丛枝菌根真菌提高感染青枯菌番茄根际土壤细菌群落多样性和稳定性及有益菌属相对丰度

  【目的】  青枯病是由茄科雷尔氏菌 (Ralstonia solanacearum, 亦称青枯菌) 诱导产生的一种高温高湿型土传病害,土壤温度高、湿度大时易于青枯菌的繁殖进而引发青枯病。丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhiza, AM) 可能通过调控根际微生物区系对病原体产生影响,我们研究了AM真菌对青枯菌入侵条件下土壤细菌群落的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum) 为试材进行盆栽试验,供试AM真菌为摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae) M47V,供试病原菌为茄科雷尔氏菌QL-RS 1115 (GenBank:GU390462)。催芽5日的番茄种子,接种AM菌剂的为菌根苗,未接种AM真菌的为非菌根苗。在番茄幼苗生长30天时,一半菌根苗和非菌根苗接种青枯菌,另一半不接种青枯菌,共4个处理。在接种青枯菌后1天和14天,采集番茄样品,采用抖土方法采集根际土壤,利用实时荧光PCR分析番茄根际青枯菌数量,采用16S rRNA高通量测序探究土壤细菌群落多样性和结构稳定性。  【结果】  在接种青枯菌初期 (1天),非菌根苗接种青枯菌 (TR–AMF) 和菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 两组处理的根际土壤细菌群落结构发生明显改变,Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数显著降低 (P<0.05),共现网络的节点数和连接数明显减少,模块化程度降低,共现网络简化表明细菌群落结构的稳定性降低。接种青枯菌14天后,不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益细菌属在感染青枯菌的番茄根际富集,细菌共现网络的节点数和连接数增加,模块化程度提高,表明细菌群落稳定性得到恢复。与非菌根苗相比,菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 和菌根苗未接种青枯菌 (TN+AMF) 两个处理番茄根际土壤中青枯菌丰度显著降低 (P<0.05)。AM真菌显著提高Chao1指数和Shannon指数 (P<0.05),提高了感染青枯菌番茄根际土壤中黄杆菌属(Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter)、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter) 的相对丰度,同时增加了共现网络的节点数和连接数,并促进番茄根际细菌物种之间的良性互作,提高细菌网络的复杂程度。  【结论】  感染青枯菌的番茄根际会富集不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益菌属以提高其抗病性,恢复细菌多样性和群落稳定性。接种AM真菌可显著降低番茄根际土壤中青枯菌的丰度,特别是侵染青枯菌后提高番茄根际的黄杆菌属 (Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter) 、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter)的相对丰度,进而抑制土壤中青枯菌的生长,并通过提高细菌的多样性和丰富度,促进番茄根际细菌物种之间的稳定共生和良性互作,从而提高细菌群落对青枯菌的抵抗能力。     

烟草根系分泌物酚酸类物质的鉴定及其对根际微生物的影响

【目的】烟草连作已导致土传病害发生、 烟株生长受抑制、 产量下降和品质恶化等问题。烟株对自身及土壤微生物产生的化感作用,是烟草产生连作障碍的一个重要原因,其中化感物质中的根系分泌物是烟株与土壤微生物间相互作用的重要物质,探索烟草根系分泌物对根际微生物生长的影响是生物防控烟草青枯病的理论依据。【方法】本文利用超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF/MS)技术,分离、 鉴定烟草根系分泌物中主要酚酸类物质的种类和含量; 通过添加外源酚酸类物质,研究在液体培养基中烟草根系分泌物中的主要酚酸类物质对病原菌及拮抗菌的影响,并在土壤中添加鉴定出的主要酚酸类物质; 通过土壤培育试验,研究其对土壤微生物多样性和数量变化,特别是对烟草青枯病菌及其拮抗菌生长的影响。【结果】1)烟草根系分泌物粗提物对病原菌(茄科劳尔氏菌)生长的促进率为16.8％,对拮抗菌(短短芽孢杆菌)的生长抑制率达到29.4％; 2)UPLC-Q-TOF/MS检测根系分泌物中主要酚酸类物质为苯甲酸和3-苯丙酸,含量分别为0.25 μg/g干根重和1.15 μg/g干根重; 3)液体培养外源添加低浓度的苯甲酸(≤ 2 μg/L)和3-苯丙酸(≤ 3 μg/L)促进病原菌和拮抗菌的生长; 4 μg/L的苯甲酸对病原菌生长抑制作用不显著,对拮抗菌生长的抑制率达到90.2％,6 μg/L的 3-苯丙酸对病原菌的生长具有促进作用,对拮抗菌的生长抑制率达到81.1％,外源高浓度苯甲酸(≥4 μg/L)和3-苯丙酸(≥ 7 μg/L)抑制病原菌与拮抗菌的成长; 4)土壤中添加3 μg/kg土的苯甲酸时,土壤中病原菌的数量增加12.3％,而拮抗菌的数量减少21.0％,土壤细菌、 放线菌和真菌的数量分别降低37.5％,41.9％和55.6％; 3-苯丙酸浓度达到8 μg/kg土时,拮抗菌生长量减少14.5％,对病原菌没有显著影响,土壤细菌、 放线菌和真菌的数量分别降低69.9％,57.2％和80.7％; 5)土壤添加4 μg/kg的苯甲酸和7 μg/kg的3-苯丙酸后,土壤微生物Shannon指数、 Simpson指数、 McIntosh指数显著下降,分别仅为对照的57.7％、 94.1％、 88.1％和97.6％ 73.3％、 80.0％。【结论】烟草根系分泌物粗提物促进病原菌生长抑制拮抗菌生长,根系分泌物中酚酸类物质主要为苯甲酸和3-苯丙酸,液体培养中4 μg/L的苯甲酸或6 μg/L的 3-苯丙酸浓度是对病原菌生长抑制不明显但显著抑制拮抗菌生长的分界点,土壤外源添加3 μg/kg的苯甲酸或8 μg/kg的3-苯丙酸时,是土壤增加病原菌减少拮抗菌数量的分界点,同时土壤微生物功能多样性显著下降,病原菌对根系分泌物中苯甲酸和3-苯丙酸的利用优于拮抗菌,这也是烟草长期连作引起青枯病暴发流行的机理之一。     

外源芘的添加对水稻土微生物群落多样性的影响

采用磷脂脂肪酸(PLFA)生物标记法和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,研究了外源芘的添加对土壤中微生物群落结构和遗传多样性的影响。结果表明,在培养1~15d内,添加芘的土壤中脂肪酸总量高于未添加芘的对照组;而培养30d时,添加芘的土壤中脂肪酸总量低于对照组。芘的添加增加了土壤中真菌、放线菌和革兰氏阴性菌的脂肪酸含量,减少了革兰氏阳性菌的脂肪酸含量,并改变了土壤中细菌群落的遗传多样性。多样性指数在培养15d时最低,而到培养30d时达到最大值,其变化可能与土壤中外源芘的降解有关。     

不同栽培环境下有机与常规蔬菜土壤的细菌群落多样性差异

土壤细菌群落在蔬菜栽培中发挥着重要作用。基于DNA和RNA水平,利用PCR-DGGE技术研究了不同栽培环境下有机与常规蔬菜土壤细菌群落多样性差异,以及土壤理化性质与细菌群落多样性的关系。结果表明：不同栽培方式下土壤细菌多样性存在明显差异,土壤微生物的优势种群和数量受有机、常规栽培和季节影响,有机栽培较之常规栽培能够显著增加土壤细菌群落多样性;聚类分析表明,16S rDNA细菌群落多样性与季节相关,而16S rRNA细菌群落多样性与栽培方式相关;差异条带测序显示,大多细菌与不可培养细菌种属有较高同源性,其余9种推测属于假单胞菌属;CCA分析说明pH是影响土壤细菌群落多样性的主要因素,有机栽培土壤中微生物生物量C、N以及有机质含量显著高于常规栽培土壤。综上,有机栽培能够丰富活性细菌群落多样性,具有土壤优化效应。     

聚乙烯微塑料对玉米根际土壤微生物群落结构的影响

为了研究聚乙烯类微塑料对玉米根际土壤微生物群落结构的影响,以玉米为试材,以平均分子量为2000、5000、10万的聚乙烯粉末模拟土壤中的微塑料污染,设置5个处理:不添加聚乙烯(CK)、添加分子量为2000(T1)、5000(T2)、10万以上(T3)的聚乙烯且种植玉米、未添加聚乙烯未种植玉米(CK0),分析玉米抽穗期各部位矿质元素代谢和根际土壤微生物群落结构差异。结果显示,矿质元素含量在玉米各部位存在差异,Fe、Cu主要集中在玉米根部, Ca、Mn、Mg在叶中分布最多, K主要集中在茎中;添加不同分子量聚乙烯微塑料后,不同部位的矿质元素较CK增加,且T1处理下增加最多。微生物多样性分析显示,不同分子量聚乙烯微塑料对玉米根际微生物群落组成影响不同。T1处理下除变形杆菌纲、伯克氏菌科细菌丰度增加外,其他细菌丰度较CK均减少;T3处理下,细菌和真菌的丰度较CK都有较大幅度的增加。总体来看,添加聚乙烯后,玉米不同部位矿质元素含量较CK显著增加, 2000分子量聚乙烯能够显著降低土壤中细菌和真菌的丰度, 10万以上分子量聚乙烯使得土壤中细菌和真菌丰度增加,各处理中与环境污染物降解相关的微生物增多。     

植物源有机物料对果园土壤微生物群落多样性的影响

【目的】苹果园土壤肥力持续下降,禽畜废弃物肥源严重不足,施用植物源有机肥成为生产中改善果园土壤状况的重要措施之一。本试验利用BIOLOG微平板技术研究了盆栽条件下添加植物源有机物料及其腐殖化过程驱动因子对果园土壤微生物群落多样性的影响,探讨葡萄糖、 尿素和蚯蚓在植物源有机物料向土壤碳库转化中的作用,为揭示果园土壤质量的演变机制提供参考。【方法】取苹果园020 cm土层土壤,与苹果枝条、 玉米秸秆和果园杂草粉碎物混合,栽植2a生苹果砧木山定子幼苗,分别添加尿素、 葡萄糖和蚯蚓,利用BIOLOG微平板技术进行土壤微生物群落多样性分析。不同处理的土壤浸提液在 BIOLOG生态测试板中培养,取培养96 h时微平板光密度值进行多样性指数计算,分别用丰富度指数S 表示被微生物群落利用的基质数量,多样性指数表示反应孔与对照孔光密度值之差和整块板总差的比值,均匀度指数 E表示可培养微生物的种类均匀度,优势度指数Ds用于评估某些最常见种的优势度。对土壤微生物群落利用BIOLOG微平板中六类碳源（碳水化合物类、 氨基酸类、 羧酸类、 多聚物类、 芳香族类和胺类）的情况进行主成分分析,明确不同处理微生物对碳源利用能力的差异。【结果】有机物料种类、 小分子有机物和蚯蚓数量均对平均吸光值（AWCD值）有显著影响,在培养0~24 h,玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）和果园杂草+葡萄糖（T9）处理的AWCD值明显高于其他处理,微生物群落的活性较强,碳源开始利用较早。2496 h时,AWCD呈指数增长,120 h后趋于平缓,以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）、 苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）、 果园杂草+葡萄糖（T9）处理斜率最大,其次为玉米秸秆+尿素+6条蚯蚓（T6）和苹果枝条+尿素（T1）处理; 小分子有机物种类对微生物群落丰富度指数（S）和优势度指数（Ds）的影响显著,丰富度指数（S）以苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）最大,优势度指数（Ds）以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）最大,各处理的多样性指数（H）和均一度指数（E）差异不显著; 对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物类和多聚物类。【结论】与秸秆和杂草处理相比,苹果枝条处理土壤微生物群落多样性较丰富,加入葡萄糖为土壤微生物提供可迅速利用的碳源,微生物功能多样性也显著增加; 蚯蚓活动对微生物群落多样性的影响比葡萄糖小,尿素对微生物群落多样性的影响也较小,但同时添加尿素和葡萄糖有助于微生物多样性的增加。     

地膜降解物对土壤微生物群落结构和多样性的影响

[目的]研究降解地膜残余组分对土壤微生物群落结构和多样性的影响,为环境友好型地膜研发过程中选择对土壤环境有最小负效应的聚乙烯分子量和降解模式提供理论参考。[方法]以L9(34)设计试验,采用PCR-DGGE检测技术分析混入地膜粉末的土壤在3a后的土壤微生物群落结构。[结果]土壤自身性质是影响土壤微生物群落结构和多样性变化的主要因素。就聚乙烯因素而言,Mn=2 000(数均分子量,下同)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)在以大残留量处理的土壤中的微生物群落结构较之对照处理有明显变化;混入小分子量聚乙烯、大分子量大残留量聚乙烯的土壤中微生物群落多样性丰富。不同处理的土壤微生物复杂系数分别增加了18.7%和2.6%。[结论]不同处理间土壤微生物群落结构和多样性有明显差异,且各处理组土壤微生物的数量与相应对照组相比,多表现出增加的趋势。     

黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵对土壤微生物功能多样性的影响

外来植物入侵对土壤生物多样性的影响已成为生态学领域的研究热点之一。运用Biolog技术和氯仿熏蒸浸提法研究了黄顶菊入侵对土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的影响。结果表明,黄顶菊入侵后土壤微生物代谢活性显著升高;土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)的变化趋势为:入侵地根际土(RPS)入侵地根围土(BS)未入侵地(CK),且差异显著;而CK的功能多样性指数(H)高于BS,RPS亦高于BS,差异均显著(P0.05)。主成分分析结果表明,黄顶菊入侵使土壤微生物群落的碳源利用方式和代谢功能发生改变。对不同碳源利用的分析结果表明,糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物为土壤微生物利用的主要碳源。入侵样地BS和RPS的微生物量碳分别比CK高27.05%、121.52%;BS和RPS的微生物量氮分别比CK高37.40%、79.80%。相关性分析表明,AWCD与微生物量碳和微生物量氮均呈极显著正相关(P0.01)。由此可知,黄顶菊入侵增强了入侵地土壤微生物代谢活性,降低了土壤微生物群落的功能多样性,增加了土壤微生物量碳、氮水平。     

根系分泌物不同组分对西南亚高山云杉人工林土壤微生物和胞外酶活性的影响

  目的  揭示根系分泌物不同组分对土壤微生物及其胞外酶活性的影响差异。  方法  在受控良好的根际生态模拟装置中,通过模拟根系每天向采自西南亚高山云杉人工林（约70年）的土壤中分别添加葡萄糖、草酸和甘氨酸溶液,并培养25天（共添加了70.65 mg 碳）。  结果  葡萄糖添加显著增加了几乎所有微生物类群（除了革兰氏阴性细菌）的活性,草酸添加也显著增加了绝大多数微生物群落的活性（如革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和总微生物群落）,但葡萄糖添加对微生物群落活性的增加效应较草酸明显,而甘氨酸添加则呈现出抑制微生物活性的趋势。同时,葡萄糖添加和草酸添加分别显著增加了β-1,4-葡萄糖苷酶和过氧化物酶的活性,并且也有增加酸性磷酸酶和多酚氧化酶酶活性的趋势,而甘氨酸添加对多数胞外酶活性的影响不显著。  结论  根系分泌物不同组分（葡萄糖、草酸和甘氨酸）对土壤微生物活性、群落组成和胞外酶产生了差异化的影响,造成这些差异的原因可能与根系分泌物不同组分所含的化学官能团（甲基和羧基）以及能量属性有关。因此,在未来构建根际生物地球化学循环模型时,应当充分考虑根系分泌物组分之间的差异效应。     

基于稳定性同位素核酸探针技术的红壤微生物底物利用策略研究

外源活性碳底物输入强烈影响土壤微生物的生长,但是在系统发育分类水平上,细菌和真菌对活性底物的动态响应及利用特征和微生物群落组成的关系仍不清楚。以红壤为研究对象,采用¹³C标记葡萄糖为底物进行模拟培养并定期取样,利用稳定性同位素核酸探针(DNA-based stable isotope probing,DNA-SIP)和高通量测序技术分析活性的真菌和细菌类群,并探讨不同微生物利用葡萄糖来源碳的动态特征。研究发现,微生物群落对葡萄糖的利用符合从细菌向真菌演替的r/K选择策略。在细菌群落中,隶属于富营养菌的变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)对活性底物的利用能力显著高于寡营养菌的酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)。和细菌的底物利用策略不同,真菌子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)在整个培养期间均可以利用葡萄糖和土壤原有组分。因此,葡萄糖的连续加入并未改变不同营养类型细菌的底物利用策略,而真菌对底物的利用具有广谱性特征,活性底物可诱导真菌对土壤原有组分...     

河道堤防滩地的水土流失及其防治

平原地区河道堤防滩地的水土流失,直接淤积河床,影响行洪安全。堤防滩地的水土流失是自然因素和人为因素共同作用的结果,以新修堤防的水土流失最为严重,对其防治须实行工程措施、植物措施和人为预防相结合。     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

防治水土流失 建设巴渝秀美山川

重庆地处长江上游、三峡库区,由于三峡库区水土流失严重、生态环境脆弱、自然灾害频繁,且三峡库区的水土保持和生态建设事关全市经济社会发展全局、事关三峡工程建成后的安全运行和库区的长治久安,因此是我市水土保持生态建设的重点。虽然,“长治”工程的有效实施,使我市的水土保持生态建设取得了较大的成绩,但离全面建设小康社会的要求尚有不少的差距,因此,我们要紧紧抓住国家实施可持续发展战略和西部大开发战略的历史机遇,进一步增强紧迫感、责任感和使命感,调动全社会各界力量,防治水土流失,改善生态环境,建设巴渝秀美山川。     

我国滑坡、崩塌的区域特征、成因分析及其防御

论述了我国滑坡、崩塌的区域分布特征,滑坡和崩塌的危害程度,滑坡和崩塌类型和成因分析,并且提出了灾害的防御措施,以期达到环境保护成为社会发展过程中的一个重要组成部分。     

Study on Soil and Pine-Seedling Zn and Mn and Predicting-Model Design

Soils were collected from 2-year (2-y) and 3-year (3-y) old red-pine seedling plots in two tree nurseries, Hayward in the north and Wilson in the southwestern part of Wisconsin State respectively, and equilibrated with 0.01 M Ca(NO₃)₂ for soil solution Zn and Mn (solu-Zn and Mn), and with 0.01 M Ca(NO₃)2+0.005 M EDTA for soil adsorbed Zn and Mn (ad-Zn and Mn). Buffering capacity of soil Zn and Mn (b-Zn and Mn) was obtained from the ratio of ad-Zn and Mn to the solu-Zn and Mn. The concerned traces in pine seedling needles (ndls), stems(sts) and roots (rts) were simultaneously measured.     

Charge characteristics and exchangeable cation status of Korean Ultisols and Alfisols and Thai Ultisols and Oxisols

The charge characteristics of A₁ or Ap and B₂ horizon samples of total 23 Ultisols, Alfisols and Oxisols in Korea and Thailand were studied by measuring the retention of NH₄⁺ and NO₃^? at different pH values (4–8) and NH₄NO₃ concentrations (0.1–0.005 m ). The magnitude of their negative charge (σ^?; meq/100g) was dependent on pH and NH₄NO₃ concentration (C; m ) as represented by a regression equation: log σ^?=apH +blogC +c. The values of the coefficient a (0.04–0.226), b (0.03–0.264) and c (–0.676–1.262) were correlated with the kinds of the soil and horizon and with the region where the soil exists. The retention of NO₃^? was less than 1 and 2–3 meq/100 g for the A₁ or Ap and B₂ horizon samples, respectively. The sum of exchangeable base and Al (‘effective’ CEC) was close to and higher than the magnitude of permanent charge (=σ^? measured at pH = 4.3 and at C = 0.005 m ) for one-third and two-thirds of samples, respectively. A σ^? value of 16 meq/100 g clay at pH = 7 and C = 0.01 m was found appropriate to separate the B₂ horizons of Thai Ultisols and Oxisols from those of Korean Ultisols and Alfisols. Korean Alfisols and Ultisols and Thai Ultisols were distinguished from each other on the status of exchangeable base and Al     

水土保持监督管理程序与时效图文解析

水土保持法律规范和相关行政法律规范,共同构成了水土保持监督管理法律体系,其内容庞杂,相互交叉、融合,程序复杂。通过一组网络图及其简要注释,直观地表述了水土保持监督管理工作的相关程序、时效、逻辑关系和法律依据;通过对网络图呈现的逻辑问题所反映出的法律缺陷进行分析,提出应当按照立法法的有关规定,对现行法律特别是水土保持法律法规进行必要的修改,以适应不断发展的水土保持监督管理工作需要的建议。     

城镇开发区建设中的人为水土流失及防治措施

简析了婺源县城镇开发区建设过程中造成水土流失的状况、危害、原因后,提出了其防治措施,并阐明开展城市（镇）水土保持的紧迫性。