不同施氮水平下配施硅肥对水稻根部周围土壤微生物群落结构的影响

为研究不同水平氮肥、硅肥配施对水稻根部周围土壤微生物群落结构影响,为水稻的硅肥、氮肥合理配施提供参考.以Na2SiO3作为硅肥硅源,设置了 6组硅肥、氮肥处理组,采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术探究不同施氮水平下配施硅肥处理对水稻根部周围土壤细菌、真菌和古细菌群落结构的影响.结果显示在施加低氮和中氮处理组中...     

cry1Ac/cpti转基因大米水稻土中微生物群落的多样性研究

Two types of cry1Ac/cpti transgenic rice(GM1 and GM2)and their parental non-cry1Ac/cpti rice(CK1 and CK2)were planted in the field at Wufeng,Fujian Province,China for four years to investigate the influence of genetically modified rice on diversity of bacterial and fungal community in the paddy soil.The community composition and abundance of bacteria or fungi in the paddy soil were assessed at different growth stages of rice by denaturing gradient gel electrophoresis and real-time polymerase chain reaction based on 16S rRNA gene or SSU rRNA gene in the 4th year after the experimental establishment.The composition of bacterial or fungal community changed during rice growth,while no significant differences were observed between the fields cultivated with GM1and CK1,or between the fields cultivated with GM2 and CK2 in either bacterial or fungal community composition.The copy numbers of bacterial 16S rRNA gene in the soils with CK1,CK2,GM1 and GM2 ranged from 5.64×1011to 6.89×1011copies g-1dry soil at rice growth stages,and those of fungal SSU rRNA gene from 5.24×108to 8.68×108copies g-1dry soil.There were no marked differences in the copies of bacterial 16S rRNA gene or fungal SSU rRNA gene between CK1 and GM1 or between CK2 and GM2at any growth stage of rice.Planting cry1Ac/cpti transgenic rice had no significant effect on composition and abundance of bacterial and fungal community in paddy soil during the rice growing season at least in the short term.     

十溴联苯醚对土壤中微生物群落结构及土壤潜在硝化功能的影响

采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）和寡聚核苷酸探针-荧光原位杂交（FISH）方法研究了十溴联苯醚（BDE209）对土壤中微生物群落的影响作用。结果表明,1mg·kg^-1 BDE209对土壤中微生物群落多样性以及总细菌数有明显的促进作用,土壤中的氨氧化细菌以及亚硝酸氧化菌的数量有显著增长。BDE209浓度达到100mg·kg^-1时,土壤微生物的总数和群落多样性则显著降低,同时氨氧化细菌以及亚硝酸氧化菌的生长也受到明显的抑制。暗室培养45d内,BDE209虽未被降解,但高浓度的十溴联苯醚会对土壤中的微生物群落结构及土壤潜在的硝化作用产生较大影响。     

抗真菌转基因水稻根际土壤真菌群落结构的动态变化

以非转基因水稻"七丝软粘"为对照,采用传统平板计数法和变性梯度凝胶电泳技术,研究了抗真菌转基因水稻"转品1"和"转品8"生长周期内对根际土壤中可培养真菌数和真菌群落结构的影响。结果显示,相同生育期转基因水稻根际土壤可培养真菌数量与其非转基因对照水稻相比较无显著性差异,表明转基因水稻的种植没有对根际土壤真菌数量产生明显影响;18S rRNA真菌群落DGGE图谱分析显示,相同生育期转基因水稻与其非转基因对照水稻的根际土壤真菌DGGE条带数量和条带位置均无显著性差异,表明转基因水稻的种植没有对根际土壤真菌群落结构产生明显影响。进一步分析相同生育期转基因水稻与其非转基因对照水稻的根际土壤真菌群落香农多样性指数(Shannon diversity index)和均匀度指数(Evenness index)的动态变化,发现两者均没有显著性差异。以上研究结果表明,外源抗真菌基因的导入对水稻根际土壤中真菌群落数量和群落结构均没有明显影响。此外,将不同位置的真菌DGGE条带切胶回收,克隆、测序后,进行系统进化树分析,结果表明根际土壤真菌群落主要归属为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、接合菌门(Zygomycota)和未知真菌(unknown fungi)5个类群。     

长期不同施肥条件下红壤性水稻土微生物群落结构的变化

以位于江西省红壤研究所内长期定位试验的水稻土(始于1981年)为研究对象,运用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)和BIOLOG分析技术研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及有机肥与化肥混施(NPKM)三种施肥方式对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:长期施化肥和有机肥与化肥混施处理的PLFA总量均高于未施肥处理,两者分别较未施肥处理高91%和309%;PLFA主成分分析(PCA)显示施肥促进了土壤微生物群落结构的变化,其中NPKM处理增加了革兰氏阴性细菌(G-细菌)、真菌、放线菌和原生动物的数量,NPK处理增加了革兰氏阳性细菌(G+细菌)的数量,不施肥处理较施肥处理提高了真菌/细菌比例,CK和NPK处理的微生物群落结构更为相似;各施肥处理间土壤的AWCD值(平均每孔颜色变化率,average well color development,AWCD)表明,NPKM处理能够促进土壤微生物群落对碳源的利用能力,进而增加土壤中微生物的整体活性,而NPK处理减弱了土壤微生物的活性。代谢功能多样性分析同时表明,NPKM处理增加了微生物群落的多样性,而NPK处理使土壤微生物的多样性降低;土壤PLFA与土壤养分的相关性分析显示,土壤总PLFA量与土壤有机质和全氮呈极显著相关(p0.01),与速效养分相关性不大。     

重金属复合污染对水稻土微生物生物量和群落结构的影响

以浙江富阳小冶炼厂附近水稻土为例,采用氯仿熏蒸法、稀释平板培养法和磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究了重金属复合污染对水稻土微生物生物量和群落结构的影响。结果表明,自然状态下铜、锌、镉、铅复合污染降低了土壤微生物量。土壤微生物群落结构对重金属复合污染产生了响应,约41.82%的土壤微生物群落结构的改变可由重金属污染来解释。污染程度高的土壤中,含脂肪酸12∶0,i15∶0,i17∶0,18∶0,i16∶0,19∶0相对较高的微生物占优势,而在污染程度低的土壤中,含脂肪酸20∶2ω6,9 c,20∶0,16∶1ω9 c,a15∶0,a16∶0,18∶1ω7,10M e16∶0,10M e19∶0的相对含量较高的微生物占优势。反映在具体类群上,随着污染程度的增加,微生物向着Cm ic/Nm ic低、真菌相对含量增加,放线菌与革兰氏阴性菌含量相对减少的趋势发展。     

淹水时间对水稻土中厌氧粘细菌群落结构的影响

通过模拟水稻土淹水过程,分析厌氧粘细菌(Anaeromyxobacter)群落结构随淹水时间的动态变化特征,揭示其群落结构变化与微生物Fe(Ⅲ)还原的内在联系。水稻土样品分别淹水处理1h、1d、5d、10d、20d和30d,采用PCR-RFLP方法分析厌氧粘细菌的群落结构的动态变化特征。测序序列提交NCBI,获得序列登录号为JF430083~JF4301440。应用厌氧泥浆培养方法,测定水稻土中Fe(Ⅲ)还原量变化。结果表明,在淹水不同时间处理中α多样性指数存在明显差异,淹水20d处理的多样性最高,而10d处理的最小。不同淹水时间处理共产生了11种优势类型(P1~P11),基于16SrRNA基因的系统发育分析将其分为3组。Group1和Group2分别包括5种优势类型均隶属于具有异化铁还原功能的厌氧粘细菌,其中P1优势类型在这两组中均存在。Group3与其他两组关系较远。不同淹水时期的水稻土中,厌氧粘细菌的群落结构发生着动态演替变化,其中Group1不仅与淹水前期的水铁矿还原有关,而且在淹水后期也与土壤中针铁矿还原能力密切相关。为进一步阐明厌氧粘细菌在土壤中的环境功能提供理论依据。     

不同类型水稻土微生物群落结构特征及其影响因素

选取基于我国土壤地理发生分类的不同类型土壤发育的四种水稻土,利用15N2气体示踪法测定生物固氮速率,采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术测定细菌丰度,通过16S rRNA基因高通量测序分析微生物群落组成和多样性.结果表明:变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria...     

广谱抗真菌蛋白转基因水稻秸秆模拟还田对土壤真菌群落结构的影响

为探讨广谱抗真菌蛋白转基因水稻秸秆降解对土壤真菌群落结构的影响,本文在室温条件下进行田间秸秆还田模拟试验,设不添加秸秆(S)、添加转基因水稻‘转品1’秸秆(S-Z1)、添加转基因水稻‘转品8’秸秆(S-Z8)、添加非转基因水稻‘七丝软粘’秸秆(S-CK)4个土壤处理,采用传统的平板计数法和变性梯度凝胶电泳(denatured gradient gel electrophoresis,DGGE)技术,分析广谱抗真菌蛋白转基因水稻秸秆模拟还田过程中土壤可培养真菌数和土壤真菌群落的变化情况。平板计数结果表明,在秸秆降解的第40 d,转基因水稻秸秆处理(S-Z1、S-Z8)与非转基因水稻秸秆处理(S-CK)土壤之间的可培养真菌数差异显著,但秸秆降解中后期(50~90 d),S-Z1、S-Z8和S-CK之间土壤可培养真菌数的差异均不显著。真菌18S r RNA的PCR-DGGE图谱显示,S-Z1、S-Z8和S-CK在秸秆降解过程中没有显著不同的条带出现,仅有个别条带在亮度上存在差异。DGGE图谱条带多样性分析结果表明,在秸秆降解的个别时间段,S-Z1、S-Z8和S-CK之间在丰富度和Shannon-Wiener多样性指数上存在显著差异,而在秸秆降解的整个过程均匀度指数差异均不显著。对DGGE主要条带和差异性条带进行克隆测序后发现,子囊菌占最大比重,其次为担子菌、壶菌,而在转基因和非转基因土壤处理间亮度上存在差异的条带属于子囊菌。以上研究结果表明,广谱抗真菌蛋白转基因水稻秸秆降解对土壤真菌群落结构的影响是短暂的、不持续的。     

长期施用化肥对红壤性水稻土中微生物生物量、活性及群落结构的影响

利用化肥长期定位试验,研究了施肥对土壤微生物生物量、活性及其群落结构的影响.结果表明:与不施肥相比,长期施用化肥不仅增加了土壤微生物生物量,而且导致了土壤微生物群落结构的分异.其中,有机无机配施处理和2倍NPK配施处理显著提高了土壤有机质含量、全N含量、土壤微生物生物量和土壤微生物活性.NPK均衡施肥处理对土壤有机质、土壤微生物生物量及其活性的影响小于非均衡施肥的处理(NP、NK、N、P、K),适当增施K肥有利于提高土壤微生物中真菌的比例.     

生物炭连续还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响

以苏打盐碱土为供试土壤,设置0,3.0,7.5,12.0,16.5 t/hm² 5个梯度生物炭还田量,通过盆栽试验研究不同量生物炭连续多年还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响。结果表明：（1）不同量生物炭还田后,提高了土壤pH、有机质、速效钾、有效磷和全磷含量,土壤全氮和全钾含量呈现先增加后降低的趋势,对盐碱土起到了改良的效果。（2） Illumina MiSeq测序结果表明,还田量为7.5 t/hm²时,Aphelidiomycota、担子菌门以及链格孢属的相对丰度显著高于对照;还田量为12.0 t/hm²时,子囊菌门、毛霉亚门以及被孢霉属的相对丰度显著高于对照,相关分析显示土壤理化特性与菌门和菌属的相对丰度关系密切,表明生物炭通过调节土壤的理化特性,从而影响真菌的相对丰度。（3）生物炭还田处理对土壤真菌α多样性影响不显著,对土壤真菌群落结构产生一定的影响,其中高生物炭还田量处理对其影响更为显著。进一步利用冗余分析（RDA）研究影响群落结构变化的环境因子表明,全钾含量对群落结构影响最大。     

黄瓜连作土壤微生物区系变化研究

研究了黄瓜根部土壤主要微生物类群随连作茬次的反应,并着重用变性梯度凝胶电泳(DGGE)监测黄瓜根际未培养优势菌群的动态变化。结果表明:随着连作茬次增加,土壤可培养微生物数量减少,其中细菌数量降低更为明显,对连作表现出较高的敏感性,放线菌对黄瓜连作反应稍滞后,至第三茬时开始呈现降低趋势。黄瓜连作致使少数真菌种群富集,同时多种真菌类群数量减少,种群变化呈现单一化趋势,多样性水平降低。DGGE分析结果表明黄瓜连作引起根际Bacillus sp.、Pseudom onas sp.和另一未培养细菌种群数量减少,而同时引起Sphingom onas sp.类群数量增加。实验结果暗示,黄瓜连作破坏根部微生物种群生态平衡,使其多样性水平降低。     

Community structure of microaerophilic iron-oxidizing bacteria in Japanese paddy field soils

ABSTRACT

Redox cycle of iron (Fe) is the central process in the biogeochemistry of paddy field soil. Although Fe(II)-oxidizing process is mediated by both abiotic and biotic reactions, microorganisms involved in the process have not been well studied in paddy field soil. The present study investigated the community structure of microaerophilic Fe(II)-oxidizing bacteria (FeOB) in the family Gallionellaceae in the plow layer of paddy fields located in the central (Anjo) and northeastern (Omagari) Japan since the members in the family are the typical FeOB in circumneutral freshwater environments and possibly have the significant role for Fe(II) oxidation in paddy field soils. A primer set targeting 16S rRNA gene of Gallionella-related FeOB was newly designed for the polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) and quantitative PCR (qPCR) analyses. DGGE analysis showed significant differences in the band patterns between the field sites. Besides, minor differences were observed in the patterns between the soil depths (0–1 cm and below 1 cm) in the Anjo field, while the patterns were relatively stable in the Omagari field during the annual rice cultivation practices. In total 54 bands were sequenced and clustered into 20 operational taxonomic units (OTUs) on the basis of the 97% similarity. Eighteen out of twenty OTUs (50 of 54 bands) were affiliated within the FeOB cluster of Gallionellaceae, some of which were clustered with known microaerophilic FeOB, Ferrigenium kumadai, Ferriphaselus amnicola, ‘Sideroxydans lithotrophicus’ and ‘S. paludicola’. The number of the 16S rRNA gene copies was 10⁵–10⁷ and 10⁶–10⁸ copies g^?1 dried soil in the two paddy fields and negatively correlated to the contents of acetate-extractable Fe(II) in the soils during the rice cultivation period. These results suggested inhabitance of considerable number of diverse Gallionella-related FeOB and their potential involvement in the Fe(II)-oxidizing process of soil, especially during the rice cultivation period in the paddy field soils.     

1982-2012年来杭州市郊水稻田有机质变化特征及其调控措施

[目的]了解杭州市郊水稻田土壤有机质的长期演变,为杭州市正在推进的精品化、高度集约化农业生产提供土壤肥力的精确管理依据。[方法]利用历史资料和近期土壤质量调查数据探讨了近30 a 来杭州市郊水稻田土壤有机质的变化特征。[结果]从1982—2012年,杭州市郊水稻田土壤有机质含量总体呈下降趋势,平均降幅为2．95％,但各土种有机质变化有所差异。其中,培泥砂田、小粉田、黄斑田、泥砂田和粉泥田的土壤有机质呈现增加趋势,特别是培泥砂田,土壤有机质含量增幅高达22．86％;而青紫泥田、青粉泥田和黄松田的土壤有机质呈现下降趋势,且青紫泥田土壤有机质含量降幅高达22．59％。[结论]近30 a 来,杭州市郊水稻田土壤有机质发生了较大变化,但其变化程度和变化方向因土壤种类而异。施肥结构、耕作方式及耕作制度是引起土壤有机质变化的主要原因。     

‘寒富’苹果园生长季土壤氨氧化细菌群落结构与多样性

采用PCR-DGGE技术,对‘寒富’苹果园生长季内土壤氨氧化细菌群落结构、多样性及其与土壤理化因子的相关性进行探讨。结果表明,不同时期土壤硝化强度、氨氧化细菌数量、种群组成及多样性表现出明显差异。其中,11月份土壤硝化强度最高,9月份最低,而氨氧化细菌数量则表现为11月份最低,7月最高。多样性特征分析表明,土壤氨氧化细菌多样性和均匀度指数均表现为11月份最高,9月份最低;而丰富度指数则表现为5月份与7月份最高,11月份最低;优势度指数则为9月份最高,5月份最低。系统发育分析结果表明,苹果园土壤氨氧化细菌均隶属于β-变形菌纲(β-Proteobacteria),多为不可培养菌株,其中亚硝化螺旋菌属(Nitrosospira)为土壤优势菌属。氨氧化细菌与土壤理化性质相关性分析发现,土壤速效磷、速效钾含量与硝化强度、氨氧化细菌多样性指数、均匀度和优势度指数呈显著相关,而与土壤氨氧化细菌数量无明显相关性。说明环境因子时间分布的不均匀性是不同时期土壤氨氧化细菌群落结构组成差异的重要原因。     

连续水旱轮作对水稻冷浸田土壤细菌群落结构的影响

利用高通量测序技术,采用单季稻-冬闲(CK)、油菜-水稻(R-R)、春玉米-水稻(C-R)、紫云英-水稻(M-R)和蚕豆-水稻(B-R)五个处理探究水旱轮作模式对水稻冷浸田土壤细菌群落结构的影响,同时分析了土壤理化因子与细菌群落结构的关系。结果表明:水旱轮作能够显著增加水稻产量18%~44%。与CK相比,绝大多数水旱轮作降低了土壤细菌的丰富度,而细菌多样性与CK处理无显著差异。变形菌门和酸杆菌门为土壤中的优势细菌类群,其中变形菌门的丰度最高。与CK相比,轮作后酸杆菌、放线菌、硝化螺旋菌、慢生根瘤菌和亚硝化螺菌等参与碳氮循环的菌群丰度明显增加。聚类分析表明CK和M-R轮作土壤细菌群落单独聚为一类,而B-R、C-R和R-R轮作土壤聚为另一类。冗余分析表明土壤全磷、有效磷和p H是影响水旱轮作土壤细菌群落结构的主要因子。     

稻虾种养新模式对稻田土壤肥力和微生物群落结构的影响

为探究稻虾种养新模式对稻田土壤肥力和微生物群落组成的影响,基于稻田土壤理化指标测定和16S rDNA扩增子高通量测序技术,比较稻虾种养新模式（NRS）、稻虾种养传统模式（TRS）和水稻单作模式（CK）对稻田土壤理化指标和微生物多样性和群落结构的影响。结果显示：与CK和TRS相比,稻虾种养新模式能显著提高土壤pH、有机质、有效磷、速效钾含量和土壤微生物多样性和丰富度。与CK相比,NRS稻田土壤细菌优势菌门中的酸杆菌门、绿弯菌门和疣微菌门相对丰度分别增加30.89%、36.38%和2.16%,变形菌门和脱硫菌门相对丰度分别降低17.96%和58.59%。与TRS相比,NRS稻田土壤细菌优势菌门中的脱硫菌门相对丰度增加14.93%,绿弯菌门、疣微菌门、变形菌门和酸杆菌门相对丰度分别降低39.29%、37.42%、16.27%和6.81%。相关性分析表明,土壤有机质、速效氮、有效磷、速效钾和pH是影响稻田土壤微生物群落结构的主要理化因子。以上研究表明,稻虾种养新模式有利于提升稻田土壤肥力,显著提高了稻田土壤微生物多样性和改善微生物群落结构;研究结果对稻虾种养新模式的示范推广具有一定的指导意义和...     

不同程度重金属污染对稻田土壤真菌群落结构的影响

为了研究土壤真菌群落结构在不同程度重金属污染中的变化,本文用Illumina Hi Seq高通量测序技术分析了苏南地区某金属冶炼厂和加工产业区的重金属污染水稻土的真菌群落结构,发现不同程度重金属污染对水稻季土壤真菌丰度和群落结构均有显著影响。经过真菌主成分分析发现,PC1影响因素对样品处理差异的贡献率是35.96%,PC2影响因素对样品处理差异的贡献率是21.48%;通过真菌冗余度分析发现,重金属Pb和Cu污染对土壤真菌群落结构的影响显著;通过对真菌属水平的相对丰度分析表明,重金属污染会显著降低敏感真菌的丰度,如被孢霉属相对丰度最高降低了87.50%、木霉属最高降低了99.46%、离壳菌属和菇属最高降低了100.00%,同时耐性真菌的相对丰度会提高,如类球囊霉属的相对丰度最高增加了98倍、四枝孢霉属最高增加了56倍、根囊壶菌属最高增加了2.62倍。综上所述,不同程度重金属污染对稻田土壤真菌群落结构有显著影响,且随着污染程度的增加,抗逆真菌相对数量和种类显著增加,敏感真菌的相对数量急剧减少,真菌群落结构随着重金属污染程度增加进一步分化。     

转基因抗虫棉对棉田土壤细菌数量及群落结构的影响

以转基因抗虫棉（GK12、33B）及其亲本对照（SM、5415）为材料,利用稀释平板法和基于rRNA基因PCR扩增的变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术研究了棉田土壤中细菌数量和群落结构在转基因棉种植第一年的动态变化。结果表明：棉田土壤细菌数量随棉花生育期逐渐增加,于花铃中期达到最大值,转基因棉与其亲本之间细菌数量差异不显著。放线菌数量随生育期变化较小,转基因棉与其亲本之间在花铃中期出现显著差异。DGGE结果显示,转基因棉和亲本都存在丰富且相似的条带,聚类分析表明大多数转基因棉和亲本间条带相似性达80%以上,根据不同的生理期分成2个簇;主成分分析表明转基因棉和亲本细菌群落结构没有显著差异,但在不同生育期存在一定差异,表明生育期是影响细菌群落结构的主要因素,与聚类分析结果相吻合。研究结果初步说明转基因棉对棉田土壤细菌数量和群落结构没有显著影响。