理中层、下层（15 cm）土壤细菌数量均显著高于S15控水处理;土壤水势与水稻生育后期中、下层土壤细菌数量呈极显著正相关关系。S05控水处理10 cm、15 cm土层的细菌丰富度Chao指数均显著高于S15控水处理及CK。3个控水处理中,5 cm土层细菌的多样性Shannon指数以S05控水处理最低。优势细菌菌群分析发现,优势群落主要为变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、拟杆菌门,四者总相对丰度在80%以上;S15控水处理中层土壤变形菌门相对丰度低于S05和S10控水处理。3个控水处理土壤样品中优势纲（相对丰度大于2%）达15个,主要包括α-变形菌纲、β-变形菌纲、δ-变形菌纲、厌氧绳菌纲等,这4个纲的总相对丰度在47%以上,其中厌氧绳菌纲相对丰度最高;上层土壤中S05控水处理的β-变形菌纲相对丰度显著低于S10和S15控水处理。因此,不同深度土壤控水对壤土土壤水势、细菌数量存在影响,改变了细菌的多样性及丰富度,对土壤细菌优势菌种类无显著影响。     

沙化对高寒草地土壤碳、氮、酶活性及细菌多样性的影响

高寒草地沙化是青藏高原生态安全的严峻威胁,研究沙化过程中土壤碳氮和微生物变化有助于揭示驱动高寒草地沙化演替的生物学机制。以川西北沙化高寒草地为研究对象,分析了未沙化、轻度沙化、中度沙化和重度沙化程度下土壤碳氮、酶活性以及细菌多样性的变化。结果表明:中度和重度沙化显著降低了土壤有机碳、溶解性有机碳、微生物量碳、全氮、可溶解性总氮、可溶解性有机氮、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量(P0.05),但轻度沙化下的土壤有机碳、微生物量碳、硝态氮和铵态氮含量没有显著变化;土壤β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、几丁质酶、脲酶和过氧化物酶活性通常随沙化的加剧而降低,下降速率最大的阶段出现在轻度沙化向中度沙化过渡的阶段;土壤细菌多样性随着沙化的加剧先增加后降低,最高细菌多样性出现在轻度沙化阶段,但不同沙化程度下土壤细菌群落结构并无显著差异。冗余分析表明,土壤碳、氮、酶活性与细菌多样性呈正相关关系;主成分分析表明,土壤有机碳、微生物量氮、过氧化物酶和几丁质酶对土壤优势菌的影响最大。因此,在轻度沙化阶段及时采取治理措施更能有效阻止土壤性质的恶化,在沙化土壤恢复过程中还需要关注少数菌群的重建作用。     

长期施肥对黄棕壤细菌多样性的影响

  【目的】   基于武汉黄棕壤长期定位试验 (1981—2016年),探究不同施肥措施下土壤肥力演变和土壤微生物多样性变化,为黄棕壤培肥以及农业绿色可持续发展提供依据。   【方法】   本研究采用Illumina MiSeq高通量测序技术和偏最小二乘路径模型 (PLS-PM) 综合分析了不施肥 (CK)、氮磷钾 (NPK)、常量有机肥 (OM)、氮磷钾+常量有机肥 (NPK+OM) 和氮磷钾+高量有机肥 (NPK+OMM) 5种不同施肥方式对黄棕壤理化性质、细菌多样性的影响及其与产量的关系。   【结果】   1) 与CK相比,施有机肥处理显著增加了土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机碳含量,而NPK处理只显著增加了土壤有机碳含量。NPK+OMM处理的土壤有效磷和速效钾含量显著高于OM和NPK+OM处理,3个有机肥处理间的碱解氮、有机碳含量差异不显著。4个施肥处理均显著提高了水稻产量,但处理间差异不显著。2) OM处理土壤微生物多样性最高,而高量粪肥投入的NPK+OMM处理,细菌多样性有下降的趋势,但各施肥处理间细菌多样性差异不显著。3) 长期不同施肥方式影响土壤细菌群落结构,其中NPK+OM和NPK+OMM处理细菌群落结构更接近。OM处理提高了变形菌纲和放线菌纲的相对丰度,降低了绿弯菌纲和硝化螺旋菌纲的相对丰度。NPK处理降低了放线菌纲和硝化螺旋菌纲相对丰度,提高了酸杆菌纲相对丰度。与NPK+OM处理比较,NPK+OMM处理降低了放线菌纲和α-变形菌纲相对丰度,提高了厌氧绳菌纲、绿弯菌纲和硝化螺旋菌纲相对丰度。4) PLS-PM显示土壤有机碳 (SOC)、碱解氮、有效磷和速效钾对细菌群落结构表现出正调控 (路径系数 = 0.36),而pH表现负调控 (路径系数 = ?0.48);但是对细菌多样性的影响都较小;影响产量的理化指标主要是SOC、碱解氮和有效磷。土壤细菌多样性对产量显示正调控 (路径系数 = 0.42)。   【结论】   土壤有机碳 (SOC) 和碱解氮、有效磷、速效钾含量对细菌群落结构有正调控作用,而pH有负调控作用。与NPK处理相比,长期施用常量有机肥 (OM) 处理提高了细菌多样性和水稻产量,而高量有机肥配施氮磷钾肥 (NPK+OMM) 会导致细菌多样性和产量降低。     

有机无机肥料配施对植烟土壤养分及细菌群落结构的影响

为研究有机无机肥料配施对植烟土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了连续3年施用化肥(CF)、烟草秸秆生物有机肥配施化肥(TBF)和高碳基土壤修复肥配施化肥(HCF)对土壤细菌多样性和群落结构的影响,同时结合土壤理化性质探究不同施肥条件下细菌群落变化的重要影响因素。与CF处理相比,HCF处理土壤碱解氮含量显著降低了34.09%。多样性指数分析显示有机无机肥料配施有提高土壤细菌多样性的趋势,HCF处理土壤细菌多样性最高。有机无机肥料配施提高了土壤放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)细菌丰度,降低了土壤绿湾菌门(Chloroflexi)、Saccharibacteria、厚壁菌门(Firmicutes)、WD272和蓝细菌门(Cyanobacteria)细菌丰度。有机无机肥料配施显著增加了土壤Patulibacter、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、农研丝杆菌属(Niastella)等有益细菌属丰度。Spearman相关性分析和典范对应分析(CCA)表明土壤pH值、碱解氮和速效钾是影响土壤细菌群落结构的重要因子。有机无机肥料配施对植烟土壤细菌多样性和群落结构产生了深刻影响,土壤pH值、碱解氮和速效钾是调控细菌群落结构的重要影响因素,在土壤培肥中应引起充分的重视。     

基于宏基因组茉莉花植株土壤细菌多样性研究

土壤微生物多样性是反映土壤质量的重要指标,本研究利用16S r RNA高通量测序技术对茉莉花(Jasminum sambac Ait)植株土壤细菌组成进行测定,分析不同月份的细菌群落结构差异,探究细菌多样性与土壤理化性质关系。研究结果表明,茉莉花植株土壤中细菌多样性丰富,包括41个门、98个纲、225个目、427个科和799个属,其中变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)是土壤样品中细菌物种丰度较高的6个门类。五个月份土壤中变形菌门均是丰度最高(22.0%~28.4%)的门类,酸杆菌门在6月份土壤中的丰度最低(11.7%),表明该月份土壤质量最好。10月份土壤样本细菌多样性指数Shannon指数最高(6.9264)、Simpson指数最小(0.002901),表明该月份土壤细菌群落多样性最高,说明低温有利于提高土壤微生物多样性。聚类和主成分分析结果表明,7、8和9月份三个月份土壤的细菌群落构成相似度高,而6月或10月与其他月份群落构成差异大。冗余分析和热图分析结果表明,土壤p H值、有机质、总氮、碱解氮、总磷、速效磷、总钾和速效钾对微生物群落组成有显著影响,其中土壤p H值、总磷和速效钾为最主要的影响因子;而且,厚壁菌门、放线菌门和绿弯菌门与土壤p H值、有机质、总氮、碱解氮、总磷和总钾呈正相关。本研究结果将为茉莉花的花期田间管理和土壤生态平衡保持提供理论参考。     

局域尺度麦田土壤微生物群落构建过程及其驱动因素

为探究局域尺度麦田土壤微生物群落构建过程，本研究采集河南省济源市小麦种植户麦田土壤，应用高通量测序技术，研究局域尺度下麦田土壤细菌群落结构、群落构建过程及其影响因素。结果表明：①土壤细菌群落中优势菌门是酸杆菌门（Acidobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）。通过曼特尔检验以及冗余分析发现有机质和全氮对细菌群落结构影响显著（P<0.05）。②细菌分子生态网络中不同细菌类群之间以合作关系为主，关键物种来自拟杆菌门（Bacteroidetes）、酸杆菌门和变形菌门。③细菌群落在系统发育上聚类，有机质和有效磷对细菌群落系统发育影响显著（P<0.05）。④确定性过程和随机性过程在细菌群落构建中的贡献率分别为74.59%和25.41%。⑤曼特尔检验发现最近物种指数（βNTI）值与有机质、全氮、全磷含量变化呈显著正相关（P<0.05）。有机质、全氮、全磷含量差异的增大导致细菌群落从同质性选择以及均质扩散向异质性选择过程的转变。综上所述，本研究发现确定性过程在局域尺度麦田土壤细菌群落构建中占主导地位，土壤有机质、全氮、全磷是影响细菌群落构建的关键环境因素。有机质和全氮还对细菌群落结构有显著影响。本研究有利于对局域尺度下麦田生态系统土壤微生物多样性形成机制的认识。     

Interactive effects of elevation and land use on soil bacterial communities in the Tibetan Plateau

The Tibetan Plateau of China is uniquely vulnerable to the global climate change and anthropogenic disturbances. As soil bacteria exert a considerable influence on the ecosystem function, understanding their response to different climates and land-use types is important. Here, we characterized the bacterial community composition and diversity across three major ecosystems (cropland, forest, and grassland) in the Sygera Mountains of Tibet, along a typical elevational gradient (3 300-4 600 m). The abundance of taxa that preferentially inhabit neutral or weak alkaline soil environments (such as Actinobacteria, Thermoleophilia, and some non-acidophilus Acidobacteria) was significantly greater in the cropland than in the forest and grassland. Furthermore, the diversity of soil bacterial communities was also significantly greater in the cropland than in the forest and grassland. We observed a unimodal distribution of bacterial species diversity along the elevation gradient. The dominant phyla Acidobacteria and Proteobacteria exhibited consistent elevational distribution patterns that mirrored the abundance of their most abundant classes, while different patterns were observed for Acidobacteria and Proteobacteria at the class level. Soil pH was the primary edaphic property that regulated bacterial community composition across the different land-use types. Additionally, soil pH was the main factor distinguishing bacterial communities in managed soils (i.e., cropland) from the communities in the natural environments (i.e., forest and grassland). In conclusion, land use (particularly anthropogenic disturbances such as cropping) largely controlled soil environment, played a major role in driving bacterial community composition and distribution, and also surpassed climate in affecting bacterial community distribution.     

Structure and function of bacterial communities in ageing soils: Insights from the Mendocino ecological staircase

The ecological staircase of Mendocino (California, USA) is characterized by a succession of uplifted marine terraces that are derived from the same mineralogical parent material but have different ages, levels of fertility, and types of vegetation, from grassland in the youngest and most fertile terrace to a pygmy forest in the older terraces. Such conditions present a unique opportunity to determine how the structure, abundance, and function of bacterial communities vary with soil fertility along this natural chronosequence. Pyrosequencing analysis of 16S rRNA gene amplicons revealed that Acidobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, and Bacteroidetes were the most abundantly represented phyla. Bacteroidetes, Firmicutes, Verrucomicrobia were significantly enriched in the grasslands, while the less fertile forested terraces showed higher abundance of Acidobacteria Gp2 and Alphaproteobacteria. The pygmy forest soil harboured significantly more Actinobacteria and OP10 than the non-pygmy forest. Between samples from different terraces, the structure of the bacterial community clearly correlated with soil characteristics. Notably, the number of operational taxonomic units was greater in the fertile terrace, as was the density of culturable bacterial populations. Functional characterization of the soil culturable bacteria from the pygmy and non-pygmy forest terraces revealed that the soil bacteria from the non-pygmy terrace were significantly more effective in solubilizing minerals and more abundant than in the pygmy terrace. Our results provide new information on bacterial community structure as a function of soil age, land cover and fertility, which improve our understanding of soil evolution.     

煤矿复垦区不同恢复年限沙棘人工林土壤真菌群落特征

  目的  探讨矿区不同恢复年限复垦地沙棘人工林土壤真菌群落组成、多样性及其影响因子。  方法  以鄂尔多斯聚鑫龙煤矿复垦区不同恢复年限沙棘人工林为研究对象,撂荒草地为对照,对研究区土样进行采集,通过高通量测序对土样真菌群落测序分析。  结果  研究区共获得真菌8门、30纲、69目、164科和285属,其中子囊菌门和担子菌门为主要菌群,占样地所有菌门的98.2%,不同恢复年限不同土层真菌群落组成存在差异。随着恢复年限的增加,研究区土壤真菌门分类水平上主要类群的个体数及类群数整体呈现增长趋势,整体高于对照样地草地。另外,恢复7年的样地土壤真菌群落丰富度及多样性显著高于其他年限和撂荒草地。冗余分析表明,研究区不同恢复年限沙棘林土壤微生物群落组成主要由土壤pH、土壤有机质含量决定,同时也与土壤氮、磷、钾元素有关。  结论  不同恢复年限沙棘人工林土壤理化性质存在差异,恢复年限的增加提高了真菌的物种丰富度及多样性。     

Bacterial community composition in the rhizosphere of maize cultivars widely grown in different decades

The composition of the rhizosphere bacterial communities was compared among different maize cultivars by pyrosequencing. The cultivars were “Ye Dan 4,” “Ben Yu 9,” “Zheng Dan 958,” and “Li Min 33,” popularized in the 1980s, 1990s, 2000s, and 2010s, respectively, in Jilin Province, China. These cultivars harbored different bacterial dominant species. Significant differences were detected in the five dominant phyla, Actinobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, and Planctomycetes, especially between Li Min 33 and the three other cultivars. Li Min 33 had the lowest bacterial α-diversity, which was separated from other cultivars, according to a principal component analysis and the dissimilarity test of ADONIS. The γ-Proteobacteria, and within this, the genus Rhodanobacter, were significantly more abundant around Li Min 33 than around the other maize cultivars. The canonical correlation analysis indicated that the organic matter, soil pH, soil moisture, and leaf area index were important drivers of bacterial diversity. Mantel tests showed that the cultivar was significantly correlated with the microbial community composition. These results may aid in breeding or selecting new generations of plant cultivars that have the potential to support large populations of specific microbiota.     

不同作物根际土壤微生物的群落结构特征分析

为探究根际微生物群在支持植物生长、发育和健康方面的重要作用,本研究在2017年7月采集同一农田中大豆[Glycine max (L.) Merr.]、玉米[Zea mays)、花生(Arachis hypogaea L.]、四季豆[Phaseolus vulgaris L.]、豇豆[Vigna unguiculata (L.) Walp]、番薯[Ipomoea batatas (L.) Lam.]和芋艿[Colocasia esculenta (L.) Schoot]7种不同作物,通过Illumina MiSeq测序技术和磷脂脂肪酸(PLFA)对这7种不同作物的根际微生物群落结构和组成进行了分析。结果显示,不同作物根际土壤微生物的PLFA种类和组成差异显著,但均以表征革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌的特征脂肪酸为主。花生根际土中微生物的PLFAs含量最高,花生根际土中的真菌细菌比(F/B)显著高于其他作物,且其革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比(G⁺/G^-)最低。尽管在门水平,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和厚壁菌门是7种作物根际微生物的主要优势门,但是在纲水平和目水平不同作物根际微生物组成存在差异。Alpha多样性分析表明,大豆根际的OTU丰富度(Chao1,P<0.001)和细菌群落多样性(Shannon,P<0.001)在7种作物中最高。非度量多维尺度分析(NMDS)表明,根际微生物群落结构在OTU和PLFAs水平下均以不同作物形成聚类,不同聚类间的差异显著。根际敏感微生物的筛选和比较进一步说明不同作物对根际微生物的选择具有差异性,群落中某些特定菌群优势度存在区别,不同作物具有不同敏感微生物的选择倾向。本研究为构建健康的植物根际微生物群落以促进植物育种提供了基础。     

长期施用有机肥潮土细菌的多样性及功能预测

  【目的】  细菌作为土壤中最多的微生物物种,其多样性是土壤质量和土壤健康的标志。施肥不仅为土壤细菌提供了矿质养分,也为细菌提供了不同的碳源。探究长期不同施肥下潮土细菌的多样性及其功能,对于深入理解土壤养分转化的微生物驱动过程及优化施肥管理措施具有重要意义。  【方法】  选取潮土上连续37年不施肥(CK)、单施化学氮肥(N)、单施有机肥(M)、有机肥和化学氮肥配施(MN) 的4个处理,采用高通量测序方法分析土壤细菌丰度(16S rRNA基因拷贝数)、α多样性和β多样性,采用FAPROTAX功能预测的方法分析主要功能种群的丰度在处理间的差异,采用Mantel 检验分析细菌多样性等与产量、土壤养分含量间的相关关系。  【结果】  长期施用有机肥显著提高了土壤细菌丰度,MN和M处理下土壤中的16S rRNA基因拷贝数分别是CK和N处理平均值的11.8和10.7倍(P< 0.05)。土壤细菌多样性指数(Shannon index)和丰富度指数(Chao1 index)均在M处理下最高。潮土中变形菌门、酸杆菌门和放线菌门为优势菌门。与CK相比,施肥处理均提高了潮土拟杆菌门、厚壁菌门和疣微菌门的相对丰度。与N处理相比,MN处理显著提高了潮土变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门的丰度,降低了酸杆菌门的丰度。潮土细菌生态功能以化能异养、有氧化能异养、发酵作用、硝化作用和硝酸盐还原为主,相应种群丰度均在1%以上。MN处理下化能异养功能细菌的丰度较其他处理显著提高2.2%～4.2%。MN和M处理中起发酵作用的种群相对丰度是其他处理的3倍以上。与CK 相比,3个施肥处理均显著增加了光异作用和光异养作用功能种群的相对丰度。土壤细菌β多样性和功能结构均与土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、硝态氮(NO₃?-N)含量及作物产量呈显著(P < 0.05)或极显著(P < 0.01)相关。  【结论】  长期施用有机肥提高了潮土中细菌的数量和多样性,提高了土壤中变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门的丰度,降低了酸杆菌门的丰度。有机肥和化肥配施处理中化能异养型细菌丰度较高,可能是施用有机肥后优化土壤养分循环和响应作物产量提高的主要菌群,今后可进一步深入研究其菌群组成和功能调控。     

Shifts in bacterial community structure associated with inputs of low molecular weight carbon compounds to soil

Low molecular weight carbon (C) substrates are major drivers of bacterial activity and diversity in the soil environment. However, it is not well understood how specific low molecular weight C compounds, which are frequently found in root exudates and litter leachates, influence bacterial community structure or if there are specific groups of soil bacteria that preferentially respond to these C inputs. To address these knowledge gaps, we added three simple C substrates representative of common root exudate compounds (glucose, glycine, and citric acid) to microcosms containing three distinct soils from a grassland, hardwood forest, and coniferous forest. CO₂ production was assessed over a 24 h incubation period and, at the end of the incubation, DNA was extracted from the samples for assessment of bacterial community structure via bar-coded pyrosequencing of the 16S rRNA gene. All three C substrates significantly increased CO₂ production in all soils; however, there was no relationship between the magnitude of the increase in CO₂ production and the shift in bacterial community composition. All three substrates had significant effects on overall community structure with the changes primarily driven by relative increases in β-Proteobacteria, γ-Proteobacteria, and Actinobacteria. Citric acid additions had a particularly strong influence on bacterial communities, producing a 2-5-fold increase in the relative abundance of the β-Proteobacteria subphylum. These results suggest that although community-level responses to substrate additions vary depending on the substrate and soil in question, there are specific bacterial taxa that preferentially respond to the substrate additions across soil types.     

Decrease in diversity and shift in composition of the soil bacterial community were closely related to high available phosphorus in agricultural Fluvisols of North China

ABSTRACT

Our objectives were to investigate whether AP affects the soil bacterial community composition and diversity in high-level available phosphorus (AP) soils. The bacterial community was analysed through high-throughput sequencing using the Illumina MiSeq platform. Fifteen soils, including barren land, cropland and greenhouse soils which were sandy loam Fluvisols, were selected from different fields in Beijing, China, with AP contents ranging from 5.03 to 391.45 mg kg^?1. Statistical analyses revealed high AP (>100 mg kg^?1) decreased alpha diversity (Shannon’s index, H’) but not beta diversity of the soil bacterial community. The sequencing of 16S rRNA genes showed that Proteobacteria, Bacteroidetes and Acidobacteria were the dominant phyla in sandy loam Fluvisols. AP, soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) had synergistic influence on the shift of the bacterial community composition. Moreover, AP was the main driving factor affecting the soil bacterial community composition compared with other environmental factors. The members of the Proteobacteria, Bacteroidetes and Actinobacteria belonging to copiotrophic taxa typically increased in relative abundance in high-P soils, while oligotrophic taxa (mainly Acidobacteria) decreased in relative abundance. Our results demonstrated that the bacterial community composition would shift from oligotrophic to copiotrophic with increasing levels of AP.     

坝上地区退耕还林还草措施对土壤细菌的影响

以河北坝上地区实施退耕还林还草18年后的耕地、林地、灌丛和草地为研究对象,通过测定土壤理化性质并结合氯仿熏蒸浸提法和高通量测序技术,分析了坝上地区退耕还林还草措施对土壤微生物生物量、细菌多样性和群落结构特征的影响.结果发现:林地的土壤含水量有微弱下降趋势,但不同植被恢复类型下土壤中的碳、氮、磷、钾等元素含量无显著差异....