玉米秸秆分解过程中细菌群落组成演化特征

【目的】土壤中存在着大量的分解秸秆的微生物。研究秸秆分解过程中细菌群落组成的演化规律,对了解和调控农田微生物群体组成以促进秸秆分解具有重要意义。【方法】试验于2014年10月至2015年10月在河南省农业科学院原阳试验基地进行,将成熟期玉米秸秆(茎和叶)烘干,剪成长1~2 cm、宽0.3~1 cm的碎片,称12 g样品(相当于8 t/hm^2)装入15 cm×10 cm的尼龙网包(孔径0.04 mm)内,于10月5日冬小麦出苗后埋置在小麦垄间。分别于埋置后0、1、2、4、7、10和12个月收集秸秆包和土壤样品。测定秸秆样品干物质量和碳氮含量,选择埋置了0、2、4、7和12个月的秸秆及其土壤样品分析细菌丰度及群落组成。【结果】秸秆埋入土壤后的前2个月内分解最快,然后逐步减慢,在1、2、4、7、10和12个月后分别降解了总生物量的19.2%、32.9%、44.2%、52.2%、66.8%和73.8%。秸秆埋入土壤后,秸秆和土壤中细菌丰度均显著增加,分别于第4和7个月达到最高后开始下降。秸秆细菌的丰度指标OTUs、ACE、Chao1和多样性指标Shannon随试验时间的延长逐步增加,而Simpson指数随试验时间延长逐步降低,而土壤中这些指标在试验过程中没有显著变化。与刚埋置秸秆时相比,埋置2个月后的秸秆细菌Bacteroidetes门相对丰度明显增加,主导细菌群为Bacteroidetes和Proteobacteria门。Actinobacteria丰度在埋置2个月后明显降低,然后又随试验时间延长逐步增加。Planctomycetes、Saccharibacteria、Verrucomicrobia、Acidobacteria、Chloroflexi和Gemmatimonadetes丰度在原始秸秆中较低,埋入土壤后随试验时间延长逐步增加。Sphingobacteriia、Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria和Flavobacteriia主导前期细菌纲组成,而Actinobacteria、Anaerolineae和Bacilli纲丰度在后期逐步增加。秸秆分解速率主要受其碳含量影响,秸秆细菌群落组成前期与秸秆碳含量相关,后期与秸秆氮含量相关。随着试验的进展,秸秆细菌群落组成与土壤中的细菌群落组成趋同。【结论】秸秆埋入土壤后前2个月的分解速率最高,随后逐步降低。秸秆分解前期细菌群落由富营养型组分Bacteroidetes和Proteobacteria门和Sphingobacteriia、Gammaproteobacteria、Flavobacteriia和Alphaproteobacteria纲主导,随后被逐步增加的贫营养型组分Actinobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi、Saccharibacteria门和Deltaproteobacteria、Actinobacteria纲等代替。秸秆碳氮含量变化是影响秸秆分解及其过程中细菌群落演化的主要原因。     

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。     

不同年限玉米秸秆还田对土壤微生物多样性的影响

秸秆还田是培肥地力、改良土壤的重要措施。内蒙古高原向松辽平原过渡地带春玉米区,玉米长期连作导致了耕层变薄、土壤次生盐渍化等土壤退化问题。采用田间定位试验的方法,研究连续多年(8、5、2年)秸秆旋耕还田条件下对土壤微生物的影响。结果表明,秸秆还田土壤中最丰富的细菌类型为变形菌门(Proteobac-teria),其次为放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes);真菌类型为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)。随着秸秆还田年限的增加,变形菌门和酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度增加、放线菌门相对丰度下降,拟杆菌门相对丰度较稳定;子囊菌门、担子菌门、接合菌门(Zygomycota)相对丰度先下降后上升,而球囊菌门(Glomeromycota)和壶菌门(Chytridiomycota)相对丰度变化规律相反;属水平上Sphingomonas、Lysobacter、Hannaella相对丰度先上升后下降,而Leptosphaeria和Mono-dictys相对丰度变化规律相反;Pseudarthrobacter、Fusarium相对丰度下降,Gaiella相对丰度较稳定;Guehomyces相对丰度增加;并且细菌和真菌相对丰度拐点均出现在秸秆还田5年后。随着秸秆还田年限的增加,土壤细菌和真菌多样性均有所降低;秸秆还田与秸秆不还田土壤的差异物种有Aquicella、Fusicolla和Spizellomyces;由此可推测,秸秆还田增加土壤氮和钾含量,减少病害;试验区连续多年的玉米秸秆还田改变了土壤微生物群落组成,玉米秸秆连续还田5年后土壤微生物多样性有下降趋势。     

秸秆还田方式对根际固氮菌群落及花生产量的影响

  【目的】  固氮微生物是土壤中重要的功能微生物,其多样性和群落组成变化能够影响土壤氮素固定与氮循环过程,探究不同秸秆还田方式对根际土壤固氮菌多样性和群落组成的影响机制具有重要意义。  【方法】  基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站花生单作系统不同秸秆还田长期定位试验,设置不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、NPK肥+秸秆还田(NPKS)、NPK肥+秸秆猪粪配施(NPKSM)和NPK肥+秸秆生物炭(NPKB) 5个处理,利用高通量测序技术,分析不同秸秆还田方式下根际固氮菌多样性和群落组成的变化特征。  【结果】  秸秆还田处理下土壤有机碳(SOC)、速效钾、全磷、有效磷、全氮含量提升,其中以NPK肥+秸秆猪粪配施(NPKSM)处理效果最佳。秸秆还田增加了固氮微生物多样性,并显著改变其群落组成,在纲水平上固氮菌以α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,82.5%)为优势类群;在属水平上以慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium,51.9%)为优势类群。土壤有效磷是影响固氮菌多样性指数的主要因素,而土壤pH、SOC、速效钾、全磷、有效磷、全氮和铵态氮是影响固氮菌群落组成的主要因素。结构等式方程研究结果表明土壤有效磷和全氮通过改变δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)的相对丰度和固氮菌群落组成间接影响花生产量。  【结论】  秸秆还田显著提升了土壤肥力,土壤有效磷是根际固氮菌多样性和群落组成改变、花生产量提高的重要驱动因素,通过提高Deltaproteobacteria的相对丰度促进了花生增产。本研究为建立合理的秸秆还田措施,增强生物固氮潜力以及提升红壤肥力与健康提供科学依据。     

不同质地土壤细菌多样性对玉米秸秆还田配施腐熟剂的响应

为因地制宜鉴选适宜的秸秆腐熟剂,在西辽河平原灌区选择秸秆还田的中壤土和砂壤土连作玉米地,分别配施中农绿康腐熟剂、人元腐熟剂和农富康腐熟剂,以秸秆还田不施腐熟剂为对照,在玉米吐丝期取0～15 cm、15～30 cm、30～45 cm土层样品,采用高通量测序技术,研究不同质地土壤秸秆还田配施腐熟剂下土壤细菌群落结构多样性。结果表明,中壤土和砂壤土秸秆还田配施腐熟剂后均增加了0～45 cm土层细菌特有OTU数。其中,中壤土、砂壤土配施农富康腐熟剂以及中壤土配施人元腐熟剂和砂壤土配施中农绿康腐熟剂效果更为明显。土壤优势菌种均由α-变形菌(Alphaproteobacteria)转变为δ-变形菌(Deltaproteobacteria)纲,均增加β-变形菌纲相对丰度。中壤土配施农富康腐熟剂使0～15 cm土层芽单胞菌(Gemmatimonadetes)、Subgroup_6和亚硝化单胞菌(Nitrosomonadaceae)相对丰度减少,但增加了鞘氨醇单胞菌丰度;而在砂壤土0～15 cm中增加了Nitrosomonadaceae相对丰度。中壤土施用中农绿康和农富康腐熟剂土壤细菌多样性差异显著;中壤土和砂壤土配施中农绿康腐熟剂细菌多样性差异显著;砂壤土配施中农绿康和人元腐熟剂土壤细菌多样性差异显著;砂壤土配施中农绿康腐熟剂显著改变土壤细菌多样性。对各组土壤细菌多样性差异发挥显著性作用细菌有Alphaproteobacteria,Subgroup_6,鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas),蓝细菌(Cyanobacteria),c-chloroplast,Gemmatimonadetes,酸杆菌(Acidobacteria)和Blastocatellia。中壤土秸秆还田表层和深层土壤细菌群落功能基因在代谢途径上存在差异;表层土壤常规营养物质代谢活性与微量物质代谢活性均要强于深层。中壤土配施三种腐熟剂的表层土壤功能基因丰度不同;砂壤土秸秆还田配施腐熟剂改变15～30 cm土层细菌功能,显著提高代谢途径基因数量,尤以中农绿康腐熟剂较为明显。不同质地土壤细菌多样性对玉米秸秆还田配施腐熟剂存在较大的差异,秸秆腐熟剂配施应因地制宜。     

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。     

秸秆有机肥交替施用对黑土理化特性及菌群结构的影响

为阐明秸秆、有机肥交替施用方式和施用量对黑土耕层理化特性及细菌、真菌群落结构的影响,于2017～2018年,设"有机肥→秸秆"(AB)、"秸秆→有机肥"(BA)两种施用模式,每种模式下设3个施用量(有机肥15000、30000、45000 kg/hm~2;秸秆9000、12000、15000 kg/hm~2),不施秸秆、有机肥为对照(CK),共7个处理,研究了土壤含水量、温度、容重、紧实度、粒级、pH、电导率变化,应用高通量测序技术分析了玉米根际土壤细菌、真菌群落变化特征。结果表明:秸秆、有机肥交替施用可降低0～20 cm土层土壤容重、紧实度,且AB模式优于BA模式。AB模式可显著降低0～20 cm土层土壤温度,BA呈相反规律。秸秆、有机肥交替施用后可改善土壤团聚体状况,降低≥0.25 mm土壤大团聚体含量,优化土壤物理结构。秸秆、有机肥交替施用,中等施用量处理显著降低土壤真菌群落多样性,其中AB模式显著影响土壤微生物群落结构,且随施用量增加,处理间差异逐渐增大。有机肥、秸秆交替施用,土壤容重、紧实度、pH是影响土壤细菌群落的主要因子,而真菌受土壤温度、pH、紧实度影响较大。两种模式下各处理较CK均可提高变形菌门、Saccharibacteria、拟杆菌门相对丰度,降低硝化螺旋菌门相对丰度,AB模式表现最佳;真菌方面,AB模式下各处理较CK提高担子菌门相对丰度,降低子囊菌门相对丰度。同时,研究表明提高有机肥、秸秆施用量可提高被孢霉门相对丰度。     

低温堆腐与秸秆深翻还田对玉米产量及土壤微生物群落的影响

为探明我国东北地区玉米不同的秸秆还田方式对玉米产量和土壤微生物群落结构的影响,在典型棕壤区开展连年田间对比试验。采用常规方法测定玉米产量、土壤养分、土壤团聚体分布,采用微生物高通量测序方法测定土壤细菌多样性和丰度,并分析土壤环境因子的变化对土壤微生物群落的影响。本研究设无肥对照（CK）、秸秆不还田（FP）、秸秆深翻还田（SFP）及低温堆腐秸秆还田（SFPM）4个处理,主要结果表明:与常规施肥（FP）相比,SFP处理玉米籽粒产量在两年后有提升,SFPM处理还田当年产量有提升,土壤有机质（SOM）提升规律跟籽粒产量变化一致;SFP和SFPM处理均显著增加α-变形菌纲（Deltaproteobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、球形杆菌纲（Thermoleophilaceae）、?-变形菌纲（Betaproteobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）的丰度,主成分分析得出环境因子土壤养分（SOM、TN、TP、TK）解释了细菌群落41.24%的变化,环境因子土壤团聚体（0 ~ 20 cm）解释了细菌群落34.15%的变化。综合比较,秸秆低温堆腐还田可以更加高效增加棕壤区玉米产量,提高土壤肥力,改善土壤微生物群落结构。     

秸秆还田与施肥方式对稻麦轮作土壤细菌和真菌群落结构与多样性的影响

为探索秸秆还田与施肥方式2种农田措施对水稻-小麦(稻麦)轮作土壤微生物群落的影响,阐释其对土壤细菌和真菌群落结构和多样性的影响机制,本研究通过7年稻麦轮作长期定位监测试验,设置无肥空白(CK)、常规施肥(RT)、秸秆还田+常规施肥(RS)和秸秆还田+缓释肥(SS) 4个处理,采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析土壤细菌和真菌群落结构和多样性,探索影响微生物群落的主控环境因子。结果表明, SS作物产量在2016年和2017年分别比RT显著提高11.6%和8.2%(水稻)、4.8%和3.6%(小麦),与RS无显著差异。相比RT,秸秆还田处理显著降低了土壤pH,提升了土壤有机碳和铵态氮含量;与RS相比,SS处理提高了铵态氮含量。秸秆还田处理提升了真菌群落多样性,但对细菌群落多样性无显著影响。SS与RS在细菌真菌群落多样性方面均无显著差异。相关性分析表明,细菌群落多样性与土壤pH呈负相关,与总氮含量呈正相关;真菌群落多样性则与土壤有机碳含量显著正相关。NMDS分析表明,施肥对于细菌群落结构影响较大(55.61%),真菌群落结构则对秸秆还田响应更明显(26.94%)。与RT相比,秸秆还田显著提升了细菌放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门的相对丰度,同时显著提升了真菌中子囊菌门的相对丰度,降低了担子菌门和接合菌门的相对丰度,加强了土壤碳氮循环能力并抑制了病原菌。SS与RS相比,仅提升了真菌中子囊菌门的相对丰度。综上,秸秆还田配施缓释肥有助于维持或者提高土壤养分有效性、作物产量及细菌真菌群落多样性,可以促进土壤碳氮循环。     

秸秆配施腐熟剂对土壤细菌群落及养分状况的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术,分析了盆钵培养条件下土壤添加秸秆和配施腐熟剂在不同时间节点土壤微生物群落组成和多样性变化规律及与土壤环境因子间的相关关系。结果表明,与无秸秆无腐熟剂(CK)组相比,添加秸秆无腐熟剂(S)组可显著提高土壤中有机质、碱解氮、速效磷含量及降低pH水平,添加秸秆和腐熟剂(SI)组可快速提高土壤中有机质含量和速效磷含量且显著高于S组。细菌多样性Chao指数、ACE指数及门、纲水平的物种丰度在腐熟期内均呈现S CK SI。SI的细菌门水平下的变形菌门和厚壁菌门、纲水平下的α-变形菌纲和芽孢杆菌纲及γ-变形菌属丰度相对最大;其中土壤细菌物种丰度在培养第15 d和30 d时与速效钾含量显著相关,在第45～75 d与碱解氮和有机质含量关系更密切。添加秸秆和腐熟剂的土壤在前期以优势度高的微生物物种促进秸秆快速腐解,随着秸秆腐解时间的延长、微生物种类持续增加至秸秆腐熟中后期,土壤微生物种群分布趋于稳定。     

甘蔗宿根矮化病感病与非感病株根际土壤生物学性状及细菌群落结构特征

[目的]比较甘蔗宿根矮化病(ratoon stunting disease,RSD)感病植株与非感病植株根际土壤的生物学性状及细菌群落结构特征,旨在为构建甘蔗健康的根际微环境,筛选高效RSD生防细菌提供参考。[方法]通过田间调查和实验室鉴定,以甘蔗RSD感病植株为试材,非感病植株为对照,采集甘蔗RSD感病植株和非感病植株的根际土壤,并基于传统和现代高通量测序技术,分析了甘蔗RSD感病植株和非感病植株根际土壤的生物学性状和细菌群落结构特征。[结果]与甘蔗RSD非感病植株相比,感病植株根际土壤中指示土壤肥力与健康状况的生物学性状指标β-葡糖苷酶、磷酸酶和氨肽酶活性,以及微生物生物量碳、氮、磷显著降低;同时,指示细菌丰富度的Chao1指数和指示细菌多样性的Shannon指数显著下降。门分类水平与非感病甘蔗植株相比,RSD感病植株根际土壤中Proteobacteria(变形杆菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Gemmatimonadetes(芽单胞菌门)和Nitrospirae(硝化螺旋菌门)等优势门类细菌占比呈倍级降低,但Chloroflexi(绿弯菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)、Firmicutes(厚壁菌门)、Cyanobacteria(蓝细菌门)、Planctomycetes(浮霉菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)等优势门类细菌占比呈倍级增加;在属分类水平,与非感病甘蔗植株相比,RSD感病植株根际土壤中Xanthobacteraceae(黄色杆菌属)、Acidothermus、Gaiellales、Roseiflexus(玫瑰菌属)、Micromonosporaceae(小单孢菌属)和Nitrospira(硝化螺旋菌属)细菌占比呈倍级降低,但Acidobacteria(嗜酸菌属)细菌及部分未知菌属却呈倍级提高。[结论]甘蔗RSD感病植株根际微环境中指示土壤肥力的生物学指标显著降低,细菌丰富度和多样性显著下降,部分优势细菌门属占比发生剧变可能是导致甘蔗RSD发生的重要原因。     

微生物菌剂对猪粪堆肥过程中堆肥理化性质和优势细菌群落的影响

  【目的】  掌握猪粪堆肥过程中微生物群落的演替规律与理化指标的相互关系，对提高猪粪堆肥营养品质和加速堆肥进程具有重要的意义。  【方法】  以猪粪和玉米秸秆 (质量比6∶1) 混合物为堆肥原料，耐高温菌剂主要含Acinetobacter pittii、Bacillus subtilis subsp. Stercoris和Bacillus altitudinis。堆体设接种菌剂 (MI) 和未接种 (对照，CK) 两个处理。常规监测堆肥温度和理化指标值，于堆肥开始后第4、12、24和32天采集样品，以16S rRNA高通量测序技术研究堆肥细菌群落的变化。用堆肥第4、12、24和32天采集的新鲜样品制备浸提液，进行紫花苜蓿种子发芽试验。堆肥结束时，测定全氮、全磷和全钾含量，并探讨微生物菌剂对堆肥理化指标和细菌群落演替的影响。  【结果】  接种微生物菌剂可使堆肥高温期提前2天出现，并且能延长高温期2天。堆肥浸提液的促生试验发现，在堆肥24天后紫花苜蓿种子发芽指数 (GI) 大于80%，且MI对幼苗主根的促生能力大于CK (P < 0.05)。随着发酵过程的进行，堆体体积不断缩小，CK和MI中全钾 (TK) 和全磷 (TP) 含量一直呈增加趋势，在堆肥第32天，CK和MI的全磷含量分别为2.28%和2.63%，处理间差异显著 (P < 0.05)，而全钾含量分别为1.81%和1.86%，全氮含量分别为2.65%和2.63%，pH分别为8.72和8.78，处理间差异均不显著。在整个堆肥过程中，MI和CK的pH变化范围分别为8.40～8.95和8.61～8.93；CK和MI中总有机碳 (TOC) 的降解速率在堆肥的4～12和24～32天均表现为MI大于CK，CK和MI的碳氮比 (C/N) 分别为13.28和15.26，差异显著 (P < 0.05)。堆肥过程中在门水平上占据主导地位的细菌群落主要包括 Proteobacteria、Actinobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes，在堆肥的高温期 (堆肥24天)，堆体CK和MI中Firmicutes的相对丰富度分别为17.4%和59.8%；在堆肥的升温期、高温期和腐熟期，优势门水平细菌群落Proteobacteria、Firmicutes和Actinobacteria依次演替，且MI堆体中细菌群落的相对丰度均大于CK。属水平优势细菌为Acinetobacter、Lysinibacillus、Solibacillus、Pseudomonas和Flavobacterium，添加微生物菌剂可使Acinetobacter的丰度在堆肥第4天增加21.41%，此外，添加复合微生物可使堆肥第12天的Shannon和Observed species指数增加。相关性分析表明，温度、全N (TN)、TP、TK、TOC及GI与堆体中细菌组成具有显著相关性，而pH和细菌的相关性不显著。  【结论】  在堆体内接种微生物菌剂可显著提高并维持堆肥过程中优势门、属细菌群落的丰度，进而促进堆体升温并延长高温时期，缩短堆肥腐熟周期，加快总有机碳的分解，最终提高堆肥产品中有效磷的含量。复合微生物菌剂在堆肥升温期起主要作用的为Acinetobacter pittii，高温期为Bacillus subtilis subsp. Stercoris和Bacillus altitudinis，我们建议筛选耐高温细菌时应集中在厚壁菌门的芽孢杆菌属。     

土施维生素B6对苹果园土壤微生物多样性的影响

【目的】 土壤微生物是影响根系生态环境的重要因素,维生素B₆具有提高果实品质的功效。本试验通过高通量测序的方法,研究土施不同剂量维生素B₆ (VB₆) 对土壤微生物多样性的影响,从而揭示土施维生素B₆提质功效的机理。 【方法】 2015年4月,在距富士苹果主干1 m处土施不同剂量的维生素B₆,同年10月,在撒入维生素B₆处采集土样,提取基因组DNA,通过PCR扩增建立文库,通过高通量测序技术并结合相关生物信息学方法,对土壤细菌16S rRNA基因V4+V5区域和真菌ITS1+ITS2区域的丰富度、多样性及群落结构进行检测。 【结果】 从9个土壤样品中共获得530714个有效细菌序列数和434886个有效真菌序列数,从每个样品中平均可获得1920个细菌群落 (OTUs) 和374个真菌群落 (OTUs),每个样品中有566个相同的细菌群落 (OTUs) 和73个相同的真菌群落 (OTUs),丰富度指数 (Ace指数和Chao指数) 分析显示,维生素B₆ 5g/株处理提高了细菌丰富度,其Ace指数显著提高了62.6%,Chao指数显著提高了71.6%,降低了真菌丰富度,其Chao指数显著降低了18.6%,维生素B₆ 10 g/株处理对细菌和真菌丰富度无显著影响。多样性指数 (Simpson指数和Shannon指数) 显示,维生素B₆ 5 g/株处理提高了细菌的多样性,其Shannon指数显著提高了22.3%,降低了真菌的多样性,其Simpson和Shannon指数显著降低了29.2%和34.4%,维生素B₆ 10 g/株处理对细菌和真菌的多样性无显著影响。在门分类水平上,变形菌门 (Proteobacteria)、放线菌门 (Actinobacteria)、拟杆菌门 (Bacteroidetes) 和酸杆菌门 (Acidobacteria) 是优势细菌,其相对丰度之和超过80%,子囊菌门 (Ascomycota)、担子菌门 (Basidiomycota)、接合菌门 (Zygomycota) 是优势真菌,其相对丰度之和超过98%,维生素B₆ 5 g/株处理降低了细菌中拟杆菌门 (Bacteroidetes) 的相对丰度,提高了真菌中子囊菌门 (Ascomycota) 的相对丰度,降低了担子菌门 (Basidiomycota) 和接合菌门 (Zygomycota) 的相对丰度,维生素B₆ 10 g/株处理提高了细菌中的变形菌门 (Proteobacteria) 和放线菌门 (Actinobacteria) 的相对丰度,降低了拟杆菌门 (Bacteroidetes) 和酸杆菌门 (Acidobacteria) 的相对丰度,提高了真菌中担子菌门 (Basidiomycota) 的相对丰度,降低了接合菌门 (Zygomycota) 的相对丰度。 【结论】 维生素B₆可以改变土壤中细菌和真菌的丰富度和多样性,改变土壤中门水平的细菌和真菌的相对丰度。维生素B₆作为一种良好的根系生态调节剂,具有推广价值。      

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。     

秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同时期土壤酶活性及细菌群落结构的影响

  【目的】  通过研究秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同生育期土壤酶活性和细菌群落结构的影响，揭示土壤细菌群落对不同施肥措施的响应规律，为调节土壤养分，提高作物产量，改善土壤生物功能提供科学依据。  【方法】  基于河南农业科学院原阳试验基地5年连续定位试验，选取不施肥 (CK)、单施化肥 (氮肥基追比1∶1，N)和秸秆全量还田下氮肥基追比1∶1 (SN1)、1∶1.5 (SN2) 和1∶2 (SN3) 共5个处理，于2016年夏玉米抽丝期和收获期采集0—20 cm土壤样品，采用常规方法测定土壤基础理化性质，采用荧光微型板酶检测技术测定土壤酶活性，采用Illumina Miseq高通量测序方法测定土壤细菌群落结构。  【结果】  秸秆还田下氮肥基追比对玉米产量及氮肥利用率产生明显影响，相比于N处理，SN1处理显著增产9.98%；SN1和SN2处理氮肥利用率分别提高9.83、5.10个百分点。在夏玉米抽丝期和收获期，相比于N处理，秸秆还田下各氮肥运筹处理不同程度地提高了土壤pH、有机碳、全氮和速效钾含量，其中均以SN1处理增幅最为明显。在玉米抽丝期，除土壤磷酸酶外，SN1处理土壤酶活性均为最高；SN1处理对收获期土壤β-葡萄糖苷酶、纤维二糖甘酶、β-木糖苷酶、α-葡萄糖苷酶和酚氧化酶活性的促进最明显。细菌群落除抽丝期SN1与CK处理Shanno指数显著高于N处理而Simpson指数显著低于N处理外，其余处理间差异不显著。各施肥处理下门水平和纲水平的主要优势种群均为变形菌门、放线菌门和α-变形菌纲和放线菌纲。线性判别效应分析 (LEfSe) 显示，不同生育期比较，抽丝期最大LDA（linear discriminant analysis) 值为酸杆菌纲，收获期为芽单胞菌纲；而同一生育期各处理间比较，抽丝期各处理最大LDA值均为变形菌门的α-变形菌纲，收获期均为γ-变形菌纲。典范对应分析表明，抽丝期土壤pH (P = 0.002)、有机质含量 (P = 0.004) 和收获期土壤pH (P = 0.03)、硝态氮 (P = 0.036)、速效钾 (P = 0.044) 含量对细菌群落结构产生显著影响。  【结论】  土壤pH、有机碳、硝态氮和速效钾含量是影响细菌群落结构变化的主要因素。秸秆还田条件下，氮肥运筹显著影响土壤酶活性和细菌群落结构，氮肥基追比为1∶1时可显著提升土壤养分含量和酶活性，提高δ-变形菌纲、绿弯菌纲和TK10 (未分类) 相对丰度，从而更有效地促进秸秆分解和转化，发挥有机质调节土壤养分释放、减少养分损失的作用，最终提高玉米产量和氮肥利用率。     

苹果园生草对土壤微生物多样性、酶活性及碳组分的影响

  【目的】  果园种植生草能够改善土壤肥力与土壤结构。研究种植不同生草对果园土壤微生物多样性和土壤生物学性状的影响,为果园高效绿色管理提供理论依据。  【方法】  于2017年山东省泰安市马庄试验基地多年生苹果行间进行生草试验,供试草种为白三叶草(Trifolium pratense)、垂穗草(Bouteloua gracilis)、沙画眉草(Eragrostis trichodes)、弯叶画眉草(Eragrostis curvula)和加拿大披碱草(Elymus canadensis),以清耕自然生草为对照(A_CK),研究不同生草处理在连续3年内对果园土壤环境的影响。  【结果】  1) 从6个土壤样品中共得到31459个细菌操作分类单元和5021个真菌操作分类单元,6个土壤样品中共有1019个相同细菌群落(OTUs)和108个相同真菌群落(OTUs)。Alpha 多样性分析可知,弯叶画眉草处理后的土壤中细菌的Shannon、Simpson和Chao1指数高于Ack处理,比Ack分别增加了4.61%、7.01%和27.44%,尤其加拿大披碱草处理后土壤真菌的Chao1指数是对照的1.31倍(P<0.05)。在门分类水平变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)是优势细菌,这8个细菌门在各自处理中占比超过95%,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、接合菌门(Zygomycota)是优势真菌,这4个优势真菌门在各自处理中占比超过80%。弯叶画眉草处理可提高土壤中细菌丰富度和多样性,沙画眉草处理土壤中的细菌芽单胞菌门、浮霉菌门、绿弯菌门相对丰度降低;5个生草处理提高了土壤中真菌群落担子菌门的相对丰度,垂穗草子囊菌门相对丰度降低明显,垂穗草、弯叶画眉草和加拿大披碱草提高了土壤中的球囊菌门相对丰度。2)果园生草提高了土壤中微生物的数量,且随着生草时间的延长微生物数量增加明显,2020年9月份的弯叶画眉草处理土壤微生物数量高于清耕处理。3) 生草提高了果园土壤总有机碳和可溶性有机碳含量,弯叶画眉草、加拿大披碱草和沙画眉草处理效果显著好于清耕,弯叶画眉草的效果尤为突出,而三叶草的效果不显著。相应地,沙画眉草、弯叶画眉草和加拿大披碱草土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性显著高于清耕处理。4)相关性分析结果表明,果园生草处理土壤的碳组分(除DOC外)、酶活性与微生物数量之间存在极显著或显著正相关。  【结论】  种植沙画眉草、弯叶画眉草和加拿大披碱草均可显著增加土壤中总有机碳和可溶性有机碳含量,随着生草年限的增加,提高幅度也在增加,进而显著增加了土壤中微生物数量,并不同程度地改变了细菌和真菌的丰富度和多样性。弯叶画眉草和加拿大披碱草对土壤影响效应优良,极具推广价值。     

绿肥配施化肥对岩溶区水稻土壤细菌群落结构的影响

  【目的】  研究绿肥翻压对岩溶区稻田土壤养分状况和土壤细菌群落特征的影响,为岩溶区绿肥替代化肥提供理论依据和数据支撑。  【方法】  绿肥–水稻轮作田间试验连续进行了3年,供试绿肥为紫云英(桂紫7号)。试验共设置3个处理:单施化肥(CK)、单种绿肥(MV)和绿肥配施化肥(MF)。利用Illumina Novaseq PE250高通量测序技术测定了0—20 cm土壤细菌群落,分析了施肥方式对岩溶区水稻土壤细菌群落多样性和群落特征及共现网络模式的影响。  【结果】  与CK相比,MV和MF处理增加了土壤有机碳、全氮和碱解氮含量,降低了土壤pH、速效钾含量和C/N值。不同施肥处理的稻田土壤细菌多样性指数均无显著性差异。岩溶区稻田土壤优势细菌菌群为绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)等。在属水平上,地杆菌属(Geobacter)、厌氧绳菌属(Anaerolinea)、RBG-16-58-14等为岩溶区石灰性稻田土壤的优势菌属。与CK相比,MF处理显著增加了新鞘脂菌属(Novosphingobium)、互养棍状菌属(Syntrophorhabdus)、苯基杆菌属(Phenylobacterium)的相对丰度,降低了脱硫酸盐菌属(Desulfatiglans)的相对丰度。共现网络分析表明,CK和MV处理的细菌共现网络结构相似,而MF处理增加了土壤细菌网络复杂性及变形菌门、拟杆菌门等富营养性细菌的相对丰度。RDA分析结果表明,土壤速效钾、交换性钙离子和全氮是影响土壤细菌群落组成变化的关键环境因子。  【结论】  绿肥翻压配施化肥,可提高土壤养分和富营养性细菌的相对丰度,效果优于单施化肥和单种绿肥处理,对于维持岩溶区稻田生态系统的可持续发展有重要意义。     

沼泽红假单胞菌与枯草芽孢杆菌混施对水稻根域细菌多样性与功能的影响

[目的]微生物菌肥作为一种绿色环保的生物肥料,可以改善土壤质量,促进作物生长.以水稻根际和根表微生物为对象,探究不同微生物菌肥单施和混施对其群落多样性和功能的影响.[方法]采用盆栽试验,设单施沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)、单施枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)及...