基于高通量测序的有机种植蔬菜地土壤微生物多样性分析

【目的】从微生物角度探究有机种植方式的优越性,揭示影响微生物群落多样性的环境因子,为建立合理的种植制度提供理论依据。【方法】以有机种植与常规种植方式的0~15和15~30 cm土壤为研究对象,采用高通量测序技术分析土壤微生物群落结构的差异,基于db RDA分析明确影响微生物群落结构的关键土壤环境因子。【结果】2种种植方式下土壤微生物的丰富度指数和多样性指数均以细菌高于真菌。有机种植表层0~15 cm土壤细菌和真菌群落的多样性、丰富度和物种的均匀度均较高,且与其他土层有显著差异(P<0.05,下同)。2种种植方式均表现为细菌以变形菌门、真菌以子囊菌门为优势菌门。有机种植方式显著提高细菌群落中放线菌门和绿弯菌门、真菌群落中担子菌门和球囊菌门的相对丰度,其中15~30 cm土层中放线菌门的相对丰度显著高于0~15 cm,而真菌2个菌门的相对丰度在不同土层间未表现出明显差别;常规种植则明显增加细菌中变形菌门和酸杆菌门及真菌中被胞菌门、壶菌门和捕虫霉门的相对丰度。有机种植能增加土壤中Haliangium和Mortierella等有益微生物类群的数量,常规种植则显著提升土传病害致病菌Ralstonia及植物病原菌Fusarium、Colletotrichum的数量和丰度。dbRDA分析表明,土壤环境因子对细菌群落的影响依次为全氮>全磷>有机质>pH>全钾,土壤环境因子对真菌群落的影响依次为全氮>全磷>pH>有机质>全钾。pH、有机质、全氮和全磷是显著影响土壤微生物群落结构的关键因子。【结论】不同土层起核心作用的微生物群落存在明显差异;有机种植能增加土壤中有益微生物菌群的丰度,降低土传病害及致病微生物的丰度。土壤全氮、全磷、有机质和p H是影响微生物群落结构的主要驱动因子。     

云杉林和红桦林土壤真菌群落的多样性及其与环境因子的相关性

为森林生态系统恢复提供理论参考,以秦岭辛家山云杉和红桦2种天然次生林土壤作为研究对象,采用基于ITS(Internal Transcribed Spacer)序列的llumina Miseq高通量测序技术探讨2种林分0～10cm、10～20cm、20～40cm和40～60cm 4个土壤层真菌落多样性及其与环境因子和相关性。结果表明：2种林分土壤的Chao1指数和Shannon指数均在0～10cm处达最大值,土层间差异显著。云杉林和红桦林土壤均以担子菌门（Basidiomycota）和子囊菌门（Ascomycota）为优势菌门,且担子菌门的相对丰度均最高;2种真菌的相对丰度均随着土层深度的增加而减少。云杉林和红桦林土壤的优势菌属分别为蜡伞属（Hygrophorus）和丝盖伞属( Inocybe) ,相对丰度分别为51.84%～60.44%和73.97%～89.03%,均随着土层深度的增加而减少。土壤pH、全氮、有机碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳含量是影响土壤剖面真菌群落组成的环境因子;经RDA分析,影响秦岭红桦林土壤真菌剖面分布的主要土壤因素有土壤微生物生物量碳含量、土壤pH和土壤氮含量。     

高通量测序解析微生物肥料对红壤有机农田 土壤微生物群落的影响

高通量测序技术可用于精确分析土壤微生物群落,从微生物群落结构和多样性的角度阐释微生物肥料对有机农田根区土壤微生物群落的影响。在红壤有机农田轮作种植条件下,施用微生物肥料后利用Illumina MiSeq高通量测序技术结合相关生物信息学分析土壤细菌和真菌的多样性指数及群落结构。结果表明,从6个有机农田根区土壤样本中获得7 729个细菌分类操作单元(operational taxonomic units,简称OTU)和3 271个真菌OTU,细菌和真菌文库测序覆盖率均在99%以上。微生物肥料会显著降低土壤细菌和真菌种群多样性,且可在一定程度上降低细菌群落丰富度,显著降低真菌群落丰富度;并减少根区土壤特有细菌和真菌物种数量。放线菌门、变形菌门和酸杆菌门是优势细菌,子囊菌门是优势真菌;微生物肥料会提高放线菌门、变形菌门、厚壁菌门和担子菌门的相对丰度,分别比对照组提高29. 46%、9. 17%、129. 33%、165. 73%;但会降低酸杆菌门、绿弯菌门、子囊菌门、接合菌门的相对丰度,分别比对照组降低30. 14%、33. 50%、17. 27%、86. 33%。因此,施用微生物肥料可改变红壤有机农田根区土壤细菌和真菌的丰富度和多样性,有助于控制作物病害发生。     

梨园土壤真菌群落垂直分布及功能预测分析

为明确梨园土壤真菌群落垂直分布差异、阐明真菌与土壤关系，为改善土壤真菌群落结构、提高土壤质量提供依据，本试验以12年梨园土壤为研究对象，对5～15、15～25、25～35 cm土层进行土壤理化性质测定及高通量测序，解析土壤营养变化趋势、真菌垂直分布情况及功能预测分析。结果表明，随土壤深度增加，有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量逐渐降低且变化速率逐渐减缓；OTUs逐渐减少，香农指数、辛普森指数、Chao 1指数、ACE指数逐渐降低。由PCoA分析及Tukey检验可知：随着土壤深度增加，物种差异逐渐加大，5～15 cm与25～35 cm土层间群落多样性差异显著。土壤真菌门类以子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、担子菌门(Basidiomycota)为主，属类以镰刀菌属(Fusarium)、被孢菌属(Mortierella)、产油菌属(Solicoccozyma)为主，子囊菌门、镰刀菌属在25～35 cm相对丰度最大，被孢霉门、担子菌门、被孢菌属在15～25 cm相对丰度最大，产油菌属在5～15 cm相对丰度最大。通过t-test分析可知：5～1...     

不同施肥处理对有机种植土壤微生物区系的影响

在有机种植条件下,基于高通量测序分析复合微生物肥及有机肥的施用对有机冬瓜根区土壤微生物区系的影响,结合土壤化学性质及酶活性、有机冬瓜果实品质作相关分析。结果显示,复合微生物肥的施用显著降低土壤真菌群落丰富度,施用有机肥提高真菌群落丰富度,二者均提高土壤真菌、细菌种群多样性;根区土壤中变形菌门、厚壁菌门和放线菌门是优势细菌,子囊菌门是优势真菌;复合微生物肥和有机肥的施用均降低厚壁菌门和芽孢杆菌科的相对丰度,施用复合微生物肥提高结合菌门的相对丰度,降低毛壳菌科和肉座菌科的相对丰度,施用有机肥则相反。施肥显著提高土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性;显著提高冬瓜总氨基酸含量,显著降低可溶性固形物含量。因此,施用复合微生物肥及有机肥可改变有机冬瓜根区土壤微生物的丰富度、多样性及群落结构,提高土壤酶活性,改善有机冬瓜品质。     

有机肥施用量和树龄差异对苹果园土壤真菌群落的影响

为揭示有机肥施用量对不同树龄果园土壤真菌群落的影响,在北京市昌平区选择不同有机肥施用量和种植年限的苹果园,采集0～20cm的土壤样品,利用Illumina Miseq高通量测序平台测定及分析土壤真菌丰富度、群落组成和群落结构,并与土壤理化性质和果实品质进行关联分析。结果表明:1)该苹果园长期施用有机肥,土壤有机质和速效养分(特别是碱解氮)含量增加;2)有机肥施用量相同时,随着树龄增加果园土壤真菌丰富度增加;而有机肥施用量对幼龄果园土壤真菌的丰富度和成龄果园土壤真菌群落的多样性有更多的影响;3)该苹果园土壤真菌包括7个门,其中子囊菌门和担子菌门为优势菌群,并且有机肥施用量使优势菌的占比发生改变,随有机肥施用量的增加,子囊菌门相对丰度增加,而担子菌门相对丰度降低;4)通过RDA分析表明,假霉样真菌属、毛壳菌属和镰刀菌属与果园土壤有机质和速效养分之间存在正相关关系,同时在果实可滴定酸和可溶性糖含量上也有正向作用。综上所述,适量增加有机肥施用量可增加有益真菌组成,从而提高树体长势和果实品质。     

不同种植年限及覆膜栽培防风根际土壤微生物多样性研究

为探究防风生长发育及栽培方式对其根际微生物群落结构的影响，采用Illumina高通量测序技术对非根际土壤(CK)、1年生(F1)、2年生(F2)和覆膜栽培1年(FM)的防风根际土壤中细菌16SrRNA和真菌18S序列进行测序分析。研究发现各处理的微生物总数、菌群丰富度和复杂程度表现为1年生组>非根际土壤组，1年生组>2年生组、覆膜组。覆膜栽培后微生物α多样性以及小囊菌科和丛赤壳科真菌丰度整体下降，假球壳科真菌丰度急剧增加。各处理土壤样品中微生物的群落组成虽存在差异，但其优势菌门相对稳定，细菌丰度最大的2个门始终是放线菌门和变形菌门，真菌丰度最大的门为子囊菌门和担子菌门。Venn分析和UPGMA聚类分析显示，F2处理中独有细菌的OTU数少于F1处理，独有真菌的OTU数则多于F1处理，F2和FM处理在菌落结构组成上较为相近。Spearman相关性分析发现，土壤全钾、硝态氮和铵态氮含量是驱动根际微生物群落的主要因子，但其与各优势菌群的相关性不显著。利用PICRUSt2进行菌群功能预测发现，2年生组较其余组菌群功能差异最大。综上可知，生长年限和覆膜均会影响防风土壤细菌群落结构和生态...     

不同药剂处理对西瓜连作土壤的影响

以未经任何处理的种植1年西瓜的土壤为对照,采用高通量测序技术分析生石灰、敌克松、根宝、枯草芽孢杆菌、甲霜噁霉灵处理对西瓜连作土壤微生物群落的影响,并揭示土壤微生物群落与土壤养分含量及理化性质的相关性.结果表明,连作后土壤中的细菌菌群相对丰度降低,真菌菌群相对丰度增加.经过枯草芽孢杆菌处理的土壤中芽孢杆菌属菌群相对丰度提高.经过敌克松处理的土壤中水小杆菌属菌群相对丰度明显高于其他处理.连作后土壤中镰刀菌属真菌的比例上升.敌克松和根宝处理后,土壤中红菇属、曲霉属菌群相对丰度升高,镰刀菌属菌群相对丰度降低.芽孢杆菌属菌群相对丰度与铵态氮含量呈显著正相关,与土壤EC值呈显著负相关.类诺卡氏菌属菌群的相对丰度与土壤EC值呈极显著负相关.相对细菌菌群而言,真菌菌群受土壤理化性质影响较小.镰刀菌属真菌与土壤EC值呈显著正相关.说明,西瓜连作土壤采用杀菌剂处理或适量添加生物有机肥和微生物菌剂有利于土壤微生态环境的改善.     

茶园阴坡和阳坡土壤微生物群落结构与土壤理化因子的关系

采用Illumina MiSeq高通量测序技术探究茶园阴坡和阳坡土壤细菌、真菌群落结构特点,并开展土壤理化因子对土壤细菌、真菌群落结构的影响分析。结果表明,茶园阴坡土壤细菌和真菌分类操作单元数量均高于阳坡。在门分类水平上,阴坡土壤中相对丰度最高的细菌门为酸杆菌门,阳坡为变形菌门,而阴坡和阳坡土壤中相对丰度最高的真菌门均为子囊菌门,相对丰度均超过55.00%;在目分类水平上,茶园阴坡和阳坡土壤相对丰度最高的细菌、真菌均不同。物种多样性分析结果显示,阴坡和阳坡茶园土壤间细菌和真菌物种多样性和物种相对丰度均无显著差异。阴坡和阳坡富集的细菌不同,而富集的真菌较为相似。冗余分析结果显示,细菌受土壤因子的影响大于真菌,且土壤速效磷含量是影响土壤细菌和真菌群落最主要的环境因子。     

黑龙港苜蓿根际土壤真菌群落结构及多样性分析

为明确黑龙港地区苜蓿土壤微生物多样性,利用高通量基因测序技术对多年生苜蓿土壤及对照土壤微生物真菌ITS区进行测定,并分析了不同处理间土壤微生物群落特点.结果表明,对照处理获得真菌OTUs 523个,四年生苜蓿处理OTUs 742个.物种分类显示对照处理隶属12门22纲56目107科146属,四年生苜蓿处理隶属10门28纲60目126科186属.各处理水平下均以子囊菌门(Ascomycota)为优势真菌种群,其相对丰度分别为54.69％和61.81％.苜蓿多年建植后可以增加土壤中腐生菌类数量,加快腐殖化进程,有利于提高土壤肥力及有机质含量,同时也可以降低担子菌门等致病菌的相对丰度,对减少植物土传病害起到积极作用.     

施磷对灌耕草甸土无机磷形态和有效磷的影响

为探讨磷肥品种和施磷方式对灌耕草甸土无机磷形态和有效磷含量的影响,设置重过磷酸钙基施（TSP-B）、磷酸一铵基施（MAP-B）、聚磷酸铵基施（APP-B）、磷酸一铵滴施（MAP-D）、聚磷酸铵滴施（APP-D）和不施磷肥（CK）6个处理,室内培养120d分别测定各土层无机磷和有效磷含量。结果表明：三种磷肥基施处理显著提升5~20cm土层无机磷总量以及0~20cm土层有效磷和Ca₂-P含量,而Ca₈-P含量仅在5~10cm土层中显著增加（P<0.05）。TSP-B和MAP-B处理显著增加了0~5cm和10~20cm土层中Fe-P含量以及5~10cm和10~20cm土层中Al-P含量（P<0.05）。与MAP-B和APP-B处理相比,MAP-D和APP-D处理均显著增加了0~5cm土层中无机磷总量及有效磷、Ca₂-P和Ca₈-P含量,且APP-D处理无机磷总量、有效磷含量和Ca₂-P含量均显著高于MAP-D处理（P<0.05）。灌耕草甸土无机磷中Ca₁₀-P和O-P占比最高,分别占无机磷总量的37.6%和35.7%,Ca₈-P、Al-P和Fe-P分别占14.0%、6.2%和4.8%,Ca₂-P仅占1.7%。Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P和O-P与有效磷呈显著正相关（P<0.05）,其贡献顺序为Ca₂-P>Ca₈-P>Al-P>O-P。研究表明,磷肥基施可明显提高灌耕草甸土耕层（0~20cm）中无机磷总量和有效磷含量,而滴施仅能提高其表层（0~5cm）无机磷总量和有效磷含量。无机磷中Ca₁₀-P和O-P含量最高,其后依次为Ca₈-P、Al-P、Fe-P和Ca₂-P。对于深根系作物,磷肥应以基施为主,宜选用价格相对较低的酸性的TSP;对于浅根系作物（<5cm）,可采用磷肥滴施方式,且聚磷酸铵滴施效果优于磷酸-铵。     

不同磷水平下2个玉米品种磷素分配与植酸磷积累的研究

降低玉米籽粒中植酸磷含量是减少粪磷污染的重要途径,探明施磷与植酸磷积累的关系对于降低植酸磷含量有重要意义.利用田间试验,研究了不同供磷水平对2个玉米品种生长期间不同部位磷含量与籽粒植酸磷积累的影响.结果表明:施用磷肥可以提高2个玉米品种籽粒中总磷和植酸磷的含量以及积累量;金海5号的植酸磷含量与积累量均高于浚单20;植酸磷占全磷的比例在50%～62%之间,高植酸品种金海5号略高于低植酸品种浚单20;随着施磷肥水平的增加,降低了2个品种根、雄稳、穗轴等部位的磷转移率,但各部位转移到籽粒中的总磷的比例受施磷影响较小;玉米乳熟期稳住叶、苞叶、完熟期籽粒磷含量及磷积累量与植酸磷积累量成显著正相关.因此,合理施用磷肥、调控磷素在玉米体内的分配,对于调节玉米籽粒植酸磷积累有重要作用.     

缺磷型稻田土壤施磷增产效应及土壤磷素肥力状况的研究

在不同缺磷土壤上进行定位试验,研究磷肥效应和土壤磷素的供应状况.试验在红黄泥和河沙泥两种土壤上进行,包括施(CK)、氮钾肥(NK)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥加稻草还田(NPK+RS)4个处理.结果表明,施磷能够提高水稻的产量,平均增产率表现为严重缺磷土壤高于中度缺磷土壤、早稻高于晚稻、磷肥与稻草配合施用高于单施磷肥处理;中度缺磷和严重缺磷土壤上施用磷肥能够显著的提高作物产量,尤其在早稻上效果更明显;中度缺磷土壤上施用磷肥早稻平均增产6.3%,晚稻平均增产6.1%;在严重缺磷土壤上施用磷肥,早稻平均增产达到17.9%,晚稻平均增产达到10.5%;磷肥与稻草配合施用的水稻产量提高幅度略高于施用磷肥处理;土壤连续施用磷肥和磷肥与稻草配合施用能够提高土壤有效磷含量,且磷肥与稻草配合施用效果最佳.中度缺磷土壤磷肥与稻草配合施用处理连续两年试验后,土壤有效磷平均上升50.4%,严重缺磷土壤连续两年磷肥与稻草配合施用处理连续两年试验后,土壤有效磷平均上升91.4%.在中度和严重缺磷土壤上施用磷肥或磷肥与稻草配合施用有利于提高水稻产量、磷素吸收量和土壤的供磷能力.     

Superconducting phosphorus

Phosphorus, the element itself, becomes superconducting near 4.7 degrees K and at pressures exceeding 100 kilobars. This constitutes one of the four last missing links in the proof that superconductivity is normal behavior for every truly metallic sp element. The three remaining ones are arsenic, sulfur, and iodine.     

螯合剂对不同磷源的释磷效应研究

了解螯合剂等肥料增效物质对不同磷源磷素释放效果的影响,可为全面认识螯合剂对磷素释放后在液相中的赋存形态提供依据。选取两种不同类型的土壤(酸性红壤和石灰性土壤)和五种磷酸盐矿物[磷酸氢二钙(DCP)、磷酸八钙(OCP)、羟基磷灰石(FA)、铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)]作为磷源,通过实验室化学浸提试验,研究了螯合剂(EDTA-2Na)对不同磷源的磷素释放率和释放形态的影响。结果表明:(1)螯合剂对不同磷源磷素的释放均具有促进作用,且不同磷源的磷素释放率均随螯合剂浓度的增加而显著增加;(2)随着螯合剂浓度的增加,酸性红壤和石灰性土壤浸提液中钼酸盐非反应磷占总磷的比值均显著下降,DCP、OCP、FA浸提液中钼酸盐非反应磷占总磷的比例则显著增加,而Al-P和Fe-P浸提液中钼酸盐非反应磷占总磷的比例变化不大;(3)浸提液中的磷只有极少量以游离态磷酸根的形态存在,3.00 g·L~(-1)的DETA-2Na处理下,DCP、Al-P和Fe-P浸提液中游离态的磷酸根占总磷含量的比例分别仅为0.43%、1.12%、0.63%;(4)螯合剂对不同磷源磷素释放后,溶液中总磷与相应金属离子的摩尔比基本不变。     

鲤鱼饲料中不同来源的磷表观消化率的测定

试验选取5种磷酸盐,即磷酸二氢钙、磷酸氢钙、磷酸钙、磷酸一二钙、骨粉,选择50 g左右的建鲤为研究对象,随机分成6个处理,每个处理4个重复,每重复12尾鲤鱼。5个处理分别在基础饲料的基础上添加NPP含量为0.3%的磷酸二氢钙、磷酸氢钙、磷酸钙、磷酸一二钙、骨粉,其他条件一致。在试验进行的20 d,采用自动虹吸法收集粪便,进行表观消化率的分析。研究结果表明,鲤鱼对不同磷源磷的表观消化率存在显著差异(P<0.05)。磷酸二氢钙的表观消化率最高,在5种磷源中,其是最高效、经济的磷源。     

磷在不同土壤和无机磷组分间的转化研究

采用修改后的张守敬-Jackson法在50 d的培养过程中对施磷黄棕壤和红壤中的无机磷组分进行跟踪测定。结果表明:施用无机磷肥能全面提高土壤各无机磷组分含量,但对不同土壤中各无机磷组分间的转化影响不一。磷在黄棕壤中首先转化为水溶性磷和松结合态磷(S-P)、铝结合态磷(A l-P)和钙结合态磷(C a-P),然后S-P和C a-P继续向A l-P转化,施磷对黄棕壤中闭蓄态磷(O-P)和铁结合态磷(F e-P)含量无明显影响;在红壤中,施用的磷首先转化为S-P、A l-P和F e-P,然后S-P、A l-P继续向F e-P转化,施磷对红壤中O-P和C a-P的含量也无明显影响。     

不同初始磷浓度下湖泊沉积物对磷吸附的动力学特征

通过选取自然湖泊梅梁湾和人工湖泊华家池2个湖泊的沉积物,研究不同初始磷浓度(C0)对沉积物磷吸附动力学的影响以及2种沉积物磷吸附动力学的类型.结果表明:1)梅梁湾沉积物对磷的吸附量大,吸附过程明显分为快、慢吸附2个阶段,华家池沉积物对磷的吸附过程较慢且吸附量小;2)梅梁湾与华家池沉积物零净吸附磷浓度(EPC0)分别为0.03和0.42mg爛L-1,当C0相似文献   

施磷对杉木苗木生物量及磷分配的影响

【目的】探讨施加磷肥对杉木苗木生长及磷吸收量的影响,以期为杉木优质壮苗培育及苗期磷储备提供技术支持。【方法】以30个杉木二代种子园自由授粉子代苗木作为研究对象,采用杉木分层隔网-P法,研究了施磷对杉木苗生物量及叶茎根磷吸收量的影响。【结果】(1)不同处理条件下,叶含磷量占全株总含磷量比值最大,高达42.96%。茎与根含磷量占全株总含磷量比值相近。(2)1 a生杉木苗叶茎根的生物量大小顺序为叶>根>茎,其中杉木苗叶的生物量占全株总生物量的比值最大,高达44.90%,施磷对杉木苗的生长具有明显的促进作用。(3)杉木苗叶茎根中有效磷含量大小顺序为异质低P>同质高P>同质低P,其中异质低P胁迫下杉木苗叶茎根中有效磷含量最大,占总磷比达42.96%,施磷对杉木苗叶茎根有效磷含量具有积极的促进作用,异质低P胁迫促进杉木苗叶茎根有效磷吸收效果最好。(4)吸收的磷在整株杉木苗的叶茎根中约按1.45∶1∶1分配,不同磷肥不影响植物吸收磷之后在各组织间的分配比。【结论】高磷胁迫下杉木幼苗叶茎根吸磷量有着积极响应,为杉木幼苗叶茎根磷含量及分配提供参考。