氮循环过程的微生物驱动机制研究进展

氮循环在生物地球化学中具有重要地位，与人类生活密切相关。氮循环在很大程度上依赖微生物驱动的氮素转化，而在转化过程中必然会造成不同形式氮的同位素效应。为更好地了解和溯源氮循环过程，本文从氮循环的物质通量、微生物作用及氮同位素效应等角度进行系统地论述，并对氧化亚氮 (N₂O) 分子内的特异同位素值区分微生物过程做了详细介绍。结果表明，人为固氮是环境中活性氮增加的主要原因，也进一步促进了氮素转化的各个环节。通过解析氮素循环中微生物过程的形成机理和评估每个过程的同位素效应，为进一步探索微生物的功能基因和氮素同位素效应的内在联系提供依据，对阐明氮循环过程中微生物驱动的分子机制具有重要意义，而两者的结合也为解决自然条件下氮素转化各过程的溯源难题指明了方向，也将成为今后研究的热点，并在揭示氮素转化机制中发挥越来越大的作用。     

不同林龄杉木林下套种阔叶树对土壤磷组分的影响

套种是杉木人工林经营的重要措施,磷是南方森林生态系统中主要限制性养分元素之一,但套种模式对土壤磷素的影响尚不明确。以亚热带杉木人工林表层(0-10 cm)土壤为对象,研究套种林(杉阔套种幼林、杉阔套种成熟林)和杉木幼林土壤理化性质和土壤各形态磷含量差异,分析套种对杉木人工林土壤磷含量的影响。结果表明:(1)不同套种林显著改变土壤总磷、土壤总无机磷、土壤总有机磷、土壤微生物生物量磷(MBP)和土壤酸性磷酸酶活性(APA),大小顺序均为杉阔套种成熟林>杉阔套种幼林>杉木幼林。(2)土壤各磷组分中活性磷含量较低,其中NaHCO3-Po在活性组分中占主导;土壤NaOH-Po是中等活性磷的主要组分,杉阔套种成熟林尤为显著;闭蓄态磷(Residual-P)在总磷含量中最高。(3)与杉木幼林相比,杉阔套种成熟林显著增加了树脂提取态磷(Resin-Pi)、碳酸氢钠提取态有机和无机磷(NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po)、氢氧化钠提取态有机和无机磷(NaOH-Pi、NaOH-Po)、氢氧化钠残留提取态有机磷(NaOHu.s-Po)、盐酸提取态磷(HCl-Pi)和闭蓄态磷(Residual-P)含量;土壤总无机磷、NaHCO3-Po、HCl-Pi、NaHCO3-Pi、NaOHu.s-Pi和Residual-P对杉阔套种幼林的响应不敏感。(4)除含水率外不同林龄下杉阔套种林土壤磷形态与土壤理化性质(土壤总碳氮、土壤可溶性有机氮、土壤微生物生物量磷、酸性磷酸酶)呈正相关性(P<0.05)。冗余分析表明,土壤磷组分的变化主要受MBP调控,且MBP与有机磷组分(NaOHu.s-Po、NaOH-Po)和HCI-Pi呈显著正相关。总之,套种林的土壤磷素有效性高于杉木幼林,土壤养分状况更佳。     

植物根系对土壤团聚体形成作用机制研究回顾

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,土壤水力侵蚀的微观描述即为土壤团聚体的破裂过程。研究表明:植物根系可以改变土壤的力学以及水文特征,促进土壤团聚体的形成和稳定。因此,对近20年国内外的相关研究成果进行较为系统的回顾,从根系对土壤团聚体的物理、生物、电化学作用3个研究视角,分析了植物根系对土壤团聚体形成的作用机制,提出了现有研究中存在的问题及研究趋势,这对深入认识植物根系对土壤团聚体的影响及其作用机制、发展根-土相互作用的土壤侵蚀过程模型具有重要的意义。     

保水剂和微生物菌肥配施对旱作燕麦土壤微生物生物量碳、氮含量及酶活性的影响

为探讨保水剂和微生物菌肥配施后旱作燕麦土壤微生物生物量碳、氮含量及酶活性的影响,在内蒙古黄土高原旱作农田设置不施用保水剂和微生物菌肥(CK)、保水剂和微生物菌肥配施(A)、单施微生物菌肥(B)和单施保水剂(C)4个处理,分析燕麦全生育期内0—10,10—20,20—40 cm土壤微生物生物量碳、氮含量及酶活性时空动态变化和产量变化。结果表明:(1)全生育期,土壤微生物量碳含量呈"双峰"曲线变化,峰值均出现在孕穗期和灌浆期;氮含量呈先降低后升高再降低趋势,苗期含量最高;过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性均呈"单峰"曲线变化,过氧化氢酶、土壤蔗糖酶峰值在孕穗期,土壤脲酶则在抽穗期。(2)除CK外,土壤微生物量碳、氮含量及过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性表现为0—10 cm10—20 cm20—40 cm,其中配施(A)对0—10,10—20 cm影响均显著(p0.05),单施(B、C)仅对10—20 cm土层影响显著(p0.05)。(3)10—20 cm土层,配施(A)与其他3个处理间差异均显著(p0.05),提高微生物量碳含量4.82%～40.28%、微生物生物量氮含量8.44%～68.66%、过氧化氢酶活性13.32%～60.16%、蔗糖酶活性10.45%～39.14%、脲酶活性12.40%～55.62%。(4)配施(A)能同时显著(p0.05)提高燕麦籽粒产量和生物产量,提高幅度分别为8.40%～20.12%和10.80%～25.09%。因此,保水剂和微生物菌肥配施在黄土高原旱作区具有较好改善土壤微生物活性效果,提高旱作燕麦产量。     

人工基质上附着生物膜的微生物群落结构分析

本文以浙江某校内河道某河段作为试验区,在种植植物的基质区(A)和无植物的基质区(B)分别于水深20 cm和50 cm处取样,分析2处不同试验体系下人工基质上生物膜的微生物群落结构,采用高通量测序技术,分析微生物的群落组成、丰度和多样性。结果表明,变形菌门、浮霉菌门、拟杆菌门是2组基质上的优势门。在种植植物区的物种丰度为A20>A50,无植物区的B20、B50处变形菌门、浮霉菌门的物种丰度差异不明显;不同采样位点微生物的OTU组成存在明显差异,Shannon及Simpson指数显示,生物多样性差异和均匀度没有显著变化。     

饲粮添加酿酒酵母和地衣芽孢杆菌对绵羊生长性能与瘤胃发酵的影响

【目的】研究饲粮中添加酿酒酵母和地衣芽孢杆菌对绵羊生长性能和瘤胃发酵的影响,为酿酒酵母和地衣芽孢杆菌在肉羊饲粮中的合理应用提供理论依据。【方法】试验选用48只4月龄、体重相近（22.96±2.00）kg、健康的杜泊×小尾寒羊杂交F₁代公羔,根据饲喂添加剂不同随机分为4组：D（对照组,两种菌均不添加）;D1（酿酒酵母,6×10¹⁰CFU/kg）;D2（地衣芽孢杆菌,2×10¹⁰CFU/kg）;D3（酿酒酵母6×10¹⁰CFU/kg+地衣芽孢杆菌2×10¹⁰CFU/kg）,每组12只羊,试验期共75 d,前15 d为适应期,正饲期60d。试验羊每天分别于08:00和18:00进行饲喂,自由采食和饮水。正饲期内每天准确称量记录每只试验羊的喂料量和剩料量,并在第1、30、60 天晨饲前对试验羊进行称重,计算平均日采食量、平均日增重（ADG）及料重比（F/G）。试验结束当天08：00正常饲喂试验羊,3 h后采集瘤胃液,测定发酵参数、消化酶活性以及功能微生物。【结果】1）饲粮中添加酿酒酵母和地衣芽孢杆菌对试验羊的初始体重和终末体重及平均采食量的影响均不显著（P>0.05）,D3组的ADG显著高于D组（P<0.05）,D3组的F/G显著低于D组（P<0.05）,D1和D2组的F/G差异不显著（P>0.05）;2）饲粮中添加酿酒酵母和地衣芽孢杆菌对瘤胃液pH、丁酸浓度及乙丙比的影响均不显著（P>0.05）,D3组的NH₃-N浓度显著低于D组（P<0.05）,TVFA和丙酸浓度显著高于D组（P<0.05）,且D3组与D1和D2组均差异不显著（P>0.05）,D3和D2组的乙酸浓度显著高于D1与D组（P<0.05）;3）D3组的β-葡萄糖苷酶、羟甲基纤维素酶、木聚糖酶及淀粉酶活性均显著高于其他3组（P<0.05）。D1和D2组的β-葡萄糖苷酶、果胶酶、羟甲基纤维素酶及淀粉酶活性与D组无显著差异（P>0.05）。D3组蛋白酶活性显著高于D和D2组（P<0.05）,与D1组差异不显著（P>0.05）,D1和D2组的β-葡萄糖苷酶、果胶酶、羟甲基纤维素酶、木聚糖酶、蛋白酶及淀粉酶活性均差异不显著（P>0.05）;4）添加酿酒酵母和地衣芽孢杆菌对黄色瘤胃球菌、栖瘤胃普雷沃氏菌、嗜淀粉瘤胃杆菌和原虫数量的影响不显著（P>0.05）,D3组的溶纤维丁酸弧菌数显著高于其他3组（P<0.05）,白色瘤胃球菌和产琥珀酸丝状杆菌显著高于D组（P<0.05）,但与D1和D2组差异不显著（P>0.05）。与对照组相比,试验组产甲烷菌数量显著降低（P<0.05）,其中D3组最低。【结论】饲粮中添加6×10¹⁰CFU/kg酿酒酵母和2×10¹⁰CFU/kg地衣芽孢杆菌均会对绵羊瘤胃发酵产生积极影响,提高了瘤胃消化酶的活性,增加了瘤胃有益菌的数量,且二者组合饲喂效果更加显著。     

连作对广藿香扦插苗土壤微生物及酶活性的影响

【目的】探讨连作对广藿香扦插苗土壤微生物及土壤酶活性作用的影响。【方法】利用盆栽试验,以广藿香扦插苗为材料,分别在非连作土、重茬土、及在非连作土中添加3种质量浓度的广藿香植株腐解液的培养基质上培育广藿香2周龄、8周龄扦插苗,检测不同培育基质的土壤微生物种群数量和土壤酶活性的变化。【结果】不同质量浓度的枯叶腐解液和重茬土壤的培养基质中的2、8周苗龄广藿香扦插苗在不同培育时期内,土壤细菌和放线菌数量均较对照土显著减少,真菌数量显著增加;且随枯叶腐解液质量浓度的增加,土壤酶呈低促高抑的变化。广藿香连作能够导致土壤细菌、放线菌数量明显降低,真菌显著增加;并导致土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性降低。【结论】残株腐解可能是导致连作障碍的重要因素。     

砒砂岩与沙复配土体的固碳机制研究进展

为实现砒砂岩与沙的资源化利用,近年来,对砒砂岩与沙复配土的研究虽取得一些进展,但主要局限于养分测定和物理特性研究。介绍了砒砂岩与沙复配的研究背景和固碳研究意义,从固碳微生物与腐殖物质、环境因子之间的内在联系进行总结,并提出了固碳机制研究的未来发展方向。     

秸秆生物炭用量对马铃薯品质及土壤生化性质的影响

为了解不同秸秆生物炭对马铃薯品质及土壤性质的影响,设置了生物炭用量分别为0、100、150、200、250g·株~(-1)的5个处理5次重复的田间试验,收获时,对马铃薯产量、品质和土壤生化性质进行了分析。结果表明,秸秆生物炭施用量为200 g·株~(-1)为宜,与对照相比,马铃薯产量提高了38.5%,块茎中淀粉、蛋白质和维生素C含量分别提高了13.5%、21.4%和30.5%,根区土壤过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性分别增加了17.6%、15.4%、34.3%、79.3%,土壤微生物的AWCD值(平均吸光值)、丰富度指数、优势度指数和均匀度指数等分别增加77.8%、21.7%、10.7%、82.3%。