牛粪堆肥过程中nosZ型反硝化细菌动态变化

采用高通量测序技术,研究牛粪堆肥过程中不同时期与不同深度的nosZ型反硝化细菌群落组成的动态变化与多样性,并通过冗余分析(Redundancy analysis, RDA)和Spearman相关性分析,揭示了堆肥过程中nosZ型反硝化细菌与理化指标之间的相关关系。结果表明,堆肥不同时期nosZ型反硝化细菌群落结构差异显著,反硝化细菌群落多样性和丰富度均呈先降低后升高的趋势,在堆肥降温期不同深度的反硝化细菌群落结构和多样性指数差异显著。此外,理化因素显著影响堆肥反硝化菌群的群落结构与多样性,螯台球菌属(Chelatococcus)与温度呈极显著正相关(P0.01),Polymorphum与硝态氮呈极显著正相关(P0.01),生根瘤菌属(Mesorhizobium)与含水率和C/N呈极显著负相关(P0.01)。反硝化细菌的多样性与温度、pH、氨态氮呈极显著负相关(P0.01),与硝态氮呈极显著正相关(P0.01)。反硝化细菌的丰富度与温度呈极显著负相关(P0.01)。综上所述,堆肥时间和深度均为影响nosZ型反硝化细菌群落结构的重要因素,且该菌群群落结构变化受理化因子的显著影响。     

鸡粪锯末好氧堆肥过程中主要指标及反硝化细菌动态变化

以鸡粪、锯末为原料进行高温好氧堆肥试验,研究不同初始含水率及堆肥方式下主要指标及反硝化细菌群落的动态变化规律,以期为控制堆肥过程中的氮素损失、提高堆肥肥效及保护农业生态环境提供理论依据。结果表明:1)反硝化细菌并非存在于整个堆肥过程且群落结构及物种组成变化性较大,而铵态氮是导致反硝化细菌群落结构变化的关键因素。2)在堆肥结束时T1~T5硝态氮浓度为0.24、0.28、0.29、0.27、0.25g/kg(即T3T2T4T5T1),而反硝化细菌群落的物种丰富度与稳定性分别是T1T5T2T4T3,反硝化作用决定堆肥过程中硝态氮的最终含量,初始含水率的降低有利于反硝化细菌群落物种丰富度与稳定性的提高。3)从农业生产的角度来说,T3处理(初始含水率70%,通风加搅拌)硝化细菌群落物种较丰富稳定性较高,反硝化作用较弱且硝态氮含量最高,T3处理用于农业生产较理想。     

基于高通量测序分析牛粪堆肥中细菌群落动态变化

文章以奶牛粪便和玉米秸秆作好氧堆肥,堆肥持续36 d。采用16S rRNA基因高通量测序技术分析堆肥过程中细菌群落特征,通过Alpha多样性分析、样本层级聚类分析和距离热图(Heatmap)分析,结果表明,堆肥过程中细菌群落结构发生显著变化。门分类水平细菌群落结构分析表明,变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)在堆肥前期和高温期相对丰度较高,酸酐菌门(Acidobacteria)在堆肥后期相对丰度较高;属分类水平细菌群落结构分析表明,在堆肥初始阶段各属相对丰度相近,环脂酸芽孢杆菌属(Tumebacillus)在堆肥升温期占优势,肠杆菌属(Enterobacter)、未命名细菌(norank_c_OPB54)和玫瑰弯菌属(Roseiflexus)为堆肥高温期优势类群,类似芽球菌属(Blastocatella)出现在堆肥高温期末期,在降温期和腐熟期成为优势菌属。Spearman相关性分析表明,除肠杆菌属(Enterobacter)、未命名细菌(norank_c_OPB54)、假黄色单胞菌属(Pseudoxanthomonas)外剩余11个属均与含水率、有机物降解率、C/N和NH_4~+-N/NO_3~--N之间呈显著相关,肠杆菌属与pH呈极显著正相关(P0.001),未命名细菌(norank_c_OPB54)与温度呈极显著正相关(P0.001)。研究表明,在牛粪堆肥期间细菌群落结构发生显著变化,细菌群落结构变化与堆肥理化因子存在相关关系。     

牛粪稻秸新型静态堆肥中真菌群落组成的动态特征

为克服传统静态堆肥的缺点,本研究设计了一种新型堆肥装置并进行了牛粪和秸秆静态堆肥试验。利用高通量测序技术研究堆肥中真菌群落组成的动态变化,并探讨真菌群落组成与理化指标以及种子发芽指数(GI)之间的相关关系。通过对堆肥过程中温度、p H、碳氮比(C/N)和种子发芽指数等指标进行分析判断,堆肥进行第17 d后达到腐熟。高通量测序结果显示,真菌群落结构在堆肥的不同时期发生了显著变化,堆肥初始期和升温期节担菌属(Wallemia)和毛孢子属(Trichosporon)占优势,高温期时嗜热链球菌属(Mycothermus)成为优势类群,鬼伞属(Coprinus)和未分类的子囊菌门(Unclassified Ascomycota)在腐熟期时相对丰度较大。Spearman相关性分析表明,节担菌属(Wallemia)、散孢霉属(Scedosporium)和毛孢子属(Trichosporon)与含水率、全碳、碳氮比和铵态氮之间呈显著正相关,与全氮、硝态氮和种子发芽指数呈显著负相关;相反,鬼伞属(Coprinus)和毁丝霉属(Myceliophthora)与全氮、硝态氮和种子发芽指数呈显著正相关,与含水率、全碳、碳氮比和铵态氮呈显著负相关;嗜热链球菌属(Mycothermus)和拟鬼伞属(Coprinopsis)与温度呈极显著正相关。本研究对堆肥微生物群落的深化理解及完善堆肥工艺具有一定的理论和实践意义。     

鸡粪锯末好氧堆肥过程中硝化细菌动态变化

用鸡粪与锯末为原料进行高温好氧堆肥试验,研究不同初始含水率及堆肥方式下鸡粪锯末堆肥中铵态氮及硝化细菌动态变化,以期减少堆肥过程中氮素的损失,为优化堆肥提供理论依据。结果表明:1)硝化细菌存在于整个堆肥过程,且在堆肥腐熟期硝化细菌群落结构均发生了较大的变化。2)铵态氮浓度与硝化细菌群落物种丰富度与稳定性有关,可能是铵态氮会诱发硝化细菌生长。3)含水率是导致硝化细菌群落结构变化的关键因素。4)通过分析T-RF150、169和343bp对堆肥环境的适应性较强,且多数属于是不可培养的细菌菌属。5)通过分析可知T3处理有助于硝化细菌群落生长与稳定。     

牛粪堆肥化中氮素形态与微生物生理群的动态变化和耦合关系

在强制通风静态垛装置中研究了牛粪堆肥化中氮素形态和微生物生理群的动态变化.在堆制的56 d里,根据堆温变化分阶段采集堆肥样品,测定各种氮素组分的含量和氮索微生物生理群的数量.结果表明,堆肥过程中,总氮减少了21.6%;有机氮是堆肥中的主要氮素形态,其含量降低了19.1%;氨基酸态氮和氨态氮的含量分别降低了20.9%和86.4%,在有机氮和总氮中的比例分别降低了2.2%和5.2%;氨基糖态氮和硝态氮含量分别增加了147%和79%,在有机氮和总氮中的比例分别增加了2倍和1.3倍.氨气的挥发占总损失的63%,高温期的释放量占总挥发量的69%.堆肥中氨化细菌数量较高,在高温期大幅度增加,其数量变化与堆肥中氨气和氨态氮含量都呈极显著正相关关系.在堆肥过程中,硝化细菌数量总体较小,在降温期增加幅度较大;反硝化细菌数量逐渐增加,堆制结束时达到堆肥初期的2.45倍;固氮菌数量总体增加1.8倍,其中降温期数量较多.堆肥过程中存在的反硝化作用,是氮素损失的另一个重要原因.     

不同灌水模式和施氮处理下稻田N2O排放通量及其与硝化-反硝化细菌数量的关系

为获得减少稻田N_2O排放的合适灌溉模式和施氮管理,通过大田试验,研究了不同灌溉方式和施氮处理对生育期内稻田N_2O排放通量和不同时期土壤无机氮含量和硝化-反硝化细菌数量的影响,并分析了采样当天稻田N_2O排放通量与无机氮含量和硝化-反硝化细菌数量的关系。试验设3种灌溉方式,即常规灌溉(CI)、"薄浅湿晒"灌溉(TI)和干湿交替灌溉(DI),以及2种施氮处理,即全部施用尿素(RN1)和50%尿素+50%猪粪(RN_2),2种施氮处理氮用量相同。相同施氮处理下,TI模式可以降低稻田N_2O排放;DI和TI模式土壤无机氮含量、硝化细菌数量和亚硝化细菌数量较CI方式高,而CI和TI模式土壤反硝化细菌数量较DI模式高。相同灌水模式下,RN1处理可显著降低稻田N_2O排放,且RN1处理土壤无机氮含量、硝化细菌数量、亚硝化细菌数量和反硝化细菌数量较RN_2处理低。稻田N_2O排放通量与土壤反硝化细菌、硝化细菌数量和NH_4~+-N含量之间均呈极显著正相关关系(r≥0.309,P0.01),且土壤NH_4~+-N含量与硝化细菌数量和反硝化细菌数量之间也均呈极显著正相关关系(r≥0.555,P0.01)。因此,"薄浅湿晒"灌溉和尿素处理可以降低稻田N_2O排放,且稻田N_2O排放通量受到土壤NH_4~+-N含量、反硝化细菌数量和硝化细菌数量的综合影响。     

喀斯特峰丛洼地植被恢复对土壤硝化与反硝化潜势的影响

硝化与反硝化是氮素生物地化循环的两个关键过程,同氮素有效性、氮流失及大气与水体质量安全等紧密相关。采用空间代替时间的方法,选择桂西北喀斯特峰丛洼地植被恢复三个典型阶段植被群落为研究对象,以耕作旱地为参照,分析不同植被群落土壤硝化与反硝化潜势,探讨植被恢复对土壤硝化与反硝化潜势的影响及其内在机制。结果表明,不同植被群落土壤硝化和反硝化潜势存在显著差异,硝化潜势均值在18.78~49.08 mg N/(kg.d)之间,具体表现为次生林旱地≈灌丛≈草丛;反硝化潜势均值在4.09~15.43 mg N/(kg.d)之间,具体表现为次生林≈旱地草丛≈灌丛。总体上,土壤硝化潜势要大于反硝化潜势,且均是植被演替后期阶段(次生林)显著高于早初期阶段(草—灌丛),草丛和灌丛之间无显著差异性。土壤硝化和反硝化潜势与有机碳(SOC)、硝态氮含量均呈极显著正相关关系(P0.01),同土壤微生物生物量氮(SMBN)分别呈显著(P0.05)和极显著正相关关系(P0.01)。研究表明,SOC、硝态氮含量、SMBN是影响喀斯特峰丛洼地土壤硝化和反硝化潜势的关键共性因子。     

三裂叶蟛蜞菊对土壤养分及微生物的影响

比较三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)群落内土壤与群落外土壤的全氮、全磷、p H及自生固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌情况。结果表明,相对于群落外土壤,群落内土壤全氮、全磷、自生固氮菌和硝化细菌数量显著降低,但土壤p H和反硝化细菌数量显著升高;土壤全氮、全磷均与土壤自生固氮菌、硝化细菌数量呈显著正相关,与土壤反硝化细菌数量和p H呈显著负相关;土壤p H与土壤自生固氮菌、硝化细菌数量呈显著负相关,与土壤反硝化细菌数量呈显著正相关。三裂叶蟛蜞菊入侵引起土壤功能微生物群落和土壤p H发生变化,直接或间接地降低了土壤全氮和全磷,使土壤质量下降。     

牛粪好氧堆肥中真菌群落组成的动态特征

采用高通量测序技术,探究牛粪堆肥过程中真菌群落时空动态变化、营养型及理化参数对真菌群落结构组成影响。结果表明,牛粪堆肥中未分类子囊菌门(Ascomycota)在升温期相对丰度最高,鬼伞属(Coprinus)和Guehomyces为高温期优势菌群,未分类子囊菌门为降温期优势菌属,未分类散囊菌目(Eurotiales)和Zopfiella为腐熟期优势菌群。在空间层次上,Guehomyces和未分类散囊菌目为上层和中层优势菌群,鬼伞属(Coprinus)和Zopfiella为下层优势菌群。在牛粪堆肥过程中腐生真菌相对丰度逐渐升高,堆肥下层相对丰度高于上、下两层。冗余分析(RDA)表明,含水率和温度对真菌群落结构变化影响显著(P0.05)。牛粪堆肥过程中真菌群落结构组成在不同时期和空间上均存在差异,堆肥内真菌群落多数为腐生营养型,真菌群落结构变化与理化因子相关。     

牛粪堆肥中氨氧化细菌群落结构及其与环境因子相关性研究

采用PCR-DGGE(聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳)和Real-time PCR技术,分析牛粪堆肥期间氨氧化细菌群落结构和数量的变化及其与理化因子的相关性。结果表明,在牛粪堆肥过程中氨氧化细菌数量变化范围为1.62×106~3.80×107copies·g-1,在第14d氨氧化细菌数量达到最高值;DGGE图谱显示,堆肥各个时期氨氧化细菌群落组成存在明显的差异;Shannon指数随着温度的变化而变化,在第7 d达到最大值2.671 8;系统发育分析表明,氨氧化细菌均隶属于β-变形菌纲不可培养的亚硝化螺菌属Uncultured Nitrosospira sp.和不可培养的亚硝化单胞菌属Uncultured Nitrosomonas sp.,其中与Uncultured Nitrosospira sp.相似性高的氨氧化细菌为优势菌,占60%左右;冗余分析(Redundancy analysis,RDA)显示,温度和铵态氮等对氨氧化细菌群落结构的影响较大。研究表明在牛粪堆肥期间氨氧化细菌群落结构发生了明显的变化,同时证实了氨氧化细菌群落结构的变化受堆肥理化因子的影响。     

好氧堆肥中amoA硝化细菌群落动态变化

为减少堆肥氮素损失,优化堆肥工艺,以牛粪和玉米秸秆为材料进行高温好氧堆肥,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和产物序列分析法,研究了堆肥不同阶段amoA硝化细菌群落结构组成和多样性的动态变化及与堆肥理化因子的相关性。结果表明:经高温期amoA硝化细菌类群发生明显演替,降温期检测到前期不存在的硝化类群,属于β-变形菌纲(β-Proteobacteria)中的亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)。堆肥过程始终存在的优势菌群属于β-变形菌(β-Proteobacteria)中的亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和不可培养细菌(Uncultured bacteria)。堆肥不同时期amoA硝化细菌多样性指数发生变化,升温至高温期减小,降温期增大,腐熟期减小。冗余分析(RDA)结果表明,铵态氮含量和温度与amoA硝化细菌群落结构组成显著相关(P0.05),是影响其动态变化的关键理化因子。     

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。     

好氧堆肥高温期纤维素酶活及β-glucosidase GH1家族阳性微生物群落的相关研究

以固相酶活试验方法检测牛粪-稻草堆肥高温期的CMC酶活性和β-葡萄糖苷水解酶活性,分析结果表明,两种酶活变化存在相关性,并受堆肥过程中的理化因素影响.设计简并引物,应用PCR-DGGE技术对β-葡萄糖苷水解醇GH1家族阳性的微生物群落的组成,及其时空分布进行研究,试验结果显示β-葡萄糖苷水解酶相关的功能性微生物群落在堆...     

大豆生育期间土壤铵态氮与硝态氮变化及相关性分析

大豆生育期内,土壤铵态氮含量与硝态氮含量变化相似,均为逐渐下降趋势。土壤基础肥力对土壤铵态氮含量具有决定性作用,种肥和追肥处理可以增加大豆生育期土壤铵态氮含量,对土壤硝态氮含量无明显影响。在大豆整个生育时期,土壤铵态氮与硝态氮含量呈极显著正相关(r=0.7988**),而土壤铵态氮、硝态氮与碱解氮间无明显相关性。