施肥模式对稻田土壤微生物影响的研究进展

综述了长期施肥条件下不同施肥模式对土壤微生物的生物量、酶活性、群落结构和多样性4个方面的影响,发现有机无机肥配合施用有利于维持和增加作物生长发育过程中土壤微生物数量、土壤酶活性和土壤微生物群落结构多样性;同时,也探讨了利用现代分子生物学方法研究土壤微生物多样性的进展及其应用前景,其研究结果可为作物高效生产、养分高效利用及农田可持续发展等提供理论指导。     

气温升高与干旱互作对灵武长枣根区土壤酶活性及微生物功能多样性的影响

全球大气温度的不断升高带来大范围的降水不平衡。为探究气温升高和干旱互作对灵武长枣根区土壤酶活性和土壤微生物的影响,以6年生灵武长枣为对象,采用开顶气室（OTC）控制大气温度环境和水肥一体自动化灌溉控制系统控制土壤含水量,测定了灵武长枣当年生长发育期结束后树体根区土壤脲酶、转化酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性和土壤微生物数量,并分析其功能多样性。结果表明,大气温度升高2℃时显著提高了灵武长枣根区土壤酶活性,而随着干旱程度的加剧酶活性显著下降,且干旱抑制了气温升高对酶活性的提升作用,土壤微生物数量随着土壤酶活性的增加而增加。温度升高2℃时,灵武长枣根区土壤微生物碳源代谢活性显著提高,干旱的加剧则降低其活性,土壤微生物Shannon指数、McIntosh指数和Simpson指数增加,而随着干旱程度的进一步加剧,这些指数却出现减少的趋势。六大类碳源中,糖类、酸类和氨基酸类碳源是灵武长枣根区土壤微生物群落利用并转化的主要碳源。大气温度升高2℃对灵武长枣根区土壤酶活性及微生物数量均有促进作用,并且微生物群落多样性、活性及碳源利用率均明显增加,而干旱则起到抑制作用。大气温度与干旱交互处理下,干旱缓解了...     

蚕豆间作栽培对连作马铃薯根际土壤微生物的影响

为探讨蚕豆间作栽培对连作马铃薯根际土壤微生物群落的影响,采用单因素随机区组设计,对不同连作年限(2年、6年、10年)下单作、间作马铃薯根际土壤微生物群落结构、功能进行了研究.结果表明,马铃薯、蚕豆间作下根际土壤真菌、细菌群落数量减少,真菌、细菌占总群落数量的比值低于单作;但间作栽培影响了土壤微生物功能多样性指数.在连作6年和10年时,间作较单作处理马铃薯根际土壤微生物的香浓指数分别提高了1.11%、8.02%;间作栽培增强了土壤微生物群落对碳源的利用能力,与马铃薯连续2年、10年单作相比,间作蚕豆处理下马铃薯根际土壤微生物群落对多聚化合物、碳水化合物的利用能力显著提升,分别提高了135.65%、8.22%和58.32%、19.62%.T-RFLP分析共检测到土壤细菌14门20纲,间作蚕豆栽培降低了马铃薯根际β-变形菌纲比例,提高了鞘氨醇菌纲、芽孢杆菌纲比例.随连作年限的增加,间作蚕豆栽培明显改变了连作马铃薯根际土壤微生物群落结构及功能.     

解磷菌剂对生菜根际土壤微生物数量和酶活性的影响

通过盆栽试验研究了在4种不同施磷水平下,施用解磷菌剂对生菜(Lactuca sativa var. ramosa Hort.)各生育期根际土壤微生物数量和酶活性的影响。结果表明,土壤微生物数量和酶活性都随生菜生育期的进行呈规律性变化,在莲座期达到最大值,在采收期有所下降,但整体仍高于幼苗期;同一生育期,随着施磷水平的增加,解磷菌剂对生菜根际土壤细菌、放线菌的数量和各种酶活性的影响逐渐增强,在施磷量(P2O5)为0.060 g/kg时达到最大值,当施磷量达到0.120 g/kg时,解磷菌剂对土壤微生物数量和酶活性无促进作用;解磷菌剂对土壤真菌数量的影响与细菌数量变化规律相反。解磷菌剂配合适量磷肥施用,有利于土壤微生物数量的增加和酶活性的提高,从而为生菜生长创造良好的微生态环境。     

生物有机液肥施用对新疆玉米地土壤微生物多样性的影响

为探讨市售的某生物有机液肥对土壤的改良效应,以新疆玉米地土壤为研究对象,采用常规梯度稀释混菌平板法和BIOLOG-ECO分析技术,研究了施用该有机液肥对土壤微生物群落结构及功能多样性的影响。结果表明,施用该有机液肥后,土壤速效P、K含量上升,与对照(不施有机液肥)间差异达极显著水平,其中速效K含量的变化尤为突出,比对照多162mg/kg;土壤可培养微生物数量显著增加,为对照的2.28倍,其中以真菌数量的上升幅度最大,为对照的3.75倍,细菌和放线菌则分别为对照的2.59倍和1.97倍;土壤微生物的代谢能力增强,代谢功能多样性增加,施生物有机液肥后,土壤微生物的AWCD值、碳源利用种数(S)、Shannon指数、McIntosh指数及均匀度均高于对照,其中AWCD值、Shannon指数和McIntosh指数与对照间差异达极显著水平;土壤微生物对氨基酸类、胺类、多聚物和羧酸类碳源的代谢能力增强,其中对胺类底物的代谢利用变化最为显著,有机液肥处理组中胺类代谢的AWCD值是对照的14.17倍。     

生物有机肥对青枯病防效及土壤微生物多样性的影响

采用盆栽试验法对3种生物有机肥FBOF1、FBOF2和BOF克服连作土壤青枯病及土壤微生物多样性的影响进行了研究.结果表明,这3种生物有机肥对青枯病均有防治效果,防效达27.6％～69.0％,其中以FBOF1效果最好,40、60d的防治效果分别为63.7％、69.0％;生物有机肥对土壤微生物AWCD值及相关多样性指数具有影响,施肥后25、40d的AWCD值和Shannon、McIntosh指数都高于对照;同时研究发现施用生物有机肥影响土壤微生物利用不同类型碳源底物的能力,提高了对聚合物类、糖类及氨基酸类碳源的利用能力,从而影响了不同类群微生物的生长,改善了土壤微生物群落结构;主成分分析结果进一步表明,施用生物有机肥改变了土壤微生物的特征碳源类型,导致不同处理微生物区系的差异.     

土壤改良剂施用对设施土壤微生物数量与酶活性及青菜生长的影响

在设施大棚中分别施用不同浓度的两种土壤改良剂——松壤与木霉菌剂,研究其对土壤微生物数量与酶活性的影响。结果表明:施用松壤后,连作土壤细菌与放线菌数量显著增加,微生物总量增加,土壤真菌总数无显著变化;施用木霉菌剂后,连作土壤细菌、放线菌及真菌数量增加,微生物总量增加。两种土壤改良剂施用均提高了脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性。此外,施用两种土壤改良剂均有利于青菜植株根系生长,设施青菜的长势和产量明显提高。     

一株高效解磷菌Bacillus subtilis JT-1的筛选及其对土壤微生态和小麦生长的影响

为开发高效解磷微生物菌肥,提高磷肥利用效率,从磷矿土壤中筛选出1株高效解磷菌,经16S r DNA鉴定为枯草芽孢杆菌,命名为Bacillus subtilis JT-1,通过钼锑抗比色法对其解磷能力进行定量分析,并通过GC-MS定性分析其代谢产物中的有机酸成分。将该解磷菌制备成菌剂施用于土壤和盆栽小麦,对土壤中有效磷含量、可培养微生物数量和微生物群落多样性进行了分析,同时测定了小麦的基本生长指标及对磷肥的利用效率。结果表明,B.subtilis JT-1在难溶磷培养基中的解磷率高达38.69%,具有分泌苹果酸、延胡索酸、琥珀酸、柠檬酸等溶磷有机酸的特性。施入土壤后可有效提高土壤中可溶磷含量和可培养微生物的数量,明显提高土壤微生物群落结构的多样性。此外,菌株JT-1还提高了磷肥的利用率10.79个百分点,促进小麦增产12.31%。因此,筛选到的解磷菌B.subtilis JT-1具有较高的理论研究意义和应用价值。     

生物复混肥对土壤微生物功能多样性及土壤酶活性的影响

在温室盆栽条件下,采用Biolog微平板技术,研究了玉米施用等养分量的无机肥、有机无机复混肥、生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性及土壤酶活性的动态变化。结果表明,生物复混肥处理的微生物群落平均颜色变化率(AWCD)、微生物群落Shannon指数(H)、丰富度指数(S)和Shannon均匀度指数(E)均为最高;微生物群落主成分分析表明,不同施肥处理土壤微生物群落碳源利用特征有一定差异,PC1将生物复混肥与其他处理明显区分,生物复混肥处理分布在PC1的正方向,其他处理分布在PC1的负方向;起分异作用的主要碳源有糖类、羧酸类和氨基酸类;土壤蔗糖酶、脲酶活性均以生物复混肥处理最高,分别为72.74mgglucose·g-·1(24h)-1和1.15mgNH3-N·g-1·(3h)-1。研究表明,生物复混肥的施用比等养分量的有机无机复混肥处理能显著提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落的丰富度和功能多样性,增强土壤蔗糖酶和脲酶活性。     

促生菌对土壤养分、酶活性及细菌群落功能多样性的影响

[目的]探讨植物促生菌对土壤理化特性及细菌群落功能多样性的影响,为高效微生物菌肥的制备及应用提供参考依据.[方法]选用5株对植物生长有促进作用的菌株(PAL5、CA1、CN11、DX120E和WZS021),将菌株分别接种至灭菌土壤(以不接种为对照),通过测定土壤pH、氮磷钾养分含量及土壤碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性,评价不同促生菌株对土壤肥力的影响;同时运用Biolog测定方法对土壤中的细菌群落功能多样性进行探究.[结果]促生菌处理可显著提高土壤pH及土壤速效和缓效养分含量(P<0.05,下同),同时可促使土壤无机磷向可溶性磷转化,显著降低无机磷含量;促生菌处理的土壤碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性也显著高于对照,其中,CN11处理的碱性磷酸酶活性是对照的3.64倍,DX120E处理的过氧化氢酶和脲酶活性分别是对照的2.34和4.52倍.Biolog测定结果显示,接种促生菌可提高细菌总代谢活性,其中CN11处理的微生物活性最高.各菌株处理后,土壤细菌群落物种丰富度指数、优势度指数和均匀度指数均显著高于对照;主成分分析结果表明,接种促生菌可调控土壤细菌群落功能多样性及土壤细菌群落结构,其中CN11和DX120E处理的土壤微生物碳源代谢能力较强.[结论]施用促生菌可不同程度地提高土壤养分及土壤酶活性,调控土壤细菌群落结构.CN11和DX120E处理在土壤养分的活化及提高土壤酶活性和细菌群落多样性等方面效果较佳.     

黑土区不同林龄落叶松人工林土壤微生物群落功能多样性的对比研究

采用Biolog-ECO微平板检测法,以21、30、40和52年生落叶松人工林土壤为对象,研究了典型黑土区0～20 cm土层范围内土壤微生物群落碳源代谢的多样性变化特征。结果表明:1）在培养168 h时,落叶松人工林地上层（0～10 cm）和下层（10～20 cm）土壤的微生物碳源平均颜色变化率（AWCD）的变化范围分别为0.41～1.40和0.20～0.69,且均随林龄的增加而逐渐增大。2）落叶松人工林微生物群落功能多样性指数随林龄的增加呈逐渐升高的趋势,即52 a40 a30 a21 a,且上层土壤的微生物功能多样性高于下层。上层和下层土壤的丰富度指数、Shannon Weiner多样性指数、Simpson指数和McIntosh指数的变化范围分别为12～25和6～14、2.55～3.12和1.83～2.62、0.89～0.95和0.76～0.91、4.22～9.49和2.52～6.18。3）落叶松人工林土壤微生物群落对6类碳源的利用率均随林龄的增加而增大,且碳水类、多聚物类和胺类是导致上层土壤微生物代谢差异的敏感碳源,碳水类、羧酸类和胺类是导致下层土壤微生物代谢差异的敏感碳源。4）落叶松人工林土壤微生物多样性指标与土壤理化性质相关性极为密切。可以认为,随着林龄的增加,落叶松人工林微生物功能多样性逐渐提高,这为进一步揭示其林地土壤质量的演变提供了参考。      

土壤调理剂对植烟土壤微生物碳代谢指纹的影响

为探究土壤调理剂对植烟土壤微生物功能多样性的影响,以烤烟品种云烟87为材料,采用Biolog-ECO检测法探究了土壤调理剂在CK（0 kg/hm2）、T1（1 500 kg/hm2）、T2（3 000 kg/hm2）、T3（4 500 kg/hm2）四种不同施用水平下植烟土壤微生物碳代谢指纹的差异。结果表明：①当土壤调理剂的施用量为3 000 kg/hm2时,烤烟成熟期羧酸类、胺类、聚合物类、其他类这4类碳源的利用能力最强。②主成分分析结果显示,糖类、羧酸类、氨基酸类、胺类这4类碳源是区分施用土壤调理剂的敏感碳源,而聚合物类和其他类碳源是区分土壤调理剂施用量的敏感碳源。③土壤微生物群落功能多样性指数结果显示,T2处理的均一性指数最高,较对照提高了82.85%,而各处理间的丰富度指数与优势度指数差异不显著。由此可见,施用土壤调理剂可显著提高植烟土壤微生物碳代谢强度、群落功能多样性,3 000 kg/hm2的施用量表现最优。上述结果为植烟土壤中土壤调理剂的施用提供一定的理论依据。     

超高产生态区水稻根际微生物物种及功能多样性研究

云南永胜涛源乡是保持我国水稻小面积超高产纪录的特殊生态区,采用平板计数法和BIOLOG碳素利用法,研究该地区水稻根际微生物物种和功能多样性。结果表明,高产水稻根际可培养微生物总数接近对照2倍,三大类微生物数量表现为细菌 > 放线菌 > 真菌,属健康的“细菌型”土壤,水稻高产与自然土层中的微生物关系不大。高产水稻土Shannon均匀度指数（E）和Simpson指数（D）均与对照无显著差异,Shannon多样性指数（H）与对照达到差异显著,微生物物种多样性和均匀度不是高产与非高产区域的主要差别。AWCD值分析表明,高产水稻土群落代谢活性总体强于对照,二者间的差别幅度由大到小表现为分蘖期 > 收获期 > 苗期 > 轮作期,水稻生长越旺盛,与对照间碳源利用能力差别越大。Shannon、Simpson和McIntosh 3个多样性指数综合分析表明,高产水稻土根际微生物数量更多,代谢能力更强,微生物群落分布更均匀,多样化程度更高,能够利用的碳源种类更丰富,数量占比较大、种类较集中的常见种并不是形成产量优势的重要因素;分蘖期是高产水稻生长的关键时期,分蘖期根际微生物数量多、种类繁、代谢能力强、代谢类型多是高产水稻旺盛生长和高产形成的关键所在。     

不同腐烂病发病程度核桃根区土壤微生物多样性分析

【目的】 研究土壤微生物数量和功能多样性与核桃腐烂病之间的关系,为核桃腐烂病微生物调控技术研究奠定良好的理论基础。【方法】以健康、轻度、中度和重度4类不同病害程度的12年生核桃树为试材,采用可培养微生物计数和Biolog生态板测定其根区土壤微生物数量和功能多样性的异同,分析其与病害程度之间的相关性。【结果】不同腐烂病发病程度核桃根际土壤三大可培养微生物类群数量差异显著。与健康土壤相比,不同发病程度土壤细菌数量呈先上升后下降趋势, 轻度、中度发病土壤分别提高了15.67%和12.28%,重度发病土壤则下降了33.46%。轻度、中度和重度发病土壤放线菌数量分别下降了47.33%、32.98%和19.27%,真菌数量分别下降了49.32%、22.68%和42.68%。Biolog碳源利用表明,核桃腐烂病不同发病程度土壤微生物多样性也存在显著差异。从144 h的AWCD值可以看出,腐烂病发病较轻的核桃根区土壤中,微生物活性最高,健康土壤降低了12.03%,中、重度发病土壤分别降低了14.56%和18.42%。轻度发病土壤的Shannon丰富度指数(H)高于健康和中、重度发病土壤。健康和轻度发病的土壤微生物对糖类和氨基酸类碳源有较强的利用能力,而腐烂病发病较重的土壤中利用糖类、氨基酸类和酚酸类碳源的微生物在减少。主成分分析表明,发病程度不同的核桃根区土壤微生物群落有一定的差异。31种碳源中,糖类和氨基酸类碳源决定着主成分的分异。【结论】腐烂病发病程度较重的土壤中微生物活性低于健康和腐烂病发病程度较轻的土壤。根据土壤微生物利用的不同碳源,设计出合理的微量元素肥料,将有望减轻核桃腐烂病病害的发生。     

有机种植对麦田土壤微生物群落影响

以麦田土壤微生物为研究对象,利用平板计数、微平板法(BIOLOG-ECO)、聚合酶链式反应与变性梯度凝胶电泳联用技术(PCR-DGGE)探究有机种植方式对麦田土壤微生物群落的影响。平板计数结果表明,在各土层中细菌数量最多,约为1.1×107 CFU/g。BIOLOG-ECO测定结果表明,有机种植表层土样中微生物活性最高,其252h平均颜色变化率(AWCD)达0.68,有机种植较之常规种植能够显著增加土壤微生物群落多样性(P0.05)。在麦田中施用有机肥初期可以提高表层土壤微生物利用碳源的能力。PCR-DGGE结果表明,有机种植的条带数明显多于常规种植,有机种植麦田中细菌种群更为丰富,有机种植可以增加土壤细菌多样性,且不同土层细菌多样性存在差异。对DGGE条带进行了测序分析,常规种植主要优势菌群归属为马赛菌属(Massiliasp.),有机种植中则是埃希氏杆菌属(Escherichiasp.)和志贺氏杆菌属(Shigellasp.)。综上,有机种植可丰富麦田土壤微生物群落,增加土壤微生物多样性。     

不同作物种植模式对新垦农田土壤微生物群落功能多样性的影响

利用Biolog-ECO技术对新垦农田不同作物种植模式下土壤微生物群落功能多样性进行了研究。结果表明:不同作物种植模式对新垦农田土壤微生物群落功能多样性均有很大影响。与6年连作小麦相比较,头3年连种大蒜再轮作小麦的土壤微生物对全部碳源的利用能力最强,生理代谢活性最高,在0~144h内其平均颜色变化率(AWCD)变化最显著,土壤微生物群落优势度、多样性指数及均匀度也相对较高,说明该种作物种植模式对土壤微生物群落结构和功能多样性影响最大,可有效改善土壤贫瘠状况。     

贝加尔针茅草原土壤微生物功能多样性对养分添加的响应

为揭示养分添加对草原土壤微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog-Eco技术,研究了在无养分添加对照(CK)和7种不同氮磷钾养分添加方式(单养分添加:N、P、K,不同组合添加:PK、NK、NP、NPK)下贝加尔针茅草原土壤微生物群落功能多样性变化。结果表明:(1)不同养分添加条件下土壤微生物群落单孔平均颜色变化率(Average Well Color Development)AWCD值从高到低依次为NPPNPKNKNCKKPK。(2)含磷添加处理(PK除外,NP、P、NPK)和含氮添加处理(N、NK)的丰富度指数H均显著高于CK、K、PK,而均匀度指数E和优势度指数D在各处理间差异不显著。(3)主成分分析结果表明,CK、K、PK、NK处理土壤微生物群落碳源利用方式相似,而NP、P和N、NPK分别具有不同的碳源利用方式。据此可知,NP、P、NPK、N养分添加方式可以提高土壤微生物代谢活性、物种丰富度指数和微生物群落碳源利用能力,有利于土壤微生物群落功能多样性的提高。     

西北典型荒漠样地花棒根际土壤微生物群落功能多样性

运用Biolog-ECO方法分析西北荒漠带7个典型样地花棒根际土壤微生物群落功能多样性的变化和土壤因子的生态作用。结果表明:由东至西,土壤微生物活性总体呈下降趋势,即乌海磴口安西民勤鄂尔多斯沙坡头阿拉善,不同样地土壤平均颜色变化率AWCD值差异明显。主成分分析(PCA)表明,各样地土壤微生物群落代谢功能特征差异显著,起主要贡献作用的是碳水化合物类和羧酸类碳源。典范对应分析(CCA)表明,土壤有机碳、氨氮、脲酶和碱性磷酸酶显著影响土壤微生物群落功能多样性,其中有机碳、脲酶和碱性磷酸酶与土壤微生物功能多样性密切相关。     

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。     

不同立地条件下不同竹林土壤微生物特性

采用平板稀释法对不同立地条件的3种竹林土壤微生物进行分离,并结合PCR-DGGE技术,对土壤细菌的多样性进行分析。测定土壤理化性质和微生物量碳,对土壤微生物特征与土壤养分之间的关系进行相关性分析。结果显示,3个样地土壤细菌数量在3种竹林土壤微生物区系中达90%以上,均占据绝对优势。宜宾地区微生物数量和细菌多样性最高,泸州的梁山慈竹最低。3个地区竹林微生物量碳在秋冬季均显著高于春夏季,与植物的生长状况息息相关。相关性分析表明,土壤中3大微生物数量和细菌多样性均与土壤有机质之间呈显著正相关,其中土壤细菌与土壤有机质、碱解氮含量之间关系最为密切,说明土壤微生物对土壤肥力有一定的指示作用。