杨树修复阿特拉津污染土壤的根际微生物碳源利用研究

以杂交杨树作为修复研究对象,利用根箱和Biolog系统开展阿特拉津污染土壤不同酸碱调节剂处理树木修复过程中不同根际微生物多样性研究。结果表明:树木修复初期(第30 d)酸碱调节剂对土壤微生物活性及其群落碳源利用表现出显著的促进作用;而至修复第90 d时,酸性调节剂处理土壤的微生物活性及其群落碳源利用能力开始回落下降,甚至低于单纯植入杨树处理,而碱性调节剂的施用仍然对土壤微生物活性及其微生物群落碳源利用能力具有显著的促进效果。但杨树树木修复阿特拉津污染土壤过程中根际微生物整体活性及其群落结构演变并没有表现出稳定的规律性。鉴于Biolog ECO碳源有限,并不能完全反映土壤微生物群落结构的功能多样性,不同酸碱调节剂处理杨树修复土壤阿特拉津污染过程中根际微生物活性及群落结构不规律变化的原因及相关机理,还有待结合更精密的分析测试手段作进一步深入研究。     

根际效应对狼尾草降解土壤中阿特拉津的强化作用

采用盆栽根袋培养法,研究了根际效应在狼尾草降解土壤阿特拉津中的作用。结果表明,盆栽培养28 d后,狼尾草对土壤中阿特拉津有较好的根际强化降解效果,狼尾草根际土壤阿特拉津去除率为52.70%,非根际土壤的阿特拉津去除率为37.60%。土壤自身具有修复阿特拉津的潜能,无狼尾草处理的湛江砖红壤中阿特拉津降解以非生物降解为主,降解率为16.90%,土著微生物对阿特拉津的生物降解效果弱于非生物降解,仅为11.70%。狼尾草通过根际效应显著提高了土壤总微生物数量和活性,增加了土壤可培养细菌、真菌和放线菌的数量,尤其是土壤可培养细菌数量,提升了土壤细菌群落结构的丰富度和均匀度,进而间接强化土壤阿特拉津的生物降解。     

转基因大豆对根际土壤微生物群落功能多样性的影响

采用大田试验结合Biolog技术比较分析了种植转基因大豆PAT与其亲本PAT1、转基因大豆ALS与其亲本ALS1及当地主栽大豆中黄13对根际土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,由平均颜色变化率(AWCD)反映的土壤微生物活性呈现以下变化规律:在整个温育过程中,两种转基因大豆根际土壤微生物活性均高于相应亲本,当地品种中黄13根际土壤微生物活性介于转基因大豆和非转基因亲本大豆之间;两种转基因大豆根际土壤微生物群落物种均一度(J)和优势度指数(D)较对应亲本均无显著差异(P>0.05),转基因大豆PAT根际土壤微生物群落香农-维纳指数(H)与亲本相比差异不显著(P>0.05),而转基因大豆ALS根际土壤微生物群落香农-维纳指数(H)显著高于其亲本ALS1(P<0.05)。主成分分析结果表明,转基因大豆PAT、亲本PAT1、非转基因亲本大豆ALS1以及中黄13土壤微生物群落碳源利用类型相似,仅转基因大豆ALS土壤微生物碳源利用类型表现出差异。对不同碳源的分析结果表明,土壤微生物利用的主要碳源为糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物。     

托鲁巴姆与西安绿茄嫁接对茄子根际土壤微生物群落结构的影响

探讨嫁接茄子抗黄萎病与根际土壤微生物群落结构的关系,为解决茄子连作障碍奠定基础。本试验以茄子根际土壤为试验材料,以野生茄品种托鲁巴姆为砧木,感病品种西安绿茄为接穗,一共设置4个处理:西安绿茄自根苗(CK)、嫁接处理的嫁接苗(B)、接种黄萎菌的嫁接苗(GB)和接种黄萎菌的自根苗(GA)。利用Biolog技术研究嫁接和接种黄萎菌对茄子根际土壤微生物群落结构的影响。试验结果表明:嫁接可提高茄子根际土壤微生物活性,并增强对碳源的利用能力,使茄子根际土壤微生物分布均匀;接种黄萎菌会使茄子根际土壤微生物多样性有所增加。嫁接处理提高了根际土壤微生物对糖类、氨基酸类和多酚类碳源的利用程度。嫁接处理可使茄子根际土壤微生物利用碳源的能力显著增强,均匀度指数最高,达2.98,同时优势度指数得到大幅度提高,但使物种丰富度指数下降,为1.00,与对照差异显著。根际土壤微生物代谢功能主成分分析结果表明,对PC2贡献最大的碳源有10种,占总碳源的32.2%,其中羧酸类占12.9%,氨基酸类占9.6%,糖类占6.4%,聚合物类占3.2%,因此茄子根际土壤微生物主要碳源为糖类、氨基酸、羧酸类和聚合物类。     

放牧对冷蒿根际土壤微生物数量和群落功能多样性的影响

为揭示放牧扰动对内蒙古典型草原植物冷蒿Artemisia frigida根际土壤微生物的影响,运用平板计数法和Biolog-ECO板技术,对不同放牧强度[对照(ck),轻度放牧(LG),重度放牧(HG)]下冷蒿根际(ARS)和非根际(NRS)土壤微生物群落特征及其功能多样性进行了研究。结果表明:不同放牧强度下冷蒿根际土壤微生物数量均显著高于非根际土壤(P0.05),土壤微生物均以细菌占优势。Biolog分析显示,土壤微生物群落代谢活性(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,不同放牧强度处理后AWCD值差异显著(P0.05),大小顺序依次为LG-ARSck-ARSckNRSLG-NRSHG-ARSHG-NRS。土壤微生物群落Shannon指数、Simpson指数、Mc Intosh指数和丰富度指数的总体趋势为ck-ARS和LG-ARS最高,ck-NRS,LG-NRS和HG-ARS次之,HG-NRS最低。不同放牧强度的土壤微生物对不同碳源利用强度存在较大差异(P0.05),其中LG-ARS利用率最高,HG-NRS利用率最低,糖类和氨基酸类碳源是各放牧强度下土壤微生物的主要碳源。聚合物类和氨基酸类碳源在主成分分离中发挥了主要贡献作用。总之,放牧处理能够降低土壤微生物群落多样性,但冷蒿根际微生物种群密度和群落多样性均高于非根际,说明冷蒿生长能够提高土壤微生物群落功能多样性,削弱放牧干扰;冷蒿根际丰富的土壤微生物有利于改善土壤微生态,进而促进冷蒿生长,使它们成为草场退化的阻击者。     

长期偏施氮肥对桑树根际土壤微生物碳源利用能力的影响

采用Biolog微生态技术,研究长期(4年-4Y,17年-17Y,32年-32Y)偏施氮肥桑树根际土壤微生物碳源利用能力变化。结果表明,不同施肥年限及不同取样时期桑树根际土壤微生物利用单一碳源能力不同,4Y土壤微生物活性(AWCD)、Shannon多样性指数及对糖类、氨基酸类、胺类碳源的利用能力均高于其他处理土壤,且与32Y土壤均达显著差异水平(P0.05);主成分分析表明,4Y土壤和17Y土壤与32Y土壤间微生物碳代谢功能差异较大;逐步回归分析表明,碳源利用Shannon多样性指数与土壤有机质含量、p H及速效氮含量有一定相关关系。     

四种香草兰根际土壤微生物群落功能多样性解析

植物种类、品种是影响根际土壤微生物群落的重要因素。为了明确不同种香草兰根际土壤微生物群落差异,利用Biolog-ECO微平板技术分析墨西哥香草兰、帝皇香草兰、大香草兰、大花香草兰根际土壤微生物群落功能多样性。结果表明:4种香草兰根际土壤微生物群落利用总碳源能力不同,帝皇香草兰根际土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)增长速率最快,在整个培养周期均显著高于大香草兰及大花香草兰;帝皇香草兰根际土壤微生物群落对碳水化合物、氨基酸、多聚物类碳源利用能力最强,墨西哥香草兰根际土壤微生物群落对酚酸和胺类碳源利用能力最强;墨西哥香草兰和帝皇香草兰根际土壤微生物群落功能多样性指数均显著高于大香草兰及大花香草兰,其中,帝皇香草兰McIntosh指数分别比大香草兰和大花香草兰高39.5%和65.4%,墨西哥香草兰土壤微生物丰富度指数显著高于其他3种香草兰;根际土壤微生物利用碳源的主成分分析结果表明,4种香草兰根际土壤微生物群落结构差异明显,与土壤微生物碳源利用相关的主成分累积贡献率为95.45%,碳水化合物、羧酸和氨基酸是根际土壤微生物群落利用的主要碳源。综上,4种香草兰根际土壤微生物利用碳源能力及群落功能多样性不同,帝皇香草兰根际土壤微生物群落功能多样性最高。     

长期施肥对大麦-双季稻种植方式中大麦根际土壤微生物群落功能多样性的影响

【目的】微生物群落功能多样性是土壤质量变化的敏感指标,施肥措施与土壤微生物群落功能多样性关系密切。本文的目的在于探明不同施肥措施对土壤微生物群落功能多样性的影响。【方法】以双季稻主产区肥料长期定位试验田为研究对象,应用Biolog技术分析了化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(LOM)、60%有机肥+40%化肥(HOM)、无肥对照(CK)不同施肥处理对大麦成熟期双季稻田根际土壤微生物功能多样性的影响,从根际土壤微生物功能多样性的角度评价施肥对土壤质量的影响。【结果】MF、LOM和HOM处理大麦根际土壤微生物对碳源的利用程度均显著高于其他处理,而RF处理大麦根际土壤微生物对碳源的利用程度低于CK处理。在大麦成熟期,Richness和Shannon指数大小顺序均表现为:HOMLOMRFCKMF,Mc Intosh指数均以HOM和LOM处理为最高,其次为RF和CK处理,MF处理最低。土壤微生物碳源利用的主成分分析结果表明,各施肥处理大麦根际土壤微生物群落利用的碳源主要为氨基酸类和糖类,不同施肥处理间碳源利用类型存在明显的差异。【结论】不同施肥处理对大麦根际土壤微生物功能多样性产生了不同影响,长期有机无机肥配施有利于维持稻田根际土壤微生物群落多样性。     

新疆大蒜根腐型病害根际土壤微生物群落多样性初探

[目的]比较根腐型病害大蒜与健康大蒜根际土壤微生物群落结构和功能多样性,明确新疆大蒜根腐型病害与根际土壤微生物群落之间的关系,为大蒜的根腐型病害的防治提供理论依据.[方法]利用稀释平板法对样品中可培养细菌、放线菌、真菌进行分类培养后计数,利用比较分析法对可培养微生物的变化趋势进行分析,利用Biolog-ECO法对根际土壤微生物功能多样性进行分析.[结果]三组样品中的患病大蒜根际土壤中,细菌数量呈现减少趋势,放线菌和真菌数量增加.两种根际土壤微生物对碳源有不同的利用强度,健康大蒜根际土壤微生物对碳水化合物和聚合物类碳源利用能力较高,患病大蒜根际土壤微生物对胺类和酚酸类碳源利用程度较高.健康大蒜土壤样品的微生物多样性指数均高于患病大蒜根际土壤微生物.[结论]根际土壤微生物与大蒜根腐型病害存在一定的相关性.患病大蒜的根际土壤微生物种群分布由细菌型向真菌型转变,放线菌也呈增加趋势,但数量较少.根际土壤微生物数量和群落结构差异一定程度上影响微生物群落的功能多样性.     

不同原材料生物炭对农田土壤阿特拉津去除性能及微生物群落结构的影响

【目的】研究不同原材料生物炭对农田土壤阿特拉津去除效果和微生物群落的影响,获得去除土壤阿特拉津的最佳生物炭类型,为阿特拉津污染农田土壤的强化修复提供参考。【方法】以牛粪、甘蔗渣和污泥为原材料制备生物炭,分别于0、10、20、30和40 d测定阿特拉津降解率及土壤pH、有机质含量、腐殖质含量、酶活性和细菌群落结构,并采用冗余分析探明阿特拉津降解率与环境因子及土壤细菌群落结构的相关性。【结果】添加生物炭可明显促进土壤中的阿特拉津降解,3种生物炭的降解率排序为甘蔗渣生物炭(67.94%)>牛粪生物炭(58.39%)>污泥生物炭(48.63%)。同时,添加生物炭显著提高土壤p H、有机质和腐殖质含量(P<0.05,下同),提升微生物活性和群落结构多样性,加速阿特拉津的生物降解,以甘蔗渣生物炭效果最显著,相较于不添加生物炭(CK),pH提升23.76%,有机质含量升高4.39 g/kg,腐殖质含量升高2.24 g/kg。此外,施入生物炭显著提高土壤脱氢酶、过氧化氢酶和脲酶活性,并促进阿特拉津降解菌鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)、伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、链霉菌科(Streptomycetaceae)、微球菌科(Micrococcaceae)和小单孢菌科(Micromonosporaceae)的相对丰度提升。冗余分析表明,环境因子及降解功能微生物均对阿特拉津的降解做出贡献,甘蔗渣生物炭处理与pH、有机质、阿特拉津降解率及腐殖质呈正相关。【结论】施入生物炭可改善土壤理化性质(pH、有机质和腐殖质),明显提升阿特拉津降解菌鞘脂单胞菌科、伯克氏菌科、链霉菌科、微球菌科和小单孢菌科相对丰度,进而加速土壤中阿特拉津的去除,以甘蔗渣生物炭的效果最佳。收集废弃甘蔗渣制成生物炭,既可实现农业废弃物的回收利用,又能助力农田土壤中阿特拉津污染修复和地力提升。     

MB-EMBA和ASCA方法在玉米/马铃薯生长期根际微生物多样性动态数据分析中的运用

在农作系统中,深入分析环境、栽培模式对根际微生物多样性的数据结构及其规律的影响,对解释间作效应有科学意义。研究中,运用时间序列模型MB-EMBA和ASCA可以解析玉米/马铃薯生长期根际微生物多样性动态数据。结果表明,MB-EMBA、ASCA可以很好地解释环境与间作对根际微生物代谢群落及细菌物种多样性的影响。MB-EMBA方法分析表明,对Biolog动态数据,玉米单间作根际微生物在不同生育时期对碳源利用的差异明显,可在不同的试验点筛选出碳源标记,马铃薯间作根际微生物利用的碳源种类多于玉米间作根际微生物利用的碳源种类。ASCA结果表明,高杆作物玉米单间作每个时期差异都在0.05水平显著,在玉米生长期1、2、3时间节点间作玉米根际微生物的活力、物种多样性高于单作,在不同环境条件下玉米单作与间作根际微生物代谢活力大于细菌群落多样性;马铃薯单间作根际微生物代谢群落及细菌多样性比较复杂,矮杆作物马铃薯更易受玉米、环境的影响。因此,MB-EMBA和ASCA分析可为解析生物动态数据分析提供新思路。     

直流电场对根际土壤微生物群落的影响及其机理

电场作用下根际土壤微生物群落的变化与利用电场强化植物修复效率密切相关.利用改进的PCR-DGGE方法研究了不同电场条件下根际土壤微生物群落多样性和相似性的变化,分析了直流电场对土壤微生物群落的影响机理.结果表明,电场对根际土壤微生物群落的影响与电场条件有关,合适的电场条件有助于增加土壤微生物群落的多样性,但是电场形式、强度和施加方式不当则会使土壤微生物群落的多样性和结构受到明显影响.电场作用下土壤性质的变化、电场对土壤微生物的迁移作用和致死效应,以及微生物对环境压力的生理响应等是电场影响土壤微生物群落的主要机制.为了避免电场对根际土壤微生物的不利影响,利用电场强化植物修复时需要采用合适的电场条件.     

生物复混肥对土壤微生物群落功能多样性的影响

在温室盆栽条件下,利用Biolog微平板技术,研究玉米施用无机复混肥、有机无机复混肥和生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性的变化。结果表明,不同施肥处理土壤微生物群落AWCD、Shannon多样性指数(H)和Shannon均匀度指数(E)以生物复混肥处理最高,CK处理最低;土壤微生物群落利用6类碳源的能力随玉米生长期的延长而降低,但是中后期各处理的土壤微生物对6类碳源的利用率差异不显著,土壤微生物利用的碳源主要是糖类、多胺类、氨基酸类和多聚物类。土壤微生物群落主成分分析表明,不同处理土壤微生物碳源利用特征出现分异:生物复混肥处理主要分布在第1主成分正方向,其他处理主要分布于第1主成分的负方向,起分异作用的主要碳源是糖类、羧酸类和氨基酸类。生物复混肥处理能够提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性,无机肥和CK处理土壤微生物碳源利用特征相似。     

巨菌草根际土壤微生物群落代谢功能多样性分析

【目的】研究福州平潭巨菌草根际土壤与非根际土壤微生物对不同碳源利用,明确巨菌草对根际土壤微生物功能多样性的影响,为巨菌草生态治理提供理论依据。【方法】在福州平潭基地采集巨菌草(Pennisetum giganteum)根际土和非根际土壤样品,采用Biolog-ECO 技术研究巨菌草根际土与非根际土壤微生物对不同碳源利用特性,揭示不同碳源利用的不同及影响差异的主要因素。【结果】与对照相比,巨菌草根际土壤微生物的代谢活性高于非根际土壤;多样性分析结果表明,与非根际土壤相比,巨菌草根际土壤样品的Simpson指数、Shannon指数、Brillouin多样性指数略高,差异不显著;主成分分析结果表明,对主成分一和主成分二贡献大的碳源种类分别为22 种和6种,糖类是巨菌草根际土壤微生物利用的主要碳源类型。【结论】与非根际土壤相比,巨菌草根际土壤微生物群落在碳源利用及代谢功能多样性高于非根际土壤。     

根际箱种植富含硫氨基酸转基因大豆对土壤硫转化酶活性及微生物功能多样性的影响

为研究转基因作物的土壤生态安全性,于根际箱中种植2组大豆(A组:转基因品系OE-8、OE-7、RNAi-3和受体南农88-1;B组:转基因品系Gaga1 17-4、Gaga1 21-8、Gaga1 57和受体N2899),采集大豆花期根际土壤,分析硫元素含量和芳基硫酸酯酶活性,并采用Biolog微平板法,研究相比于受体,转基因品系对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明:OE-8和RNAi-3与其受体相比,根际土壤硫元素含量显著降低;2组组内对比结果显示,根际土样芳基硫酸酯酶活性差异均不显著。Biolog GN/GP/FF/ECO系统及多样性指数分析显示:A组中RNAi-3根际土壤微生物群落活性显著低于受体,微生物群落的丰富度、多样性和均度显著降低,OE-7根际土壤微生物群落的丰富度和均度显著降低;B组中Gaga1 57和Gaga1 17-4根际土壤微生物群落的丰富度、多样性和均度显著下降。     

淡水驯化条件下红树植物根际土壤微生物群落结构特征

【目的】探讨红树植物在淡水环境中土壤微生态变化,评价红树植物适应性,为红树林在淡水区域引种和推广提供理论基础。【方法】采用Biolog-ECO微平板技术和磷脂脂肪酸标记法(PLFA),探讨淡水驯化条件下红海榄(Rs)、白骨壤(Am)、拉关木(Lr)、秋茄(Kc)、桐花树(Ac)5种不同红树植物根际土壤微生物群落结构特征,揭示红树林根际土壤微生物群落结构对淡水胁迫的响应规律。【结果】研究结果表明:5种红树植物土壤理化性质差异显著;代表微生物整体代谢活性的平均颜色变化率(AWCD)由高到低顺序为AmKcAcRsLr,Am土壤微生物代谢活性最强;5种红树植物根际土壤微生物利用碳源类型最多为多聚物;而采用PLFA分析微生物群落结构,5种红树植物共检测到17种PLFA生物标记,16∶0含量最高,Am土壤总PLFA含量显著高于其他4种红树植物;土壤特征微生物分布量最大是细菌;主成分分析表明Lr、Am位于同一主成分,与Biolog研究结果类似。【结论】淡水驯化条件下红树植物土壤质量明显优于无红树林裸滩(CK),5种红树植物根际土壤微生物群落结构存在差异,多聚物是根际土壤微生物的主要利用碳源。表征细菌的生物标记含量最多,在根际土壤微生物中起主导作用的依然是细菌。     

石油污染盐碱土壤的淋洗施肥修复

采用淋洗施肥修复方法处理石油污染盐碱土壤,评价该修复方法对石油污染盐碱土壤的修复效果,并且采用最大或然数法和Biolog方法对土壤微生物数量和微生物群落水平生理特性进行研究.结果表明,经过182 d的培养,淋洗施肥处理中油和脂的降解率分别比对照处理和施肥处理高(19.7±4.3)％和(13.8土3.4)％,土壤盐分去除率分别比对照处理和施肥处理高(66.5±2.9)％和(41.3±6.2)％,说明该处理是一种修复石油污染盐碱土壤的有效方式.淋洗施肥处理明显提高异养细菌、石油烃降解菌、烷烃降解菌和多环芳烃降解菌数量和土壤微生物活性,促进了微生物对土壤中油和脂的降解.此外,淋洗施肥处理提高了土壤微生物Shannon多样性指数和Simpson指数,促进了微生物种群的稳定,这暗示着土壤微生物种群正在逐渐恢复.     

互花米草入侵下红树林土壤微生物群落特征

为了探索互花米草入侵下的红树林土壤微生物的群落特征,运用Biolog微平板技术对闽江河口湿地红树林和互花米草根际的土壤微生物的碳源代谢能力和功能多样性进行了分析,探讨了互花米草根际土壤微生物与红树林植物的差异。结果表明:红树林-互花米草混交区域(MS)的土壤微生物功能多样性和丰富度都要高于红树林群落(MC)和互花米草群落(SC)。Biolog微平板上的平均颜色变化率(AWCD)值整体呈现出随着培养时间的增加而增长的趋势,不同类型的植物变化曲线不同。聚合物类是各植被类型土壤微生物的主要碳源,酚酸类利用率最低。在土壤微生物的Simpson指数、Shannon指数和Richness指数中MS显示出最高,表明其土壤微生物多样性最为丰富。主成分分析表明,31个因素中与碳源利用相关的两大主成分,主成分1(PC1)和主成分2(PC2)分别可以解释变量方差的77.7%和22.2%,酚酸类和胺类在主成分分离中起主要的贡献作用。研究表明,不同植被类型其根系土壤微生物碳源代谢能力不同,MS的土壤微生物功能多样性最为丰富。     

不同园林植物根际土壤微生物群落代谢差异性研究

为了分析园林植物根际土壤微生物对碳源代谢活性及利用特征的差异性,本文以济南市植物园样地中海棠、樱花、月季、牡丹和腊梅5种不同植物根际土壤为研究对象,通过Biolog-ECO微平板法进行了碳源利用能力研究。结果表明,反映土壤微生物碳源利用活性的指标--平均颜色变化率（AWCD）呈现先增加后逐渐变缓的趋势。此外,5种植物的根际土壤微生物均表现出对糖类、羧酸类和多聚类碳源具有较强的代谢能力。5种植物微生物群落间碳代谢存在显著差异,樱花的根际土壤微生物群落利用底物碳源的能力最强,牡丹和海棠相对较低。樱花3种多样性指数也明显高于其他植物。本研究结果将有助于在城市绿化中选择固碳效果更好的园林植物,为建设低碳园林提供一定的科学依据。     

典型血吸虫病疫区河滩地五氯酚污染土壤微生物特征——以松滋老陈镇庙河为例

采用现场采样及室内分析方法,对长期施用五氯酚(PCP)作为钉螺杀灭剂的典型血吸虫病流行疫区河滩地的土壤微生物特征进行了初步调查研究.结果表明,长期大量施用PCP对河滩裸地土壤微生物种群造成了一定程度的伤害,降低了微生物的总体活性;而种植杨树有利于恢复土壤微生物生物量碳,对修复PCP污染土壤有一定的促进作用.Biolog结果显示土壤微生物利用单一碳源能力的大小顺序为杨树林地>对照>河滩裸地,表明有机污染在一定程度上抑制了土壤微生物的生长.主成分分析显示对照、杨树林与河滩裸地的碳源利用能力差异显著,表明PCP污染对微生物的碳源利用造成了显著影响.土壤微生物对不同种类碳源利用计算结果表明,种植杨树导致林地土壤环境条件发生变化,杨树林地土壤微生物对碳源的利用也发生了明显变化.