长期不同施肥黑土细菌和古菌群落结构及主效影响因子分析

【目的】依据黑龙江省农科院34年的长期定位试验,探讨影响东北黑土细菌和古菌区系的主效环境因子。【方法】试验采集不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、施氮钾肥(NK)、施磷钾肥(PK)、施氮磷钾肥(NPK)5个施肥处理的耕层土样借助传统化学分析方法和Illumina Miseq高通量测序技术解析土壤化学性状和细菌与古菌的群落结构特征,并对细菌和古菌群落结构与环境因子进行相关性分析。【结果】1)不同施肥处理土壤细菌和古菌群落结构存在显著差异与CK相比,4种施肥处理均降低了古菌丰富度,NPK处理增加了土壤细菌的丰富度、多样性以及古菌的多样性;变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)是所有土样中的优势菌群,占细菌与古菌总量的38.2%~42.9%。施肥条件下,放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、蓝藻门(Cyanobacteria)的相对丰度降低芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度升高而其他菌门的相对丰度对不同施肥处理的响应不同。2)施用氮肥显著改变了土壤化学性状,长期施氮(尿素)处理的土壤全氮、速效氮和有机质含量显著高于不施氮处理而pH则显著降低。3)RDA分析结果显示,pH对土壤细菌和古菌群落结构的影响最大解释了66.5%的变化;其他环境因子则共解释了细菌与古菌群落33.5%的变化各因子的贡献率依次为pH速效钾有效磷有机质。Pearson相关性分析结果也表明,细菌和古菌群落与土壤化学指标间存在密切的相关关系。【结论】解析了长期不同施肥条件下土壤细菌和古菌的群落结构特征,确定了pH是影响土壤细菌和古菌区系的主效环境因子,氮磷钾均衡施肥不仅显著提高了作物产量和丰富了土壤养分含量,同时也增加了土壤细菌的丰富度、多样性以及古菌的多样性,有利于维持良好的土壤生态环境。研究结果对揭示东北黑土肥力演变机制、建立合理的施肥制度具有重要的理论价值。     

东北地区大豆根瘤菌遗传多样性与系统发育研究

为明确我国东北地区大豆根瘤菌的系统发育地位及主要类群的分布情况,采用BOX-PCR、IGS PCR-RFLP、16SrDNA PCR-RFLP和16S rDNA基因序列分析法对分离自我国东北地区14个地点18个大豆品种的312株大豆根瘤菌及部分参比菌株进行了遗传多样性和系统发育分析。结果表明:供试菌株均为大豆慢生根瘤菌,以Bradyrhizobiumjaponicum为优势种;在IGS PCR-RFLP 72%和16S rDNA PCR-RFLP 76%相似性水平上,供试菌株可分别被分为6和4个群;在BOX-PCR 90%相似性水平上,可将供试菌株分为31个群,表明东北地区慢生大豆根瘤菌具有丰富的遗传多样性。综合考察各种分析结果发现,供试菌株的遗传多样性与其地理来源有一定的相关性,而与大豆品种间相关性不明显。     

采用gfp和rfp基因标记评价大豆根瘤菌竞争结瘤能力

采用二亲本接合方法,将绿色荧光蛋白基因(gfp)或红色荧光蛋白基因(rfp)分别导入与大豆品种中黄13相匹配的快生根瘤菌Sinorhizobium fredii SR25a、S.fredii USDA205、与慢生根瘤菌Bradyrhizobium japonicum 4222、B.japonicum 4230和B.japonicum 4534菌株中,得到6株标记成功的菌株,并检验标记菌株的外源基因在培养条件下和共生条件下的稳定性,以及对菌株结瘤性能的影响.进一步将带有不同荧光蛋白基因的供试菌株按等密度等体积配成9组,通过蛭石盆栽试验评价菌株的竞争结瘤能力.结果表明:外源基因能够遗传稳定,且不影响共生结瘤固氮行为,该标记方法可用于评价菌株竞争结瘤能力;慢生大豆根瘤菌的竞争能力明显高于快生大豆根瘤菌,其中慢生大豆根瘤菌B.japonicum 4534竞争能力最强,其占瘤率比慢生菌株B.japonicum 4230和B.japonicum 4222分别高出35%和90%.结果证明gfp和rfp双标记技术为根瘤菌竞争结瘤能力评价提供了直观、简便、准确的检测手段.     

大豆连作条件下施肥对东北黑土细菌群落的影响

【目的】表征大豆连作条件下不同施肥处理土壤细菌的群落结构特征和组成差异,并侧重分析接种根瘤菌处理的不同之处;与土壤化学性质进行关联分析,探讨引起黑土细菌菌群变化的主效环境因子,为进一步了解连作条件下东北耕地土壤中细菌群落结构的变化以及大豆的高效种植和氮肥减施提供理论支持。【方法】依托5年大豆连作定位试验,选取不施肥(CK)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)、磷钾肥+接种根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum 5821)处理(PK+5821)共4个处理的耕层土壤为研究对象,采用高通量测序(Illumina HiSeq)和real-time PCR技术,以16S rRNA基因V4区为分子标靶,解析不同施肥处理土壤细菌的菌群变化,并对细菌群落结构与环境因子进行相关性分析。【结果】与CK相比,施肥明显增加了大豆的产量和土壤养分的含量,但单施化肥降低了土壤的pH。接种B.japonicum 5821显著增加了土壤细菌的基因拷贝数,提高了土壤细菌的丰度。细菌门水平和纲水平的群落分析发现,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)为土壤中的3大优势菌群,占所有优势菌门的70%以上;施肥明显降低了土壤中放线菌门的相对丰度,这与细菌纲水平的分析一致。多样性分析发现,CK处理与3个施肥处理的丰富度和多样性指数不同,且主坐标分析(PCoA)显示,3个施肥处理的细菌群落结构在PC1轴上聚在一起,而与CK处理是分开的,表明施肥明显改变了土壤细菌的群落构成。冗余分析(RDA)显示,全氮(F=3.2,P=0.002)对土壤细菌群落结构的影响最大,解释了24%的群落变化,各因子的贡献率依次为全氮有效磷速效钾有机质p H;Spearman相关性分析也表明,5项土壤化学指标均与不同优势菌门存在密切的相关关系。【结论】施肥改变了大豆连作条件下土壤细菌的群落结构。全氮是影响土壤细菌群落结构变化的主效环境因子。接种根瘤菌明显提高了大豆产量,同时保持了良好土壤化学性状和土壤菌群结构,很大程度地减少了化学氮肥的施用,对大豆的高效种植和氮肥减施具有重要意义。     

不同大豆种植制度对土壤质量的影响研究进展

土壤质量是维持地球生物圈最重要的因子之一,是维持作物生产、保护环境质量及促进动植物健康的能力。本文综述了不同大豆种植制度及接种根瘤菌对土壤质量的影响研究进展,分析了大豆连作、轮作和间套作种植对土壤理化性状、土壤酶和土壤微生物的影响,指出合理大豆种植和接种根瘤菌对保护土壤质量的重要性,以期为选取合适的大豆种植制度和实现农田土壤可持续利用提供参考依据。     

浅谈森林营林技术与管理

森林营林技术与管理是保证环境良好发展的基础,强化森林营林技术与管理有利于推动自然环境的良性循环。目前我国在森林营林方面的技术与管理仍不够到位,调整不足以及改善发展是森林营林技术与管理的重中之重。     

火焰原子吸收法测定微生物肥料中总钾含量的研究

通过对样品消解、原子吸收仪器参数设置、对多个钾含量差异较大的复合生物肥料样品钾含量(1.1%～18.2%)测试、回归方程的比较,以及与重量法结果比对,建立了适应复合微生物肥料特点的总钾含量火焰原子吸收测试方法.结果表明,硫酸-双氧水消解体系可以取得良好的消解效果,且0.5 g取样量完全满足微生物肥料的钾含量实际测定需要;采用二次回归和直线回归建立回归方程进行测试,其结果都接近实际值,满足测试要求,二次回归测试结果更接近标准值,因此二次回归可作为测试的首选;建立的测定方法在准确度、检测限、与现有方法的比对等多方面都满足相关国家标准要求,且操作简便,对钾含量浓度1.1%～21.7%的微生物肥料样品钾含量测定具有良好的适用性,可以应用于微生物肥料的钾含量定量检测.     

黄淮大豆产区土壤养分状况与根瘤菌应用现状及对策

2008年5月至10月期间,国家大豆产业技术研发中心栽培与土壤研究室开展了黄淮大豆产区6省20个县市的土壤养分、施肥和根瘤菌应用情况的调查.     

东北黑土微生物群落对长期施肥及作物的响应

【目的】为表征长达35年轮作与施肥条件下东北黑土微生物群落特征,解析长期施肥及作物对土壤微生物丰度和群落结构的影响,探讨东北黑土微生物群落变化与施肥及不同作物间的相互关系,为进一步改良耕作制度与施肥方式提供依据。【方法】依托黑龙江省农业科学院长期定位试验站,选取玉米和大豆两种作物季的4个不同施肥处理:不施肥处理(CK)、有机肥处理(M)、无机肥处理(NPK)和有机肥配施无机肥处理(MNPK)的耕层土壤为研究对象,处理前加字母m表示玉米季样品,加字母s表示大豆季样品。借助Illumina Miseq高通量测序平台和Real-time PCR技术,以16S rRNA基因为分子标靶,研究作物与施肥方式对黑土中微生物群落结构和丰度的影响,分析群落变化与土壤化学性质的相关性。【结果】玉米季土壤16S rRNA基因拷贝数(6.32×10~8—8.83×10~8/ng DNA)比大豆季的低(0.96×10~9—2.30×10~9/ng DNA);玉米季土壤微生物多样性(ACE指数为3 674.58—4 034.84)也低于大豆季(ACE指数为4 167.47—4 887.36);玉米季的细菌丰度以Acidobacteria(24.47%—27.90%)最高,而大豆季丰度最高的是Proteobacteria(27.78%—34.40%),Bacteroidetes和Actinobacteria丰度在两季作物中差异明显。同一作物季的有机肥无机肥配施处理的16Sr RNA基因拷贝数高于无机肥处理,且有机肥配施无机肥处理的微生物α多样性指数也比无机肥处理的高(sMNPK的Chao1指数比sNPK高出11.89%);不同施肥处理之间群落组成存在差异,Alphaproteobacteria在sMNPK和sNPK处理的相对丰度分别比sCK增加3.31%、5.24%;Gammaproteobacteria在sMNPK和sNPK处理均比sCK处理增加1.72%和1.2%,二者相对丰度变化大。相关性分析显示,16Sr RNA基因拷贝数与土壤硝态氮和速效钾正相关;微生物菌落多样性指数与土壤全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾等化学性质密切相关。【结论】东北黑土不同作物季和不同施肥均会影响土壤微生物丰度、α多样性和群落结构。有机肥无机肥配施能够有效改变微生物群落结构,提高微生物的丰度和多样性,并提高土壤p H,减缓土壤酸化。     

大豆根瘤菌与促生菌复合系筛选及机理研究

通过溶磷和生长素分泌的定性测定,从大豆根际土壤及实验室保藏菌株中分离筛选植物根际促生细菌(PGPR),采用大豆根瘤菌和促生菌双接种的蛭石盆栽试验,初筛获得能够促进大豆植株生长、提高大豆根瘤菌结瘤固氮作用的促生菌5株.进一步的土壤盆栽复筛实验表明,筛选得到的5株促生菌与大豆根瘤菌进行双接种,能够在阜阳、济宁和延安的3种土...