人工湿地污水净化效率与根际微生物群落多样性的相关性研究

微生物是人工湿地中净化污水最主要的因素之一.已有研究结果表明,植物根际微生物群落在有机污染物和氨氮等物质的降解过程中均发挥了重要的作用.本研究的目的是通过建立小型实验湿地系统,考察在不同植物组合条件下人工湿地系统的污染物去除效率与植物根际微生物群落功能多样性的相互关系.研究结果显示,旱伞草、美人蕉和芦苇组合系统的TN、TP和BOD,去除效率最高,而旱伞草和美人蕉组合系统的CODCr>净化效率最高.旱伞草、美人蕉、芦苇3种植物组合系统和旱伞草和美人蕉两种植物组合系统根际微生物群落功能多样性较高,利用碳源的能力较强;而单一旱伞草植物系统根际微生物群落功能多样性较小,利用碳源能力较差.实验结果表明,通过不同植物组合而成的湿地系统,可提高根际微生物群落功能多样性,从而提高人工湿地污染物净化的效率和稳定性.     

人工湿地各组分氮素削减定量及功能基因分析

为探讨人工湿地各组分氮素削减贡献度及微生物脱氮机理,本研究构建6组(3组无植物对照)不同类型人工湿地系统,3组有植物人工湿地基质分别为陶粒+煤渣、陶粒+沸石、沸石+煤渣,探究其对包头南海湖水中氮素的去除效果;采用氮稳定同位素示踪技术,量化植物、基质和微生物在人工湿地氮去除中的贡献度;并利用高通量测序技术分析人工湿地系统中微生物的群落结构及氮代谢功能基因。结果表明：陶粒+煤渣有植物组人工湿地氮去除效果最佳,对TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N的去除率分别为(41.18±2.61)%、(50.44±2.63)%、(40.93±2.32)%、(74.34±1.97)%。¹⁵N示踪发现,植物、基质和微生物对人工湿地系统NO₃^--N去除的贡献率分别为27.74%、48.43%和23.83%。高通量测序和PICRUSt2功能预测分析结果表明,植物对微生物群落组成和代谢途径有显著影响。在植物根...     

不同植物类型复合垂直流人工湿地根系微生物群落结构的研究

为探讨湿地植物种类及季节变化对复合垂直流人工湿地根系微生物群落结构的影响,采用微生物多样性测序技术对菖蒲(Acorus calamus L.)湿地、美人蕉(Canna indica L.)湿地和水葱(Scirpus validus Vahl)湿地根系微生物群落结构进行研究。结果表明,三种湿地植物根系微生物丰富度秋季夏季冬季。水葱湿地上、下行池根系微生物丰富度差异不大,菖蒲湿地和美人蕉湿地(除10月份外)下行池丰富度比上行池高。不同池子的微生物群落成员相似,且上行池样本相似性比下行池样本相似性高。从属水平上,被检测到的硝化细菌有Nitrospira和Candidatus Nitrosophaera。反硝化细菌有Dechloromonas、Flavobacterium和Pseudomonas等。除美人蕉湿地下行池外,秋季的菖蒲湿地和水葱湿地根系硝化细菌相对丰度均高于夏季和冬季。研究结果可为人工湿地的运行优化提供参考。     

水平潜流人工湿地微生物群落的碳源代谢特性和功能多样性研究

为深入研究人工湿地的碳去除机理,利用Biolog微平板,研究了水平潜流人工湿地基质微生物群落结构及代谢特性。平均色度变化表明基质上层微生物群落碳源代谢能力要高于下层;主成分分析结果表明人工湿地不同部位的基质微生物群落具有不同的群落结构;对不同碳源利用特性的分析表明,人工湿地基质微生物对糖类利用较强,而前部上层微生物对氨基酸和羧酸利用能力显著高于其他部位微生物,但对聚合物利用能力低于其他点;功能多样性指数研究显示,不同样点间丰度差别较小,而多样性和均匀性指数上层要高于下层,前部下层微生物群落的均匀性指数显著低于其他样点。研究表明,水平潜流人工湿地不同部位的基质微生物群落具有不同的群落结构和代谢功能。     

新疆艾比湖精河入湖口湖滨湿地土壤微生物区系研究

本文以艾比湖湿地自然保护区内柽柳群落区、盐节木群落区和芦苇群落区等3种典型植被聚居区土壤为研究对象,通过比较3块样地土壤中细菌、放线菌、真菌的分布情况,了解艾比湖湿地土壤的质量与状况。结果表明:柽柳群落区土壤中微生物分布最多,芦苇群落区次之,盐节木群落区最少,各类微生物的分布情况与土壤含水量、pH、盐度及有机质含量无显著相关性。细菌数量在3个样地中随土层深度递增有增加的趋势,放线菌与真菌呈现先增加后减少的趋势。这显示了3块样地中柽柳群落区土壤活性最高、肥力最好,盐节木群落区最差,因此,柽柳及芦苇等植物对改良该区域土壤质量有很大的潜在价值。     

风车草对人工湿地基质微生物多样性的影响

通过对比有无种植风车草情况下人工湿地不同深度基质表面生物膜的群落组成差异,探究风车草对人工湿地基质微生物多样性的影响效应。结果表明:有无种植风车草,人工湿地基质中均以变形菌门、绿弯菌门、厚壁菌门为优势菌群;种植风车草不仅提高人工湿地基质表面微生物群落的α多样性,并导致其群落组成与无风车草种植情况相比差异显著,进一步的群落组成差异比较分析显示,门水平放线菌门和衣原体门、属水平红游动菌属在有无种植风车草情况下差异显著。本研究结果揭示了种植风车草对人工湿地基质微生物多样性的影响,可为风车草在人工湿地中的应用提供部分理论支持。     

盐城滨海湿地土壤微生物群落的季节变化特征

为探讨盐城滩涂湿地典型生境土壤微生物多样性与群落结构特征及其季节动态，选择盐城滩涂湿地淤泥质光滩、互花米草群落、藨草群落、盐地碱蓬群落、芦苇群落5种典型生境，通过16S rRNA高通量测序技术对不同季节0～<10 cm(表层)、10～<30 cm(中层)、30～60 cm(深层)的土壤微生物群落特征进行分析。研究发现，不同生境间，淤泥质光滩微生物多样性高于有植被覆盖的滩涂湿地，且土壤微生物群落结构与植物群落差异较大。不同植物群落间，互花米草群落和芦苇群落土壤微生物多样性较高，土壤微生物群落结构上，互花米草群落和藨草群落相似，芦苇群落和盐地碱蓬群落相似。不同季节间，表层土壤微生物多样性差异较大，中深层土壤差异较小。表中层土壤秋季土壤微生物多样性最高；深层土壤中，互花米草群落秋季最高，本土植物群落夏季最高。总体上，互花米草入侵改变了土壤微生物群落组成结构特征，不同季节间土壤微生物多样性的季节变化规律也与本土植物群落存在一定差异。     

植物对土壤微生物多样性的影响研究进展

土壤微生物是植物-土壤系统中比较活跃的组成成分,土壤微生物多样性代表着微生物群落的稳定性,对植物的生长发育和群落结构的演替具有重要作用.通过植物类型、植物多样性、植物不同生长发育阶段、同一植物不同基因型、植物根系分泌物和外来植物入侵对土壤微生物多样性的影响分析,探讨植物和土壤微生物多样性之间的内在联系,为植物保护和农业可持续发展研究提供参考.     

乌梁素海湿地过渡带土壤微生物类群数量与分布特征

为探明内蒙古乌梁素海湿地土壤微生物主要类群的分布特征,选取湿地过渡带典型植被包括芦苇、碱蓬、白刺3种不同的植物群落,在小河口和退水处设两条平行样带,采用平板计数法对湿地土壤中细菌、真菌和放线菌的数量、组成和分布特征进行了研究。结果表明,不同群落下土壤微生物类群数量和分布明显不同,而且优势类群明显。好气性细菌在小河口芦苇土壤中最多,芽孢型细菌在对照的周边农田土壤中最多,放线菌和真菌在白刺土壤中最多。常年积水的芦苇群落土壤中细菌占主导,季节性淹水的白刺群落土壤中放线菌和真菌数量明显增加,微生物组成结构随环境因子的变化而改变。土壤芽孢型细菌、真菌和放线菌与土壤全氮含量显著相关,说明土壤氮素是调节湿地生态系统土壤微生物代谢及物质转化的关键因子之一。     

城市人工湿地景观植物的研究现状

随着城市景观的发展,城市人工湿地成为城市景观中的重要元素。其中,人工湿地景观植物是构成城市人工湿地景观的重要元素,因此研究城市人工湿地景观植物在生态、植物造景、景观群落等方面的作用显得尤为重要。     

3种耐盐植物对滨海盐土化学性质及微生物群落结构的影响

为探讨耐盐植物种植对滨海盐土化学性质及微生物群落结构的影响,在滨海盐土环境下,以种植耐盐植物费菜（Sedum aizoon L.）、田菁（Sesbania cannabina（Retz.）Poir.）、蒲公英（Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.）的样地和未种植植物的裸地土壤（CK）为研究对象,采用土壤农化分析技术和磷脂脂肪酸（PLFA）生物标记法,对土壤化学性质、微生物群落结构及多样性进行分析。结果表明,与裸地比较,种植植物样地土壤电导率和速效钾含量均显著下降,分别下降了20.26%~57.21%和23.42%~37.80%;而有机质含量和有效磷含量显著升高,分别升高了39.16%~53.01%和106.48%~259.92%。种植植物样地土壤中PLFA种类明显增加,微生物群落也有所改变,3个植物样地土壤中总PFLAs含量和革兰氏阴性菌、放线菌、AM真菌、真核生物、真菌PFLA含量显著升高,分别升高21.53%~103.32%、4.96%~63.37%、82.91%~222.72%、50.00%~160.25%、32.05%~268.59%、19.39%~454.77%;真菌/细菌（F/B）PFLA含量也显著升高1.00~6.50倍,而革兰氏阳性菌PFLA含量和革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌（G⁺/G^-）PFLA含量却显著下降,分别下降了48.06%~57.78%和59.77%~68.68%。此外,种植植物样地土壤微生物群落结构多样性也明显提高。研究表明,种植费菜和蒲公英可以降低滨海盐土土壤电导率,有利于土壤有机质的积累,同时其促进多种微生物的繁殖,可有效改善滨海盐土的微生态环境。     

互花米草入侵下红树林土壤微生物群落特征

为了探索互花米草入侵下的红树林土壤微生物的群落特征,运用Biolog微平板技术对闽江河口湿地红树林和互花米草根际的土壤微生物的碳源代谢能力和功能多样性进行了分析,探讨了互花米草根际土壤微生物与红树林植物的差异。结果表明:红树林-互花米草混交区域(MS)的土壤微生物功能多样性和丰富度都要高于红树林群落(MC)和互花米草群落(SC)。Biolog微平板上的平均颜色变化率(AWCD)值整体呈现出随着培养时间的增加而增长的趋势,不同类型的植物变化曲线不同。聚合物类是各植被类型土壤微生物的主要碳源,酚酸类利用率最低。在土壤微生物的Simpson指数、Shannon指数和Richness指数中MS显示出最高,表明其土壤微生物多样性最为丰富。主成分分析表明,31个因素中与碳源利用相关的两大主成分,主成分1(PC1)和主成分2(PC2)分别可以解释变量方差的77.7%和22.2%,酚酸类和胺类在主成分分离中起主要的贡献作用。研究表明,不同植被类型其根系土壤微生物碳源代谢能力不同,MS的土壤微生物功能多样性最为丰富。     

间作芳香植物对沙地梨园土壤微生物数量与土壤养分的影响

【目的】探讨间作芳香植物对梨园土壤微生物数量和土壤养分的影响。【方法】以沙地梨园间作香矢车菊、香薄荷、香荆芥、藿香蓟和柠檬罗勒为处理,自然生草为对照,分别于梨树幼果期、果实膨大期和果实成熟期,测定分析不同土层土壤中微生物的数量和土壤养分的含量及其相互关系。【结果】梨园间作香矢车菊和柠檬罗勒较对照显著提高各个发育时期和各土层中土壤微生物的数量,调节土壤微生物群落中真菌、细菌、放线菌的比例。和对照相比,其它处理对各发育时期和各土层中土壤微生物数量和比例的影响呈现出多态效应。不同处理条件下梨树果实膨大期和果实成熟期各土层中微生物数量都高于幼果期,而且土壤微生物群落中真菌、细菌和放线菌的比例优于幼果期;不同处理条件下梨园0—20 cm土层内土壤微生物数量显著高于20—40 cm土层。各处理和对照相比对土壤养分的效果呈现多种差异;随着梨树发育时期变化,土壤养分含量在不同处理条件下和梨园不同土层中的变化趋势不同。相关分析表明,在沙地梨园间作芳香植物条件下,土壤中各类微生物的数量与土壤养分诸元素间也存在着多种显著的相关关系。【结论】间作芳香植物对于沙地梨园土壤微生物数量及其群落中真菌、细菌和放线菌的比例与土壤中有效态养分含量具有良好的调节作用,其中柠檬罗勒对提高梨园土壤微生物数量、土壤养分含量的综合效果最佳。     

基于高通量测序研究施肥对连作植烟土壤环境及微生物的影响

为了研究不同施肥处理对连作植烟土壤环境因子及微生物群落多样性的影响,了解施肥后土壤微生物群落与环境因子的联系,采用IlluminaMiSeq高通量测序技术,对不同施肥处理下连作植烟土壤进行了细菌16S rRNAV4-V5区、真菌ITS rRNAV4-V5区测序,并通过主成分分析及冗余分析研究了连作植烟土壤的8种环境因子（有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、蛋白酶、过氧化氢酶、磷酸酶、蔗糖酶）及微生物之间的关系。结果表明：测序质控后获得有效序列264 500个,获得22 035个操作分类单元(OTUs);菌落热图显示,施肥处理与对照相比增加了土壤中细菌与真菌的群落组成。施肥处理的细菌及真菌多样性与CK均呈较大差异,不同施肥处理的细菌或真菌结构聚集较紧密,而CK在排序轴中与其余处理较为分散,这说明施肥可以明显改变连作土壤细菌与真菌的结构;速效钾含量在一定范围内会影响土壤细菌群落的多样性和丰度,而8种环境因子对真菌的多样性和丰度均有不同程度的影响。运用高通量测序技术获取的烟草根际土壤微生物信息较为丰富,可为植烟土壤环境因子与微生物群落多样性研究提供理论参考。     

外来入侵植物与地下生态系统相互影响的研究进展

生物入侵已成为世界性的生态、经济问题,是人类当前面临的巨大挑战.作为入侵生物中一个重要组分的外来入侵植物,其入侵不仅改变了入侵地地上植物群落的多样性,而且对入侵地的地下生态系统也产生了深刻影响.国内外的生态学家对于外来植物的入侵虽已提出多个机制假说,但真正机理还未明确.近年来兴起的外来入侵植物与入侵地土壤生态过程相互影响的研究为外来植物入侵机理的揭示提供了新思路.从两个方面综述了近年来对外来入侵植物与入侵地地下生态系统相互作用的研究结果:(1)入侵植物与入侵地土壤微生物的相互影响:外来入侵植物可通过破坏土著植物与土壤微生物问的共生关系、分泌化感物质影响入侵地微生物群落结构和功能、逃避原产地土传天敌、改变入侵地的微生物群落结构进而间接改变土壤养分循环等途径实现入侵;(2)入侵植物与入侵地土壤养分的相互影响:主要是入侵植物与入侵地土壤氮、磷、钾等几种大量元素及其他元素之间的相互作用.在综述国内外研究的基础上,探讨了外来入侵植物入侵机理研究中存在的问题及未来的研究方向,以期为外来植物入侵的预防、控制与生境恢复提供依据.     

Changes in Soil Biota Resulting from Growth of the Invasive Weed,Ambrosia artemisiifolia L. (Compositae), Enhance Its Success and Reduce Growth of Co-Occurring Plants

Exotic plant invasion presents a serious threat to native ecosystem structure and function. Little is known about the role of soil microbial communities in facilitating or resisting the spread of invasive plants into native communities. The purpose of this research is to understand how the invasive annual plant Ambrosia artemisiifolia L. facilitates its competition capacity through changing the structure and function of soil microbial communities. The soil characteristics of different areas invaded by A. artemisiifolia were examined. Greenhouse experiments were designed to assess the effect of A. artemisiifolia invasion-induced changes of soil biota on co-occurring plant growth, and on the interactions between A. artemisiifolia and three co-occurring plant species. The results showed that the soil organic C content was the highest in heavily invaded sites, the lowest in native plant sites, and intermediate in newly invaded sites. Soil available N, P and K concentrations in heavily invaded site were 2.4, 1.9 and 1.7 times higher than those in native plant soil, respectively. Soil pH decreased as A. artemisiifolia invasion intensity increased, and was lower in invaded sites (heavily invaded and newly invaded) than in native plant sites. The soil microbial community structure was clearly separated in the three types of sites, and A. artemisiifolia invasion increased anaerobe, sulfate-reducing bacteria and actinomycete abundance. Soil biota of invaded sites inhibits growth of co-occurring plants (Galinsoga parviflora Cav., Medicago sativa L. and Setaria plicata (Lam.) T. Cooke.) compared to soil biota from un-invaded sites, but facilitates A. artemisiifolia growth and competition with co-occurring plants. A. artemisiifolia biomass was 50-130% greater when competing with three co-occurring plants, compared to single-species competition only (invasion by A. artemisiifolia alone), in heavily invaded soil. Results of the present study indicated that A. artemisiifolia invasion alters the soil microbial community in a way that favors itself while inhibiting native plant species, with measurable effects on performance of co-occurring plants.     

寒温带兴安落叶松林不同林型土壤微生物群落特征

为了研究不同林型兴安落叶松林土壤微生物生物量和群落结构特征,探讨土壤微生物生物量、群落结构的分布规律以及影响因子,选择了4个典型兴安落叶松林,即藓类兴安落叶松林、杜香兴安落叶松林、草类兴安落叶松林和杜鹃兴安落叶松林,采用磷脂脂肪酸生物标记法分析4个林型的土壤微生物量和群落组成。结果表明:4个林型中共检测出10种类型51种不完全分布的磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记,微生物量由多到少的排序为细菌、真菌、放线菌。4个林型中微生物总生物量、细菌生物量是藓类兴安落叶松林最高,草类兴安落叶松林最低;真菌生物量为杜香兴安落叶松林最高,草类兴安落叶松林最低;放线菌生物量为杜鹃兴安落叶松林最高,草类兴安落叶松林最低。冗余分析显示,土壤含水率对细菌影响最大,全钾、速效钾质量分数对真菌影响最大,土壤有机碳和碱解氮质量分数对放线菌影响最大。从而表明,寒温带兴安落叶松林不同林型的土壤微生物生物量和群落存在差异,土壤微生物群落与土壤性质之间具有相关性。     

退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物活性的季节动态——以贵州花江喀斯特峡谷地区为例

以贵州花江喀斯特森林土壤为研究对象,采用微生物培养法、生化活性试验法及氯仿熏蒸法分析退化喀斯特植被恢复过程中的土壤微生物数量、土壤生化作用强度、微生物生物量碳及微生物熵（qSMBC）的季节动态特征。结果表明：不同恢复阶段土壤微生物活性具有明显的季节变化。随着退化喀斯特植被的恢复,一年四季中土壤微生物数量、生化作用强度、微生物生物量碳及qSMBC明显上升,即土壤微生物活性明显增强,表现为乔木群落阶段〉灌木群落阶段〉草本群落阶段〉裸地阶段。退化喀斯特植被恢复增加了土壤微生物活性,使土壤质量得以提高;4个恢复阶段土壤微生物活性季节变化表现为夏季最强,冬季最弱,总体上表现为夏季〉秋季〉春季〉冬季的动态特点（P〈0．05）,表明土壤微生物活性的季节动态不仅与温度、降雨等气候因素有关,还受到植被类型的影响。     

植物入侵对土壤微生物的影响

入侵植物通过影响入侵地土壤微生物生物量、微生物群落多样性及功能菌群等造成环境威胁,危害生态、经济和社会安全。植物入侵已成为全球性问题,也是当前的研究热点之一。综述了国内外植物入侵影响土壤微生物的研究进展,总结了毛竹Phyllostachys edulis入侵天然阔叶林影响土壤微生物特征的生物学机制。研究发现:入侵植物会提高入侵地土壤微生物生物量,增加土壤微生物多样性,为入侵创造有利土壤环境;入侵植物通过改变土壤微生物功能类群进而改变养分循环和其他环境条件,最终实现入侵。加强植物入侵对土壤微生物影响及其驱动的养分循环研究,阐明"植物-土壤"反馈机制,有助于预防和控制植物入侵。     

土霉素对土壤微生物群落结构和酶活性的影响

模拟了土壤环境中土霉素暴露对微生物群落结构和酶活性的影响。结果表明,土霉素的施加明显改变了土壤微生物群落结构,细菌和放线菌数目明显降低,抑制作用一直持续近30d,而对真菌的影响不明显。通过对土壤中碱性磷酸酶,酸性磷酸酶,脱氢酶和脲酶的跟踪检测,发现仅碱性磷酸酶受土霉素的影响较大。