硝化细菌在3种沉积土壤中的变化规律研究：Ⅱ.硝化细菌与pH等因子之间的关系

硝化细菌在土壤氮素转化过程中起着重要的作用,为了研究其规律性,选用变质岩、沉积岩和花岗岩为母质的土壤为样品,模拟珠江三角洲地区的年降雨量和施肥量,用室内人工土柱法研究了3种土壤中硝化细菌的变化规律.整个模拟过程根据施肥和灌水频率的不同分为3个阶段.结果表明,在施肥阶段,硝化细菌数量随着含水率的增加而增加,没有施肥时细菌数量随着含水率的增加而减少;3种土壤的pH值均在3～7之间,浅层的pH值总是高于深层的pH值;3种土壤间的pH值差异性明显,大小顺序为变质岩>花岗岩>沉积岩;△pH值随着灌水频率的降低而增大.气温的增加促进硝化细菌的增长.通过数理统计分析揭示了表层土壤影响因子的变化必将引起深层土壤相应各因子的变化的特征.3种土壤不同的理化性质及物质组成引起了硝化细菌数量与pH值、含水率、气温等因子相互关系的差异性.     

河口芦苇湿地土壤微生物数量的动态变化分析

为了深入探讨盘锦双台河口湿地生态系统对造纸废水的净化作用,于沈阳农业大学试验场的试验池内,通过构建模拟天然湿地-即盘锦双台河口湿地的小试装置分析芦苇各生长期、土壤不同层次上微生物数量的动态变化.结果表明:芦苇各生长期在3个层次土壤微生物数量具有相似的变化规律,从发芽期除真菌数量在20～40cm,40～60cm土层没有明显规律外,细菌、放线菌、0～20cm土层的真菌、氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌数量开始逐渐上升,至拔节期达到最高,然后逐渐下降.土壤小同层次微生物数量除反硝化细菌的变化表现为20～40cm的数量＞表层0～20cm的数量＞40～60cm的数量,在芦苇拔节期外,在其他各生长期真菌数量变化没有明显规律.在芦苇拔节期细菌、放线菌、真菌、氨化细菌、硝化细菌数量表现为表层0～20cm＞20～40cm＞40～60cm.     

新疆玛纳斯湿地土壤细菌生理类群数量变化及其与土壤环境的相关分析

本研究采用菌落稀释平板法和MPN-Griess法结合Pearson相关分析法,选取玛纳斯湿地6种不同植被(高山蒿草、草甸、芦苇、沼泽、灌木、柽柳湿地)群落生长的湿地土壤作为样地,对各样地的土壤微生物生理类群数量的季节动态及其与土壤环境因子进行相关分析。结果发现,土壤微生物生理类群的数量从大到小依次为氨化细菌反硝化细菌固氮菌亚硝酸细菌硝酸细菌。土壤微生物生理类群随季节动态变化总体趋势为:亚硝酸细菌与硝酸细菌数量为5月9月7月11月,氨化细菌和固氮菌的数量为9月7月5月11月,反硝化细菌数量为5月7月9月11月。从土层垂直分布来看,土壤微生物生理类群数量0~10 cm土层大于10~20 cm土层。各细菌生理类群与不同的土壤环境因子呈不同显著水平的正相关或负相关。以上结果表明玛纳斯湿地不同植被类型和不同土层中细菌生理类群数量的分布均存在显著差异,且与土壤环境因子呈正相关或负相关。     

不同种植年限苜蓿地亚硝化菌、反硝化菌和固氮菌的垂直分布

本文对西辽河平原不同种植年限苜蓿地亚硝酸细菌、反硝化细菌、固氮菌的垂直分布规律进行研究,结果表明,苜蓿地的亚硝酸细菌数量5月份比4月份减少4个数量级,固氮菌的数量在2个不同种植年限苜蓿地无明显差异,反硝化细菌在2年生苜蓿地中多于5年生苜蓿地,2年生苜蓿地的亚硝酸细菌多于5年生苜蓿地。试验期间土壤中反硝化细菌最多,固氮菌次之,亚硝酸细菌最少。     

衡水湖湿地土壤氮素利用微生物区系初探

衡水湖湿地土壤氮素利用细菌区系的分布调查结果表明:总体分布情况为氨化细菌＞脱氮细菌＞反硝化细菌＞亚硝酸氧化细菌＞氨氧化细菌＞固氮细菌;水平分布数量为氨化细菌、固氮细菌及硝化细菌是东湖芦苇湿地＞西湖芦苇香蒲沼泽,反硝化细菌与脱氮细菌分布则相反;垂直分布数量为氨化细菌及硝化细菌随土层加深而减少,固氮细菌、反硝化细菌及脱氮细菌随土层加深先上升后下降.     

不同灌溉方式和尿素猪粪比例对稻田氮素转化相关微生物活性的影响

【目的】弄清"薄浅湿晒"和干湿交替灌溉方式下稻田氮素转化相关微生物活性的变化规律。【方法】试验设3种灌溉方式(CIR:常规灌溉;TIR:"薄浅湿晒"灌溉;DIR:干湿交替灌溉)和3种施氮处理(FM1:全尿素;FM2:猪粪替代30%尿素;FM3:猪粪替代50%尿素),测定了分蘖期、孕穗期、乳熟期和成熟期土壤亚硝酸细菌、硝酸细菌和反硝化细菌数量以及脲酶、羟胺还原酶、亚硝酸还原酶和硝酸还原酶的活性,并分析了各微生物活性指标之间的相互关系。【结果】孕穗期不同处理土壤亚硝酸细菌、硝酸细菌和反硝化细菌数量较多,脲酶、亚硝酸还原酶和硝酸还原酶活性较高,且DIR方式下土壤羟胺还原酶活性较高。FM3处理下,与CIR方式相比,DIR方式下的土壤亚硝酸细菌数量在分蘖期提高2.31倍,分蘖期至乳熟期的平均土壤硝酸细菌数量及脲酶、羟胺还原酶、亚硝酸还原酶活性分别增加2.07、0.81、554.72和1.78倍,但是4个时期的平均反硝化细菌数量以及硝酸还原酶活性分别下降31.34%和43.82%。TIR方式下的土壤氮素转化相关微生物指标与CIR方式的差异因施肥处理和生育期而异。DIR方式下,与FM1相比,FM3处理显著增加乳熟期土壤亚硝酸细菌数量、孕穗期和成熟期硝酸细菌数量、分蘖期和成熟期反硝化细菌数量、乳熟期和成熟期土壤脲酶活性、分蘖期和乳熟期土壤羟胺还原酶活性以及孕穗期土壤亚硝酸还原酶和硝酸还原酶活性。除硝酸还原酶活性与硝酸细菌数量、亚硝酸还原酶活性之间的相关关系不显著外,其他指标之间呈显著相关。【结论】水稻孕穗期是稻田土壤氮素转化相关微生物的活跃时期,DIR方式能有效提高分蘖期和孕穗期大部分土壤氮素转化相关微生物指标,而TIR方式和FM3处理在乳熟期或成熟期可显著增加土壤氮素转化相关微生物活性。     

不同母质和植被类型下红壤pH和交换性酸的剖面特征

【目的】成土母质和植被类型是影响土壤酸化的2个主要因素,研究不同母质和植被类型下红壤pH和交换性酸的剖面变化及其酸化特征,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取3种植被类型（马尾松林、湿地松林、阔叶林）下4种母质（第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩）发育的红壤,通过测定不同层次（0—20、20—40、40—60、60—80和80—100 cm）土壤的pH及交换性酸,以及通过比较表层土壤（0—40 cm）与深层土壤（60—100 cm）pH的差异来表征红壤是否酸化及酸化程度大小。【结果】4种母质发育的剖面红壤均呈酸性或强酸性。在0—40 cm土层,4种母质红壤pH大小顺序为：花岗岩>红砂岩>第四纪红土>板页岩,3种植被类型下红壤pH大小顺序为：马尾松林>湿地松林>阔叶林,交换性酸含量则呈现相反的变化趋势;随着土层深度的增加,红砂岩、板页岩和花岗岩红壤pH呈减小趋势,交换性酸含量呈增加趋势,而第四纪红土红壤pH和交换性酸含量则呈现相反的变化趋势;在40—100 cm土层,4种母质红壤pH大小顺序为：花岗岩>第四纪红土>红砂岩>板页岩,3种植被类型下红壤pH的大小顺序为：湿地松林>马尾松林>阔叶林,交换性酸含量则呈现相反的变化趋势;随着土层深度的增加,第四纪红土、红砂岩和花岗岩红壤pH呈增加趋势,交换性酸含量呈减小趋势,而板页岩红壤pH和交换性酸含量变化不明显;通过比较表层土壤与深层土壤pH可得出：4种母质红壤的酸化程度大小顺序为：第四纪红土>红砂岩>花岗岩>板页岩;3种植被类型酸化效果的大小顺序为：湿地松林>阔叶林>马尾松林。【结论】3种植被类型下4种母质发育的红壤,剖面土壤pH和交换性酸的变异主要发生在0—40 cm土层,而40—100 cm土层pH和交换性酸的变化较小。在3种植被类型下,0—40 cm土层以第四纪红土红壤酸化最为严重,其次为红砂岩红壤和花岗岩红壤,再次为板页岩红壤;湿地松林的酸化效果最强,其次为阔叶林,以马尾松林的酸化效果最弱。     

马铃薯连作对根际土壤微生物生理类群的影响

【目的】探讨马铃薯连作对根际微生物生理类群的影响.【方法】以轮作(小麦)为对照,研究马铃薯连作1、3、5a根际土壤氨化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌、纤维素厌氧细菌和好氧细菌的变化.【结果】种植小麦的轮作土壤细菌数量显著高于马铃薯连作土壤.在马铃薯块茎形成期土壤氨化细菌数量连作1a的比连作3a、连作5a的分别提高54.32%和224.68%,土壤硝化细菌数量连作1a的比连作3a、连作5a的分别提高42.86%和566.67%,土壤亚硝化细菌数量连作1a的比连作3a、连作5a的分别提高11.11%和104.08%.【结论】氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、好氧性纤维素分解菌和厌氧性纤维素分解菌的数量随着连作年限的增加数量显著减少.     

黄土寨沟冬季底泥中氮素及微生物的分布

为给贵州冬季自然或人工湿地净化效益评价和退化生态系统修复提供参考,选取贵州红枫湖入湖河流黄土寨沟为研究对象,分析测定其底泥中氨化细菌、亚硝酸细菌、硝酸细菌、反硝化细菌、总氮（TN）、氨氮（NH4＋-N）和硝酸盐氮（NO3－-N）和其上覆水、间隙水中 TN、NH4＋-N、NO3－-N 的含量,并对其相关性进行分析。结果表明：冬季黄土寨沟河水和底泥中氮素以 NH4＋-N 为主,底泥中氮的4种微生物的数量关系为氨化细菌＞反硝化细菌＞硝酸细菌＞亚硝酸细菌,氨化细菌数量与间隙水中 NH 4＋-N 呈显著正相关（r＝0．810,P ＜0．05）,反硝化细菌数量与上覆水中 NO3－-N 呈显著负相关（r＝0．798,P ＜0．05）。解释了冬季黄土寨沟从上游至下游总氮一直升高的原因：反硝化细菌呈下降趋势,反硝化过程受阻。     

稻田土壤nirS型反硝化细菌群落对氮肥水平的响应

【目的】基于水稻田间定位试验,利用nirS功能基因研究不同氮肥水平对稻田土壤反硝化细菌群落多样性的影响。【方法】运用PCR-DGGE（聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳）结合DNA克隆测序和荧光定量PCR（Real-time PCR）技术对反硝化细菌nirS基因进行检测,分析田间定位试验第4年不同氮肥水平下稻田nirS型反硝化细菌群落结构和丰度的变化。【结果】依据DGGE图谱计算的群落多样性指数显示,与不施肥对照处理（CK）比较,施用氮肥处理（N1：75 kg N•hm-2,N2：150 kg N•hm-2和N3：225 kg N•hm-2）可促进稻田土壤nirS型反硝化细菌群落多样性指数提高,尤其在水稻生长的齐穗期和成熟期后者均显著高于前者（P＜0.05）。但群落多样性指数在N1、N2 和N3处理间的差异主要表现在水稻分蘖期和齐穗期的表层土壤中,N3可显著高于N1（P＜0.05）。冗余分析结果显示水稻生育时期对稻田土壤nirS型反硝化细菌群落结构的影响较大,表层和根层土壤的群落结构都与生育时期存在显著相关性（P=0.002,0.002）;而不同氮肥水平对群落结构的显著性影响仅表现在稻田表层土壤中（P=0.002）。荧光定量PCR结果显示氮肥水平提高可促进稻田土壤nirS型反硝化细菌丰度增加,在水稻分蘖期和齐穗期内表层和根层土壤的nirS基因拷贝数均存在CK＜N1＜N2＜N3的趋势,且以齐穗期时在表层土壤中的差异最大,不同处理间的差异都达到显著水平（P＜0.05）。同时,本研究获得稻田反硝化细菌nirS基因片段序列8条登录GenBank（登录号：JX997923、JX997924、JX997926—JX997931）。此外,本试验中N1、N2和N3处理比CK处理分别增产59%、92%和107%,表层和根层土壤中NO3--N含量也随氮肥用量提高而增加。【结论】氮肥用量增加促进了稻田土壤nirS型反硝化细菌丰度及群落多样性指数的提高,尤其在稻田表层土壤中。氮肥水平提高还可改变稻田表层土壤nirS型反硝化细菌的群落结构。综合分析表明稻田表层土壤的nirS型反硝化细菌群落对氮肥水平提高的响应程度更明显。