强化型EM菌剂对金针菇菌糠堆肥的影响

为提高EM菌剂在菌糠堆肥中的应用效果,加速腐熟进程,改善堆肥质量,采用纤维素酶与木聚糖酶高产菌株黑曲霉SNH-7、蛋白酶高产菌株枯草芽孢杆菌SNK-103与EM菌剂进行复配,研制强化型EM菌剂,并研究其对菌糠堆肥的影响。结果表明：与普通EM菌剂相比,接种强化型EM菌剂的处理堆肥过程中微生物代谢更加旺盛,温度、pH、EC值、总有机碳、可溶性有机碳、总氮、铵态氮、硝态氮、C/N、腐植酸和黄腐酸含量等理化指标的升高或降低幅度更大,腐熟进程加快;成品堆肥的GI提高,C/N降低,总氮、硝态氮、总腐植酸和游离腐植酸的含量升高,生物安全性更好、肥效更高。说明在EM菌剂中补充纤维素酶、木聚糖酶和蛋白酶高产菌株,可强化其对纤维素、木质素和蛋白质的降解能力,在无辅料、高C/N、低pH的不利条件下,添加该菌剂能加速堆肥进程,提高堆肥质量。     

畜禽粪便厌氧发酵过程抗生素抗性基因归趋及驱动因子分析

针对畜禽养殖业抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)污染问题,该文选取厌氧发酵技术,对比不同厌氧发酵体系内ARGs消长与潜在宿主菌,挖掘不同因子与ARGs的相互关系。结果表明,厌氧发酵体系内微生物群落变化是ARGs消长的主要驱动因子,确定ARGs的潜在宿主菌是目前研究的难点;抗生素和重金属也是ARGs消长的重要驱动因子,控制抗生素污染和重金属污染可有效减缓ARGs污染;可移动遗传元件在ARGs水平传播过程中起着重要作用。综合而言,厌氧发酵体系内各个因子直接或间接影响ARGs消长,其中工艺参数是控制整个厌氧发酵体系的先决因素,在特定工艺参数下,微生物群落与体系物化指标相互影响与制约;微生物通过分子内部可移动遗传元件实现ARGs在不同微生物之间的水平传播。综上所述,通过综合协调各类因子实现厌氧发酵体系内ARGs消控是今后研究重点。     

大蒜根腐病根际土壤真菌群落结构及多样性分析

研究旨在解析根腐病发生时大蒜根际土壤真菌群落结构,明确大蒜根腐病与根际土壤真菌群落多样性变化的关系,探明根腐病发生的微生态机制,为病害的防控提供理论基础。以新疆连续3年的大蒜根腐病发病田的根际土壤为研究对象,采用高通量测序方法对大蒜根际土壤总DNA的真菌ITS区序列进行大规模测序分析。结果表明,与健康对照相比,在门的水平上,子囊菌门和接合菌门真菌是大蒜根腐病根际土壤的优势真菌类群,其中高水平的子囊菌门菌群与病害发生有着密切的关系。在属的水平上,注释获得137个属,其中19个属与大蒜根腐病有较大的相关性。镰刀菌属真菌数量在病土中高于健康对照。随着连作年限的延续,根腐病的发生愈发严重,土壤中真菌群落的Shannon指数、Simpson指数、真菌属的数量逐年降低,大蒜根腐病的发生与植株根际真菌群落组成及多样性密切相关,土壤真菌类群的平衡和多样性改变是根腐病发生的一大诱因。     

基于微生物燃料电池供能的无线温度传感系统设计

微生物燃料电池(microbial full cell,MFC)是利用微生物作为生物催化剂将碳水化合物转化为电能的装置。针对MFC输出电压低、功率小、内阻大的特点,该文研制了一种具有最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)功能的能量收集电路和两级升压电路;基于MSP430和CC2500芯片设计了环境温度传感系统。测试结果表明,MFC的输出电压维持在316～390 mV范围内,实现了最大输出功率的跟踪,MPPT电路和升压电路分别输出1.1和3.5 V电压;无线温度传感器以每13ms的周期将环境温度无线传输到远程终端,验证了环境温度传感系统在最大功率点处对无线传感器网络节点供电工作的可行性,可为实现MFC主动式能量收集提供参考。     

腐烂葡萄中微生物多样性及真菌毒素测定分析

以天津、北京、杭州等10个地区的葡萄园以及市场中的75份腐烂葡萄为研究对象，应用分子生物学手段进行葡萄表面微生物（细菌和真菌）多样性的核酸测序（包括16S区域扩增子和ITS区域扩增子）分析；同时基于次级代谢产物，使用高效液相色谱（HPLC）法对葡萄样本进行了21种真菌毒素的测定分析，以初步摸清主要风险危害，锁定风险菌株。结果表明，对表面微生物的核酸测序共获得细菌16S有效OTU信息732个和真菌ITS有效OTU信息4 336个，构建了葡萄表面菌相分子数据库，其中包括367种细菌和256种真菌，其主要病原菌为青霉、黑曲、链格孢菌、杂色曲霉、灰葡萄孢、炭疽和盾壳霉；通过真菌毒素测定分析，共检测出4种真菌毒素，分别为交链孢毒素AOH、交链孢毒素AME、交链孢毒素TeA和交链孢毒素TEN。     

节水灌溉下复合微生物有机肥对水稻光合与产量的影响

为研究寒地黑土区节水灌溉配施复合微生物有机肥对水稻光合特性及产量的影响,在节水灌溉条件下设置了4个复合微生物有机肥施用水平:OF20(20 kg/hm~2)、OF40(40 kg/hm~2)、OF60(60 kg/hm~2)和OF80(80 kg/hm~2),同时以单施无机肥为对照(CK)处理,研究水稻光合特性及其产量的变化趋势。结果表明:随着复合微生物有机肥施用量的增加,水稻各生育时期的叶片净光合速率(P_n)、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、反应中心的潜在活性(F_v/F_o)以及光化学系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心激发能捕获效率(F_(v')/F_(m'))均呈先升、后降的趋势;在抽穗期和乳熟期,实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))和光化学荧光淬灭系数(q_P)均随复合微生物有机肥施入量的增加先增大、后减小,在OF60处理时达到最大值,且均高于CK处理;气孔限制值(L_s)随着复合微生物有机肥施用量的增加,先减小后增大,且低于CK处理;非光化学荧光淬灭系数(q_N)在不同复合微生物有机肥施用量处理下并无显著差异;施加复合微生物有机肥处理的水稻产量高于CK处理,其中OF60处理产量最高,且米质优于CK处理。综合分析,施用60 kg/hm~2复合微生物有机肥处理效果最佳,研究结果可为寒地黑土区节水灌溉条件下合理配施复合微生物有机肥提供理论依据和参考。     

Comparison of the microbial communities of alpacas and sheep fed diets with three different ratios of corn stalk to concentrate

The objective of this study was to investigate the characteristics of ruminal microbial communities of alpacas (Lama pacos) and sheep (Ovis aries) fed three diets with varying ratios of roughage (corn stalk) to concentrate, 3:7 (LS), 5:5 (MS) and 7:3 (HS). Six alpacas (one-year-old and weighing 29.5 ± 7.1 kg) and six sheep (one-year-old and weighing 27.9 ± 2.7 kg) were used in this study, in a replicated 3 × 3 Latin square experiment. Total protozoa concentration was determined under the microscope; total fungi and methanogens were assessed using quantitative polymerase chain reaction and expressed as a percentage of total bacterial 16S rRNA gene copies; bacterial communities were investigated by targeted 16S rRNA gene (V3–V4 region) sequencing. The percentage of fungi was significantly higher in alpacas than in sheep under the LS diet, while the concentration of protozoa was significantly lower in alpacas under HS, MS and LS diets. The alpha diversity including Shannon, Chao l and ACE indices of bacterial communities was higher in alpacas than in sheep, under the LS diet. A total of 299 genera belonging to 22 phyla were observed in the forestomach of alpaca and sheep, with Bacteroidetes and Firmicutes dominating both animal species. Phyla Armatimonadetes and Fusobacteria, as well as 64 genera, were detected only in alpacas, whereas phyla Acidobacteria and Nitrospira, as well as 44 genera, were found only in sheep. The abundance of cellulolytic bacteria, including Butyrivibrio and Pseudobutyrivibrio, was higher in alpacas than in sheep under all three diets. These differences in the forestomach microbial communities partly explained why alpacas displayed a higher poor-quality roughage digestibility, and a lower methane production. Results also revealed that the adverse effects of high-concentrate diets (70%) were lesser in alpacas than in sheep.     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

土壤微生物生物地理学：国内进展与国际前沿

土壤微生物生物地理学是研究土壤中微生物空间分布格局及其随时间变化的一门科学,是土壤微生物学和微生物生态学等领域的研究前沿。近年来,尽管土壤微生物生物地理学研究取得了巨大进展,目前仍面临诸多难题与挑战。本文简要回顾了土壤微生物生物地理学的发展历程,重点介绍近年来我国在森林、草地和农田生态系统中土壤微生物生物地理学研究的主要进展。同时进一步阐述了目前土壤微生物生物地理学研究的国际前沿方向,包括微生物群落空间分布及其驱动机制、群落构建过程与共存网络、微生物地理分布与生态系统功能的关联以及预测微生物群落对全球变化的响应。最后,对土壤微生物生物地理学未来的研究方向进行了展望,强调了清晰的微生物物种定义、微生物群落的时间动态、多组学与合成生物学技术以及高精度的预测模型在土壤微生物生物地理学研究中的重要性。     

秸秆碳对不同施肥水平低肥力土壤碳组分的影响

为探明不同施肥水平下秸秆碳对低肥力土壤溶解性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）和颗粒有机碳（POC）含量的影响，采用碳化硅管原位法，向不同施肥水平（0、120、240 kg·hm^-2，以纯氮计）的低肥力土壤添加¹³C标记小麦秸秆，定期取土样测定不同有机碳组分的含量及其δ¹³C值，并计算秸秆碳在各有机碳库中的转化及贡献比例。研究结果显示，秸秆添加后7 d是快速转化阶段，此后秸秆碳转化渐缓，以向POC转化为主。相较于DOC，秸秆碳更倾向转化为MBC和POC，秸秆添加60 d后的转化比例分别为0.12%~0.38%、4.01%~6.25%和4.74%~9.54%。秸秆添加后，土壤DOC、MBC和POC含量均显著增加，来自于秸秆碳的贡献分别为0.29%~15.01%、13.20%~32.85%和33.62%~59.69%。相较于0、240 kg·hm^-2的施氮处理，施氮量为120 kg·hm^-2时，秸秆添加能同时大幅提高试验土壤的活性和缓效性有机碳库含量。由此表明，秸秆还田条件下，适量施加氮肥更有利于低肥力土壤的培肥与固碳。