黑土长期定位试验原状土搬迁对土壤真菌群落多样性的影响

采用PCR-DGGE及其特异性条带克隆测序的方法,研究黑土长期定位试验原状土整体搬迁对土壤真菌群落结构多样性的影响。对同为小麦茬的搬迁前(2010年)和搬迁后(2013年)土壤真菌群落结构的研究表明:DGGE图谱中搬迁前后2个土层不同处理的样品间条带的数量和亮度存在部分变化;对DGGE图谱进行聚类分析可得,真菌群落结构在2个土层各处理中搬迁前后有部分变化,其中MNPK处理的变化较为显著;对DGGE图谱主成分分析结果可得,在0~20 cm土层中各处理虽然搬迁前和搬迁后产生分异,但搬迁前后的3年中处理间的分布规律相似,在20~40 cm土层中搬迁前和搬迁后MNPK和CK处理的分布规律发生了变化。搬迁前和搬迁后土壤真菌群落结构受到搬迁扰动的影响远小于耕作方式、植被类型、土壤肥力等的影响。     

土壤性质对真菌温度敏感性的影响

通过伽马灭菌的方式,将两种不同性质的土壤(自然土和农田土)进行灭菌,再互相接种未灭菌土壤,研究了改变土壤性质对真菌温度敏感性的影响。结果表明,改变土壤性质虽显著影响真菌总丰度,但对真菌总丰度的温度敏感性无显著性影响。然而,部分土壤真菌个体(分类操作单元OTU)对温度具有敏感性,改变土壤性质会对温度敏感真菌个体产生影响。首先,改变土壤性质使自然土壤真菌中的热响应真菌目的个数由2减少为1,使农田土壤真菌中的冷响应真菌目的个数由5增加到9;其次,升温使自然土壤的真菌在自然土壤中冷响应和热响应真菌累积相对丰度之和从2.22%减少为1.35%,在农田土壤中从1.25%减少为0.56%;升温使农田土壤的真菌在农田土壤中冷响应和热响应真菌累积相对丰度之和从13.66%增加到19.03%,在自然土壤中从6.01%减少为2.51%;再次,改变土壤性质使自然土壤的热响应真菌由Capnodiales、Chaetothyriales变为Eurotiales,农田土壤的热响应真菌由Capnodiales、Sordariales变为Chaetothyriales、Hypocreales;自然土壤的冷响应真菌由Chaetosphaeriales、Sordariales等变为Capnodiales、Hypocreales等,农田土壤的冷响应真菌由Chaetothyriales、Eurotiales等变为Capnodiales、Sordariales等;最后,各真菌在目水平上的相对丰度变化率也各不相同。本研究表明,改变土壤性质可显著影响真菌群落结构的温度敏感性,进而可能改变真菌功能的温度敏感性。     

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。     

氮磷肥对黑土玉米农田生态系统土壤微生物量碳、氮的影响

通过田间氮磷肥配施试验研究了氮磷配施对黑土玉米农田生态系统玉米不同生育时期微生物量碳、氮的影响。微生物量随玉米不同生育期的动态变化表明,氮磷肥对微生物量碳和微生物量氮的动态影响并不同步,微生物量碳和微生物量氮变化最显著的时期均是授粉期,但此时微生物量碳是最低的谷值,而微生物量氮是最高的峰值。不同氮磷配比对微生物量碳影响的回归分析表明,氮肥是影响微生物量碳的主导因素,无论是适量施用还是过量施用都是氮肥对微生物量碳的影响较大。不同氮磷配比对微生物量氮影响的回归分析表明,过量氮肥的施用减少了土壤微生物量氮的含量。磷肥无论高量和低量均能增加微生物量氮的含量,但随着施用量的增加对微生物量氮的正效应减小。氮磷配合施用可增加土壤的微生物量氮,由此可见无论单施氮肥还是单施磷肥,过量施用对微生物量氮的增加都是不利的,只有氮磷配合施用才是增加土壤微生物量氮的有效途径。     

黑土坡耕地土壤侵蚀对土壤性状的影响

黑土作为东北地区主要的耕作土壤,其结构性状对土地生产力影响极大。土壤侵蚀使肥沃的黑土层减薄,土壤理化性状不同程度地受到破坏和影响。根据黑土侵蚀现状,对不同侵蚀程度黑土坡耕地的养分状况、土壤田间持水量和渗透速度、抗蚀抗冲性能指标的测定分析发现,黑土侵蚀程度由轻度到重度,土壤有机质等养分含量越来越低;土壤蓄渗水能力逐渐减小;土壤抗蚀抗冲性能亦逐渐降低。黑土坡耕地土壤侵蚀程度的加剧,使得土壤有机质含量减少,保肥供肥能力降低,土壤黏度加重,结构变劣,保水能力减弱,影响农作物的生长发育,势必对我国东北黑土区商品粮基地的重要地位构成严重威胁。     

黑土长期施肥对土壤磷的影响

经过１５年长期施肥试验,结果表明,黑土在产量３．７－４．２ｔ／ｈｍ＾２条件下,平均每年施Ｐ２Ｏ５１００ｋｇ／ｈｍ＾２,就可以满足作物生长发育对磷的需要,并且磷在土壤中有积累。土壤全磷含量平均增加０．３１１％－４．６７％,有效磷平均增加３．９２－１４．２５ｍｇ／ｋｇ。     

种植模式对当归根际土壤真菌群落与功能类群的影响

再植障碍问题限制了当归产业健康发展。为了建立高效种植方式,在甘肃渭源县设置5种种植方式[A：豌豆-小麦-当归;B：豌豆-蒙古黄芪-当归;C：豌豆-马铃薯-当归;D：豌豆-当归-当归（对照）;E：豌豆-休耕-当归],采挖期通过Illumina Hisqe 2500高通量测序平台测定了不同种植模式下当归根际土壤真菌ITS1变异区的基因序列,分析不同种植方式对当归根际土壤真菌群落和功能差异性的影响。结果表明：（1）5种种植方式下当归根际真菌多样性差异不大,较对照D处理,A、B、C和E处理的Chao1指数、Ace指数和Shannon指数较低,Simpson指数较高。（2）5种种植方式下当归根际土壤真菌群落隶属于11门167属,其中,子囊菌门（Ascomycota）、被孢菌门（Mortierellomycota）、担子菌亚门（Basidiomycota）和壶菌门（Chytridiomycota）为优势门;被孢霉属（Mortierella）、四枝孢属（Tetracladium）为优势属。（3）冗余度分析发现：在门水平影响土壤真菌群落结构组成的主要因子为速效钾、电导率、pH值,在属水平影响土壤真菌群...     

耕作措施对陇中麦豆轮作系统土壤真菌群落的影响

为探究耕作措施对陇中旱农区麦豆轮作系统土壤真菌多样性的影响,依托2001年布设在陇中旱农区的田间定位试验,应用高通量测序技术比较传统耕作(T)与3种保护性耕作[免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕+秸秆覆盖(NTS)]对麦豆轮作体系真菌群落结构的影响。结果表明:1)子囊菌门(52.74%)、担子菌门(14.10%)为陇中旱农区麦豆轮作系统土壤真菌的主要优势种群,免耕秸秆覆盖处理下担子菌门丰度较传统耕作增加15.01%,免耕处理子囊菌门、担子菌门丰度较传统耕作分别提高3.67%、1.86%。2)保护性耕作措施能不同程度提高0～30 cm土层土壤真菌丰富度与多样性指数,其中以免耕秸秆覆盖效果最明显,但各处理间差异不显著;较传统耕作,0～30 cm土层土壤真菌特有OTU数量NTNTSTST,同时较传统耕作,免耕秸秆覆盖处理土壤真菌OTU数量提高8.07%,免耕处理提高12.41%。因此,在陇中旱农区推广以免耕秸秆覆盖为主的保护性耕作措施有利于提高土壤真菌群落丰富度和多样性。     

新疆棉花长期连作对土壤真菌群落结构组成的影响

土传性真菌病害给新疆连作棉花造成巨大损失,为了解新疆地区棉花在长期连作过程中土壤真菌群落结构演替与作物产量的增减及病虫害的发作规律。本文利用18S r RNA-PCR-DGGE法对比研究了新疆石河子棉区分别连作0 a(未开垦土壤)、1 a、3 a、5 a、10 a、15 a和20 a棉田0~40 cm范围内4个不同深度土壤中真菌群落组成的变化规律。结果表明,相同深度的土壤样品中真菌群落结构随着连作年限的延长Shannon-Weiner多样性指数、丰富度指数和均匀度指数都表现为不同程度下降后又增加并达到新的稳定状态,其中11~20 cm深度的样品下降最多、最快。聚类分析结果表明,相同深度的土壤样品随连作年限延长也表现出快速变化后并达到新的稳定状态,其中不同深度样品中真菌群落受影响最大的连作年限不同。主成分分析显示,连作年限对真菌群落结构形成直接影响,但随着连作年限延长,样品中真菌群落结构的变化趋缓,甚至有恢复迹象。部分DGGE条带回收、测序并比对后发现,100%的序列信息都属于未培养真菌。整体上连作棉田真菌群落结构变化及演替规律与棉花连作有很强的关联性。     

长期施肥对哈尔滨黑土土壤线虫群落的影响

土壤线虫作为土壤生态系统中重要的组成部分,在养分转化及物质循环中起着重要作用。为研究长期施肥对土壤线虫群落的影响,在农业部哈尔滨黑土生态环境重点野外科学观测试验站进行了长期施用有机肥、氮肥、磷肥、钾肥及不施肥处理的田间试验。结果表明:长期施肥对土壤线虫群落组成及线虫群落中不同营养类群的相对丰度均产生一定的影响。长期施肥条件下,土壤线虫种群的种类数量呈下降的趋势,除单施氮肥处理外,其余施肥处理土壤食细菌线虫的相对丰度均显著高于不施肥处理,而植物寄生线虫相对丰度则显著低于不施肥处理;从土壤线虫生态指数看,施肥处理自由生活线虫成熟度指数(MI)均低于对照,而施用有机肥及磷肥处理的土壤WI值显著高于不施肥对照;土壤线虫群落的变化表明土壤线虫群落对施肥产生了响应,可以用作施肥对土壤质量变化影响的生物学指标。     

乙草胺对土壤脲酶动力学特征的影响

采用室内模拟试验方法,以典型棕壤为供试土壤,研究不同浓度乙草胺对土壤脲酶活性和酶动力学参数的影响。结果表明,不同浓度乙草胺能显著抑制土壤脲酶活性,并在培养的第3～6 d达到最大抑制;利用模型 y=c/(1+bx)和y=c(1+ax)/(1+bx) 对不同浓度乙草胺与土壤酶活性的关系进行拟合,证明模型y=c/(1+bx)拟合效果较好,表明乙草胺除草剂对土壤脲酶的抑制作用为完全抑制,而脲酶ED50 为13.12～75.76 mg/kg;乙草胺的施入使土壤脲酶Vmax值降低,Km值则保持不变,属于典型的非竞争性抑制。     

长期有机无机肥配施对东北黑土真菌群落结构的影响

【目的】分析长期有机无机肥配施对土壤真菌丰度、多样性及其群落特征的影响,探讨东北黑土真菌群落变化与施肥的相关性,为进一步调节土壤微生物结构,改善其生态功能提供参考依据。【方法】依托黑龙江省农业科学院36年长期定位试验站,选取4个不同施肥处理:不施肥处理（CK）、有机肥处理（M）、氮磷钾无机肥处理（NPK）和有机肥配施无机肥处理（MNPK）的耕作层土壤为研究对象,以真菌ITS基因为分子标靶借助qPCR技术和Illumina Miseq高通量测序平台,研究不同施肥处理对黑土中真菌群落丰度、多样性和组成的影响,并与土壤化学性质进行偶联分析,揭示群落与施肥的相关性。【结果】长期施用无机肥显著降低土壤pH,而有机无机配施可以有效缓解土壤酸化。NPK处理的ITS基因丰度显著高于MNPK;MNPK处理的细菌/真菌比值（26.91104）显著大于NPK,各处理比值由高到低为MNPK M CK NPK。细菌/真菌比值与土壤pH正相关;MNPK处理的真菌多样性指数值略大于NPK。Ascomycota和Zygomycota为土壤中主要真菌门,不同施肥处理之间真菌组成的相对丰度存在显著差异,对照处理Ascomycota的相对丰度为45.35%,MNPK和NPK处理分别为50.93%和56.16%。有机肥有利于降低病原真菌相对丰度,具有高度侵染性的Cochliobolus在MNPK（0.41%）和M（0.39%）中的相对丰度显著小于CK（3.25%）和NPK（2.08%）。CCA分析表明,土壤理化性质共解释土壤真菌群落结构变化的73.3%,有效磷（贡献量为32.4%,P=0.002）、铵态氮（贡献量为14.8%,P=0.01）和硝态氮（贡献量为16.2%,P=0.048）是3个重要的影响因子。【结论】不同施肥条件下土壤真菌丰度、多样性,以及菌群组成特征不同。与无机肥相比,有机肥无机肥配施能够有效改善真菌群落结构,降低真菌的丰度,增加真菌多样性,并提高土壤pH,减缓土壤酸化。土壤有效磷、铵态氮和硝态氮含量是影响黑土土壤真菌群落结构变化重要因素。     

长期施肥对土黑碳积累的影响

通过长期定位试验,探讨了20年不施肥（CK）、 单施化肥（NPK）、 秸秆和化肥配施（SNPK）、 常量有机肥和化肥配施（M1NPK）以及高量有机肥和化肥配施（M2NPK）5个施肥处理对土中黑碳含量及积累的影响。结果表明: 与CK处理相比,NKP处理对黑碳含量和积累没有明显影响; 有机肥和化肥配施（M1NPK、 M2NPK）对耕层（020 cm）土壤黑碳含量的影响较大,与CK处理相比,在土壤表层（05 cm）,M1NPK、 M2NPK分别提高了黑碳含量的108%和134%, 510 cm土层中黑碳含量增幅最高,分别提高164%和176%,在整个土层,M1NPK、 M2NPK处理分别增加了1.51和1.55倍; 秸秆和化肥配施（SNPK）下表层黑碳含量也有所增加,但增加幅度相对施用有机肥来说明明显较小。施肥对黑碳含量的影响主要发生在土壤表层,深层土壤黑碳受施肥影响较小。     

中国北方森林坡向对土壤细菌和从枝菌根真菌群落的影响

The effects of slope aspects on soil biogeochemical properties and plant communities in forested environments have been studied extensively; however, slope aspect influence on soil microbial communities remains largely unexamined, despite the central role of soil biota in ecosystem functioning. In this study, the communities of both soil bacteria and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) were investigated using tagged pyrosequencing for three types of slope aspects (south-facing aspect, north-facing aspect and flat area) in a boreal forest of the Greater Khingan Mountains, China. The bacterial and AMF community composition differed with slope aspects. Bacterial diversity was the lowest on the north-facing aspect, and AMF diversity was the lowest on the flat area. Aspects also had a significant impact on soil pH and available phosphorus (P) and shrubby biomass. Soil pH and understory shrub biomass were significantly correlated with bacterial communities, and soil available P and shrub biomass showed significant correlations with AMF communities. Our results suggested that slope aspects affected bacterial and AMF communities, mediated by aspect-induced changes in plant community and soil chemical properties (e.g., pH and available P), which improved the knowledge on the effects of forest slope aspects on aboveground and belowground communities.     

施肥及秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术对小麦分蘖期砂姜黑土耕层土壤细菌进行高通量测序,结合相关生物信息学分析,探讨了不施化肥秸秆不还田(CK)、施化肥秸秆不还田(F)以及不施化肥秸秆还田(W)3种处理土壤细菌群落组成、多样性和结构的变化。结果显示,测序共获得14 873个OTUs,计173 323条读数,平均读长439 bp。砂姜黑土细菌优势门(相对丰度10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);优势纲(相对丰度10%)为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、鞘脂杆菌纲(Sphingobacteriia)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria);优势属(相对丰度1%)共47个,3个处理中均有分布的优势属21个,F处理的细菌优势属的种类最多,为39个。相对丰度最大的门、纲和属分别是变形菌门(38.7%~43.1%)、α-变形菌纲(14.5%~18.1%)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(4.6%~7.7%)。F处理细菌丰富度指数(Chao1指数和ACE指数)显著低于CK及W处理,W处理和CK处理土壤细菌丰富度指数无显著差异,与CK处理相比,F处理ACE指数降低22.8%。W处理土壤细菌Shannon多样性指数显著大于CK及F处理,W处理Shannon指数较CK处理提高4.1%,而F处理土壤细菌Shannon指数与CK处理无显著差异。F处理Simpson指数显著高于CK及W处理;F处理Simpson指数较CK处理提高38.1%,而W处理细菌Simpson指数最小,显著低于CK处理,较CK降低23.8%。分层聚类图显示在属的水平上,W处理和CK处理土壤细菌群落结构相似性较高,F处理与CK处理及W处理细菌群落结构差异较大。施化肥对土壤细菌优势类群组成、相对丰度及群落结构的影响大于秸秆还田,施化肥显著降低了土壤细菌丰富度,秸秆还田显著提高了土壤细菌的多样性。     

Effects of land-use and management practices on soil ergosterol content in andosols

Ergosterol is a fungus-specific chemical component which has been extensively used to assess the fungal biomass and activity in soils. In the present study, we investigated the soil ergosterol content in a group of Japanese soils differing in management. In addition, the relationships among the soil ergosterol content (SEC), microbial biomass C (MBC), and microbial biomass N (MBN) were also tested in different seasons. Our results showed that the SEC was lower in intensively cropped soils than in pasture and forest soils. In general, no consistent trend was observed for SEC of pasture soils within the same sampling period. However, SEC tended to decrease in most of the soils in autumn, which may be ascribed to the effect of seasonal changes on fungal biomass. No strong evidence could be obtained for the effect of different fertilizers on SEC, which can be due to different management variables and interspecific variations between fungal communities at different soil sites. Our results did not suggest the presence of a noticeable correlation between SEC and MBC or MBN. The ratio of SEC in total biomass C was lower (0.20 and 0.11% in spring and autumn, respectively) compared with the values reported.     

菌渣还田对设施土壤微生物量碳、氮的影响

[目的]探究设施土壤微生物量碳、氮对菌渣还田的响应,为实现设施瓜菜生产的可持续发展提供理论依据和技术支持。[方法]以草菇菌渣为材料,在山东省莘县进行了田间试验,以常规鸡粪还田为对照(CON),设置5个菌渣(FR)还田量,研究菌渣还田对设施土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和微生量碳(MBC)、氮(MBN)的影响。[结果] 5个菌渣还田处理的菌渣使用量分别为15,30,45,60和75 t/hm~2)相比CON增加了SOC和TN。SOC分别增加了12.0%,11.2%,21.6%,33.1%和31.7%,TN分别增加了3.1%,6.3%,19.9%,29.4%和26.4%。除FR_1以外,其他4个菌渣还田处理相比增加了MBC和MBN,MBC分别增加了16.1%,19.9%,36.8%和50.7%,MBN分别增加了3.3%,37.7%,40.4%和60.9%。相比CON,高量菌渣还田处理增加了MBC/SOC和MBN/TN。相关分析表明,MBC,MBN与SOC和TN均呈极显著正相关。[结论]菌渣还田可以提高土壤有机碳、土壤全氮和土壤微生物碳、氮。土壤微生物碳、氮含量随着菌渣还田量的增加而增加,因此菌渣还田是提高设施土壤微生物活性及土壤肥力的有效措施。     

长期不同施肥下黑土与灰漠土有机碳储量的变化

采用长期试验,研究了20年不同施肥下1 m深黑土与灰漠土有机碳含量与碳储量的剖面变化。结果表明,单施化肥和不施肥对黑土1 m土层有机碳储量没有显著影响,但灰漠土略有降低。有机肥配施化肥能显著提高土壤有机碳含量和储量。高量有机肥配施化肥（NPKM2）能提高020 cm和2040 cm土层土壤有机碳含量,黑土分别提高56.6%和49.6%、灰漠土提高143.1%和46.9%;常量有机无机配施（NPKM）效果较差,增幅分别为黑土35.1%和35.3%,灰漠土80.2%和4.1%。两种土壤1 m土体的有机碳储量,NPKM2处理分别提高了C 30.7 t/hm2与C 40.6 t/hm2。显然,有机无机肥配施可以显著提高1 m深土体中有机碳储量,主要是由于提高了040 cm土层土壤有机碳含量。     

冻融交替对黑土氮素转化及酶活性的影响

以黑土为试验材料,通过室内培养实验,研究了不同冻融循环(-25—5℃、-10—5℃)对黑土氮素转化速率和土壤酶活性的影响。结果表明:随着冻融频次的增加,铵态氮含量和硝态氮含量均逐渐增加。除了中强度冻融(-10—5℃)的土壤铵态氮在培养第1周期内的含量最低外,剩余培养周期内,铵态氮含量均表现为中强度冻融(-10—5℃)高强度冻融(-25—5℃)对照组(5℃);硝态氮含量对不同冻融温度的响应差异显著。与对照组相比较,冻融循环整体上降低了土壤的矿化速率和硝化速率,但实验末期有促进硝化的趋势,不同强度冻融对矿化速率和硝化速率影响显著。受土壤温度和冻融交替的影响,土壤的脲酶活性和转化酶活性均低于对照组,且脲酶活性和转化酶活性均表现为中强度冻融高强度冻融(第1周期除外)。综上,冻融作用对黑土的供氮能力和土壤酶活性具有重要影响。