基于宏基因组学方法分析化肥减施对热带地区菜地土壤微生物群落的影响

为了探究化肥减量配施有机肥对热带地区蔬菜轮作土壤细菌、真菌和古菌群落组成和结构的影响,在海南省文昌市开展田间定位试验,采用宏基因组测序技术分析不同施肥方式下土壤细菌、真菌和古菌群落结构和组成的变化特征,并结合土壤理化性质,探究不同施肥处理下驱动细菌、真菌和古菌群落变化的关键土壤环境因子。结果表明：与全量化肥配施有机肥（M100NPK）相比,化肥减量75%配施有机肥（M75NPK）提高了土壤SOM、TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N的含量,化肥减量50%配施有机肥（M50NPK）处理提高了土壤TK和AK的含量。3种施肥处理（M50NPK、M75NPK和M100NPK）显著增加了土壤细菌、真菌和古菌群落的丰度。与M100NPK处理相比,M50NPK和M75NPK增加了细菌群落主要优势菌门中变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度,而降低了放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度,同时也增加了真菌群落主要优势菌门中担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度,降低了子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度;古菌群落主要优势菌门中奇古菌门（Thaumarchaeota）的相对丰度在M75NPK处理呈现增加趋势,在M50NPK处理呈现降低趋势。与不施肥（CK）处理相比,M50NPK、M75NPK和M100NPK增加了土壤细菌和真菌的Shannon指数和Ace指数,而降低了土壤细菌和真菌的Simpson指数,同时也增加了土壤古菌的Simpson指数,但降低了土壤古菌的Shannon指数和Ace指数。可是施肥处理之间Alpha多样性均无显著性差异。土壤细菌、真菌和古菌群落结构组成对不同化肥减量配施有机肥的响应无显著性差异。土壤pH、TP、TN、SOM和AK是导致细菌、真菌和古菌群落结构变化的主要驱动因子。研究结果表明,与M75NPK和M100NPK相比,M50NPK不会改变土壤性质、微生物群落多样性和结构,但可降低过量化肥施用可能带来的环境风险。因此,M50NPK是热带地区蔬菜种植的优化施肥方式。     

生物炭与微生物菌剂配施对植烟土壤理化性质及细菌多样性的影响

为了系统地阐述生物炭与微生物菌剂配施在改善植烟土壤理化特性及细菌多样性方面的效果及其作用机理，解决植烟土壤理化性质及菌群结构失衡的问题，设置不同施用量的生物炭配施微生物菌剂处理，对各处理植烟土壤理化性质与土壤细菌群落结构进行比较分析。结果表明：随着生物炭和微生物菌剂施用量的增加，细菌丰度和群落优势物种数量随之增加。生物炭(2 250 kg/hm²)与微生物菌剂(67.5 kg/hm²)配施可显著增加土壤有机质、全氮、全磷、全钾和速效磷含量，提高硝化菌门(Nitrospirota)、拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门(Firmiicutes)等有益菌群落的相对丰度。综合分析，生物炭和微生物菌剂协同作用有利于改善土壤环境，促进细菌生长和繁殖，提高细菌群落多样性及优势菌群丰度，改善根际土壤细菌群落结构组成。     

花生根际微生物群落结构对干旱和盐胁迫的响应

为探究水盐共同作用下花生根际土壤微生物的响应,从花生根际细菌群落结构的角度阐述干旱和盐胁迫对花生根际细菌菌群多样性的影响及与根际微生物间的相互作用。采用盆栽试验,设计对照、盐胁迫、中度干旱胁迫和旱盐同时胁迫四个处理,通过16S rRNA基因测序技术,研究花生饱果期根际土壤细菌群落结构和变化情况。结果表明:干旱胁迫、盐胁迫及二者同时胁迫处理的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Gemmatimonadota)。干旱胁迫和盐胁迫均使得变形菌门和酸杆菌门相对丰度降低,而蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对丰度提高,但在干旱和盐同时胁迫条件下蓝藻菌门的相对丰度降幅达60.0%。本试验为特异功能物种和菌株的分离提供了更大的可能和空间,为促生菌的分离培养优化和应用提供了技术基础和前景。非生物胁迫影响根际土壤微域环境,对花生根际土壤细菌群落结构具有调控作用。调节微生物群落结构,改良土壤微域环境,是提高植物胁迫耐受性的有效途径。     

根袋法获取木薯根际土壤及其细菌群落特征研究

为了获取木薯根际土壤并研究其细菌群落特征,加深对木薯根际微生态的认知,开展根袋试验,以粘土和砂质壤土根袋内不同土壤质量（100~500 g）为处理。结果表明,根袋内土质量影响株高,但不影响茎叶重。根袋内100 g土的速效养分受到根系强烈影响,其中铵态氮和速效钾显著高于根袋外。Illumina Hiseq高通量测序结果表明,细菌优势菌门包括变形菌门（31.272%）、放线菌门（25.753%）、酸杆菌门（12.761%）、绿弯菌门（8.799%）等。2种土壤根袋内细菌α多样性增加,粘土细菌丰度也增加。RDA分析表明,土壤速效磷与放线菌门和绿弯菌门正相关,与变形菌门负相关;速效氮、速效钾、铵态氮、硝态氮与芽单胞菌门、酸杆菌门、Parcubacteria等负相关,与厚壁菌门、蓝藻门、梭杆菌门、拟杆菌门正相关;从根袋内外土壤速效养分和土壤细菌多样性综合判定,根袋内100 g土壤时可视为根际土壤,且铵态氮和速效钾可作为判断是否根际土壤的指示指标。根际微生物多样性显著提高。鞘脂杆菌目是木薯品种SC205在不同土质下共同富集的根际细菌。发现了土壤速效养分与部分细菌门的相关性。     

正茬与迎茬对大豆根际土壤微生物群落组成的影响

为探索正茬与迎茬种植方式对大豆根际土壤微生物群落组成的影响,分析导致大豆迎茬障碍形成的主要病原微生物,研究大豆迎茬障碍的形成机制,进而为其生物防治提供一定的理论基础,本研究采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术分析正茬与迎茬大豆根际土壤微生物群落组成。结果表明：大豆迎茬种植在一定程度上降低了土壤细菌群落丰度和多样性,而增加了土壤真菌群落丰度和多样性。正茬与迎茬大豆根际土壤微生物群落组成和主要优势菌群所占比例均存在较大差异。酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)分别为正茬和迎茬大豆根际土壤细菌群落中最具优势的细菌门。镰孢霉属(Fusarium)和粗糙孔菌属(Subulicystidium)分别为正茬和迎茬大豆根际土壤真菌群落中最具优势的属。     

基于高通量测序技术分析2种菌草根际土壤细菌群落多样性

为详细了解福州菌草基地巨菌草和绿洲一号2种菌草的根际土壤细菌群落组成与结构,本研究应用高通量测序技术,分析了巨菌草和绿洲一号根际土壤细菌群落结构及多样性。结果表明,菌草根际土检测到细菌类群主要的优势菌门为酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、硝化螺旋门（Nitrospirae）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、浮霉菌门（Planctomycetes）;主要的优势菌纲为γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）、α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、芽孢杆菌纲（Bacilli）、放线菌纲（Actinobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria-6）、β-变形菌纲（Betaproteobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteriia）、纤线杆菌纲（Ktedonobacteria）、δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）;主要的优势属为葡萄球菌属（Staphylococcus）、糖多孢菌属（Saccharopolyspora）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、沙雷氏菌属（Serratia）、链球菌属（Streptococcus）、红游动菌属（Rhodoplanes）、不动细菌属（Acinetobacter）、假单胞菌属（Pseudomonas）。绿洲一号、巨菌草及其对照根际土壤细菌Shannon-Wiener指数分别为9.05、8.733、7.61;巨菌草、绿洲一号及其对照根际土壤细菌Simpson多样性指数分别为0.01、0.014、0.037;巨菌草、绿洲一号及其对照根际土壤细菌Chao1指数分别为3145.320、3647.482、2329.344。Alpha多样性指数分析得出,在3个土壤样品中,绿洲一号根际土Shannon指数最大,对照土壤Shannon指数最小,对照土壤Simpson指数最大,绿洲一号Simpson指数最小,说明菌草根际土壤细菌群落多样性高于非根际土土壤细菌群落多样性,绿洲一号根际土土壤细菌群落多样性略高于巨菌草根际土壤细菌群落多样性,这些结果为进一步研究土壤微生物提供了理论基础。     

氧化钙、哈茨木霉及三种杀菌剂对花生苗期根际土壤微生物的影响

为探究氧化钙(生石灰)、哈茨木霉(生物拮抗剂)及三种不同类型化学杀菌剂对花生根际土壤微生物的影响，在大田试验条件下，以当地主栽花生品种湘花2008为材料，利用16S rRNA、ITS高通量测序技术和生物信息学分析方法，分析了氧化钙基施、哈茨木霉拌种及常用的三种化学杀菌剂(甲基硫菌灵、噻呋酰胺、咯菌腈)拌种对花生苗期根际土壤微生物多样性及群落结构影响的差异。结果表明：(1)氧化钙基施和哈茨木霉拌种处理，特有的根际土壤细菌和真菌OTU数目远多于三种化学杀菌剂拌种处理。(2) Shannon指数、ACE指数分析表明，氧化钙和哈茨木霉处理明显提高细菌多样性和微生物丰富度，而三种化学杀菌剂处理的微生物多样性降低。(3)各处理优势细菌的门与属相对丰度比较，氧化钙处理蓝藻细菌门和硝化螺旋菌属丰度降低，绿弯菌门、芽单胞菌门、粘球菌门、拟杆菌门、芽单胞菌属丰度明显增加；哈茨木霉处理变形菌门和蓝藻细菌门丰度降低，拟杆菌门丰度增加；三种化学杀菌剂处理下拟杆菌门和蓝藻细菌门丰度明显大于其他处理。优势真菌的门与属相对丰度比较，氧化钙和哈茨木霉处理均降低了子囊菌门的丰度，其中氧化钙处理的被孢霉门、梳霉门、火丝菌属...     

玉米秸秆还田对盐碱地土壤细菌多样性的影响

以通辽典型的盐碱地玉米田为研究对象,在玉米吐丝期利用高通量测序技术对盐碱地土壤细菌进行测序,结合相关生物信息学分析,研究未开垦盐碱地(ZH1)、非盐碱地连作玉米田(ZH2)和玉米秸秆还田盐碱地种植玉米田(ZH3)3个处理下耕层土壤细菌群落丰富度、多样性和群落结构的变化。结果表明,3个处理土壤细菌群落结构和丰度差异大,已知菌属中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和pontibacter是ZH1与ZH3的优势菌属;ZH2的优势菌属为链霉菌属(Streptomyces)、鞘氨醇单胞菌属和类诺卡氏属(Nocardioides)。玉米秸秆还田对盐碱地土壤细菌多样性的影响较大,细菌菌群Alpha及样品群落组成丰度分析可知,两年玉米秸秆还田盐碱地土壤细菌多样性和物种丰度与未开垦盐碱地比较均有所上升,并出现能降解有机物料和农药的功能菌属。     

百香果连作对土壤细菌群落结构的影响

细菌群落在土壤健康和植物的生长中起着重要作用,而作物的连作对其有着显著的影响。为探明百香果连作对土壤细菌群落结构和多样性的影响,本研究以种植‘台农1号’百香果1年（TF）、2年（TS）、3年（TT）、4年（TFo）及0年（撂荒地,TZ）的土壤为材料,利用Illumina高通量测序技术对不同种植年限土壤细菌群落结构及多样性开展分析研究。结果表明,所有土壤样本共检测出2418个OTUs,分属28门、70纲、170目、269科、465属、963种,其中变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）是主要的优势菌门,细菌群落的丰富度和多样性指数随连作年限的增加表现为先增加后降低。分析发现,百香果连作对土壤细菌群落结构有显著影响,其中绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）和芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度随连作年限的增加而显著升高,研究结果可为百香果连作障碍发生机制的进一步研究提供依据。     

城市红树林系统中微塑料表面细菌群落结构特征分析

以城市红树林生态系统为研究对象,研究该系统水体中微塑料表面细菌群落结构的多样性与组分特征。采用野外原位暴露实验的方法,利用扫描电镜显微镜（SEM）和16S rDNA高通量测序技术,检测聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）和具有可降解性的聚乳酸（PLA）4种不同类型微塑料表面形貌特征和细菌群落结构。结果表明：4种微塑料暴露45 d后（标记为LPE、LPS、LPVC、LPLA）在其表面均能观察到明显微生物聚集体,主要以杆状细菌、球状细菌为主;不同类型微塑料表面生物膜总量存在显著差异,表现为LPE>LPLA>LPS>LPVC;4种微塑料表面的细菌群落主要包括变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）,而水环境中以蓝细菌门（Cyanobacteria_Chloroplast）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势菌群。基于细菌群落多样性分析,结果发现微塑料表面生物膜中的细菌群落结构和周围水体存在显著差异,各个类型的微塑料表面细菌群落结构组分相似。红树林系统是微塑料的重要收纳场所,研究微塑料表面生物膜微生物群落特征,为进一步开展城市红树林系统中微塑料的环境行为与生态风险评价提供重要参考依据。     

麦季施磷量对小麦-玉米轮作产量及土壤有效磷的影响

为提高陕西关中地区小麦-玉米轮作体系磷素利用率和节本增效，以及筛选合理的磷肥施用方式，于2018-2021年进行连续3年的仅小麦季一次施磷的田间定位试验，通过设置0、75、150、225和300 kg·hm^-2 5个施磷（P₂O₅）水平，分析了麦季施磷量对小麦-玉米轮作产量、生物量、植株磷积累转运及土壤有效磷含量的影响。结果表明，与不施磷处理相比，施磷处理下小麦和小麦-玉米周年籽粒产量分别提高29.38%~40.95%和15.72%~24.57%，成熟期生物产量分别提高18.56%~34.19%和12.84%~23.29%，花前干物质转运量分别提高31.65%~63.33%和27.79%~52.47%，成熟期磷积累量分别提高37.08%~54.67%和39.54%~44.38%，磷素转运量分别提高90.82%~165.63%和44.06%~58.27%。通过进一步回归分析发现，实现小麦季和小麦-玉米周年最高产量的施磷量分别为207 和201 kg·hm^-2；若综合考虑粮食安全、环境安全和肥料利用率，以95%的小麦最高产量为实际目标，小麦季施磷量仅为130 kg·hm^-2，两个最高产量的施磷量分别降低37.20%和35.32%，磷肥利用率分别提高2.27和2.87个百分点，小麦成熟期和玉米成熟期土壤有效磷含量分别为17.96和12.31 mg·kg^-1。因此，陕西省关中小麦-玉米轮作区麦季一次施用磷肥可实现小麦和小麦玉米周年高产稳产，本试验条件下130 kg·hm^-2为满足较高的轮作产量和磷肥利用率的适宜麦季施磷水平。     

保护性耕作方式下华北平原夏玉米产量效应的研究

在长期定位条件下,研究不同耕作方式下夏玉米产量性状的变化。经过连续5年的定位试验后,小麦、玉米秸秆全量还田双季免耕的处理(DNT)较玉米秸秆不还田、翻耕种植冬小麦、小麦全量还田免耕种植夏玉米的处理(PNT)以及玉米秸秆粉碎还田旋耕种植冬小麦、小麦全量还田免耕种植夏玉米的处理(RNT)连续两年平均增产19.43%和7.35%。DNT处理增加了穗长、穗行数、行粒数和百粒重,减小了秃尖度;DNT方式种植的玉米吐丝前、吐丝后干物质生产均高于其他两种耕作;DNT种植的玉米群体叶面积指数大喇叭口期开始明显优于PNT和RNT处理,且没有出现下部叶片早衰现象,吐丝后光合势、净同化率值均高于其他两种耕作。     

玉米花生带状间作对植株氮吸收和土壤微生物群落的影响

为探明玉米花生带状间作模式下植株氮吸收利用和土壤微生物群落特征，设置玉米单作（SM）、花生单作（SP）和玉米花生间作（IMP）三种种植模式，系统分析了不同种植模式下氮素吸收利用规律，并采用16S/ITS测序技术明确玉米花生带状间作系统下根际土壤细菌/真菌群落结构变化。结果表明，间作玉米边行优势明显，地下和地上部干物质积累量和氮积累量显著高于单作玉米和间作玉米中间行。间作玉米和间作交互区根际土壤细菌和真菌多样性和丰富度降低，而间作花生根际真菌多样性和丰富度增加，其中变形菌门、担子菌门、子囊菌门等有益菌最为显著富集。土壤中细菌和真菌存在复杂的相关性，变形菌门与子囊菌门正相关。间作丰富了物种功能多样性，参与氨基酸运输、代谢和碳水化合物代谢的细菌和腐生营养型真菌的显著富集，改善了植物养分吸收，促进了植株生长发育。可见，玉米花生间作可通过优化土壤微生物的群落结构，促进植株对氮素的吸收和利用，本研究为玉米花生带状间作氮营养互促吸收提供了科学依据。     

真菌群落多样性及组成结构对不同耕作模式的响应机制

为揭示东北黑土玉米田土壤真菌群落对旋耕、深松、深翻和秸秆还田方式的响应机制,在长期定位种植区采集旋耕(RT)、深松(SU)、深松秸秆覆盖(SS)和深翻秸秆还田(DP)土壤样品,研究土壤真菌群落结构及其与土壤环境因子的相关关系。结果表明,子囊菌门和担子菌门为土壤中优势菌门, SU、 SS处理下子囊菌门粪壳菌纲(Sordariomycetes)的相对丰度最高, DP处理下担子菌门银耳纲(Tremellomycetes)的相对丰度最高。土壤中腐生菌群、与玉米共生的内生菌和外生菌根菌在 SS中相对较高。4个处理真菌群落多样性指数依次为 SS>RT>SU>DP。多元分析结果表明,土壤纤维素酶活性、速效钾、有机质、速效磷、土壤碱解氮与土壤真菌群落结构显著相关。在黑龙江西部玉米种植地区以深松秸秆覆盖的耕作模式有利于提高土壤真菌群落多样性。     

春大豆长期连作对土壤线虫群落结构和食物网的影响

以土壤线虫为指示生物,研究了大豆不同耕作系统土壤线虫群落结构、生态指数和食物网指数的变化特征,以期明确大豆长期连作对土壤生物多样性和土壤食物网结构的影响。结果表明:大豆轮作土壤线虫属最丰富,大豆长期连作25年后土壤线虫属水平种类最少。大豆轮作和大豆短期连作3年土壤线虫群落组成Jaccard相似性最高(0.81),大豆轮作和大豆长期连作25年Jaccard相似性最低(0.66)。大豆短期连作3年土壤中植物寄生线虫的数量最高,显著高于大豆轮作和大豆长期连作25年。食真菌线虫在大豆长期连作25年土壤中较丰富,显著高于大豆轮作和大豆短期连作3年。大豆长期连作25年植物寄生线虫成熟度指数(PPI)高于大豆短期连作3年和大豆轮作。土壤线虫的通路指数(CI)在3个处理中均小于50,土壤腐蚀食物网的降解以细菌降解通路为主。大豆短期连作3年处理位于富集指数(EI)和结构指数(SI)食物网特征图的A象限,大豆轮作和长期连作25年位于食物网特征图的B象限。结果表明,大豆长期连作改变了土壤线虫的群落结构,降低了属的多样性,食物网结构向成熟稳定的方向恢复。     

轮作对土壤肥力及玉米生长发育的影响

黑龙江省西部半干旱区土壤常年风沙侵蚀,土壤质量不断恶化,玉米大豆轮作和玉米连作深翻秸秆还田是当地生产中提高耕地质量、保护农田土壤生态的两种生产模式。利用长期定位试验玉米大豆轮作、玉米深翻秸秆还田种植模式和玉米连作处理对比,研究分析土壤理化性质、玉米生长发育指标和产量,评价两种种植模式技术效果。结果表明,轮作处理显著增加土壤速效氮、速效钾和有机质的含量,显著降低土壤容重10%左右,提高土壤孔隙度8%,对土壤物理结构改善具有良好作用。深翻秸秆还田处理能够显著增加土壤有机质26%～32%,增加土壤速效钾含量,能够显著降低土壤pH值0.4～1.2个单位,提升西部半干旱区地力,改善西部土壤盐碱化。深翻秸秆还田处理更有利于玉米拔节和抽丝期根长生长,有利于茎粗和穗干重的形成,对玉米产量具有显著增产作用。     

秸秆还田对连作玉米田土壤微生物学特性的影响

以冷凉地区玉米秸秆还田土壤为研究对象,在大田条件下设玉米秸秆不还田(CK)、玉米秸秆旋耕还田(XG)和深翻还田(SF)3个处理,经过两年田间定位试验,分析短期秸秆还田对连作玉米田土壤微生物学特性的影响。结果表明,秸秆旋耕还田和深翻还田显著提高0~30 cm土壤酶活性及土壤细菌多样性,秸秆旋耕还田可提高耕层(0~30 cm)土壤细菌多样性,秸秆深翻还田可提高耕层(11~30 cm)土壤细菌多样性。秸秆深翻还田土壤中富含功能微生物,可作为筛选功能微生物的样品。     

长期秸秆全量还田对砂姜黑土区冬小麦幼苗生长质量的影响

为探讨安徽淮北平原砂姜黑土麦-玉两熟条件下秸秆全量还田对小麦出苗与幼苗生长质量的影响,基于长期秸秆还田定位试验点,比较分析了秸秆不还田（CK）、玉米单季秸秆全量粉碎翻埋还田（T1）、小麦-玉米周年秸秆全量粉碎还田（T2）和小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田（T3）4个秸秆全量还田方式间小麦出苗、分蘖、干物质积累及光合性状的差异。结果表明,长期秸秆全量还田影响小麦出苗速率,出苗速率表现为CK>T1、T3>T2;秸秆全量还田不同程度降低了小麦出苗率,但影响不显著;长期秸秆全量还田下六叶期小麦单株分蘖数、LAI、地上部与地下部干物重、根冠比、SPAD值、根表面积和根平均直径均增加,冬前群体生长率及光合势分别提高了8.33%~35.29%和4.33%~22.11%。 综合来看,在安徽淮北平原砂姜黑土区,长期小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田有利于壮苗的培育,是适合在当地进行推广的秸秆还田方式。