巨菌草根际土壤微生物群落代谢功能多样性分析

【目的】研究福州平潭巨菌草根际土壤与非根际土壤微生物对不同碳源利用,明确巨菌草对根际土壤微生物功能多样性的影响,为巨菌草生态治理提供理论依据。【方法】在福州平潭基地采集巨菌草(Pennisetum giganteum)根际土和非根际土壤样品,采用Biolog-ECO 技术研究巨菌草根际土与非根际土壤微生物对不同碳源利用特性,揭示不同碳源利用的不同及影响差异的主要因素。【结果】与对照相比,巨菌草根际土壤微生物的代谢活性高于非根际土壤;多样性分析结果表明,与非根际土壤相比,巨菌草根际土壤样品的Simpson指数、Shannon指数、Brillouin多样性指数略高,差异不显著;主成分分析结果表明,对主成分一和主成分二贡献大的碳源种类分别为22 种和6种,糖类是巨菌草根际土壤微生物利用的主要碳源类型。【结论】与非根际土壤相比,巨菌草根际土壤微生物群落在碳源利用及代谢功能多样性高于非根际土壤。     

新疆大蒜根腐型病害根际土壤微生物群落多样性初探

[目的]比较根腐型病害大蒜与健康大蒜根际土壤微生物群落结构和功能多样性,明确新疆大蒜根腐型病害与根际土壤微生物群落之间的关系,为大蒜的根腐型病害的防治提供理论依据.[方法]利用稀释平板法对样品中可培养细菌、放线菌、真菌进行分类培养后计数,利用比较分析法对可培养微生物的变化趋势进行分析,利用Biolog-ECO法对根际土壤微生物功能多样性进行分析.[结果]三组样品中的患病大蒜根际土壤中,细菌数量呈现减少趋势,放线菌和真菌数量增加.两种根际土壤微生物对碳源有不同的利用强度,健康大蒜根际土壤微生物对碳水化合物和聚合物类碳源利用能力较高,患病大蒜根际土壤微生物对胺类和酚酸类碳源利用程度较高.健康大蒜土壤样品的微生物多样性指数均高于患病大蒜根际土壤微生物.[结论]根际土壤微生物与大蒜根腐型病害存在一定的相关性.患病大蒜的根际土壤微生物种群分布由细菌型向真菌型转变,放线菌也呈增加趋势,但数量较少.根际土壤微生物数量和群落结构差异一定程度上影响微生物群落的功能多样性.     

放牧对冷蒿根际土壤微生物数量和群落功能多样性的影响

为揭示放牧扰动对内蒙古典型草原植物冷蒿Artemisia frigida根际土壤微生物的影响,运用平板计数法和Biolog-ECO板技术,对不同放牧强度[对照(ck),轻度放牧(LG),重度放牧(HG)]下冷蒿根际(ARS)和非根际(NRS)土壤微生物群落特征及其功能多样性进行了研究。结果表明:不同放牧强度下冷蒿根际土壤微生物数量均显著高于非根际土壤(P0.05),土壤微生物均以细菌占优势。Biolog分析显示,土壤微生物群落代谢活性(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,不同放牧强度处理后AWCD值差异显著(P0.05),大小顺序依次为LG-ARSck-ARSckNRSLG-NRSHG-ARSHG-NRS。土壤微生物群落Shannon指数、Simpson指数、Mc Intosh指数和丰富度指数的总体趋势为ck-ARS和LG-ARS最高,ck-NRS,LG-NRS和HG-ARS次之,HG-NRS最低。不同放牧强度的土壤微生物对不同碳源利用强度存在较大差异(P0.05),其中LG-ARS利用率最高,HG-NRS利用率最低,糖类和氨基酸类碳源是各放牧强度下土壤微生物的主要碳源。聚合物类和氨基酸类碳源在主成分分离中发挥了主要贡献作用。总之,放牧处理能够降低土壤微生物群落多样性,但冷蒿根际微生物种群密度和群落多样性均高于非根际,说明冷蒿生长能够提高土壤微生物群落功能多样性,削弱放牧干扰;冷蒿根际丰富的土壤微生物有利于改善土壤微生态,进而促进冷蒿生长,使它们成为草场退化的阻击者。     

不同园林植物根际土壤微生物群落代谢差异性研究

为了分析园林植物根际土壤微生物对碳源代谢活性及利用特征的差异性,本文以济南市植物园样地中海棠、樱花、月季、牡丹和腊梅5种不同植物根际土壤为研究对象,通过Biolog-ECO微平板法进行了碳源利用能力研究。结果表明,反映土壤微生物碳源利用活性的指标--平均颜色变化率（AWCD）呈现先增加后逐渐变缓的趋势。此外,5种植物的根际土壤微生物均表现出对糖类、羧酸类和多聚类碳源具有较强的代谢能力。5种植物微生物群落间碳代谢存在显著差异,樱花的根际土壤微生物群落利用底物碳源的能力最强,牡丹和海棠相对较低。樱花3种多样性指数也明显高于其他植物。本研究结果将有助于在城市绿化中选择固碳效果更好的园林植物,为建设低碳园林提供一定的科学依据。     

大花杓兰根际与非根际土壤真菌多样性的高通量测序分析

采用Illumina Miseq高通量测序技术对大花杓兰根际与非根际土壤真菌群落组成进行对比分析。结果表明,大花杓兰根际土壤获得63 780条Clean tags,非根际土壤获得48 094条Clean tags。基于≥97%的相似度水平,通过聚类共获得1 223个OTUs,根际和非根际土壤真菌OTUs数量分别为1 004和945,二者共有726个OTUs。Chao1和Shannon指数揭示根际土壤真菌群落在丰富度和多样性上均高于其非根际土壤。与非根际土壤相比,在门、纲、目、科和属分类水平上丰度显著增加的根际土壤真菌类群分别为担子菌门(Basidiomycota)、伞菌纲(Agaricomycetes)、伞菌目(Agaricales)和鸡油菌目(Cantharellales)、小菇科(Mycen-aceae)和角担菌科(Ceratobasidiaceae)、小菇属(Mycena)和角担菌属(Ceratobasidium)。首次从分子水平上揭示大花杓兰根际与非根际土壤真菌群落的多样性对大花杓兰的保育具有重要意义。     

转基因大豆对根际土壤微生物群落功能多样性的影响

采用大田试验结合Biolog技术比较分析了种植转基因大豆PAT与其亲本PAT1、转基因大豆ALS与其亲本ALS1及当地主栽大豆中黄13对根际土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,由平均颜色变化率(AWCD)反映的土壤微生物活性呈现以下变化规律:在整个温育过程中,两种转基因大豆根际土壤微生物活性均高于相应亲本,当地品种中黄13根际土壤微生物活性介于转基因大豆和非转基因亲本大豆之间;两种转基因大豆根际土壤微生物群落物种均一度(J)和优势度指数(D)较对应亲本均无显著差异(P>0.05),转基因大豆PAT根际土壤微生物群落香农-维纳指数(H)与亲本相比差异不显著(P>0.05),而转基因大豆ALS根际土壤微生物群落香农-维纳指数(H)显著高于其亲本ALS1(P<0.05)。主成分分析结果表明,转基因大豆PAT、亲本PAT1、非转基因亲本大豆ALS1以及中黄13土壤微生物群落碳源利用类型相似,仅转基因大豆ALS土壤微生物碳源利用类型表现出差异。对不同碳源的分析结果表明,土壤微生物利用的主要碳源为糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物。     

生物炭对烤烟根际土壤微生物群落碳代谢的影响

为探究不同施用量的生物炭对烤烟根际土壤微生物群落碳代谢的影响,并明确适宜的生物炭用量。以云烟87为试验材料,设置了不施用生物炭的对照组（CK）和生物炭用量分别为3 000 kg/hm2（T1）、3 750 kg/hm2（T2）与4 500 kg/hm2（T3）的处理组,于烤烟旺长期采集土壤样品,运用Biolog-ECO微孔板技术分析烤烟根际土壤微生物群落的功能多样性。结果表明：施用生物炭能提高土壤微生物AWCD值与微生物多样性各项指数,能显著提高羧酸类和聚合物类碳源的利用能力,且T2处理在这两类碳源利用能力上较CK处理分别显著提高24.82%和70.71%。主成分分析表明,碳水化合物类、羧酸类和氨基酸类碳源是造成各处理土壤微生物碳代谢特征存在较大差异的相关碳源。综合来看,T2处理土壤微生物对碳源的利用能力最强,最适宜的生物炭施用量为3 750 kg/hm2。     

托鲁巴姆与西安绿茄嫁接对茄子根际土壤微生物群落结构的影响

探讨嫁接茄子抗黄萎病与根际土壤微生物群落结构的关系,为解决茄子连作障碍奠定基础。本试验以茄子根际土壤为试验材料,以野生茄品种托鲁巴姆为砧木,感病品种西安绿茄为接穗,一共设置4个处理:西安绿茄自根苗(CK)、嫁接处理的嫁接苗(B)、接种黄萎菌的嫁接苗(GB)和接种黄萎菌的自根苗(GA)。利用Biolog技术研究嫁接和接种黄萎菌对茄子根际土壤微生物群落结构的影响。试验结果表明:嫁接可提高茄子根际土壤微生物活性,并增强对碳源的利用能力,使茄子根际土壤微生物分布均匀;接种黄萎菌会使茄子根际土壤微生物多样性有所增加。嫁接处理提高了根际土壤微生物对糖类、氨基酸类和多酚类碳源的利用程度。嫁接处理可使茄子根际土壤微生物利用碳源的能力显著增强,均匀度指数最高,达2.98,同时优势度指数得到大幅度提高,但使物种丰富度指数下降,为1.00,与对照差异显著。根际土壤微生物代谢功能主成分分析结果表明,对PC2贡献最大的碳源有10种,占总碳源的32.2%,其中羧酸类占12.9%,氨基酸类占9.6%,糖类占6.4%,聚合物类占3.2%,因此茄子根际土壤微生物主要碳源为糖类、氨基酸、羧酸类和聚合物类。     

长期施肥对大麦-双季稻种植方式中大麦根际土壤微生物群落功能多样性的影响

【目的】微生物群落功能多样性是土壤质量变化的敏感指标,施肥措施与土壤微生物群落功能多样性关系密切。本文的目的在于探明不同施肥措施对土壤微生物群落功能多样性的影响。【方法】以双季稻主产区肥料长期定位试验田为研究对象,应用Biolog技术分析了化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(LOM)、60%有机肥+40%化肥(HOM)、无肥对照(CK)不同施肥处理对大麦成熟期双季稻田根际土壤微生物功能多样性的影响,从根际土壤微生物功能多样性的角度评价施肥对土壤质量的影响。【结果】MF、LOM和HOM处理大麦根际土壤微生物对碳源的利用程度均显著高于其他处理,而RF处理大麦根际土壤微生物对碳源的利用程度低于CK处理。在大麦成熟期,Richness和Shannon指数大小顺序均表现为:HOMLOMRFCKMF,Mc Intosh指数均以HOM和LOM处理为最高,其次为RF和CK处理,MF处理最低。土壤微生物碳源利用的主成分分析结果表明,各施肥处理大麦根际土壤微生物群落利用的碳源主要为氨基酸类和糖类,不同施肥处理间碳源利用类型存在明显的差异。【结论】不同施肥处理对大麦根际土壤微生物功能多样性产生了不同影响,长期有机无机肥配施有利于维持稻田根际土壤微生物群落多样性。     

黄土高原5种造林树种菌根根际土壤微生物群落多样性研究

为了准确评估造林树种在黄土高原生态恢复中的作用,采用BIOLOG检测法,对黄土高原柠条、沙棘、狼牙刺、油松和刺槐5种造林树种菌根根际土壤微生物群落多样性进行了研究。结果显示,各树种根际土壤孔平均颜色变化率AWCD为油松＞沙棘＞狼牙刺＞柠条＞刺槐;不同树种菌根侵染率和菌根根际的微生物功能多样性均有显著差异;群落丰富度、多样性指数分析表明,油松外生菌根根际土壤微生物功能多样性和群落种群结构最丰富,其次为沙棘和柠条;碳源利用中与主成分1和主成分2相关的主要碳源分别是羧酸类、氨基酸类和糖类物质。相关性分析表明,菌根侵染率与土壤微生物功能多样性呈极显著正相关,随着菌根侵染率的提高,根际土壤微生物功能多样性增加。外生菌根树种有利于改善黄土高原退化土壤的微生物群落结构,优于泡囊丛枝菌根树种,油松作为黄土高原植被恢复的先锋造林树种,可以改善该区域干旱贫瘠土壤的微生物群落结构。      

长期偏施氮肥对桑树根际土壤微生物碳源利用能力的影响

采用Biolog微生态技术,研究长期(4年-4Y,17年-17Y,32年-32Y)偏施氮肥桑树根际土壤微生物碳源利用能力变化。结果表明,不同施肥年限及不同取样时期桑树根际土壤微生物利用单一碳源能力不同,4Y土壤微生物活性(AWCD)、Shannon多样性指数及对糖类、氨基酸类、胺类碳源的利用能力均高于其他处理土壤,且与32Y土壤均达显著差异水平(P0.05);主成分分析表明,4Y土壤和17Y土壤与32Y土壤间微生物碳代谢功能差异较大;逐步回归分析表明,碳源利用Shannon多样性指数与土壤有机质含量、p H及速效氮含量有一定相关关系。     

畜禽粪肥添加及干湿交替强度对土壤微生物功能多样性的影响

水肥管理是农业土壤田间管理的重要措施,对农业土壤质量和生态稳定性具有重要的影响。以长期施用化肥的稻麦轮作低有机碳含量的犁底层土壤为供试土壤,通过设置添加畜禽粪肥处理和干湿交替强度处理的室内培养实验,研究水肥管理对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,添加畜禽粪肥显著提高了土壤微生物群落对碳源的利用能力,添加鸡粪肥和猪粪肥处理土壤总AWCD值分别为空白对照的4.5倍和5.9 倍;土壤微生物群落丰富度指数、辛普森指数和香农指数均显著高于对照。干湿交替强度对微生物群落功能多样性也产生了明显影响,表现出对土壤微生物群落功能多样性的激发作用,其中强干湿交替最为明显。因子分析、对应分析和聚类分析结果表明,添加畜禽粪肥是土壤微生物群落功能多样性变化的主控因子,而干湿交替胁迫是第二控制因子。综合分析结果表明,添加畜禽粪肥和干湿交替主要是通过改变土壤中碳水化合物和氨基酸类碳源等影响土壤微生物群落功能多样性。     

陕西云阳蔬菜大棚土壤养分及微生物群落功能多样性研究

为了探讨蔬菜大棚种植年限对土壤养分和微生态环境的影响,以陕西省泾阳县云阳镇0(大田土壤)、5、10 a和20 a棚龄土壤为研究对象,对不同年限蔬菜大棚土壤养分和微生物群落功能多样性进行研究。结果表明:随着种植年限增加,土壤电导率、全氮、全磷、速效养分和有机质含量均先升高后降低;10 a棚龄土壤的微生物群落碳源利用能力最强,土壤微生物群落的AWCD值、Shannon、Simpson、McIntosh和丰富度指数均显著高于其他种植年限,20 a棚龄土壤微生物群落碳源利用能力和微生物总体活性降低,仅高于0 a棚龄土壤。主成分分析结果显示,10、20 a和0 a棚龄土壤微生物群落碳源利用能力存在显著差异,起分异作用的主要碳源是糖类和氨基酸类。综上所述,与10 a棚龄土壤相比,20 a棚龄土壤表现为土壤肥力水平下降,微生物群落功能多样性降低。     

蚕豆间作栽培对连作马铃薯根际土壤微生物的影响

为探讨蚕豆间作栽培对连作马铃薯根际土壤微生物群落的影响,采用单因素随机区组设计,对不同连作年限(2年、6年、10年)下单作、间作马铃薯根际土壤微生物群落结构、功能进行了研究.结果表明,马铃薯、蚕豆间作下根际土壤真菌、细菌群落数量减少,真菌、细菌占总群落数量的比值低于单作;但间作栽培影响了土壤微生物功能多样性指数.在连作6年和10年时,间作较单作处理马铃薯根际土壤微生物的香浓指数分别提高了1.11%、8.02%;间作栽培增强了土壤微生物群落对碳源的利用能力,与马铃薯连续2年、10年单作相比,间作蚕豆处理下马铃薯根际土壤微生物群落对多聚化合物、碳水化合物的利用能力显著提升,分别提高了135.65%、8.22%和58.32%、19.62%.T-RFLP分析共检测到土壤细菌14门20纲,间作蚕豆栽培降低了马铃薯根际β-变形菌纲比例,提高了鞘氨醇菌纲、芽孢杆菌纲比例.随连作年限的增加,间作蚕豆栽培明显改变了连作马铃薯根际土壤微生物群落结构及功能.     

三种罗汉松根际土壤微生物群落功能多样性

利用Biolog微平板技术，研究台湾大叶罗汉松、金钻罗汉松和罗汉松的不同土层深度根际土壤微生物碳代谢及微生物群落功能多样性的差异，分析罗汉松复杂的共生体与土壤环境的相关性，为罗汉松的栽培管理提供依据。结果表明，3种罗汉松根际土壤微生物对碳源的利用在平均颜色变化率(AWCD)指标中0～10 cm>10～20 cm>20～30 cm，其中罗汉松10～20 cm土层AWCD值最大，金钻罗汉松在20～30 cm土层中AWCD值最低；主成分分析表明，同种不同土层深度下，土壤微生物对碳源利用模式差异不显著，但不同种罗汉松在10～20 cm土层下微生物对碳源的利用模式差异显著，主要是糖类、羧酸类、氨基酸类三大碳源。在同种不同土层深度下Shannon多样性指数10～20 cm明显高于0～10 cm、20～30cm土层，而Simpson优势度指数在各土层深度下差异不明显。说明10～20cm土层是罗汉松根际土壤微生物的主要分布层，是微生物发挥根际效应的主要场所。     

竹荪间作对橡胶园土壤微生物区系与群落功能多样性的影响

为考察竹荪间作对橡胶园土壤微生物特性的影响,采用培养法和BIOLOG ECO微平板法对间作前后橡胶园土壤微生物区系和群落功能多样性进行分析。结果表明,间作竹荪后,橡胶园土壤细菌、放线菌和5类微生物特殊生理类群数量增加,真菌数量减少。土壤微生物群落平均吸光度(AWCD)随培养时间的延长而增大,变化速率和最大值表现为采后采收种前。间作后,土壤微生物Shannon-Wiener、Simpson、Mc Intosh功能多样性指数显著增加。橡胶园土壤微生物利用的主要碳源是碳水化合物、氨基酸类,其次为羧酸和多聚物,酚酸和胺类的利用率最低。31种碳源主成分分析表明,间作竹荪后橡胶园土壤微生物碳源利用特征出现分异,在分异中起主要作用的是羧酸类、酚酸类、多聚物类和碳水化合物类碳源。间作竹荪提高了橡胶园土壤6类碳源的相对利用率、土壤微生物群落碳源代谢活性、碳源利用多样性和土壤肥力,促进了微生物类群向更好的趋势发展。     

几种牧草根际土壤微生物功能多样性分析

以宁夏中部干旱带引进的适生牧草品种(710、708、376、859)和蒙古冰草根际微生物为研究对象,采用Biolog-Eco方法研究了5种牧草的根际微生物群落功能的多样性。结果表明:5种不同牧草根际土壤微生物活性存在差异;利用羧酸类、碳水化合物最多的是牧草376,利用聚合物类、酚类化合物、氨基酸类最多的是708,利用胺类最多的是蒙古冰草;5个品种主要利用碳源类型为碳水化合物、羧酸类和氨基酸类。丰富度指数与优势度指数结果相似,为859≥蒙古冰草≥710708376;多样性和均匀度指数结果一致,为蒙古冰草859708376710;主成分分析将5种品种分为3个功能类群,376和708为一类,859和蒙古冰草为同一类,710为一类;载荷矩阵表明5中牧草品种在羧酸和氨基酸利用上差异最大。     

基于高通量测序分析大花杓兰根际土壤细菌多样性

【目的】从分子水平上对珍稀濒危药用植物大花杓兰根际土壤细菌群落多样性进行初步探讨。【方法】通过Illumina Miseq高通量测序技术对大花杓兰根际土壤细菌16S rRNA基因的V3~V4高变区片段进行测序,而后进行生物信息学分析。【结果】共得到166,847条16S rRNA基因序列。基于≥97%的相似度水平,通过聚类共获得1549个可操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)。大花杓兰根际土壤细菌在门、纲、目、科和属分类水平上的优势类群分别为变形菌门Proteobacteria(39.67%)、α-变形菌纲α-Proteobacteria(24.72%)、根瘤菌目Rhizobiales(11.11%)、鞘脂单胞菌科Sphingomonadaceae(7.13%)和鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas(6.27%)。【结论】首次揭示了大花杓兰根际土壤细菌群落的多样性,为进一步探究大花杓兰与其根际细菌的相互关系以及大花杓兰的迁地保育奠定了基础。     

辽西油松侧柏混交林对土壤微生物群落功能多样性的影响

为探讨油松(Pinus tabulaeformis)、侧柏(Platycladus orientalis)混交林造林模式对土壤微生物群落功能多样性的影响,以朝阳市建平县白山林场试验区油松纯林(YC)、无植物种植土壤(NP)和油松-侧柏二者的混交林(YB)为研究对象,运用Biolog-Eco技术,对不同造林模式土壤微生物代谢功能多样性进行研究,对不同造林模式土壤微生物群落功能多样性进行分析。结果表明:不同造林模式土壤微生物群落代谢活性差异显著,总碳源的利用能力(AWCD)的顺序为:YBYCNP,油松、侧柏混交林土壤微生物代谢最快,活性最强。3种造林模式土壤微生物对6大碳源的利用率存在差异,混交林土壤微生物对L-天门冬酰胺、L-苯基丙氨酸、吐温40、吐温80、i-赤藓糖醇、D-甘露醇和4-羟基苯甲酸7种碳源的利用代谢能力显著高于油松纯林(p0.05)。Biolog代谢指纹图谱分析表明混交林土壤微生物对吐温80的利用能力最高,AWCD值为1.6537;油松纯林土壤微生物对L-精氨酸的利用能力最高,AWCD值为1.547。主成分分析显示,YB和YC土壤微生物群落具有相似的碳源利用模式,土壤微生物群落代谢功能相似。3种造林模式土壤微生物Shannon指数(H)和Simpson指数(D)无明显差异,物种Mclntosh指数(U)依次为YBYCNP。油松和侧柏混交后可以提高土壤微生物活性。由此可见,在辽西半干旱区营造油松-侧柏混交林是可行的。     

杨树修复阿特拉津污染土壤的根际微生物碳源利用研究

以杂交杨树作为修复研究对象,利用根箱和Biolog系统开展阿特拉津污染土壤不同酸碱调节剂处理树木修复过程中不同根际微生物多样性研究。结果表明:树木修复初期(第30 d)酸碱调节剂对土壤微生物活性及其群落碳源利用表现出显著的促进作用;而至修复第90 d时,酸性调节剂处理土壤的微生物活性及其群落碳源利用能力开始回落下降,甚至低于单纯植入杨树处理,而碱性调节剂的施用仍然对土壤微生物活性及其微生物群落碳源利用能力具有显著的促进效果。但杨树树木修复阿特拉津污染土壤过程中根际微生物整体活性及其群落结构演变并没有表现出稳定的规律性。鉴于Biolog ECO碳源有限,并不能完全反映土壤微生物群落结构的功能多样性,不同酸碱调节剂处理杨树修复土壤阿特拉津污染过程中根际微生物活性及群落结构不规律变化的原因及相关机理,还有待结合更精密的分析测试手段作进一步深入研究。