多氯联苯复合污染土壤的微生物群落结构多样性变化

土壤微生物群落结构多样性是指示土壤生态系统稳定性及其功能的重要传感器。采用磷脂脂肪酸（Phospholipid fatty acids,PLFAs）方法,对长江三角洲地区某POPs高风险区PCBs长期复合污染土壤的微生物群落结构多样性进行了初步研究。结果表明,PCBs重度污染土壤中格兰氏阴性菌（16：1w9、cy17：0等）和厌氧微生物（18：1w7）的PLFAs组分含量较多,而格兰氏阳性菌（如i15：0、i17：0等）、放线菌（16：0（10Me））及真菌（18：2ω6,9）和好氧性微生物的PLFAs含量较低,表明PCBs污染土壤中微生物群落结构与组成发生了明显变化。这一结果为PCBs降解微生物资源的定向筛选提供了科学依据。     

不同海拔茶树根系土壤微生物群落多样性分析

从福建省泉州市安溪县不同海拔铁观音茶园采集了根系区域土壤, 利用磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记法研究了不同海拔茶园根系土壤微生物群落多样性。结果表明, 不同海拔茶树根系土壤共检测22个PLFAs, 不同的PLFAs在不同海拔茶树根系土壤分布差异明显, 可分为完全分布和不完全分布两种类型。高海拔(834 m)茶树根系土壤分布的PLFAs种类和数量都最多, 分布最高的前3个生物标记为16:0(指示细菌)、18:3ω6c(6,9,12)(指示真菌)、18:00(指示嗜热解氢杆菌)。对不同海拔茶树根系土壤特征微生物PLFAs分析表明, 代表细菌的16:0、代表真菌的18:3ω6c(6,9,12)和代表放线菌的10Me 16:0相对生物量在不同海拔茶树根系土壤中分布量不同, 细菌分布量最大, 其次是放线菌, 真菌分布量最小。微生物群落PLFAs标记聚类结果显示, 当欧氏距离为11.51时, 可将不同海拔茶园根系土壤的PLFAs生物标记分成3个大的类群, 类群I的PLFAs生物标记为完全分布且分布量中等, 类群Ⅱ的PLFAs生物标记为完全分布且分布量较高, 类群Ⅲ的PLFAs生物标记为不完全分布且分布量较低。分析多样性指数表明, Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均是海拔834 m处最大, 海拔717 m处最低。     

磷脂脂肪酸法分析地黄根际土壤微生物多样性

应用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析了1年生、2年生和5年轮作地黄根际土壤微生物群落多样性.研究发现,地黄连作障碍在2年生和5年轮作田均发生,表现为病虫害严重,根系生长不良,根际土壤微生物基础呼吸、代谢商高于对照等,说明地黄根际生态系统的代谢能力降低,可能影响到能量循环过程.应用主成分分析法从33个PLFAs中提取出3个主成分,代表72.55%的变异信息,其中PCI解释了48.91%的变异,PC2解释了14.16%的变异,PC3解释了9.48%的变异,而且从主成分得分图上可以很明显区分根际和非根际土壤.另外还发现地黄根际真菌标志磷脂C18:2ω6,9显著高于非根际的对照土壤,这可能和根际病害发生有关.     

BIOLOG在土壤微生物群落功能多样性研究中的应用

微生物功能多样性信息对于明确不同环境中微生物群落的作用具有重要意义 ,而微生物群落的定量描述一直是微生物学家面临的最艰巨的任务之一。目前 ,以群落水平碳源利用类型为基础的BIOLOG氧化还原技术为研究土壤微生物群落功能多样性提供了一种简单、快速的方法 ,并得以广泛应用。但它仍然是一种以培养为基础的方法 ,显示的代谢多样性类型也不一定反映整个土壤微生物群落的功能多样性。因此 ,这种方法优点明显 ,缺陷也存在 ,并且在应用过程中还有很多关键的操作要点与技巧。本文综述了BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的原理、BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的方法与技巧、应用过程中容易产生的问题及可能克服的办法 ,同时还提出了值得进一步研究的问题。旨在促进对BIOLOG测定土壤微生物群落功能多样性的了解 ,为正确运用这种方法开展土壤微生物群落功能多样性研究提供科学依据和理论指导。     

13C标记磷脂脂肪酸分析在土壤微生物生态 研究中的应用

磷脂脂肪酸(PLFA)是微生物细胞膜的重要组成成分,不同微生物群落可通过不同生化途径合成不同的PLFA,因此可选择某些PLFA作为微生物群落结构变化的生物标志物。PLFA与稳定性同位素~(13)C标记(~(13)C-PLFA)技术结合,不仅能够确定原位土壤环境中微生物群落组成,而且能够定向发掘土壤生态系统中参与碳源代谢过程的微生物群落,提供复杂群落中土壤微生物相互作用的信息,具有广阔的应用前景。其基本原理为:将富集~(13)C稳定同位素的基质加入土壤中,土壤中的某些微生物群落利用基质~(13)C合成PLFA,提取并纯化土壤微生物的PLFA,利用气相色谱-燃烧-同位素比例质谱(GC-C-IRMS)测定其~(13)C丰度,通过对比分析,从而获取微生物群落组成与其功能的直接信息。本文在介绍了~(13)C-PLFA原理的基础上,综述了该技术在光合同化碳的根际微生物利用、土壤有机质分解的激发效应、甲烷氧化、有机污染物降解、外源简单碳源和外源复杂碳源的微生物利用等方面的应用,对此项技术的优缺点进行了分析并展望了其未来应用。     

甘薯连作对根际土壤微生物群落结构的影响

为探究甘薯连作后根际土壤微生物群落结构变化,以徐薯18(耐连作品种)和遗字138(不耐连作品种)为试验材料,连作2年,于栽植初期和收获前期分别采集根际土壤,利用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析其根际土壤微生物群落结构变化。结果表明,连作后,2个品种根际土壤的总PLFA含量均有所提高,与2015年相比,2016年栽植初期遗字138根际土壤真菌和放线菌PLFA的增加量分别是徐薯18的3.5倍和1.24倍,且均达到显著水平;F/B和G⁺/G^-在不同采样时期有所不同;主成分分析提取的2个主成分解释了89.05%的变异,其中PC1解释了76.91%的变异,PC2解释了12.14%的变异。2个品种连作前后差异明显。休闲期甘薯根际土壤微生物含量增多,这可能有助于缓解连作障碍。综上,甘薯连作导致甘薯根际土壤微生物群落结构失衡,特别是不耐连作品种连作后导致真菌数量明显增加。本研究结果为应用生态防控技术缓解连作障碍提供了理论依据。     

污染土壤的微生物多样性研究

土壤微生物多样性是土壤微生物生态学的重要研究内容，目前已成为国际上生态学发展的崭新方向之一。土壤微生物多样性包括微生物群落功能多样性、结构多样性及分子遗传多样性，是指示土壤生态系统稳定性及其功能的重要传感器。本文基于分离培养以及生物标志分子方法。从不同生态层次上认识微生物多样性，较全面、系统地综合评述国内外污染土壤环境的微生物群落功能、结构及分子遗传多样性的研究进展，并针对新形势下土壤污染所面临的新问题，探讨了近期土壤微生物生态学过程研究的重要手段与科学问题。     

地膜覆盖对土壤微生物群落结构的影响

采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了沈阳农业大学棕壤长期定位试验站地膜覆盖条件下土壤微生物磷脂脂肪酸图谱及群落结构。结果表明:在玉米苗期,长期施氮肥处理土壤覆膜后大部分脂肪酸含量都有所提高;施有机肥处理的土壤覆膜后脂肪酸的含量有降低的趋势;有机无机肥配合施用处理的土壤覆膜会增加真菌的含量,但却降低了其他脂肪酸的含量;在不施肥处理的土壤中,覆膜会使一些支链脂肪酸的含量降低。抽雄期,施有机肥的土壤覆膜后除单饱和脂肪酸含量有所下降外,其他脂肪酸都会提高;不施肥土壤覆膜处理双不饱和支链脂肪酸及放线菌标志性脂肪酸10Me18:0的含量会有所提高。成熟期,施氮肥的土壤覆膜处理大部分脂肪酸的含量降低;有机肥处理土壤中各种脂肪酸如:15∶0,a17∶0,i17∶0,i19∶0,18∶0,10Me18∶0含量覆膜高于裸地;有机无机配施处理土壤中17∶0,br17∶0,18∶0,18∶2w6,10Me18∶0含量覆膜处理高于裸地;对照土壤中i15∶0,16∶0,17∶0,a17∶0,18∶0,18∶2w6,19∶0含量覆膜高于裸地。另外,从脂肪酸的变化看出,覆膜处理土壤微生物群落整体结构发生了改变,没有表现出明显的种群优势。但是,尽管土壤的施肥处理不同,覆膜处理土壤微生物群落结构有一致化发展的趋势。     

外源铬对小白菜(Brassica chinensis L.)根际土壤微生物生物量和磷脂脂肪酸的剖面分布特征的影响

The effects of root activity on microbial response to cadmium （Cd） loading in the rhizosphere are not well understood. A pot experiment in greenhouse was conducted to investigate the effects of low Cd loading and root activity on microbial biomass and community structure in the rhizosphere of pakchoi （Brassica chinensis L.） on silty clay loam and silt loamy soil. Cd was added into soil as Cd（NO3）2 to reach concentrations ranging from 0.00 to 7.00 mg kg-1. The microbial biomass carbon （MBC） and community structure were affected by Cd concentration, root activity, and soil type. Lower Cd loading rates （〈 1.00 mg kg-1） stimulated the growth of pakchoi and microorganisms, but higher Cd concentrations inhibited the growth of microorganisms. The content of phospholipid fatty acids （PLFAs） was sensitive to increased Cd levels. MBC was linearly correlated with the total PLFAs. The content of general PLFAs in the fungi was positively correlated with the available Cd in the soil, whereas those in the bacteria and actinomycetes were negatively correlated with the available Cd in the soil. These results indicated that fungi were more resistant to Cd stress than bacteria or actinomycetes, and the latter was the most sensitive to Cd stress. Microbial biomass was more abundant in the rhizosphere than in the bulk soil. Root activity enhanced the growth of microorganisms and stabilized the microbial community structure in the rhizosphere. PLFA analysis was proven to be sensitive in detecting changes in the soil microbial community in response to Cd stress and root activity.     

林下参根区土壤微生物群落结构的研究

为了解林下参的生长对土壤微生物群落结构的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了5,10,15,20,25年生林下参根区土壤的微生物量的活性部分及群落结构的变化情况。结果表明:林下参根区土壤微生物群落均以i15:0,a15:0,18:1ω9t,16:0,16:1ω9c,18:1ω9c,br17:0,18:2ω6,i16:0,16:1ω9t的微生物为优势种群;林下参生长根区土壤微生物总量、细菌生物量、真菌生物量及放线菌生物量与对照相比均有提高,且15a以后提高的幅度更加明显;在菌群结构变化上,与对照相比20a及25a放线菌占有总生物量的比率有所提高,真菌占有比率有所下降。15年后的林下参土壤微生物结构朝着有利于人参生长的微环境方向发展,野山参在深山密林中健康生长几十年而不死亡可能与其土壤微生物群落结构有直接关系。     

土壤中多菌灵的降解动态及其对土壤微生物群落多样性的影响

采用实验室模拟方法研究了多菌灵在土壤生态系统中的降解动态及其对土壤微生物群落多样性的影响。结果表明,2.0和4.0 mg kg-1多菌灵在土壤中的降解半衰期分别为8.6和6.8 d。试验初期各个处理的土壤微生物群落的AWCD值显著降低,土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数均低于不加多菌灵的对照,微生物群落的丰富度、均匀度和优势度受到抑制,并且多菌灵对土壤微生物的抑制作用随浓度的增加而增强。随着时间的延长,多菌灵对土壤微生物的毒性逐渐减弱,3 d后土壤微生物多样性逐渐恢复到对照水平。     

长期氮肥施用对农田黑土NLFA与PLFA特性的影响

以不施肥与休闲处理为对照,通过对土壤微生物磷脂脂肪酸（PLFA）、中性磷脂脂肪酸（NLFA）、NLFA/PLFA比值及各菌群特定PLFA比值的测定,研究不同氮肥处理条件下东北黑土微生物群落变化规律.PLFA测定结果表明,氮磷配施能促进土壤微生物生长;氮磷钾配施未表现出促进土壤微生物生长的作用;单施氮肥处理因有效磷等养分过度消耗而抑制真菌生长.不同菌群之间PLFA比值表明,真菌较细菌更能适应养分贫瘠条件,而氮肥与磷肥的施入则能促进细菌生物量增加.不同氮肥处理NLFA含量及个别NLFA/PLFA比值存在较大差异,可用来说明土壤微生物生理状态和土壤养分水平.     

水分条件对水稻土微生物群落多样性及活性的影响

采用BIOLOG碳素利用法、磷脂脂肪酸（PLFA）法和土壤酶活性测定等方法比较了三种水分条件（淹育、淹育晾干、非淹育）对水稻土微生物群落多样性及活性的影响。结果表明，淹育处理水稻土的脱氢酶、蔗糖酶活性明显高于淹育晾干和非淹育处理，并导致该土壤的基础呼吸升高。BIOLOG碳素利用法表明，非淹育处理的微生物群落平均吸光值（AWCD）显著低于淹育和淹育晾干处理。磷脂脂肪酸（PLFA）实验发现，淹育水稻土的真菌特征脂肪酸（18：2w6，9c）所占比例减少，真菌特征脂肪酸（18：2w6，9c）与细菌特征脂肪酸（15：0i＋15：0a＋16：0i＋16：1w5c＋17：0i＋17：0a＋17：0cy＋17：0＋18：1w7c＋19：0cy）的比值下降；水分条件变化没有改变土壤微生物环丙基脂肪酸19：0cy的相对丰度，但非淹育处理的环丙基脂肪酸17：0cy相对丰度明显高于另外二种处理。BIOLOG碳素利用法的群落水平生理剖面（CLPP）和磷脂脂肪酸（PLFA）测定结果经聚类分析后，发现淹育和淹育晾干处理的土壤微生物多样性在较低的距离尺度可聚成一类，且与非淹育土壤具有明显差异。淹育水稻土与淹育晾干相比，尽管土壤微生物群落结构和功能多样性有一定的相似性，但微生物的种群组成和活性仍发生了较大的变化。     

Can the extent of degradation of soil fungal mycelium during soil incubation be used to estimate ectomycorrhizal biomass in soil?

The extent of degradation of the fungal biomass in forest soil during laboratory incubation was investigated as a measure of ectomycorrhizal (EM) biomass. The method simulates the disappearance of fungal mycelium after root trenching, where the EM fungi, deprived of its energy source (the tree), will start to die off. Incubating a forest humus soil at 25 °C resulted in a decrease in the relative proportion (mol%) of the phospholipid fatty acid 18:2ω6,9 (a fungal marker molecule) within 3-6 months, indicating that fungal biomass was disappearing. Incubation at 5 °C resulted in essentially no change in the amount of 18:2ω6,9. The measurement of ergosterol, another fungal marker molecule, gave similar results. Incubation of different forest soils (pine, spruce and spruce/oak), and assuming that the disappearance of fungal biomass during this period of time was entirely due to EM fungi, resulted in an estimation of EM biomass of between 47 and 84% of the total fungal biomass in these soils. The humus layer had more EM biomass than deeper mineral layers.     

土壤微生物多样性的科学内涵及其生态服务功能

土壤微生物多样性是指土壤生态系统中所有的微生物种类、它们拥有的基因以及这些微生物与环境之间相互作用的多样化程度,当前研究主要集中在物种多样性、遗传多样性、结构多样性及功能多样性等4个方面。土壤微生物多样性作为全球性研究迄今仅有10余年时间,但已呈现对象广、内容多、水平宽、方法新等特点,特别是分子生物学技术在很大程度上决定并体现了其研究水平和发展进程。然而,如何进一步改进土壤微生物的培养技能、加强土壤宏基因组学分析与应用、耦合土壤微生物多样性与生态功能、揭示土壤微域结构的影响机制是土壤微生物多样性研究的4个关键科学问题。当然,土壤微生物多样性的生态系统服务功能是其根本价值所在,主要包括有机物分解、物质循环和生态安全调控等3个方面。今后,土壤微生物多样性研究应紧紧围绕其与土壤生物过程、生态服务功能三者之间的联系,着重建立土壤微生物多样性的研究指标和方法体系,进而阐明人类生产活动影响土壤微生物多样性及其生态服务功能的土壤生物过程。     

北方农牧交错带林地、耕地和草地土壤微生物群落结构特征的PLFA分析

从内蒙古武川县采集了林地、雨养耕地、灌溉耕地和草地等4个不同利用方式的土壤,研究了土壤微生物磷酯脂肪酸的分布特征。结果表明,土壤总脂肪酸含量19.82~47.28ngg-1,以指示G-细菌的单烯脂肪酸和指示G+细菌的支链脂肪酸为主,其含量分别占脂肪酸总量的29%~37%和15%~20%,灌溉耕地和草地土壤明显高于林地和雨养耕地土壤,差异最大接近3倍。主成分分析表明,第一主成分(PC1)主要包括14∶03OH、cy19∶0、12∶0、br17∶0和18∶2ω9,12等直链及支链脂肪酸;第二主成分(PC2)包括16∶0、16∶1ω11、18∶1ω9、19∶0和a15∶0等不饱和及支链脂肪酸;灌溉耕地、雨养耕地、草地土壤有相似的微生物群落结构,与林地土壤有明显差异。     

甲基对硫磷对红壤地区土壤微生物数量的影响

有机P农药是我国最重要一种农药类型,在农业生产上使用广泛。采用室内模拟方法,研究了甲基对硫磷对红壤地区不同类群土壤微生物数量的影响。研究结果表明,甲基对硫磷对土壤微生物数量的影响随甲基对硫磷添加的浓度、微生物类群和培养时间的不同而变化。添加100 mg/L和500 mg/L浓度甲基对硫磷能明显增加土壤细菌的数量,细菌数量的最大值出现在第10天左右;低浓度甲基对硫磷对土壤微生物数量影响不大。平板混合菌体培养实验证明,甲基对硫磷通过抑制或者杀灭某些种类土壤细菌,从而大大促进土壤生态系统中部分种类细菌数量的增殖。