土壤氮素内循环对生态覆被变化响应的研究进展

随着人口增长对粮食需求的不断提高,人类对自然生态系统扰动频繁,生态覆被/土地利用变化伴随着土壤活性氮库、氮形态组分及氮素内循环过程的改变,直接影响生态系统的持续与稳定,进而引起全球气候变暖,生物多样性减少等诸多生态环境问题。生态覆被/土地利用变化是全球生态系统变化的重要内容。本综述探讨了活性氮的基本概念及其引发的环境效应,国内外自然生态系统中森林与草地间转换、自然生态系统开垦为农田、弃耕撂荒或退耕还林还草、城市化发展等生态覆被/土地利用变化对土壤氮库消长、氮矿化产物形态变化以及影响氮循环的关键土壤微生物影响等,并探讨了制约氮循环的土壤微生物研究进展。指出农业开垦或农田弃耕撂荒会导致土壤全氮大幅度下降,同时引起土壤硝态氮(NO3--N)增加,造成环境活性氮增加的风险;退耕还林修复生态覆被过程中氮库完全恢复需要漫长的时间;运用现代微生物分子生态学的前沿技术是研究土壤氮循环对生态覆被/土地利用变化响应机理的关键。本综述为自然生态系统的保护与开发利用、退化生态系统的修复与重建以及人工生态系统的科学规划等提供了理论依据。     

覆盖作物多样性对猕猴桃园土壤微生物群落功能的影响

以丹江口水源涵养区猕猴桃园为研究对象,运用Biolog微平板技术,研究不同种类覆盖作物处理(2、4、8种和清耕对照)下土壤微生物群落功能多样性的差异。结果表明,覆盖作物处理土壤微生物群落对碳源的利用程度、功能多样性指数和丰富度指数均高于清耕对照。覆盖作物及清耕对照处理土壤微生物Shannon-Wiener多样性指数、丰富度指数与土壤含水量、有机碳、pH、微生物量碳氮呈显著正相关关系。主成分分析与碳代谢图谱分析表明,猕猴桃园增加覆盖作物种类提高了土壤微生物对碳源的利用能力,且对D-甘露醇、L-精氨酸、L-天门冬酰胺、L-苯丙氨酸、γ-羟丁酸、α-丁酮酸、4-羟基苯甲酸、吐温40的利用能力显著高于清耕对照。此外,4种覆盖作物处理对猕猴桃园土壤生态环境的影响优于2种和8种。研究表明,猕猴桃园增加覆盖作物多样性改变了土壤环境因子,影响了土壤微生物群落的代谢活性和功能多样性。     

叶圈微生物的群落结构与生态功能研究进展

植物叶圈和根际是两个独特、复杂的生态系统,含有丰富的微生物种类,在促进植物生长,增强植物抗病性、抗逆性等方面有着非常重要的作用。在近几十年内的研究中,根际一直是微生物学家和植物学家研究和关注的焦点,特别是在根际微生物促进植物生长和增强植物抗病性的效果和机理方面取得了重要的研究进展。相对而言,对于叶圈微生物的研究远远滞后于对根际微生物的研究。叶圈微生物最初主要是对植物致病微生物进行研究,但是由于技术条件(主要是采用传统可培养方法进行研究)的限制,叶圈微生物研究进展缓慢。2000年以后,随分子生物学技术的发展,特别是高通量测序技术的发展,叶圈微生物研究进入了快速发展段。研究发现,叶圈微生物中只有少数致病,而大多数能够为植物提供养分、促进植物生长、提高植物抗病性和抗逆性,在植物群落组成和生态功能方面发挥了重要作用。通过介绍叶圈定义的提出及发展过程,阐述了叶圈微生物在研究方法、生物学功能及作用机理方面的研究进展,并对叶圈微生物未来发展方向进行了展望。     

Residual effects of soil Zn fertilization on soil characteristics,yield and quality of Platycodon grandiflorum

ABSTRACT

Zinc (Zn) deficiency is common worldwide and is a major limiting factor in the cultivation of Platycodon grandiflorum because most P. grandiflorum is cultivated on soils with slight or severe levels of Zn deficiency in China. To investigate the effects of soil Zn fertilization on P. grandiflorum and its residual effects on soil characteristics, a randomized complete block design was conducted at the experimental station of Shandong Agricultural University China in 2016–2018. In 2016, ZnSO₄ · 7H₂O was used as Zn fertilizer. The fertilizer levels of Zn fertilizer were designed as 0, 4, 6, 8 and 10 kg ha^?1 and were denoted as CK, Zn₄, Zn₆, Zn₈ and Zn₁₀. No Zn fertilizer was used in 2017 and 2018. The results showed that soil Zn fertilization increased the quantity of soil bacteria, and actinobacteria, Zn₈ and Zn₁₀ treatments increased the soil fungal quantity in 2017, whereas the effect was observed only in the Z₁₀ treatment in 2018. Soil Zn fertilization enhanced the activity of polyphenol oxidase, decreased that of phosphatase, and did not influence the invertase activity in both 2017 and 2018. Both the yield and the quality of P. grandiflorum in the succeeding three years increased due to the soil Zn fertilization in 2016. Overall, soil Zn application is a suitable approach to the cultivation of P. grandiflorum, and the residual effects of a one-time soil Zn fertilization could last at least two years.     

基于分子生态学网络分析松嫩退化草地土壤微生物群落对施氮的响应

【目的】 氮素输入影响着全球草地生态系统的可持续性,关注施氮对土壤微生物群落的影响及其分子生态网络,为草地退化修复提供理论依据。【方法】 以松嫩退化羊草草地为研究对象,通过施氮和未施氮处理,利用高通量测序和随机矩阵网络构建理论构建土壤微生物群落分子生态网络。探讨氮素管理对退化羊草草地土壤微生物群落结构及网络的影响,氮添加条件下微生物网络结构中的关键微生物变化规律,以及该过程中微生物之间的互作关系,解析外源氮素添加条件下土壤细菌动态变化的关键结点和规律。【结果】 在门分类水平上施氮处理草地有细菌门22个,未施氮处理23个。7个菌门是施氮和未施氮处理草地的优势菌门,其中变形菌门（Proteobacteria）是含有OTU数量最多的门类,约占总序列的30.46%,酸杆菌门（Acidobacteria）是含有OTU数量次之的门类,约占总序列的30.15%,芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）是含有OTU数量第3的门类,约占总序列的8.14%,放线菌（Actinomycete）约占总序列的6.15%,绿弯菌门（Chloroflexi）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和硝化螺旋菌门（Nitrospirae）三者约占总序列的17.16%。施氮处理草地土壤微生物中的变形菌门、放线菌门、拟杆菌门的相对丰度均显著高于未施氮处理草地土壤（P<0.01）;未施氮草地土壤中绿弯菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门相对丰度显著高于施氮草地土壤（P<0.01）,其他各门细菌施氮与未施氮处理间未呈现出显著差异。表征网络的正向连接比、平均路径长度、平均聚类系数和模块性均为施氮处理显著低于未施氮处理（P<0.001）。在土壤的分子生态网络中,未施氮处理有16个模块枢纽（Zi>2.5,Pi≤0.62）,施氮处理有6个模块枢纽,均属于酸杆菌门、芽单胞菌门和放线菌门。施氮导致土壤微生物种间关系改变,进而改变土壤整体生态网络。【结论】 施氮降低了退化草地土壤网络结构的复杂程度和紧密性;降低了退化草地土壤中的酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度,提高了变形菌门、放线菌门和芽单胞菌门相对丰度。土壤中微生物关键物种（OTU）由16个（未施氮）减少为6个,且二者土壤中均没有重叠OTU,这表明施氮调控微生物群落网络的关键物种,进而改变其分子生态网络结构。     

The influence of diet on the grass carp intestinal microbiota and bile acids

To elucidate the influence of different diet on the intestinal microbe and bile acids, we characterized the microbiota and bile acids in the hindgut content of grass carp fed on formula feed (FF group) or Sudan grass (SG group). Fusobacteria and Proteobacteria were significantly more represented in FF group than in SG group whereas Bacteroidetes was significantly more abundant in SG group than in FF group. Simpson diversity was significantly higher in FF group than in SG group (t = 2.33, P < 0.05). Chenodeoxycholic acid (CDCA) was the most abundant primary bile acid in the two groups, with average concentrations of 1.03 ± 0.62 and 4.44 ± 1.80 ng mg^?1 in SG and FF group respectively. The most abundant secondary bile acid was deoxycholic acid (DCA) in SG group and ursodeoxycholic acid (UDCA) in FF group, with average concentrations of 0.17 ± 0.06 and 2.67 ± 0.88 ng mg^?1 respectively. UDCA is significantly more abundant in FF group than in SG group, and the total bile acids were higher in FF group than in SG group. Cetobacterium and Fusobacteriaceae U114 were significantly related with the concentrations of CDCA (r = 0.85, P < 0.05 and r = 0.82, P < 0.05 respectively) and UDCA (r = 0.92, P < 0.01 and r = 0.92, P < 0.01 respectively). However, Bacteroides was negatively related with the concentration of UDCA (r = ?0.67, P < 0.05). Overall, there existed certain relationship between the intestinal microbes and the faecal bile acids, and they were both influenced by the diet.     

复垦煤矸山不同利用类型土壤微生物群落分析

土壤微生物是表征土壤质量状况的重要指标,因此研究其群落特征对指导煤矸山植被恢复具有重要意义。以山西霍州曹村矿煤矸山为对象,分析了农田(WL)、果园(PO)和草地(GL)3种土地利用类型0~10 cm和10~20 cm土层土壤微生物群落结构。结果表明:(1)3种复垦样地土壤微生物总数、微生物总浓度和微生物群落浓度均低于普通农田(CK),表明该煤矸山复垦地土壤质量状况仍未达到与普通农田相当的水平。(2)从土壤微生物群落结构看,3种土地利用类型中革兰氏阳性菌、细菌和放线菌所占比例无显著差异,而革兰氏阴性菌和真菌占比有显著变化。(3)在3种样地中,WL和PO样地中的优势菌种均为细菌16∶0、真菌18∶1 w9c和革兰氏阳性菌i15∶0、a15∶0;而GL样地中的优势菌种为细菌16∶0、真菌18∶1 w9c和革兰氏阳性菌i15∶0。     

槟榔科学研究近况分析

概述世界槟榔种植区域分布、面积和产量，及2015年度国内外在槟榔生理生化、生防菌、栽培管理、加工和利用等方面取得的研究进展，并对目前槟榔研究技术瓶颈和发展趋势进行了分析。     

防治青枯病工程菌Hrp-菌株的固体剂型研究

本文对工程菌 Hrp-菌株的固体剂型进行了初步研究。经载体、保护剂和抑菌剂的筛选，最终得出固体菌剂的制作方法。具体为将发酵菌液以5000 r/min离心10 min后弃上清，收集菌泥；将菌泥加至石蜡油中，振荡15～20 min使其在石蜡油中充分分散，制成菌悬液；再将此菌液按1：1比例与灭菌后的草炭混合均匀，制成固体菌剂；再向这种固体菌剂中加入杂菌抑制剂乳酸链球菌素（0.75 g/kg）和纳他霉素（0.075 g/kg），并混合均匀。制作的固体菌剂在pH值5.3左右、含水量35%、不抽真空及温度25℃的条件下保存6个月，存活率为44.4%，有效活菌量为1.12×1010 cfu/g。     

米槠人工林土壤微生物群落组成对凋落物输入的响应

全球气候变化显著影响森林凋落物数量,进而会对土壤微生物群落造成影响。本研究以亚热带米槠人工林为研究对象,探究不同凋落物量输入处理(凋落物去除、凋落物加倍、对照)下,森林土壤微生物群落组成的变化。结果表明:与去除凋落物相比,凋落物加倍后0~10 cm土壤铵态氮(NH4^+-N)、硝态氮(NO3^--N)、全氮(TN)、有效磷(AP)含量分别显著增加了30.30%、49.66%、12.77%和13.90%。与对照相比,凋落物加倍与去除处理土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量分别显著增加和下降(P<0.05),但凋落物加倍与去除处理间无显著差异。凋落物加倍处理下土壤丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阳性菌[G(+)]、革兰氏阴性菌[G(-)]、放线菌(ACT)、真菌(F)丰度和总磷脂脂肪酸(TPLFA)含量分别比去除凋落物处理的土壤高68.35%、63.35%、82.65%、69.02%、40.56%和65.85%,而土壤革兰氏阳性菌与阴性菌比值、真菌与细菌比值则分别降低11.64%和26.67%。冗余度分析表明,铵态氮是影响该人工林土壤微生物群落组成的最主要环境因子。可见凋落物输入量变化改变了土壤养分有效性,进而显著影响了土壤微生物群落组成,这对进一步深入探究全球气候变化对亚热带森林土壤养分循环的影响具有重要意义。