直流电场对根际土壤微生物群落的影响及其机理

电场作用下根际土壤微生物群落的变化与利用电场强化植物修复效率密切相关.利用改进的PCR-DGGE方法研究了不同电场条件下根际土壤微生物群落多样性和相似性的变化,分析了直流电场对土壤微生物群落的影响机理.结果表明,电场对根际土壤微生物群落的影响与电场条件有关,合适的电场条件有助于增加土壤微生物群落的多样性,但是电场形式、强度和施加方式不当则会使土壤微生物群落的多样性和结构受到明显影响.电场作用下土壤性质的变化、电场对土壤微生物的迁移作用和致死效应,以及微生物对环境压力的生理响应等是电场影响土壤微生物群落的主要机制.为了避免电场对根际土壤微生物的不利影响,利用电场强化植物修复时需要采用合适的电场条件.     

植物根际分泌物与土壤微生物互作关系的机制研究进展

近年来对土壤微生物和植物之间互作关系的研究越来越受到关注,植物的根际分泌物直接或间接的影响了根际微生物群落结构,同样,根际微生物也以各种不同方式影响着植物根际的土壤理化性质、根际分泌物释放、土壤物质循环等。本文从根际有益微生物对植物生长发育的促进作用以及植物根际分泌物对土壤微生物多样性的影响这两方面对土壤根际微生物与植物之间相互影响的途径与机制进行了综述。     

岭南不同园林植物根区土壤微生物功能多样性季节动态变化

利用Biolog微平板法研究岭南不同园林植物(草本、灌木和乔木)根区土壤微生物多样性群落特征及其季节动态。结果表明,植物根区土壤略显酸性,季节间p H值大小依次为春季冬季秋季夏季,差异不显著;不同类型植物根区土壤养分含量排序基本为草本灌木乔木,不同季节根区土壤养分含量基本表现为夏季秋季春季冬季;土壤微生物群落代谢颜色变化率(AWCD)随季节呈先增加后降低趋势,表现为草本灌木、乔木;土壤微生物对不同种类碳源的利用强度存在较大差异,碳水化合物和羧酸类碳源是不同园林植物土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最低;土壤微生物群落的物种丰富度以草本最高,灌木次之,乔木最低,随季节呈先增加后降低趋势。主成分分析结果表明,从31个因素中提取的在碳源利用中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源;相关性分析表明,土壤养分和土壤p H值与微生物群落功能多样性密切相关,其中土壤p H值对土壤微生物群落功能多样性贡献为负,土壤养分对土壤微生物群落功能多样性贡献为正,这是造成园林植物土壤微生物群落多样性和根区土壤微生物群落功能多样性季节差异的主要原因。     

施肥模式对稻田土壤微生物影响的研究进展

综述了长期施肥条件下不同施肥模式对土壤微生物的生物量、酶活性、群落结构和多样性4个方面的影响,发现有机无机肥配合施用有利于维持和增加作物生长发育过程中土壤微生物数量、土壤酶活性和土壤微生物群落结构多样性;同时,也探讨了利用现代分子生物学方法研究土壤微生物多样性的进展及其应用前景,其研究结果可为作物高效生产、养分高效利用及农田可持续发展等提供理论指导。     

土壤微生物多样性及其影响因素

土壤微生物多样性,包括微生物类群多样性、群落结构多样性以及遗传多样性等。土壤微生物多样性对维持土壤生态系统稳定起重要作用,而且不同的土壤具有不同的土壤微生物群落。影响土壤微生物多样性的因素很多,主要可以分为自然因素和人为因素。     

四种香草兰根际土壤微生物群落功能多样性解析

植物种类、品种是影响根际土壤微生物群落的重要因素。为了明确不同种香草兰根际土壤微生物群落差异,利用Biolog-ECO微平板技术分析墨西哥香草兰、帝皇香草兰、大香草兰、大花香草兰根际土壤微生物群落功能多样性。结果表明:4种香草兰根际土壤微生物群落利用总碳源能力不同,帝皇香草兰根际土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)增长速率最快,在整个培养周期均显著高于大香草兰及大花香草兰;帝皇香草兰根际土壤微生物群落对碳水化合物、氨基酸、多聚物类碳源利用能力最强,墨西哥香草兰根际土壤微生物群落对酚酸和胺类碳源利用能力最强;墨西哥香草兰和帝皇香草兰根际土壤微生物群落功能多样性指数均显著高于大香草兰及大花香草兰,其中,帝皇香草兰McIntosh指数分别比大香草兰和大花香草兰高39.5%和65.4%,墨西哥香草兰土壤微生物丰富度指数显著高于其他3种香草兰;根际土壤微生物利用碳源的主成分分析结果表明,4种香草兰根际土壤微生物群落结构差异明显,与土壤微生物碳源利用相关的主成分累积贡献率为95.45%,碳水化合物、羧酸和氨基酸是根际土壤微生物群落利用的主要碳源。综上,4种香草兰根际土壤微生物利用碳源能力及群落功能多样性不同,帝皇香草兰根际土壤微生物群落功能多样性最高。     

亚热带典型自然演替林被下土壤微生物与植物多样性的关系

选取缙云山三个典型自然演替植被群落为样本,研究群落中乔木层、灌木层和草本层的植物多样性,分析 土壤微生物数量与多样性的关系.结果表明:在不同演替群落中,植物多样性指数(S,H ,J)均存在显著差异.在 演替进程中,乔木层的植物多样性指数逐渐提高,在常绿阔叶林阶段为最高;灌木层和草本层的S 和H ,也随演 替而逐渐提高,在针阔混交林阶段达到最高,当演替到常绿阔叶林,又有所下降,其J 则在常绿阔叶林阶段达到 最大.随演替进程,土壤微生物数量与植物多样性指数(S,H ,J)呈协同增加的规律,它们表现程度不同的正相 关关系.就相关系数比较来看,土壤微生物与乔木层的植物多样性关系最密切,相关系数分别达到极显著或显著 水平,与草本层也有较好相关性,而与灌木层相关性未达到显著水平;在三大类群微生物数量中,细菌与植物多 样性的相关程度最高,真菌也有较好相关性,放线菌与植物多样性的相关性不显著;土壤微生物数量与植物多样 性的相关程度依A→B层减弱.     

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。     

地下煤火不同燃烧阶段上覆土壤微生物群落功能多样性

[目的]了解不同燃烧阶段地下煤火上覆土壤微生物群落功能多样性.[方法]利用BIOLOG指纹图谱方法,分析新疆吉木萨尔县境内不同燃烧阶段地下煤火风化期、氧化期、自燃期、全面燃烧期、硫磺析出期、芒硝析出期和熄灭期的上覆土壤微生物功能多样性.[结果]地下煤火不同燃烧阶段上覆土壤理化性质差异显著,自燃期硝态氮含量最高,熄灭期有机质含量最低;不同时期微生物群落碳源利用能力及多样性均低于对照;主成分分析表明,土壤微生物在31种碳源构建的二维体系分布差异明显,微生物群落结构在地下煤火发生发展过程中呈现动态变化;相关性分析显示,土壤pH是影响地下煤火上覆土壤微生物群落利用碳源差异的显著因素.[结论]地下煤火降低上覆土壤微生物群落功能多样性,不同燃烧阶段微生物群落功能多样性差异显著,这对地下煤火区生态恢复具有一定参考利用价值.     

种植不同植物的人工湿地土壤微生物群落研究

为了解人工湿地中植物对土壤微生物的影响,对种植美人蕉、香蒲、芦苇和旱伞草4种植物的人工湿地中土壤微生物群落进行了研究分析.研究结果显示:正在运行的人工湿地系统中,在15～25 cm深度,人工湿地土壤微生物群落的功能多样性无显著性差异(P＞0.05),16SrDNA的PCR-DGGE图谱显示微生物群落相似性高于70％;在...     

超高产生态区水稻根际微生物物种及功能多样性研究

云南永胜涛源乡是保持我国水稻小面积超高产纪录的特殊生态区,采用平板计数法和BIOLOG碳素利用法,研究该地区水稻根际微生物物种和功能多样性。结果表明,高产水稻根际可培养微生物总数接近对照2倍,三大类微生物数量表现为细菌 > 放线菌 > 真菌,属健康的“细菌型”土壤,水稻高产与自然土层中的微生物关系不大。高产水稻土Shannon均匀度指数（E）和Simpson指数（D）均与对照无显著差异,Shannon多样性指数（H）与对照达到差异显著,微生物物种多样性和均匀度不是高产与非高产区域的主要差别。AWCD值分析表明,高产水稻土群落代谢活性总体强于对照,二者间的差别幅度由大到小表现为分蘖期 > 收获期 > 苗期 > 轮作期,水稻生长越旺盛,与对照间碳源利用能力差别越大。Shannon、Simpson和McIntosh 3个多样性指数综合分析表明,高产水稻土根际微生物数量更多,代谢能力更强,微生物群落分布更均匀,多样化程度更高,能够利用的碳源种类更丰富,数量占比较大、种类较集中的常见种并不是形成产量优势的重要因素;分蘖期是高产水稻生长的关键时期,分蘖期根际微生物数量多、种类繁、代谢能力强、代谢类型多是高产水稻旺盛生长和高产形成的关键所在。     

山西太岳山不同林龄华北落叶松林土壤微生物群落结构特征

  目的  分析不同林龄华北落叶松人工林土壤微生物结构特征变化规律,阐明土壤微生物群落结构特征对林龄变化的响应机制及关键影响因子,为人工林可持续经营和探讨土壤微生物群落对环境变化反馈机制提供理论依据。  方法  以不同林龄华北落叶松人工林为研究对象,基于土壤微生物群落结构、土壤理化性质和林下植被特征等指标,采用冗余分析探讨土壤理化性质和林下植被特征对土壤微生物群落结构的驱动机制。  结果  研究结果表明林龄变化对土壤理化性质和微生物群落结构特征均存在显著影响,其中土壤温度、含水率、pH值、全碳、全氮、全磷、铵态氮和硝态氮含量均随着人工林年龄的增加而显著增加,土壤有效磷含量则表现出相反的变化规律（P < 0.05）。林龄增长也提高了土壤革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌和放线菌含量,但真菌与细菌以及革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌的比值呈下降趋势。林下灌木、草本层物种多样性也表现出随林龄增加而增长的变化趋势,不同林龄间差异则均未达显著水平。冗余分析结果表明本研究选取的土壤理化性质和林下植物物种多样性指标共同解释了土壤微生物群落总变异的86.1%,土壤含水率、温度、有效磷、硝态氮含量、灌木层丰富度指数和草本层丰富度指数则分别解释了微生物群落结构变异程度的22.7%、18.4%、11.8%、10.6%、7.9%和5.6%。  结论  土壤微生物群落结构特征、土壤理化性质和林下植物物种多样性（灌木层和草本层）均受到林龄变化的影响,并且土壤温度、含水率、有效磷、硝态氮和林下植物物种多样性是引起不同林龄人工林土壤微生物群落结构变化的关键驱动因子。      

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。     

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。     

Silicon impacts on soil microflora under Ralstonia Solanacearum inoculation

Silicon(Si) can increase plant resistance against bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum and enhance plant immune response. However, whether Si alleviates soil-borne disease stress through altering soil microbial community component and diversity is not clear. In this study, effects of Si application under R. solanacearum inoculation with or without plant on soil bacterial and fungal communities were investigated through high-throughput pyrosequencing technique. The results showed that Si addition significantly reduced bacterial wilt incidence. However, Si did not reduce the amount of R. solanacearum in rhizosphere soil. Principal components analysis showed that soil microbial community composition was strongly influenced by Si addition. Total 63.7% bacterial operational taxonomic units(OTUs) and 43.8% fungal OTUs were regulated by Si addition regardless of the presence of tomato plants, indicating the independent effects of Si on soil microbial community. Si-added soil harbored a lower abundance of Fusarium, Pseudomonas, and Faecalibacterium. Our finding further demonstrated that exogenous Si could significantly influence soil microbial community component, and this may provide additional insight into the mechanism of Si-enhanced plant resistance against soil-borne pathogens.     

钝化材料对农田土壤Cd形态及微生物群落的影响

为探讨钝化剂对土壤Cd生态风险和土壤微生物群落结构的影响，通过田间试验，在轻度Cd污染水稻田中施加钝化剂（海泡石、石灰、秸秆生物炭和螯合铁肥）开展相关研究。结果表明：施加钝化剂使土壤pH值提高0.17~1.29个单位，Cd的可交换态减少29.79%~64.48%。施加海泡石、石灰、秸秆生物炭使得微生物群落的多样性指数（ACE、Chao1、Shannon）增加，但螯合铁肥不利于微生物群落的生长，多样性指数均减少。土壤微生物群落随钝化剂的施加发生显著改变，变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门相对丰度有所增加，芽单胞菌门、绿弯菌门、螺旋体菌门相对丰度均降低。相关性分析表明，pH和Cd是影响微生物群落的关键因素，此外Cd形态也对微生物群落产生了影响。研究表明，施用钝化剂可降低土壤中重金属Cd的潜在生态风险，改变土壤微生物群落结构，使多种微生物群落得到抑制或增强。     

卵孢长根菇不同生长期覆土层微生物群落结构多样性分析

【目的】探究卵孢长根菇不同生长期覆土层微生物群落结构多样性及木霉病害对微生物群落的影响,为长根菇的高产稳产提供理论依据。【方法】采用Illumina高通量测序技术,研究长根菇不同生长阶段(覆土时、现蕾期、采收期、发病期、转潮期)覆土层微生物群落结构组成及其多样性,并利用冗余分析技术分析研究微生物菌群与土壤理化因子的相关性。【结果】从覆土样品中共获得操作分类单元(OTUs)4581个,细菌和真菌OTUs分别为3650个和931个。不同生长阶段土壤的细菌优势菌群存在较大差异,覆土时和采收期的最优势属为广义伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia),现蕾期、发病期、转潮期的最优势属的分别为罗尔斯通氏菌属(Ralstonia)、西地西菌属(Cedecea)和噬几丁质菌属(Chitinophaga)。覆工至采收的前3个生长期的最优势真菌属为镰刀菌属(Fusarium),其余生长期则为木霉属(Trichoderma)。木霉病害发病期土壤层微生物菌群结构发生较大变化,微生物数量和丰度均低于其他期;采收期土壤的细菌多样性最高,转潮期真菌多样性最高。冗余分析结果表明,覆土层中速效氮和速效钾与细菌在属水平上有显著正相关(P<0.05,下同);有效磷与真菌属水平菌群显著正相关。土壤有机质与覆土时土壤微生物群落呈正相关;速效氮、有效磷、速效钾和pH则与转潮期土壤微生物群落呈正相关。【结论】不同生长阶段覆土层土壤真菌物种数量在采收期达最大值,细菌物种数量则随着长根菇的生长而不断下降。木霉病害的发生对土壤微生物种类和丰度均有显著抑制作用,同时大量消耗土壤的营养元素,降低pH。     

Straw and biochar strongly affect functional diversity of microbial metabolism in paddy soils

The application of straw and biochar is widely practiced for the improvement of soil fertility. However, its impact on microbial functional profiles, particularly with regard to paddy soils, is not well understood. The aim of this study was to investigate the diversity of microbial carbon use patterns in paddy soils amended with straw or straw-derived biochar in a 3-year field experiment in fallow soil and at various development stages of a rice crop(i.e., tillering and blooming). We applied the community level physiological profiling approach, with 15 substrates(sugars, carboxylic and amino acids, and phenolic acid). In general, straw application resulted in the greatest microbial functional diversity owing to the greater number of available C sources than in control or biochar plots. Biochar amendment promoted the use of α-ketoglutaric acid, the mineralization of which was higher than that of any other substrate. Principal component analyses indicated that microbial functional diversity in the biochar-amended soil was separated from those of the straw-amended and control soils. Redundancy analyses revealed that soil organic carbon content was the most important factor regulating the pattern of microbial carbon utilization. Rhizodeposition and nutrient uptake by rice plants modulated microbial functions in paddy soils and stimulated the microbial use of N-rich substances, such as amino acids. Thus, our results demonstrated that the functional diversity of microorganisms in organic amended paddy soils is affected by both physicochemical properties of amendment and plant growth stage.     

Effects of seven different companion plants on cucumber productivity,soil chemical characteristics and Pseudomonas community

Companion cropping can influence cucumber productivity by altering soil chemical characteristics and microbial communities.However,how these alterations affect the growth of cucumber is still unknown.In this study,seven different plant species were selected as companion plants for testing their effects on cucumber productivity.The effects of different companion plants on changes in soil chemical properties such as electrical conductivity(EC)and contents of essential nutrients as well as the structure and abundance of the soil Pseudomonas community were evaluated.The results showed a higher cucumber yield in the wheat/cucumber companion system than that in the cucumber monocultured and other companion cropping systems.The lowest phosphorus(P)and potassium(K)contents in the soil were found in the cucumber monocultured system,and the highest NO_3~+-N and NH_4~+-N contents were observed in the rye/cucumber companion system.PCR-denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE)and real-time PCR analysis showed that the trifolium/cucumber companion system increased the diversity of the soil Pseudomonas community,while the chrysanthemum/cucumber companion system increased its abundance.Interestingly,plant-soil feedback trials revealed that inoculating the soil of the wheat/cucumber companion system increased the growth of cucumber seedlings.In conclusion,the effects of different companion plants on cucumber productivity,soil chemical characteristics and the soil Pseudomonas community were different,and wheat was a more suitable companion plant for increasing cucumber productivity.In addition,the altered microbial community caused by companion cropping with wheat contributed to increased cucumber productivity.     

抗生素溶杆菌13-1对魔芋土壤微生物群落的影响*

 采用传统培养分离法和Biolog方法研究了施用抗生素溶杆菌13-1对魔芋土壤微生物数量和群落代谢功能多样性的影响。分离法试验结果表明：生防细菌的施入对土壤中可培养细菌、真菌的种群数量有短期影响,随着施入时间及魔芋生育期的延长,土壤中的细菌、真菌数量逐渐恢复到对照水平;生防细菌对土壤中放线菌的种群数量影响较小。Biolog试验结果表明,生防细菌使土壤细菌群落对底物碳源利用的丰富度提高;平均颜色变化率AWCD值受魔芋生长周期的影响,具体表现为魔芋换头期生防细菌处理能提高土壤微生物群落代谢活性,而在魔芋膨大期施用生防细菌处理能降低土壤微生物群落代谢活性;主成分分析显示,在魔芋换头期和膨大期施用生防菌处理的魔芋土壤微生物群落代谢功能与对照组相比差异性达到了显著水平（P<0.05）。