3种西兰花种植方式对根际土壤细菌群落结构和多样性的影响研究

为明确不同种植方式减缓西兰花的连作障碍,本研究采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析和比较了浙江省台州湾滨海滩涂地西兰花种植区单季稻-西兰花水旱轮作、南瓜-西兰花旱旱轮作和西兰花连作3种种植方式对西兰花根际土壤细菌群落结构和多样性的影响。结果表明,3种种植方式西兰花根际土壤共获得28门、92纲、167目、301科、691属土壤细菌。变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、绿湾菌门、蓝细菌门、厚壁菌门、硝化螺旋菌门、疣微菌门是台州湾滩涂围垦地西兰花根际土壤细菌相对丰度较高的优势菌群。水旱轮作能提高西兰花根际土壤细菌变形菌门、酸杆菌门和绿湾菌门的相对丰度,但降低了西兰花根际土壤细菌放线菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门和蓝细菌门的相对丰度。多样性指数和丰富度指数均以水旱轮作为最高,其次是旱旱轮作,以西兰花连作的土壤多样性指数和丰富度指数最低。因此,与西兰花长期连作相比,水旱轮作和旱旱轮作均能改善台州湾滨海滩涂地区西兰花根际土壤细菌群落结构。水稻-西兰花水旱轮作更能增加西兰花根际土壤细菌有益菌丰度,提高其根际土壤细菌多样性指数,以改良西兰花根际生态环境。本研究结果为实现该区域西兰花优质高产栽培提供了理论和实践依据。     

全年稻麦秸秆还田对稻田土壤细菌群落结构的影响

为了研究全年尺度下稻麦轮作系统中稻、麦秸秆全量还田对稻田土壤生态环境的影响,设置全年稻和麦秸秆均不还田(CK)、小麦季稻秸秆还田(W-RS)、水稻季麦秸秆还田(R-WS)、全年稻和麦秸秆全量还田(RWS)4个处理,采用 Illumina高通量测序技术比较了这 4种全年秸秆还田模式下稻田土壤细菌群落结构的变化特征,并分析其理化性质。结果表明:与 CK相比,秸秆还田可提高土壤有机质、氮磷钾养分含量,全年稻、麦秸秆全量还田及 0～ 5 cm土层土壤增幅较大。秸秆还田并没有显著提高土壤细菌多样性指数;各处理中前三位优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi),分别占总序列的     

复垦土壤细菌群落结构及其与土壤肥力的关系

为了解两淮煤矿区复垦状况及其对土壤微生物的影响机制,合理人工干预,快速有效提高复垦土壤生产力,本研究以煤矸石充填复垦土壤为研究对象,通过野外调查与采样分析,采用Illumina MiSeq 高通量测序分析土壤细菌特定基因片段V4 区域,基于非度量多维尺度分析、冗余分析、方差分析、肥力指数、回归模型方法,对矸石充填土壤不同复垦方向的土壤细菌优势群落和生物多样性进行了探索,明晰土壤细菌群落及其与土壤肥力的响应作用。研究结果表明：细菌群落组成上,不同复垦方向对细菌优势群落分布并无显著性影响,变形菌门、酸杆菌门和放线菌门菌群为主要优势菌群。土壤微生物多样性层面上,表层土壤微生物有较高的丰富度和多样性,均匀度并无显著性差异。微生物多样性在不同复垦方向不存在显著性差异,Shannon_Wiener指数介于6.19～6.85之间,Chao1指数为3131.97～4938.37,Pielou指数介于0.79～0.84之间,表中层同深层土壤的细菌群落结构具有差异性。TN、SOM、AP和AK是影响土壤细菌群落的主要肥力因子,土壤肥力质量指数与奇古菌门相对丰度呈显著正相关（P＜0.01）,同链霉菌属呈显著负相关（P＜0.05）,在一定程度上可将二者的相对丰度作为评价复垦土壤肥力状况的重要生物指标。研究成果可为两淮矿区矸石充填复垦土壤在微生物层面提高肥力质量提供理论支持。     

施用菌糠对侵蚀劣地土壤理化性质和细菌群落结构的影响

为了探明侵蚀地施加菌糠后土壤理化性质及细菌群落结构的变化情况,采用细菌16S rRNA基因V3-V4区高通量测序技术等方法分析施加菌糠的大豆、太子参和玉米种植地与对照地土壤中细菌群落组成和多样性的差异,并分析土壤理化性质与细菌群落的关系。结果表明:施加菌糠能够一定程度地提高土壤的理化性质,并对土壤质量有所改善。施用菌糠的土壤样品中共检测到676属细菌,其中德沃斯氏菌属(Devosia,0.02%～3.81%)和Sideroxydans(0.01%～6.02%)为优势属;相较于对照地土壤,施加菌糠后土壤中18个属的群落结构发生显著变化。冗余分析表明,土壤中17个细菌属的丰度与毛管孔隙度、非毛管孔隙度、pH、有机质、全磷、全钾、碱解氮以及有效磷的含量呈显著相关关系。菌糠的施用改善了土壤的理化性质,增加了土壤中促进物质代谢和养分吸收的菌群丰度,为菌糠用作有机肥料的进一步开发研究提供了理论基础。     

施肥结构对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响

冷浸田因长期受冷泉水浸渍,土体封闭,难以通气与氧化,土壤溶液Eh下降,有效养分低,水稻产量低。本研究通过田间小区试验和动态取样与室内测定,探求了单质化肥、稳定性肥、复合肥配施生鸡粪和熟鸡粪等施肥方式对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响。结果表明:与单质化肥处理比较,复合肥与熟鸡粪配施处理土壤松结态腐殖质占重组腐殖质的比例提高10.8%,紧结态腐殖质占重组腐殖质的比例降低15.5%,土壤有机质和活性有机质含量分别提高8.9%和4.0%,土壤阳离子交换量提高10.2%,早稻土壤细菌数和微生物活性分别提高390.0%和13.0%;同时土壤磷酸铝盐和磷酸钙盐含量分别提高40.0%和28.0%,且磷酸铝盐和磷酸钙盐占无机磷总量的比例提高,闭蓄态磷占无机磷总量的比例降低,促使土壤中难溶性磷向易溶性磷转化,提高土壤有效磷含量;最终早稻磷、钾吸收量分别提高14.0%和127.0%,早、晚稻产量分别增加11.0%和8.0%。由此得出,有机无机平衡施肥是适合于冷浸田土壤培肥、水稻增产的施肥方式。     

我国主要低产水稻冷浸田土壤微生物特征分析

研究我国冷浸田主要分布的7个省份冷浸田土壤样品的微生物特征,通过与当地高产田土壤微生物特征比较发现:我国冷浸田土壤的微生物量碳含量(70.98～356.61mg/kg)总体低于高产田,差异显著(P<0.05);冷浸田土壤中可培养的细菌、真菌、放线菌、氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌的平均值分别为高产田土壤的53.93%,43.33%,47.32%,51.98%,44.83%,47.80%。表明我国冷浸田土壤微生物总量偏低且活性弱。但是,可培养的硫化细菌数量(平均16.21×106个/g土)和铁还原菌数量(平均9.28×107个/g土)高于高产田土壤中可培养的硫化细菌数量(平均13×106个/g土)和铁还原菌的数量(平均7.32×107个/g土),说明我国冷浸田土壤中硫化氢和亚铁浓度较高。因此,只要有针对性的改良冷浸田土壤微生物群落结构和功能的多样性,冷浸田土壤肥力将大大提高。     

减施化肥与不同有机肥配施对稻季土壤细菌群落结构的影响

为了研究减施化肥配施不同有机肥对稻麦轮作体系稻季土壤细菌群落结构的影响，采用Illumina高通量测序技术比较了单施化肥、配施菜籽饼和配施蚯蚓粪这3种施肥模式下稻季不同土层土壤环境因子、细菌群落结构变化特征。与单施化肥相比，配施有机肥显著提高各土层土壤有机质和电导率（EC）含量，配施菜籽饼增幅较大；显著增加各土层土壤氮磷钾养分含量，配施蚯蚓粪的土壤速效氮磷钾养分含量较高。配施有机肥提高土壤细菌Sobs指数和Shannon指数；前三位优势菌门，变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）相对丰度分别达36.24%、18.30%、13.87%；配施有机肥对相对丰度小于1%的菌门影响较大。0-5cm土层土壤细菌群落结构主要受pH、TP影响；5-10cm土层土壤细菌群落结构主要受EC，TP、pH影响；10-15cm土层土壤细菌群落结构主要受TN、pH影响。配施有机肥通过改变土壤理化性质进而影响土壤细菌群落结构，特别是稀有菌群。     

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。     

不同施肥处理对植烟土壤细菌群落的影响

摘　要 ：施肥对维持烟草土壤微生物生态平衡和改善土壤质量起着十分重要的作用，但无机化肥、有机肥和有机无机复混肥料长期施用后，植烟土壤微生物群落的响应差异尚不明确。基于此科学问题，应用定量PCR技术和高通量测序技术研究施用有机肥（YJ）、有机无机肥（YW）和无机肥（WJ）3年后，土壤理化性质和细菌群落结构、数量和功能的变化。结果显示不同施肥处理下，土壤理化性质发生改变，其中WJ和YJ处理降低了土壤pH值，但YJ处理能显著提升土壤有机质含量，而YW处理在维持土壤pH的同时提高土壤速效养分和有机质含量。土壤细菌数量、群落结构和功能也相应的发生变化，YJ和YW处理土壤中的细菌16S rRNA基因拷贝数显著高WJ，YW处理的土壤细菌群落alpha多样性最高。主坐标分析和ANOSIM检验进一步表明，影响土壤细菌群落结构的最主要因素是土壤pH。此外，施肥3年后土壤中部分益生菌相对丰度也发生明显的变化，YW处理土壤中Gemmatimonadaceae、Micrococcaceae和Haliangiaceae等植物促生菌的丰度显著较高，YJ处理土壤中Intrasporangiaceae、Xanthomonadaceae、Chitinophagaceae、Burkholderiaceae等具有固氮或生防功能的细菌丰度较高，YW和YJ处理均增加了固氮菌Rhizobiaceae的丰度。细菌群落结构的改变进一步影响了细菌群落的功能，YW处理显著增加了土壤细菌群落的硝化功能。本研究结果可为烟叶生产中合理施肥提供科学依据。     

寡糖对土壤微生物多样性及群落结构的调节作用

土壤微生物种群类型,对土壤质量和作物生长具有重要影响,研究寡糖对土壤微生物种群的影响特征,有助于正确、高效及安全使用寡糖。本研究利用人工气候室进行土壤培养,土壤施加50mg·L−1的壳寡糖（CSOS）和纤维寡糖（COS）溶液,以清水（CK）为对照处理,培养6d后取样,利用高通量测序技术,分析土壤微生物群落结构组成及多样性分布特征。结果表明：壳寡糖（CSOS）和纤维寡糖（COS）处理均显著改变细菌、真菌的群落结构,提高细菌的物种观测数。变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势细菌门,子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）为优势真菌门。通过组间群落组成比较分析可知,壳寡糖（CSOS）和纤维寡糖（COS）处理均不同程度降低酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度,增加变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、壶菌门（Chytridiomycota）以及有益菌属溶杆菌属（Lysobacter）、硝化螺旋菌属（Nitrospira）、Haliangium、芽球菌属（Blastococcus）和链霉菌属（Streptomyces）的相对丰度,但与纤维寡糖（COS）相比,壳寡糖（CSOS）处理微生物群落组成的变化幅度更大。此外,壳寡糖（CSOS）和纤维寡糖（COS）处理在调节土壤微生物群落结构上存在一定差异。其中,壳寡糖（CSOS）处理有益菌属Talaromyces的相对丰度增加195%,纤维寡糖（COS）处理有益菌属假单胞菌属（Pseudomonas）的相对丰度增加215%。综上,壳寡糖和纤维寡糖处理均能优化土壤微生物群落的结构组成,其调控差异性有助于理解不同寡糖的调控机制,推动寡糖的应用与推广。     

涝渍地域稻田工程整理研究

农田工程整理是提高土地利用率的工程技术手段。本文明确了涝渍地域稻田工程整理的内涵,在分析现有稻田结构弊端的基础上提出了稻田工程整理的基本要求,构建了适应农业发展的新型稻田结构。     

南方地区冷浸田土壤线虫的分布特征

为了解南方地区冷浸田土壤线虫分布状况,2011—2012年期间,对湖北、安徽、江西、湖南、福建、浙江、广东和贵州8个省份的冷浸田进行土壤线虫调查。结果表明:在所有省份中,共鉴定出2纲8目24科55属,其中潜根属(Hirschmanniella)和丝尾垫刃属(Filenchus)为优势属,两者占线虫总数的46.36%,丝尾垫刃属、潜根属、头叶属(Cephalobus)、滑刃属(Aphelenchoides)在我国南方8省份的冷浸田均有分布。冷浸田线虫密度为非冷浸田的48.04%,冷浸田线虫密度范围为72~735条/100 g干土。冷浸田土壤线虫数量分布主要受土壤含水量和电导率因素影响,潜根属与含水量显著正相关,与电导率显著负相关。     

长期施肥对旱地红壤细菌群落的影响

为探讨长期不同施肥对旱地红壤细菌群落的影响,以中国农业科学院祁阳红壤实验站的冬小麦—夏玉米定位试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施化学氮磷钾肥(NPK)和化学氮磷钾+有机肥配施(NPKM)4个处理,于试验开展25年(2015年)小麦收获后采集各处理0～20 cm的土壤样品,利用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤细菌群落进行测定,并深入揭示影响旱地红壤细菌群落的关键因素。结果表明:(1)长期不同施肥显著改变了旱地红壤的化学性质,N和NPK处理的土壤pH显著降低至4.02和4.15,而NPKM处理的土壤pH显著上升至5.99。NPK和NPKM处理均显著改善土壤肥力,但后者效果明显优于前者,而N处理对土壤肥力的提升效果微弱。(2)长期不同施肥改变了旱地红壤优势菌的相对丰度,非度量多维度分析(NMDS)和相似性分析(ANOSIM)表明不同处理的土壤细菌群落发生显著变化。(3)与CK相比,N处理的4种多样性指数(物种丰富度、Chao1指数、系统发育多样性和香农指数)显著降低了21.4%～49.4%,而NPKM处理显著增加了7.0%～66.9%,NPK处理也会使系统...     

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。     

长期三水平磷肥施用梯度对砂姜黑土细菌群落结构和酶活性的影响

磷素缺乏是砂姜黑土区作物生产的重要限制因子,然而不同磷肥施用量如何影响微生物群落结构尚不清楚。以安徽蒙城氮磷钾肥肥效长期定位试验为平台,选取P0(不施磷肥)、P1(P2O545 kg·hm~(–2))和P2(P2O590kg·hm~(–2))三个磷肥施用梯度,明确土壤理化性质、土壤酶活性及细菌群落结构之间关系。研究表明长期施用磷肥显著提升土壤肥力:与P0相比,P2处理土壤有机碳、可溶性有机碳、全磷、有效磷和铵态氮分别增长10.33%、31.36%、40.00%、384.19%和79.49%。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)是砂姜黑土中的优势菌,相对丰度分别为40.16%、19.75%和14.91%。长期施用磷肥可显著提高细菌多样性,改变细菌群落结构:P1和P2处理中的香农指数分别较P0处理提高2.49%和4.52%;具有溶磷作用的3个门(放线菌门、浮霉菌门(Planctomycetes)和拟杆菌门(Bacteroidetes))和3个属(Terracoccus、Flavisolibacter和Arthrobacter)相对丰度随磷肥施入而显著升高,而一些寡营养型细菌(绿弯菌门(Chloroflexi)和疣微菌门(Verrucomicrobia))、具有反硝化作用(Kaistobacter和Rhodanobacter)和固氮作用(Bradyrhizobium和Burkholderia)的细菌相对丰度则在P2处理中显著降低。主坐标和多元回归树分析表明可溶性有机碳和全磷是导致不同磷肥处理中细菌群落结构差异的主要因素。b-葡糖苷酶、蛋白酶和脱氢酶等活性均随磷肥施入量增加而显著升高,酸性磷酸酶活性则没有显著变化。上述四种酶活性均与拟杆菌门、Flavisolibacter属等在施磷处理中富集的微生物成显著正相关。以上结果表明长期施用磷肥导致的土壤理化性质变化驱动土壤细菌群落变化,从而提高与碳氮循环转化相关微生物活性,其中可溶性有机碳和全磷是导致细菌群落结构改变的关键理化因子。     

淹水培养过程中水稻土地杆菌科微生物群落结构变化特征

采用淹水非种植水稻土微环境模式系统,对水稻土进行1 h和1、5、10、20、30 d淹水培养,利用PCR-DGGE技术检测、多元统计分析淹水培养过程中地杆菌科微生物的群落结构和多样性变化规律及其影响因子。结果表明,淹水培养过程中地杆菌科微生物群落结构发生了明显的演替性变化：由r-对策优势种群演替至k-对策优势种群,且群落结构由不稳定向稳定演变（培养1 h和1 d处理间相似性最低,群落结构变化最大,20 d和30 d处理间相似性最高,群落结构变化最小）;该过程中,地杆菌科微生物物种丰富度指数和Shannon-Weiner指数在1 h处理中均为最小,5 d处理的最大;CCA相关性分析表明,淹水培养过程中Fe（Ⅱ）浓度与群落结构多样性指数呈正相关,证实该类微生物对于异化铁还原能力具有重要作用;测序结果表明,19个优势DGGE条带与来自水稻土中的未培养地杆菌科微生物亲缘关系相近。     

套作对黄瓜根际土壤细菌群落结构的多样性影响

以设施蔬菜中的主要栽培种类黄瓜为研究对象,以毛葱、蒜为套作作物,利用T-RFLP(末端限制性片段长度多态性,Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism)技术对套作黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性进行了研究。结果表明:套作改变了黄瓜根际土壤细菌群落结构的多样性和优势菌群结构。套种毛葱的黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性高于套种蒜的黄瓜根际土壤细菌群落结构多样性;在黄瓜定植前和拉秧期,套作处理的土壤细菌群落结构多样性有比对照高的趋势,而在根瓜期和盛瓜期套作处理的土壤细菌群落结构多样性有比对照低的趋势;毛葱的套作效果最佳,蒜套作次之。套作提高了黄瓜产量。