虾稻共作对稻田土壤线虫群落结构的影响

农业生态系统利用种间互惠将种植业与养殖业相结合,既能提高农作物产量,也能减少化肥农药等对环境的危害。本研究以土壤线虫作为指示生物,研究外来物种克氏原螯虾与水稻种养结合模式对稻田土壤生态系统的影响,为虾稻共作模式下稻田生态系统的健康和可持续利用提供依据。通过比较水稻单作和虾稻共作,分别在水稻分蘖期、抽穗期和成熟期采集土壤样品,分析土壤线虫群落结构。结果表明:与水稻单作相比,虾稻共作土壤中食细菌线虫的百分比较高(分蘖期增加了26.52%,抽穗期增加了19.85%,成熟期增加了32.65%),同时机会主义cp1线虫类群所占百分比较高(分蘖期增加了31.13%,抽穗期增加了24.91%,成熟期增加了19.49%),说明虾稻共作生态系统中农田土壤养分循环较快,土壤呈养分富集。但是,虾稻共作农田土壤中捕食杂食性线虫、cp3~5线虫类群百分比较低(P0.05),同时成熟度指数也显著低于水稻单作。因此,在克氏原螯虾的影响下,稻田土壤食物网趋于简化,土壤的生物稳定性有下降趋势,故需要进一步加强虾稻共作对稻田土壤健康长期影响的监测和研究。     

稻虾共作模式下稻田土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的特征

【目的】研究稻虾共作模式下土壤氨氧化微生物数量、群落多样性及群落结构,深入了解该模式下的土壤微生态环境的演变。【方法】试验点在湖北省荆州市长江大学农学院基地,设置稻虾共作模式 (CR) 与常规中稻种植模式 (MR),借助荧光定量PCR技术与Illumina Miseq高通量测序平台,分析了土壤氨氧化细菌 (AOB) 与古菌 (AOA) 丰度、多样性及群落结构。【结果】与MR模式相比,CR模式显著提高了土壤硝态氮、总碳及总氮含量,对土壤pH、碱解氮及土壤碳氮比无显著影响。CR模式土壤AOA与AOB amoA基因拷贝数为3.13 × 105和7.01 × 105 copies/g干土,MR模式土壤AOA、AOB amoA基因拷贝数为1.41 × 105和3.87 × 105 copies/g干土,两个模式土壤AOB的数量均显著高于AOA,CR模式土壤AOA、AOB的数量均显著高于MR模式 (P < 0.05)。α群落多样性指数表明,相比MR,CR模式显著降低了土壤AOA群落多样性,对AOB群落多样性无显著影响。Venn结果分析,CR模式增加了AOA amoA基因的物种,改变了AOB amoA基因的物种组成,且AOB amoA物种数量下降。在属水平上,norank_c_environmental_samples_p_Thaumarchaeota、unclassified_k_norank_d_Archaea、norank_c_environmental_samples_p_Crenarchaeota、norank_p_environmental_samples_k_norank为AOA的优势类群,相对丰度占AOA amoA基因总序列的99.25%～99.46%,CR模式显著提高了norank_c_environmental_samples_p_Crenarchaeota在AOA群落属水平的相对丰度;unclassified_k_norank_d_Bacteria、norank_f_environmental_samples、norank_o_environmental_samples_c_Betaproteobacteria、unclassified_o_Nitrosomonadales为AOB的优势类群,相对丰度共占97.78%～98.49%,且CR模式显著增加了norank_o_environmental_samples_c_Betaproteobacteria与unclassified_o_Nitrosomonadales在AOB群落属水平的相对丰度。冗余分析 (RDA) 结果显示,土壤基本理化性质对于土壤AOA、AOB群落结构影响有着相似的趋势,其中对AOA、AOB群落结构影响最大的因子是硝态氮,其次分别为总碳、铵态氮、碱解氮、pH。根据RDA投影距离分析,稻虾共作模式对土壤AOA群落结构的影响大于AOB,且MR与稻虾共作模式土壤AOB的群落结构具有一定的相似度。【结论】稻虾共作模式显著降低了AOA群落多样性,而对AOB群落无显著影响;稻虾共作模式显著增加了AOA与AOB的丰度并显著影响了群落结构组成。土壤硝态氮、总碳、铵态氮、碱解氮、pH含量是导致土壤微生物数量、多样性及群落结构变化的主要原因。     

稻虾共作模式对稻田土壤细菌群落结构与多样性的影响

通过研究稻虾共作模式下0 ~ 60 cm土层土壤细菌群落结构与多样性,明确该模式下稻田土壤细菌的群落特征,旨在为研究稻虾共作模式下稻田土壤养分循环提供理论依据。依托湖北省潜江市白鹭湖农场15年定位试验,采集0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm、30 ~ 40 cm、40 ~ 50 cm和50 ~ 60 cm土层土样,采用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性,并研究土壤细菌群落特征与土壤理化性状的关系。与中稻单作模式相比,长期稻虾共作模式显著提高了0 ~ 10 cm和20 ~ 40 cm土层有机碳（TOC）含量、0 ~ 30 cm土层全氮（TN）含量、0 ~ 20 cm和30 ~ 40 cm土层全磷（TP）含量以及10 ~ 40 cm土层有效钾（AK）含量。长期稻虾共作模式后土壤细菌的群落组成发生了改变,显著提高了土壤中绿弯菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门和芽单胞菌门的相对丰度,降低了蓝细菌门、放线菌门和疣微菌门的相对丰度;同时,稻虾共作模式显著提高了10 ~ 20 cm和30 ~ 50 cm土层细菌的物种丰富度和多样性,但降低了0 ~ 10 cm土层细菌的丰富度。相关性分析表明,TOC、TN、AP和AK是影响稻虾共作模式土壤中细菌群落结构及多样性的主要因素。长期稻虾共作模式改变了稻田土壤理化性状,改变了土壤细菌的群落组成,提高了深层土壤的细菌物种丰富度和多样性。     

稻–虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落多样性及 土壤肥力的影响

研究了稻-虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落功能多样性及土壤肥力的影响。结果表明,稻-虾共作模式的土壤平均颜色变化率(AWCD值)在0-50cm土层均高于中稻单作模式,其中在25-50cm土层中土壤AWCD值达到显著差异。在0-25cm土层中,相对于中稻单作模式,稻-虾共作模式的土壤微生物群落McIntosh指数显著增加,且其微生物对胺类和酸类的利用率显著提高;而在25-50cm土层中,稻-虾共作模式的土壤微生物群落Shannon指数和McIntosh指数均显著高于中稻单作模式,其土壤微生物对糖类、醇类和酸类的利用率较中稻单作模式显著提高;主成分分析表明对碳源利用主成分起异作用的碳源为糖类和酸类。稻-虾共作模式的土壤有机碳和全氮含量在25-50cm土层中显著低于中稻单作模式,其土壤有机碳和全氮含量较中稻单作模式分别下降了41.8%和34.8%,在0-25cm土层中不同模式的土壤养分无显著差异。由上可知稻-虾共作模式提高了土壤微生物的活性以及群落功能多样性,尤其对底层土壤的影响尤为显著,但降低了底层土壤的有机碳和全氮含量。     

稻–虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落多样性及 土壤肥力的影响

研究了稻–虾共作模式对涝渍稻田土壤微生物群落功能多样性及土壤肥力的影响。结果表明,稻–虾共作模式的土壤平均颜色变化率(AWCD值)在0~50 cm土层均高于中稻单作模式,其中在25~50 cm土层中土壤AWCD值达到显著差异。0~25 cm土层,相对于中稻单作模式,稻–虾共作模式的土壤微生物群落Mc Intosh指数显著增加,且其微生物对胺类和酸类的利用率显著提高;而25~50 cm土层,稻–虾共作模式的土壤微生物群落Shannon指数和Mc Intosh指数均显著高于中稻单作模式,其土壤微生物对糖类、醇类和酸类的利用率较中稻单作模式显著提高;主成分分析表明对碳源利用主成分起分异作用的碳源为糖类和酸类。稻–虾共作模式的土壤有机碳和全氮含量在25~50 cm土层显著低于中稻单作模式,其土壤有机碳和全氮含量较中稻单作模式分别下降了41.8%和34.8%,0~25 cm土层不同模式的土壤养分无显著差异。由上可知稻–虾共作模式提高了土壤微生物的活性以及群落功能多样性,尤其对底层土壤的影响尤为显著,但降低了底层土壤的有机碳和全氮含量。     

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...     

转基因水稻秸秆还田对土壤硝化反硝化微生物群落的影响

转基因作物可能通过根系分泌物和植株残体组成的改变及外源基因的转移释放令土壤微生物群落产生变化,影响土壤微生物的生态功能。氨氧化细菌和反硝化细菌是驱动土壤硝化和反硝化过程的关键微生物,其群落结构的变化直接关系土壤氮素的转化与利用。本研究利用荧光定量PCR和PCR-DGGE技术分析了转cry1Ac/cpti双价抗虫基因水稻‘Kf8’秸秆还田降解过程中,土壤氨氧化细菌和反硝化细菌群落丰度与组成的变化,探讨转基因水稻是否存在影响稻田土壤氮素转化与N2O排放的可能。结果显示:无论是氨氧化细菌amo A基因还是反硝化细菌nirS基因,其丰度在转基因水稻‘Kf8’与非转基因水稻‘Mh86’的秸秆还田土壤中都没有显著差异;转基因水稻‘Kf8’和非转基因水稻‘Mh86’秸秆还田降解过程中0~10 cm土层中的amo A基因丰度均显著高于10~20 cm及20~30 cm土层(P0.05);各深度土层中的nirS基因丰度均存在随秸秆还田时间延长而增加的趋势。水稻秸秆还田降解过程中,转基因水稻‘Kf8’的土壤氨氧化细菌和反硝化细菌的群落多样性指数及组成,均与非转基因水稻‘Mh86’没有显著差异。相关分析结果表明土壤氨氧化细菌和反硝化细菌群落组成均与水稻秸秆还田时间存在显著相关性(P=0.002),反硝化细菌群落组成还与土层深度显著相关(P=0.024)。本研究表明转cry1Ac/cpti抗虫基因水稻秸秆还田对稻田土壤硝化和反硝化关键微生物群落不会产生明显影响。就土壤微生物群落而言,转cry1Ac/cpti抗虫基因水稻秸秆还田不存在影响土壤氮素转化与N2O排放的可能。     

稻田土壤微生物群落对稻鳖共作模式的响应特征

稻鳖共作是一种绿色、高效的生态农业种养模式,然而有关共作模式对稻田土壤微生物群落结构与功能特征的影响及其驱动因子的研究鲜有报道。为此,该研究以水稻单作（RM）和稻鳖共作（RT）处理的稻田土壤为研究对象,采用Illumina高通量测序技术分析土壤细菌和真菌群落结构的变化,并探讨土壤理化性质和微生物群落间的相关性。结果表明：1）稻鳖共作模式使土壤有机质（Soil Organic Matter,SOM）、总钾（Total Potassium,TK）、碱解氮（Alkali-hydrolyzale Nitrogen,AN）、有效磷（Available Phosphorus,AP）和速效钾（Available Potassium,AK）含量显著提高了17.82%、15.15%、13.80%、37.37%和21.57%（P<0.05）。2）稻鳖共作模式显著提高了土壤真菌群落的丰富度,改变了微生物群落结构。共作使土壤细菌变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、真菌子囊菌门（Ascomycota）和罗兹菌门（Rozellomycota）相对丰度分别增加了6.42%、1.16%、0.44%和2.96%,真菌担子菌门（Basidiomycota）相对丰度降低了0.22%。3）共线网络分析表明,稻鳖共作增加了细菌微生物网络总节点数、边数、平均聚类数和模块化,增强了微生物网络复杂度,加强了群落间的联系;共作降低了真菌微生物网络节点数,但增加了正相互作用的微生物,增强了微生物间的协同合作。4）冗余分析（Redundancy Analysis,RDA）表明,土壤有机质、全钾和速效钾含量是影响细菌群落结构变化的主要环境因子,全钾、速效钾和有效磷含量是影响真菌群落结构变化的主要环境因子。综上,稻鳖共作有利于提高稻田土壤肥力,改变土壤微生物群落结构,并提高了微生物丰富度,使微生物群落间的联系更紧密。该研究为探究科学合理的稻田栽培模式提供了重要的科学依据。     

不同水分含量下黑土硝化反硝化微生物群落结构的变化

【目的】阐明土壤水分含量的变化对土壤硝化与反硝化微生物数量的影响，揭示土壤微生物群落结构对土壤水分含量的响应规律，为黑土区农田合理水分管理提供参考。【方法】依托长期定位试验平台，采集典型黑土区表层土壤样品进行室内微宇宙试验，设置4个土壤水分含量梯度(40%WHC、60%WHC、80%WHC和100%WHC)模拟土壤湿度环境，土壤样品在(25±1)℃下连续培养7天后，采用实时荧光定量q-PCR和高通量测序技术，分析黑土硝化与反硝化微生物数量，揭示不同土壤水分含量下黑土微生物群落结构的变化规律。【结果】土壤水分对农田黑土硝化与反硝化微生物数量影响显著。硝化微生物AOA基因拷贝数在60%WHC下最低，随着土壤水分含量的升高而显著增加(P<0.05)。AOB基因拷贝数变化随土壤水分状况的变化由多到少依次为100%WHC、60%WHC、80%WHC和40%WHC。反硝化微生物nir S和nos Z基因拷贝数均随土壤含水量的升高而增加，在土壤含水量为100%WHC条件下均达到最高值，分别是40%WHC条件下的38和2.7倍。高通量测序及分析结果表明，不同土壤水分状况下土壤微生物群落结构发生明...     

稻虾共作对秸秆还田后稻田温室气体排放的影响

稻虾共作模式是稻田种养复合模式的重要组成部分,其主要特点是稻草全量还田、非稻季持续淹水和周年养殖克氏原螯虾。目前对稻虾共作模式稻田温室气体排放的影响尚不清楚。本研究以江汉平原冬泡无稻草还田为对照,设置冬泡+稻草还田和冬泡+稻草还田+养虾处理,探讨稻草还田及稻虾共作对稻田系统CH_4、N_2O和CO_2排放的影响,为准确评估稻田温室气体排放提供数据支撑和理论支持。结果表明,在大田监测期间,冬泡+稻草还田处理CH_4累积排放量比冬泡无稻草还田处理显著增加(P0.05),2015年和2016年增幅分别为27.23%和60.08%;冬泡+稻草还田+养虾处理CH_4累积排放量比冬泡+稻草还田显著降低(P0.05),2015年和2016年降幅分别为29.02%和41.19%。冬泡+稻草还田处理CO_2累积排放比冬泡无稻草还田处理显著提高;与冬泡无稻草还田处理相比较,冬泡+稻草还田处理和冬泡+稻草还田+养虾处理对N_2O累积排放无显著影响。从温室效应角度看,冬泡+稻草还田处理温室效应比冬泡无稻草还田处理大幅度增加,而冬泡+稻草还田基础上进行养虾则可大幅度降低CH_4排放,从而降低因秸秆还田带来的温室效应增强。所有处理水稻产量无显著差异,与冬泡+稻草还田处理相比,冬泡+稻草还田+养虾可显著降低温室气体排放强度。和冬泡无稻草还田处理相比,冬泡+稻草还田和冬泡+稻草还田+养虾对土壤可溶性有机碳(DOC)、乙酸和NH_4~+-N并无显著影响。冬泡+稻草还田+养虾可极显著提高单位面积收益。     

稻虾共作模式对涝渍稻田土壤理化性状的影响

稻虾共作模式是一种以涝渍水田为基础,以种稻为中心,稻草还田养虾为特点的复合生态系统。本文通过10年(2005—2015年)定位试验,以中稻单作模式为对照,研究了稻虾共作模式对0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤理化性状以及水稻产量的影响;采用投入产出法,评估了稻虾共作模式的经济效益。结果表明,长期稻虾共作模式显著降低了15~30 cm土层的土壤紧实度,其在15 cm、20 cm、25 cm和30 cm处的土壤紧实度较中稻单作模式分别降低了20.9%、29.9%、24.8%和14.7%。长期稻虾共作模式提高了0~40 cm土层中0.25 mm水稳性团聚体数量、平均质量直径和几何平均直径,但降低了0~20 cm土层的团聚体分形维数。相对于中稻单作模式,长期稻虾共作模式显著提高了0~40 cm土层有机碳、全钾和碱解氮含量,0~30 cm土层全氮含量,0~10 cm土层全磷和速效磷含量以及20~40 cm土层速效钾含量。稻虾共作模式显著降低了0~10 cm土层还原性物质总量,但提高了20~30 cm土层土壤还原性物质总量。稻虾共作模式的水稻产量较中稻单作模式显著提高,增幅为9.5%,其总产值、利润和产投比较中稻单作模式分别增加了46 818.0元?hm-2、40 188.0元?hm-2和100.0%。可见稻虾共作模式改善了土壤结构,增加了土壤养分,提高了水稻产量以及经济效益,但增加了10 cm以下土层潜育化的风险。     

设施种植模式对土壤细菌多样性及群落结构的影响

为了研究有机和常规设施种植模式及轮作对土壤细菌多样性和群落结构的影响,本研究采用Illumina平台Hiseq 2500高通量测序技术,于2016年6月(作物处于收获期)对北京市顺义区不同设施种植模式(分别为有机设施种植模式和常规设施种植模式下的叶菜连作、茄果连作和叶茄轮作)下土壤细菌进行16S r RNA测序。测序质控后共获得17 278个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs),共计318 851条有效序列。比较不同种植模式和轮作下土壤细菌多样性、细菌群落结构组成、相对丰度及土壤理化性质与细菌群落多样性关系的差异性。结果表明:土壤微生物群落结构在有机和常规设施种植模式下差异明显,有机设施种植土壤细菌多样性高于常规设施种植;有机设施种植下轮作与连作土壤细菌群落结构表现出明显差异,而常规设施种植下,两者没有明显差异;有机种植模式下,轮作土壤细菌群落多样性高于连作土壤;设施种植土壤细菌群落主要属于鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,5.05%)和芽孢杆菌属(Bacillus,4.84%),相对丰度大于0.5%的共有14个属。有机设施种植土壤含有较多促进植物生长、有机质分解的细菌,常规设施种植土壤中降解化学杀虫剂、防治土壤病害、促进硝化过程的细菌较多。RDA分析结果显示土壤细菌群落主要受全磷、速效磷、有机质的影响。Tumebacillus、Candidatus Solibacter和Acidothermus都是分解有机质、利用碳源的细菌属,与土壤有机质含量呈正相关关系。由此可见,设施条件下,有机和常规种植土壤微生物群落结构的差异性主要源于肥料使用、有害生物防治措施和管理方式的不同。有机设施种植模式下,轮作更有利于发挥其改良土壤营养循环和防治土壤病虫害的作用。上述结果为在微生物水平上研究设施条件下不同种植模式的土壤生态质量差异提供了参考。     

紫云英还田量对烟田土壤微生物及酶的影响

为在翻耕条件下合理施用紫云英,保障农业的可持续性发展,定位试验研究了15000kg·hm-2、22500kg·hm-2、30000kg·hm-2紫云英还田和22500kg·hm-2紫云英还田减施化肥(施肥时扣除紫云英中氮、磷、钾)及紫云英不还田5个处理对烟田土壤微生物数量、微生物活度、酶的影响。结果表明:烟草生育期内,不同处理好气性细菌数量呈前期均迅速上升、中期均稍有上升,但后期各有升降的趋势;烟草生长早期,紫云英还田减施化肥能增加好气性细菌数量。放线菌数量烟草生育前期略有下降,中期有所回升,后期又缓慢下降;烟草生长早期,紫云英还田能增加放线菌数量;整个烟草生育期,紫云英还田减施化肥可减少放线菌数量。真菌呈现烟草生育前中期迅速上升,后期缓慢下降的趋势;相对较少的紫云英还田量对土壤真菌数量增长的刺激作用较为明显。微生物活度呈烟草生育前期下降、中期趋于平稳、后期迅速升高达到最高点的趋势;烟草成熟期,紫云英还田的微生物活度明显高于不还田处理,增加紫云英还田量,微生物活度增加,但紫云英还田减施化肥会降低微生物活度。土壤纤维素酶活性以烟草旺长期为界点,表现出前期增加、后期下降的特点;烟草生长后期,紫云英还田土壤的纤维素酶活性高于对照土壤。土壤脲酶活性呈先快速下降,再缓慢上升,最后再快速上升趋势。土壤蛋白酶活性呈烟草生育前期下降,后期缓慢上升的特点;土壤蛋白酶活性与紫云英施用量呈正相关。过氧化氢酶活性在烟草各生育期的变化不大。土壤生物学评价发现,22500kg·hm-2紫云英翻耕还田栽培烟草较佳。     

Main environmental drivers of abundance, diversity and community structure of comammox Nitrospira in paddy soils

The recently discovered complete ammonia oxidizers comammox Nitrospira contain clades A and B that can establish an independent one-step nitrification process; however, little is known about their environmental drivers or habitat distributions in agricultural soils. Previous studies on comammox Nitrospira in paddy soils have mainly focused on small-scale samples, and there is a lack of multisite research on comammox Nitrospira in paddy soils. In this study, we conducted a survey of 36 paddy soils to understand the community structure, abundance, and diversity of comammox Nitrospira and the degree to which they are affected by environmental factors at a large scale. Comammox Nitrospira were found to be widely distributed among the paddy soils. The abundance of comammox Nitrospira clade A was mostly lower than that of clade B, whereas its diversity was mostly higher than that of clade B. Correlation analysis showed that multiple factors affected (P < 0.05) the abundance of comammox Nitrospira, including soil pH, organic matter, total carbon, and total nitrogen, latitude, mean annual temperature, and mean annual precipitation. Moreover, there was a clear relationship between the comammox Nitrospira community and habitat, indicating that some amplicon sequence variants (ASVs) had a unique dominant position in specific habitats. Phylogenetic analysis showed that the ASVs of comammox Nitrospira clade A clustered with the known sequences in the paddy soils and were significantly different from the known sequences in other habitats, which may be related to the unique paddy field habitat. In contrast, comammox Nitrospira clade B showed no clear habitat dependence. These results support the wide distribution and high abundance of comammox Nitrospira in paddy soils and provide novel insights into nitrogen cycling and nutrient management in agricultural ecosystems.     

氮肥对稻田土壤反硝化细菌群落结构和丰度的影响

以氮肥田间定位试验为研究对象,利用PCR-DGGE(聚合酶链反应变性梯度凝胶电泳)和荧光定量PCR(real-time PCR)技术,通过对反硝化细菌nirS基因的检测,分析了定位试验第2年稻田反硝化细菌群落结构和丰度的变化。DGGE图谱及依据其条带位置和亮度数字化数值进行的主成分分析(PCA)结果均显示:在氮肥定位试验第2年,与不施肥对照(CK)比较,在水稻各个生育期(分蘖期、齐穗期和成熟期)内,施用氮肥[150kg(N)·hm-2]的稻田根层土或表土中的反硝化细菌群落结构均无明显变化;且稻田根层土或表土中的反硝化细菌群落结构在水稻各个生育期间也均无明显差异。荧光定量PCR结果显示,在水稻生长发育过程中,施用氮肥的稻田根层土或表土中的反硝化细菌nirS基因拷贝数始终显著(P<0.05)高于其对应的不施肥对照。此外,无论施用氮肥与否,根层土中的反硝化细菌nirS基因拷贝数在水稻成熟期时都会显著(P<0.05)降低;但表土中的nirS基因拷贝数在水稻各生育期间无明显变化;且水稻成熟期时施用氮肥和不施肥的稻田表土中nirS基因拷贝数都显著(P<0.05)高于根层土。同时,与对照比较施用氮肥可促进水稻增产44%。研究表明,短期定位试验中施用氮肥能够显著提高稻田土壤反硝化细菌的丰度,但对其群落结构没有明显影响。     

Temporal shifts in diversity and quantity of nirS and nirK in a rice paddy field soil

Denitrification is an important part of the nitrogen cycle in the environment, and diverse bacteria, archaea, and fungi are known to have denitrifying ability. Rice paddy field soils have been known to have strong denitrifying activity, but the microbes responsible for denitrification in rice paddy field soils are not well known. Present study analyzed the diversity and quantity of the nitrite reductase genes (nirS and nirK) in a rice paddy field soil, sampled four times in one rice-growing season. Clone library analyses suggested that the denitrifier community composition varied over sampling time. Although many clones were distantly related to the known NirS or NirK, some clones were related to the NirS from Burkholderiales and Rhodocyclales bacteria, and some were related to the NirK from Rhizobiales bacteria. These denitrifiers may play an important role in denitrification in the rice paddy field soil. The quantitative PCR results showed that nirK was more abundant than nirS in all soil samples, but the nirK/nirS ratio decreased after water logging. These results suggest that both diversity and quantity changed over time in the rice paddy field soil, in response to the soil condition.     

Effects of herbicide butachlor application on the growth of periphytic biofilms and nitrogen loss in paddy systems

The application of butachlor as an herbicide in paddy fields is widely practiced,aiming to increase rice yield by directly or indirectly influencing the paddy environment.Periphytic biofilms,which form at the soil-water interface in paddy fields,are complex bioaggregates that play an important role in nitrogen (N) cycling.The objective of this study was to investigate the effect of butachlor on periphytic biofilm growth and N cycling under both light and dark conditions in the laboratory.The res...     

盐地碱蓬根际土壤细菌群落结构及其功能

盐地碱蓬作为生物改良盐碱地的理想材料,其根际土壤微生物对土壤改良发挥着重要作用。为了深入探索环渤海滨海盐碱地碱蓬根际土壤细菌群落结构组成及其功能,采用Illumina Misep高通量测序平台对环渤海地区滨海盐碱地盐地碱蓬根际土壤和裸地土壤进行测序。从16个样本中获得有效序列734 792条, 4 285个OTUs,归属于41门、100纲、282目、400科、892属、1 577种。盐地碱蓬根际土壤细菌群落由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯曲门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、蓝藻细菌门(Cyanobacteria)、髌骨细菌门(Patescibacteria、浮霉菌门(Planctomycetes)组成。Alpha多样性计算结果表明,盐地碱蓬根际土壤细菌群落结构多样性高并与裸地土壤间差异显著;LEfSe(LDAEffectSize)分析发现,盐地碱蓬与裸地差异指示种明显不同。PCoA与相关性Heatmap表明,盐地碱蓬、速效氮、速效钾、速效磷、电导率是影响土壤细菌目类水平群落组成的主要因子。PICRUSt(Phylogenetic InvestigationofCommunitiesbyReconstructionofUnobserved States)分析表明微生物群落在新陈代谢等40个功能方面盐地碱蓬根际土壤比裸地土壤高。本研究表明盐地碱蓬覆盖能够降低土壤盐分,增加土壤养分,对土壤细菌群落多样性及其功能有积极作用。     

转Cry1Ab/Ac基因水稻对稻田底栖动物群落的影响

转Bt基因抗虫水稻的成功研发,为有效控制鳞翅目害虫对水稻的危害提供了一条最为有效、经济的途径。稻田底栖动物群落是转Bt基因抗虫水稻的重要非靶标生物。为了解转Bt基因水稻对稻田底栖动物群落的安全性,以转Cry1Ab/Ac基因抗虫水稻‘华恢1号’(简写为HH1)为材料,以其非转基因亲本‘明恢63’(简写为MH63)为对照,以稻田底栖动物群落为指示生物,运用群落学方法,通过连续2年在江西南昌的大田试验,研究了转Cry1Ab/Ac基因抗虫水稻对稻田底栖动物群落的影响。结果显示:2012年在HH1与MH63的稻田中分别采集到底栖动物22种与25种,其中两生境中相同物种19种,两群落物种组成相似度为0.808 5,有7种优势种,优势种相似度为0.833 3。2013年在HH1与MH63稻田中分别采集到底栖动物26种与28种,两类稻田相同底栖动物22种,两群落物种组成相似度为0.814 8,有6种优势种,优势种相似度为1.000 0。2012年与2013年群落总体分析与时间动态分析均显示,两类稻田中底栖动物的物种丰富度、个体数量、多样性指数、均匀性指数及优势集中性指数变化趋势相似,且均无显著差异。结果表明:连续种植2年转Cry1Ab/Ac基因水稻HH1对南昌稻田底栖动物群落无明显的负作用。