不同种植地苜蓿根际土壤细菌群落结构多样性差异分析

【目的】研究新疆北部不同种植地苜蓿根际细菌群落结构多样性与生态功能,分析土壤酶活性对苜蓿根际细菌群落结构的影响,为新疆苜蓿土壤微生物的分布特征提供基础数据。【方法】使用高通量测序技术对新疆北部不同种植地苜蓿根际与非根际土壤细菌群落结构多样性进行研究,比较根际与非根际土壤细菌群落结构多样性差异及与土壤酶活性之间的关系;利用Tax4Fun功能预测获得相应样地的细菌群落的生态功能。【结果】新疆北部不同种植地苜蓿根际土壤酶活性大体表现为根际大于非根际,根际微生物在提高土壤酶活性中具有重要指示作用。Alpha多样性指数与土壤中性磷酸酶之间呈显著正相关性(P<0.05)而与其他土壤酶活性之间无显著性关系,细菌群落结构特征与土壤中性磷酸酶含量具有很强的相关性。利用高通量测序技术对苜蓿根际、非根际土壤中微生物进行测序,所有2581720条序列分属于细菌的51个门、64个纲、137目、252科和600属;所有土壤样品中在门水平上,变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)丰度最高;在属水平上其中12个土样类型共同拥有的有190个属。 Tax4Fun基于SILVA数据库进行基因功能预测,苜蓿根际细菌群落所涵盖的一级功能基因为:环境信息处理(Environmental_Information_Processing)、未分类(Unclassified)、生物体系统(Organismal_Systems)、人类疾病(Human_Diseases)、新陈代谢(Metabolism)、遗传信息处理(Genetic_Information_Processing)、细胞过程(Cellular_Processes)。【结论】新疆北部不同种植地苜蓿根际土壤细菌多样性改变与土壤中性磷酸酶含量有关,根际与非根际及不同种植地之间,微生物群落组成相似,但物种多样性、细菌的生态功能存在一定差异。     

基于高通量测序的玉米和刺梨种植地土壤细菌群落多样性

【目的】探明玉米和刺梨土壤细菌群落分类和功能多样性,为种植业结构调整中采用刺梨替代玉米提供理论依据。【方法】利用16S rDNA高通量测序手段,对玉米和刺梨种植地土壤进行分析,了解不同种植地类型下细菌群落分类和功能多样性的异同。【结果】不同种植地土壤细菌物种分类组成存在差异。链霉菌属(Streptomyces)和MND1样地间差异显著,且均是刺梨地土壤中的丰度更高。相比玉米地细菌群落结构的复杂性,刺梨地细菌群落构结点和边越少,复杂性越低,网络抗毁性越强,恢复力稳定性越好,更有利于抵抗微环境的变化。与信号传导和细胞过程相关的孔蛋白在玉米地的丰度显著高于刺梨地,异戊烯基转移酶则存在相反的情况。【结论】玉米和刺梨地土壤细菌群落构成存在差异,刺梨地土壤中链霉菌属(Streptomyces)和MND1属含量均较高;刺梨地土壤细菌群落构成较简单,具有更强的环境变化抵抗能力;与跨膜运输相关的孔蛋白在玉米地土壤细菌中丰度更高。     

东北山樱根际细菌群落结构多样性分析

利用PCR- DGGE技术研究了野生与栽培两种生境下东北山樱的表层和根际土壤细菌群落结构的差异,以及野生东北山樱根际与其周围优势植物根际细菌群落结构的区别.用细菌的16S rDNA特异引物,对东北山樱和相邻其他优势植物根区土壤中提取的总DNA进行PCR扩增,通过DGGE技术对PCR产物进行分析.结果表明:无论在栽培条件...     

铅锌矿区土壤细菌群落多样性分析

对黑龙江省铅锌矿区土壤重金属污染与土壤中细菌群落结构多样性间的关系进行了研究,并分析了土壤的理化性质和土壤酶活性。PCR-DGGE图谱、DGGE聚类分析图谱、细菌群落丰富度(S)均表明土壤细菌群落结构随着重金属污染程度的加剧发生了相应变化,Shannon-Weaver指数达极显著水平差异(P<0.01),且显著低于非矿区土壤。铅锌矿区土壤重金属污染严重,铅锌质量分数较非矿区有明显地增加;土壤酶活性与非矿区土壤酶活性均存在极显著差异(P<0.01),土壤重金属质量分数与土壤酶活性呈显著负相关。可见,铅锌矿区重金属污染导致土壤环境质量发生变化,严重影响着土壤中细菌群落结构多样性。     

绿肥种植对红壤旱地生土细菌群落结构的影响

为探究红壤旱地生土种植绿肥对土壤细菌群落结构的影响,在浙江省遂昌县和景宁畲族自治县的新垦旱地设置不种植绿肥的对照,以及种植大绿豆和种植高丹草的处理,利用高通量测序技术研究不同处理表层土壤细菌多样性和群落结构的差异,并分析细菌群落与环境因子的相关性。结果表明,与对照相比,种植绿肥显著(P<0.05)提高了土壤微生物生物量碳、氮含量,且高丹草的效果优于大绿豆。种植两种绿肥作物对细菌群落多样性无显著影响。不同处理下的优势细菌门类为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteriota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、浮霉菌门(Planctomycetota)、黏球菌门(Myxococcota)、疣微菌门(Verrucomicrobiota),相对丰度共占84%以上。与对照相比,种植绿肥降低了差异标志物的数量,尤其是种植大绿豆的处理。在门水平上,种植大绿豆较高丹草大幅提高了根际土壤中拟杆菌门(Bacteroidota)的相对丰度;在属水平上,种植大绿豆处理的罗河杆菌属(Rhodanobacter)和孤岛杆菌属...     

盐胁迫下水稻根系细菌群落多样性研究

[目的]旨在获得与抗盐有关的水稻根系细菌群落,以期为盐碱水域综合种养技术开发提供支持.[方法]采用高通量测序方法,研究了不同盐浓度胁迫下的水培水稻根系微生物群落结构的变化.[结果]不同盐浓度胁迫下,水稻根系细菌群落群落丰度及多样性随着盐浓度呈现出先高后低的态势,3‰浓度胁迫下最高,5‰浓度胁迫下最低.[结论]Rhodo...     

澳洲坚果种植地土壤固氮微生物群落结构和多样性

采用qPCR和高通量测序技术对固氮相关基因(nifH)进行检测,探究农业果园经营形式下土壤固氮微生物的群落结构、多样性及其影响因素。结果表明,种植地pH值在5.0左右,属于典型的酸性土。综合分析发现,澳洲坚果园种植地带养分含量明显升高,并且种植区域养分含量也存在较大差异,说明土壤肥力分布不均。与未种植区域相比,种植区域固氮细菌(相关基因nifH)群落丰富度和多样性指数均呈下降趋势。变形菌门(Proteobacteria)为含nifH基因的固氮细菌群落优势菌门,相对丰度为18.21%～79.69%,并且种植使土壤固氮菌群落结构发生了改变。实时荧光定量PCR结果表明,固氮相关基因(nifH)拷贝数在7.325×10⁶～5.120×10⁷之间。土壤理化因素与功能基因拷贝数相关性结果表明,nifH基因拷贝数与AK、OP、NH⁺₄-N、NO^-₃-N、TN、OM等的含量均呈极显著负相关。澳洲坚果种植地中固氮细菌以变形菌门(Proteobacteria)为最优势的菌群,...     

南方红壤坡地人工林生态系统土壤细菌群落结构与丰度季节变化特征

[目的]探讨南方红壤坡地人工林生态系统土壤细菌群落结构与丰度的季节变化特征,为我国南方酸性红壤丘陵区生态修复造林树种的选择提供理论依据和参考.[方法]以湿地松林和油茶林土壤为研究对象,在两年的时间里分季节采集土壤样品,利用荧光定量PCR(qPCR)分析土壤细菌的丰度,末端限制性酶切片段长度多态性(T-RFLP)分析土壤细菌的群落结构.[结果]油茶林的土壤水含量、铵态氮和可溶性有机碳(DOC)含量及土壤细菌丰度均显著高于湿地松林土壤(P<0.05,下同),且两种林地的土壤细菌群落结构也产生明显分异.土壤细菌丰度和土壤理化性状随季节变化产生波动,但年际间变化规律不一致.两种林地土壤四季共有物种占绝对优势,群落结构季节变化不明显.土壤硝态氮、铵态氮和DOC含量与土壤细菌群落结构呈极显著相关(P<0.01).除油茶林的土壤细菌丰度与土壤水含量呈显著正相关外,其他环境因子与细菌丰度间的相关性不显著(P>0.05).[结论]树种不同而诱导的土壤养分状况变化是调控土壤细菌群落结构的关键因子.在我国南方红壤丘陵区,油茶林是一种比湿地松林更有利于提升土壤肥力和维持林地土壤生态质量的造林树种.     

渭北旱塬长期施肥试验中氨氧化细菌的多样性及群落结构分析

以中国科学院长武黄土高原农业生态试验站23 a长期施肥定位试验的土壤样品为研究对象,通过构建氨氧化细菌的amoA基因克隆文库,采用PCR-RFLP方法分析了裸地(LD)、种植不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)和氮磷共施(NP)这5个处理条件下土壤中氨氧化细菌的多样性及其群落结构.结果表明,N处理的土壤中氨氧化细菌的Shannon-Wiener(H')和Margalef(dMa)指数均最高,其次是CK、NP、P,而LD处理中最低,表明长期单施氮肥后增加了土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,长期种植作物后也同样会增加土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,但单施磷肥和氮磷共施后土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度都有所降低.基于amoA基因建立的系统进化树显示,所有来自于各处理条件下土壤中氨氧化细菌的优势种群都是属于Nitrosospira和Nitrosospira-like,与Nitrosospira cluster 3聚为一组,但优势菌种在克隆文库中所占的比例不同,表明不同的施肥处理下土壤中氨氧化细菌的群落结构发生了改变.     

多抗菌剂对植烟土壤细菌群落多样性的影响

本试验运用454焦磷酸高通量测序的方法对施用多抗菌剂的植烟土壤进行细菌群落结构分析。结果发现：植烟土壤中细菌的种类主要集中在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和厚壁菌门(Firmicutes)。施用多抗菌剂与未施用多抗菌剂的样品相比,根际土壤中细菌总纲数减少7.27%,检测到的OTU数目减少12.83%;非根际土中,细菌的总纲数减少4.62%,检测到的OTU数目减少20.31%。可见,施用多抗菌剂可以降低植烟土壤中细菌群落多样性。     

非抗虫转基因棉花对土壤细菌群落多样性的影响

田间试验条件下,为了探究非抗虫转基因棉花对土壤细菌群落多样性的影响,应用PCR-DGGE技术对转RRM2基因高产棉、转GAFP基因抗病棉、转ACO2基因优质棉及非转基因常规棉(中棉所12)种植后在吐絮期的土壤细菌群落多样性进行分析。结果表明,与常规棉相比,3种转基因棉的种植均未对土壤细菌香农-威纳指数(H)、均匀度(EH)和丰富度(S)造成显著影响,且两类棉花土壤细菌群落结构相似性较高。可见,短期内,非抗虫转基因棉花的种植对土壤细菌群落多样性无显著影响。对DGGE的优势条带序列分析发现,同源性最高的微生物分别属于拟杆菌门(Bacteroidetes)的黄杆菌纲(Flavobacteria)、噬弧菌属(Bacteriovorax)、Segetibacter,变形菌门(Proteobacteria)的α-变形菌纲(alpha proteobacterium)、地杆菌属(Geobacter),厚壁菌门(Firmicutes)的Paenisporosarcina,酸杆菌门(Acidobacterias)的酸杆菌属(Acidobacterium),它们均为不可培养微生物。     

有机肥对羊草草原土壤细菌群落多样性的影响

【目的】以呼伦贝尔天然羊草草原退化打草场为研究对象,揭示不同有机肥处理对土壤养分状况和土壤细菌群落多样性的影响,为羊草草原的改良、恢复及合理利用提供科学依据。【方法】田间试验采用单因素随机区组设计,共7个处理分别为:对照(ck),蚯蚓粪15 t·hm^-2(a1)、30 t·hm^-2(a2)、45 t·hm^-2(a3),菌渣15 t·hm^-2(b1)、30 t·hm^-2(b2)、45 t·hm^-2(b3)。本研究采用Miseq高通量测序技术,分析不同有机肥处理对土壤细菌群落多样性的影响机制。同时结合土壤化学性质,探究不同有机肥处理下细菌群落变化的环境驱动因子。【结果】不同有机肥处理可以改善土壤养分状况并形成明显的细菌群落。a3处理的土壤有效磷含量较对照显著增加37.3%。b3和a3处理土壤有效钾含量较对照显著增加62.99%和40.53%。b3处理下的地上生物量显著高于其他处理(244.11g·m^-2)。此外,施蚯蚓粪和菌渣显著增加了土...     

河套灌区不同秋浇年限对土壤细菌群落的影响

【目的】 针对内蒙古河套灌区农民自愿放弃秋浇造成干地面积逐渐增多的现象,通过调查研究不同秋浇年限对盐碱土壤细菌群落组成差异的影响,为灌区盐碱地改良与秋浇制度改革提供科学依据。【方法】 选取盐荒地（CK）、一直秋浇（AUI1）、隔2—3年秋浇（AUI2）、3—4年不秋浇（AUI3）以及6—7年不秋浇（AUI4）5种类型的典型地块,采用高通量测序（Illumina HiSeq）技术,分析不同秋浇年限处理下土壤细菌群落的变化特征,并对土壤化学性质与细菌群落进行了冗余分析以及与群落组成的相关性分析。【结果】 AUI1和AUI2处理对降低0—30 cm土层盐分含量最显著,分别比CK、AUI3、AUI4降低了128.82%和29.04%、108.76%和17.72%、108.44%和17.55%,在30—40 cm土层AUI1处理的盐分含量显著低于其他处理;各个土层的pH值均以AUI2处理最低,其0—40 cm土层pH平均值较CK、AUI1、AUI3、AUI4处理分别显著降低了0.28、0.32、0.16、0.88个单位（P＜0.05）。另外,AUI2处理0—40 cm土层微生物量碳平均含量分别较CK、AUI1、AUI3、AUI4提高了252.89%、148.59%、58.10%和60.10%,可溶性有机碳平均含量分别提高了48.41%、29.42%、6.01%和14.27%（P＜0.05）。AUI1与AUI2处理间的丰富度指数（ACE和Chao1）显著高于CK、AUI3和AUI4处理（P＜0.05）。变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为不同秋浇年限处理的3大优势菌门,占所有菌门的53.93%,而AUI2、AUI3处理分别有利于增加拟杆菌门、酸杆菌门的丰度（P＜0.05）。相关性分析结果表明,变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）与土壤微生物量碳和可溶性有机碳均具有很强的负相关性,其中与微生物量碳的相关系数分别为（r=-0.559**和-0.522*）,与可溶性有机碳的相关系数分别为（r=-0.795**和-0.820**）;而放线菌门（Actinobacteria）、奇古菌门（Thaumarchaeota）、厚壁菌门（Firmicutes）和疣微菌门（Verrucomicrobia）均与土壤盐分呈显著负相关,与土壤微生物量碳和可溶性有机碳呈显著正相关。因子分析显示,土壤盐分、pH、微生物量和可溶性有机碳总共解释了97%的群落变化,成为土壤细菌群落组成变化的主控因子,贡献率依次为：土壤盐分＞pH＞微生物量碳＞可溶性有机碳。【结论】 隔2—3年秋浇（AUI2）处理不仅可以有效降低耕层土壤盐分并能使0—40 cm土层微生物量碳和可溶性有机碳含量显著增加,而且还可提高土壤优势菌群中拟杆菌门的相对丰度。综上所述,隔2—3年秋浇（AUI2）是河套地区兼顾盐碱土壤改良与节水的优化措施。     

不同碳氮有机物料对有机菜田土壤细菌多样性的影响

通过模拟试验,利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳法(PCR-DGGE),研究了施入不同碳氮有机物料(秸秆、苜蓿、有机肥、尿素)56d后,有机生产系统菜田土壤细菌群落结构的特征。结果表明,常规和有机生产系统土壤的细菌群落结构有明显差异。由DGGE图谱ShannonWiener多样性指数分析得知,有机背景处理的细菌多样性整体高于常规背景处理,且有机生产系统土壤加秸秆处理(OS)多样性最高,加入尿素后细菌多样性降低,相反,加入苜蓿后细菌多样性升高。非加权组平均法(UPGMA)聚类分析将常规和有机背景土壤分为两大族群。DGGE条带测序和系统进化树表明,30个条带归属为Proteobacteria、Acidobacteria、Actinobacteria、Firmicutes、Verrucomicrobia。常规土壤加苜蓿(CA)处理出现的特征性条带B13与有机背景处理的共有条带B28分别与Bacillus属和Pseudomonas假单胞菌属同源性最高。     

强还原土壤灭菌处理对人参连作土壤细菌群落结构及土壤酶活的影响

强还原土壤灭菌（reductive soil disinfestation,RSD）和土壤熏蒸（soil fumigation,SF）是缓解人参连作障碍的常用方法。为研究2种方法对土壤细菌群落和土壤酶活性的影响,采用高通量测序技术和化学分析方法对强还原土壤灭菌加氯化苦熏蒸（RSD+SF）、强还原土壤灭菌加复合菌（RSD+F）、氯化苦熏蒸加复合菌（SF+F）3种方式改良的土壤细菌群落和土壤酶活性进行分析。结果表明,RSD+F组细菌群落多样性与丰富度均最高,SF+F组均最低,3组拥有相同细菌菌属431个。RSD+SF组中,丰富度最高的细菌为Gemmatimonas,其丰富度为9.17%;RSD+F组中丰富度最高的细菌为norank_f_noranko_Gaiellales,其丰富度为8.72%;RSD+F组中丰富度最高的细菌为Bacillus,其丰富度为9.16%;Bacillus为3种方式改良土壤前10种优势菌群中共有的优势菌群。土壤酶活性与土壤细菌群落结构存在显著性关系,随着生长时间的增加,不同方式改良后的连作人参土壤酶活性均具有显著性差异（P<0.05）。由此可知,3种土壤改良方式均能在不同程度地增加有益细菌属的丰富度并提高土壤酶活性,其中RSD+SF组和RSD+F组的有益细菌属数量及土壤酶活性均高于SF+F组。     

土壤肥力与植物群落物种多样性的相关性研究进展

土壤与植被作为一个密不可分的系统,对植物多样性的影响已成为该研究领域的焦点,土壤与生物之间是相互依存和相互影响的。对土壤肥力、物种多样性进行了简述,分析了土壤肥力与植被群落物种多样性的关系及其他因素对两者关系所产生的影响。     

昆明市石灰岩红壤与玄武岩红壤土壤含水量对比研究

选取昆明白龙潭和花联两地的石灰岩红壤和玄武岩红壤进行土壤水分研究,结果表明:石灰岩红壤和玄武岩红壤的天然含水量、田间持水量差异很小;但石灰岩红壤的有效含水量比玄武岩红壤低5.856个百分点,初始凋萎湿度比玄武岩红壤高4.023 5个百分点,永久凋萎湿度比玄武岩红壤高4.406 5个百分点,最大吸湿水比玄武岩红壤低4.572 5个百分点。因此,昆明地区石灰岩红壤与玄武岩红壤土壤有效含水量的差异是造成这2种土壤上植被生长状况存在明显差异的重要原因。