洱海流域油菜-水稻轮作农田土壤细菌多样性特征

【目的】解析洱海流域油菜-水稻轮作农田土壤细菌多样性特征,探讨水旱轮作对土壤微生物多样性的影响。【方法】运用微生物核糖体RNA基因靶向测序技术和荧光定量PCR技术,研究了连续7Y油菜-水稻种植后土壤细菌种群结构的组成、丰度和碳氮转化功能基因丰度变化特征,结合Perason相关性分析,解析细菌种群结构与土壤碳氮素之间的关系。【结果】土壤有机质(OM)和全氮(TN)与细菌种群中的变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)的种群相对丰度呈显著负相关关系,与绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteria)的种群相对丰度呈显著正相关关系。在油菜和水稻种植季,不同处理间Clean tags数量、OTUs丰度及α多样性指数差异性不显著(P≥5),门分类水平上的优势细菌种群相对丰度差异性不显著(P≥5)。土壤碳氮转化功能基因qPCR统计分析结果表明,处理间固碳基因cbbL-R和氨氧化基因amoA的拷贝数差异性不显著,有机碳源物料配施化肥显著提高固氮基因nifH和氨氧化基因amoA拷贝数(P0.05)。【结论】油菜和水稻种植季土壤细菌种群结构组成和碳氮转化功能基因丰度呈相似变化趋势,水旱轮作对土壤细菌种群多样性的影响不显著,其稳定性可能与土壤本底较高的碳氮素储量有关。     

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，...     

紫云英季土壤固氮微生物对外源碳氮投入的响应

【目的】分析不同外源有机物料(稻草、葡萄糖)及氮素投入对紫云英季土壤固氮微生物的调控作用,为我国南方紫云英-水稻轮作体系中秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用盆栽试验,共设7个处理,即CK(对照,不添加有机物料和氮)、稻草等量添加并配施不同量氮素(分别表示为Rs、RsN1和RsN2,对应C/N比分别为66、25和13);等秸秆碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素(即Glc、GlcN1、GlcN2)、调整C/N比与秸秆添加相应处理保持一致。采集紫云英快速生长期土壤样品,利用Illumina Miseq PE300高通量测序和绝对定量PCR技术分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【结果】单独添加外源秸秆或葡萄糖处理的土壤C/N与对照无明显差异,但增施氮肥后C/N比呈下降趋势,GlcN2处理土壤C/N显著低于对照;对于土壤速效养分,Rs和RsN1处理土壤NO3--N含量与CK类似,但RsN2处理明显增加了60%;而添加葡萄糖处理土壤NO3--N含量整体较高(增幅为35%—79%);稻草单独添加或与氮素配施对土壤速效磷含量无明显影响,添加葡萄糖处理则显著降低其含量,降幅为16%—24%,但不同氮水平之间无明显差异。不同处理土壤nifH基因拷贝数为80.4×106—140.5×106 g-1土,稻草和葡萄糖添加处理nifH基因拷贝数较CK呈增加趋势,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加导致固氮微生物α-多样性较CK整体降低,但α-多样性对氮素的响应因碳源种类而异,即稻草添加后增加氮素供应(RsN1和RsN2)处理土壤固氮微生物物种数目和Chao 1指数较Rs显著降低,降低幅度分别为6%—11%和13%—15%,而添加葡萄糖后增施氮肥则对α-多样性有一定促进作用。PCoA结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因碳源种类差异而聚集为不同组别,受氮水平供应的影响相对较小。属水平上不同物种对外源碳、氮添加的响应存在明显差异:慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)相对丰度最高,而外源碳、氮添加后较CK明显降低,且稻草添加处理的降低幅度(12.3%—19.7%)小于葡萄糖添加处理(31.6%—40.5%);第二优势菌属(地杆菌,Geobacter)对碳源添加的响应趋势与Bradyrhizobium相反,与CK相比,葡萄糖添加处理Geobacter相对丰度的增加幅度(170%—270%)明显大于秸秆添加处理(25.0%—54.6%)。同时,多元回归树、RDA及相关性分析表明土壤固氮微生物丰度、多样性和群落结构组成主要受土壤NO3--N和速效磷的影响较大。【结论】氮素供应对固氮微生物多样性和群落结构的调控作用受碳源种类(或秸秆和葡萄糖中碳源有效性差异)影响;同时,不同碳源添加后造成土壤速效磷含量的差异也可能是影响紫云英季土壤固氮微生物群落组成的重要环境因子。     

新型氮肥对玉米根际土壤固氮微生物群落的影响

为探究长期施用新型氮肥对玉米连作体系根际土壤固氮微生物（nifH基因）群落的影响,采集长期定位试验（2014年始）玉米吐丝期根际土壤样品,以不施氮肥（N0）为对照,分析同常规尿素（CU）相比,3种新型氮肥[控释尿素（SU）、稳定性肥料（SF）、硫包衣尿素（SCU）]的施用对土壤固氮微生物群落的影响差异。结果表明：不施氮肥处理的固氮微生物nifH基因丰度高于施氮肥处理,不同氮肥处理中,稳定性肥料处理的固氮微生物nifH基因丰度（3.4×10⁶ copies·g^-1）显著低于其他处理,pH（相对影响值为44.51%）和有机质（相对影响值为35.01%）是影响固氮微生物nifH基因丰度的主要因素。与不施氮肥相比,氮肥施用降低了固氮微生物nifH基因的丰富度及多样性,与常规尿素处理相比,新型氮肥提高了nifH基因的丰富度指数但降低了多样性指数。固氮微生物nifH基因属水平主导物种为Desulfovibrio（相对丰度为14.11%~33.39%）、Stenotrophomonas（相对丰度为2.66%~17.72%）和Bradyrhizobium （相对丰度为2.68%~6.32%）。是否施氮对土壤固氮微生物群落结构的变化有显著影响（P=0.001）,但施用不同新型氮肥处理与常规尿素相比对群落结构变化无显著影响（P=0.1）。研究表明,施用新型氮肥提高了固氮微生物nifH基因丰富度,改变了固氮微生物的群落结构。     

稻虾共作对稻田土壤反硝化细菌nosZ基因 数量、多样性及群落结构的影响

对稻虾共作模式下水稻土壤反硝化细菌群落进行研究,以期揭示稻虾复合种养模式下土壤反硝化细菌丰度、群落多样性及组成,为科学研究稻虾共作模式的土壤微生物多样性,维持土壤地力提供理论依据。依托长江大学农学院基地设置常规中稻种植模式(MR)、稻虾共作模式(CR)等2种模式,利用荧光定量PCR和高通量测序平台比较2种模式下水稻土壤反硝化细菌nosZ基因的数量、群落多样性及群落组成。结果表明,稻虾共作显著提高水稻土壤硝态氮、全碳、全氮含量,对碱解氮含量、pH值、碳氮比及铵态氮含量无显著影响。nosZ基因在MR、CR处理中的基因丰度分别为1 g干土1.51×10~6、2.23×10~6拷贝数,CR处理中nosZ基因丰度是MR的1.48倍。CR处理显著提高了土壤nosZ基因的丰度。通过对α群落多样性指数进行方差分析可知,CR处理与MR处理间微生物群落多样性差异不显著。经韦恩(Venn)分析,在目和科水平上,MR处理与CR处理的微生物群落组成显示出较高的相似度,在属与种水平上,2个处理下的土壤微生物群落结构存在差异性,CR处理下的土壤缺失沼泽红假单胞菌。经冗余分析,土壤总碳(TC)含量对nosZ基因群落结构的影响最为显著,其次是pH值、碱解氮含量、硝态氮含量与铵态氮含量。综合分析,稻虾共作可显著提高水稻土壤nosZ基因丰度,稻虾轮作对群落多样性的影响较小,其在种水平上缺失了沼泽红假单胞菌。常规中稻种植模式与稻虾共作模式下的土壤微生物群落结构虽保有一定的相似度,但仍存在差异,土壤总碳含量是影响群落结构差异的主要原因。     

土壤氮循环微生物过程的分子生态学研究进展

固氮作用、硝化作用和反硝化作用是土壤微生物参与氮素循环的三个重要方面。自分子生态学方法应用于土壤学后,土壤微生物作用于氮素循环过程的机理研究取得了若干重要进展。包括:1)利用固氮菌的nifH基因作为分子标记研究有机质、氮素与固氮微生物之间的关系,发现固氮微生物的丰度和群落结构与土壤有机质含量呈正相关。然而,固氮微生物的丰度和群落结构与土壤速效N含量呈负相关,施用氮肥会抑制固氮微生物的生长,施氮土壤固氮微生物数量减少,多样性降低。2)以氨氧化微生物功能基因为探针,揭示了土壤pH与氨氧化微生物分布关系密切,碱性土壤中氨氧化细菌是硝化作用主要参与者,而酸性土壤中氨氧化古菌是硝化作用的主导者。土壤中N素的含量也影响氨氧化微生物的数量和群落结构,施入氮肥后氨氧化微生物的数量和活性增加。3)利用反硝化功能基因为分子标记研究土壤因子对反硝化细菌群落的影响,阐明了土壤可溶性有机碳、pH和土壤水分是影响反硝化细菌数量和群落结构的重要因子,并且发现土壤反硝化细菌与土壤反硝化能力和氧化亚氮释放之间存在着一定的联系,但这种联系在不同研究对象中存在差异,需要进一步确认。目前,利用分子生物学技术解析土壤氮素循环微生物生态功能取得了重要的进展,但还需进一步深入。今后,将采用包括同位素在内的示踪技术与分子生物学方法相结合共同分析氮循环不同代谢过程微生物种群间的相互关系以及氧化亚氮产生与硝化和反硝化微生物之间的关系。     

改良剂对酸性植烟土壤固氮菌群落结构和丰度的影响

【目的】研究不同改良剂对酸性植烟土壤固氮菌群落和丰度的影响,从固氮微生物角度为改良剂的筛选及其推广应用提供科学依据。【方法】采用田间单因素随机试验,设4个改良剂处理,分别为硅钙钾镁(T1)、白云石粉(T2)、硅钙钾镁+生物炭(T3)和白云石粉+生物炭(T4),以不施用改良剂为对照(CK)。烟叶旺长期进行烟株农艺性状调查并采集根际土壤样品,以nifH基因作为分子标记,应用荧光定量PCR和高通量测序技术,研究不同处理的土壤固氮菌丰度和群落结构变化特征,并分析土壤固氮菌群落结构变化的主要驱动因素。【结果】施用不同改良剂普遍提高了烟株农艺性状及土壤p H、有机碳含量和C/N。施用改良剂可显著提高土壤固氮菌nifH基因丰度(P<0.05,下同),T1、T2、T3和T4处理分别较CK提高2.97、3.32、4.68和3.81倍。施用改良剂也提高了土壤固氮菌群落α多样性,且Chao1、ACE、Shannon和Simpson指数均以T3处理最高。相关分析结果表明,固氮菌丰度、Chao1和ACE指数与土壤pH呈显著正相关。在门水平上,共获得5个类群,其中放线菌门(Actinobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为优势类群。改良剂施用对固氮菌群落结构有显著影响,优势门和属发生变化,硅钙钾镁+生物炭处理显著增加放线菌门、蓝藻门、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和固氮螺菌属(Azospirillum)相对丰度。冗余分析结果表明,土壤pH、有机碳、硝态氮和C/N是驱动固氮菌群落结构变化的主要因素。【结论】硅钙钾镁+生物炭混施处理对缓解土壤酸化、改善烟田环境、促进烟株生长及提高固氮菌nifH基因丰度、群落α多样性和优势类群相对丰度效果显著,适合在酸性植烟土壤中推广应用。     

氮肥减施对花生根际土壤固氮微生物多样性的影响

设置施氮N3(64 kg/hm~2)、减量施氮N2(51 kg/hm~2)、减量施氮N1(34 kg/hm~2),不施氮N0共4个施氮水平,对花生单作、玉米花生间作体系中花生根际土壤样品运用Illumina MiSeq高通量测序技术测序并分析固氮微生物的多样性。结果表明,在单作花生根际土中固氮微生物的多样性和丰度随着氮肥的减施表现出升高的趋势,而在间作花生根际土中固氮微生物的多样性和丰度则随着氮肥的减施出现降低的趋势。对24个花生根际土壤样品进行测序分析得到,固氮微生物可操作分类单元(OTUs)在分类学门、科和属水平上可归类为8个门、29个科和37个属,其中在门水平上有3个优势类群,共占所有门的97.7%以上,分别为变形菌门(Proteobacteria)、细菌未分类门(p_unclassified_k_,norank_d_Bacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)。氮肥减施条件下固氮微生物群落结构在单作花生根际土壤中比较相似,在间作花生根际土壤差异较大。试验表明,氮肥减施有利于单作花生根际土壤固氮微生物的生长,增强固氮微生物相对土壤中其他微生物的竞争优势,提高固氮微生物的多样性和丰度。而氮肥减施不利于间作花生根际土壤固氮微生物的生长繁殖,降低了间作花生根际土壤固氮微生物的多样性和丰度。     

模拟氮沉降对贝加尔针茅草原土壤氮转化微生物的影响

草地土壤是温室气体重要的源和汇,认识草地生态系统氮转化过程有助于预测氮循环对未来氮沉降增加的响应与反馈机制。依托于2010年在内蒙古贝加尔针茅草原设置的长期模拟氮沉降增加的氮添加试验,共设置了8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300 kg N·hm~(-2)·a~(-1))。应用荧光定量PCR方法,研究氮转化功能基因丰度对不同氮添加水平的响应。2015年8月取样分析结果表明:固氮微生物(nifH)基因丰度随着氮添加水平的升高,表现为先升高后降低的趋势。低于200 kg N·hm~(-2)·a~(-1)硝酸铵处理有利于固氮菌生长。低氮添加(N15、N30和N50)对氨氧化细菌(AOB-amoA)和氨氧化古菌(AOA-amoA)基因丰度无显著影响。高氮添加(N100、N150、N200和N300)显著提高了AOB基因丰度,降低了AOA基因丰度。高氮添加(N150、N200和N300)显著降低了nirK基因丰度。随着氮添加量的增加,高氮添加促进了AOB主导的氨氧化过程,而反硝化微生物丰度的减少提高了氨氧化产物硝酸盐的积累,继而提高了土壤硝酸盐含量。     

不同施氮水平对水稻产量、吸氮量及土壤肥力的影响

[目的]研究不同施氮量对水稻产量、吸氮量、土壤肥力情况的影响。[方法]通过大田定位监测和分析,研究上海郊区沟干泥水稻土不同施肥处理对水稻产量、吸氮量及土壤肥力的影响。[结果]常规施肥处理产量与减量处理作物产量差异不显著(P>0.05),生物量高于减量施肥,但籽粒比重减少;吸氮量高于减量施肥,种植前后土壤氮含量变化差距不大。[结论]减量施肥不会降低土壤后续生产力。     

植物覆盖对蕉园土壤质量和微生物多样性的影响

[目的]研究植物覆盖对蕉园土壤养分、酶活性、微生物多样性和功能微生物的影响,明确植物覆盖改善蕉园土壤质量的效果,为植物覆盖在香蕉可持续性生产中的应用提供理论依据和技术支持.[方法]以传统种植方式(裸露土壤)为对照,以自然生杂草和种植豆科植物大翼豆[Macroptilium atropurpureum(DC.)Urb.]为植物覆盖处理,分析植物覆盖对云南省蕉园土壤质量和和微生物多样性的影响.[结果]植物覆盖可有效提升蕉园非根际土壤的有机质和碱解氮含量,自然生杂草和豆科植物覆盖处理分别较裸露土壤对照显著增加24.80%~39.62%和31.63%~89.54%(P<0.05,下同),但对根际土壤的理化性质影响较小.植物覆盖显著影响根际和非根际土壤的酶活性,与裸露土壤对照相比,自然生杂草和豆科植物覆盖处理的根际土壤蔗糖酶和磷酸酶活性分别增加40.32%~52.92%和9.21%~43.10%,土壤过氧化氢酶活性下降5.88%~26.94%;非根际土壤的蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分别增加26.82%~114.98%、19.85%~65.77%和22.52%~33.82%;与香蕉定植前相比,植物覆盖明显提升了根际土壤的蔗糖酶和脲酶活性,显著提升了非根际土壤的蔗糖酶和过氧化氢酶活性.植物覆盖影响根际和非根际土壤的微生物多样性指数,与香蕉定植前相比,蕉园土壤微生物多样性指数总体上呈下降趋势;植物覆盖显著影响非根际土壤的碳氮功能拷贝数,与裸露土壤对照相比,固碳微生物(cbbL-R)、固氮微生物(nifH)、氨氧化古菌(amoA-A)和氨氧化细菌(amoA-B)的碳氮功能基因拷贝数分别增加55.97%~69.28%、39.60%~46.36%、16.52%~379.39%和23.98%~48.15%,但对根际土壤的影响较小.[结论]植物覆盖能有效提升蕉园土壤质量,特别是非根际土壤的微生物多样性指数和碳氮功能基因拷贝数等指标,而对根际土壤影响较小.不同覆盖处理中,豆科植物覆盖效果优于自然生杂草覆盖.     

短期不同耕作方式对水稻根际土壤细菌群落结构多样性的影响

[目的]研究短期不同耕作方式对水稻根际土壤细菌群落结构多样性的影响,为阐释耕作对稻田土壤微生物多样性的形成机制提供科学依据.[方法]以旋耕、免耕和粉垄3种不同耕作方式下的水稻根际土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术结合土壤理化性质,分析不同耕作方式下水稻根际土壤细菌群落多样性特征及其与土壤理化因子的关系.[结果]旋耕、免耕和粉垄处理文库覆盖率均较高,分别为98.96%、98.93%和99.04%.Alpha多样性分析结果显示,粉垄处理水稻根际土壤细菌群落多样性Shannon指数显著高于免耕处理(P<0.05,下同).旋耕、免耕和粉垄处理分别获得2747、2734和2813个OTUs,处理间无显著差异(P>0.05).各样本共检测到细菌类群206个种,隶属于47门48纲85目134科217属.物种群落组成分析表明变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门和硝化螺旋菌门是水稻根际土壤细菌主要优势菌群,共占比69.96%~73.51%;不同耕作处理水稻根际土壤细菌群落结构差异主要表现在菌群的相对丰度上,变形菌门、硝化螺旋菌门、浮霉菌门、放线菌门和绿菌门的相对丰度在3种耕作方式间差异显著.旋耕和免耕处理间OTU水平相似性较高.主成分分析结果显示,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)菌群结构的差异性贡献率分别为43.15%和23.79%,细菌群落结构表现为粉垄处理受PC1影响明显、旋耕和免耕处理受PC2影响明显.冗余分析结果表明前2个排序轴共解释69.09%细菌群落变化;速效磷、碱解氮和pH是影响细菌群落的重要因子,与变形菌门、硝化螺旋菌门、浮霉菌门、放线菌门和绿菌门的群落分布显著相关.[结论]短期不同耕作方式可在一定程度上改变稻田土壤细菌群落多样性,不同耕作方式间的差异主要体现在细菌群落相对丰度上;土壤速效磷、碱解氮和pH是影响水稻根际土壤细菌群落分布的重要因素.从土壤微生物群落形成角度考虑,粉垄栽培优于旋耕和免耕.     

华北落叶松根际土壤氮素细菌类群和氮素代谢研究

采用经典的统计学方法和相关性及排序分析,连续3年(2017—2019年)研究不同林龄华北落叶松(幼林、中林、成熟林和过熟林)根际土壤氮素细菌类群和氮素代谢,并探讨了土壤氮素细菌类群和土壤养分含量之间的关系.结果表明:(1)华北落叶松根际土壤pH值显著低于非根际土壤(P<0.05),根际土壤有机碳、全氮和有效磷的含量均显著高于非根际土壤(过熟林除外),根际和非根际土壤有机碳、全氮和有效磷的含量呈一致的变化趋势,随着华北落叶松林龄的增长表现出先增加后降低的趋势,在成熟林阶段达到最大值.(2)华北落叶松根际和非根际物种丰富度指数、均匀度指数和碳源利用指数随着林龄增加呈先增加后降低趋势,在成熟林阶段达到最大值;幼林、中林和成熟林根际丰富度指数、均匀度指数和碳源利用指数显著高于非根际土壤,而过熟林根际与非根际土壤差异不显著.不同林龄根际与非根际土壤微生物优势度指数差异不显著.(3)参与氮素循环的细菌共4类11属,其中固氮细菌有拜叶林克氏菌属、慢生根瘤菌属、根瘤菌属和弗兰克氏菌属,硝化细菌有硝化杆菌属和亚硝化螺菌属,反硝化细菌有假单胞菌属、罗尔斯通菌属、伯克氏菌属、芽孢杆菌属和链霉菌属,氨化细菌有芽孢杆菌属和假单胞菌属.(4)土壤养分含量和微生物多样性指数与固氮细菌相对丰度密切相关,其中土壤pH值对土壤固氮细菌相对丰度贡献为负,土壤养分含量对土壤固氮细菌相对丰度贡献为正,是土壤固氮细菌相对丰度的重要影响因素.(5)冗余分析结果显示,土壤环境因子分别解释了根际和非根际土壤固氮细菌相对丰度的83.38％和80.93％的总特征值,由此表明,土壤环境因子对土壤固氮细菌相对丰度有显著影响.其中对土壤固氮细菌相对丰度影响较大的有有机碳含量和全氮含量,而pH值对土壤固氮细菌相对丰度影响为负.     

聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯生物降解膜对土壤氨氧化和反硝化微生物变化的影响

【目的】研究聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(Poly(butylene adipate-co-terephthalate),PBAT)生物降解膜对土壤理化性质及氮循环相关微生物的影响。【方法】以铺覆PE膜为对照,利用实时荧光定量PCR和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术解析铺覆PBAT生物降解膜中土壤氮循环相关微生物的数量和群落多样性。【结果】同种作物(除棉花外)铺覆PE膜和PBAT生物降解膜土壤理化性质差异不显著。同种作物铺覆PBAT生物降解膜与PE膜之间,AOA-amoA、AOB-amoA及nosZ基因丰度无显著差异,而不同作物对AOA-amoA、AOB-amoA及nosZ基因丰度的影响较为明显。【结论】PE膜和PBAT生物降解膜对土壤理化性质及氮循环微生物的影响差异不显著, PBAT生物降解膜可以作为PE膜的替代品以解决PE膜造成的白色污染。     

长期施肥对黄泥田土壤微生物群落结构和多样性的影响

为揭示微生物群落结构特征和多样性对不同施肥的响应机制及与土壤环境因子的关系,以黄泥田水稻土为研究对象,设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)3个处理,采用Illumina Miseq高通量测序平台对土壤细菌16S r RNA基因和真菌ITS基因进行测序,分析不同施肥对细菌、真菌群落结构和多样性的影响。结果表明,黄泥田土壤细菌的主要类群为Acidobacteria、Proteobacteria、Chloroflexi、Actinobacteria和Firmicutes,而真菌主要由Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota构成。长期施肥导致土壤细菌和真菌群落结构及相对丰度产生显著差异。与CK相比,NPK和NPKS处理黄泥田土壤的Proteobacteria、Actinobacteria和Zygomycota相对丰度分别增加26.58%和45.84%、30.36%和55.45%、86.17%和68.08%。细菌的α多样性方面,不同处理的Shannon和Simpson指数无显著性差异,但NPK处理的Chao1和ACE指数均显著低于CK和NPKS处理。真菌α多样性指数均表现为NPK处理显著低于CK和NPKS处理。RDA分析结果表明,细菌群落结构主要受盐度、孔隙度、总氮、微生物生物量氮、有机质、微生物生物量碳和含水量的影响,而真菌群落结构的关键影响因素是含水量、孔隙度和盐度,其次为总氮、微生物生物量氮、有机质和微生物生物量碳。土壤p H对细菌和真菌的群落结构影响较小。因此,不同施肥影响细菌和真菌的群落结构组成和多样性。有机无机肥配施提高细菌和真菌的多样性,改变细菌和真菌的群落结构组成,为改良土壤质量和维持农田生态系统功能提供理论依据。     

地下煤火不同燃烧阶段上覆土壤微生物群落功能多样性

[目的]了解不同燃烧阶段地下煤火上覆土壤微生物群落功能多样性.[方法]利用BIOLOG指纹图谱方法,分析新疆吉木萨尔县境内不同燃烧阶段地下煤火风化期、氧化期、自燃期、全面燃烧期、硫磺析出期、芒硝析出期和熄灭期的上覆土壤微生物功能多样性.[结果]地下煤火不同燃烧阶段上覆土壤理化性质差异显著,自燃期硝态氮含量最高,熄灭期有机质含量最低;不同时期微生物群落碳源利用能力及多样性均低于对照;主成分分析表明,土壤微生物在31种碳源构建的二维体系分布差异明显,微生物群落结构在地下煤火发生发展过程中呈现动态变化;相关性分析显示,土壤pH是影响地下煤火上覆土壤微生物群落利用碳源差异的显著因素.[结论]地下煤火降低上覆土壤微生物群落功能多样性,不同燃烧阶段微生物群落功能多样性差异显著,这对地下煤火区生态恢复具有一定参考利用价值.     

生态浮床池塘水体核心微生物种类及氮循环功能研究

为探索生态浮床池塘水体微生物对氮循环的贡献及其潜在驱动机制,本研究采用16S rRNA基因扩增子测序和宏基因组测序技术联合解析有无生态浮床水体中微生物群落结构及氮循环功能差异。群落结构分析结果表明,与无浮床水体相比,浮床水体中变形菌门（Proteobacteria）微生物占主要优势。微生物群落结构发生明显改变,浮床水体中C39、甲基杆菌属（Methylobacter）、栖湖菌属（Limnohabitans）、多核杆菌属（Polynucleobacter）和黄杆菌属（Flavobacterium）的相对丰度显著增加（P<0.05）。试验期间,浮床水体微生物Shannon多样性指数显著降低（P<0.05）,而Chao丰富度指数显著升高（P<0.05）。甲基杆菌、热单胞菌（Caldimonas）和伯克氏菌（Bulkholderia）是浮床水体脱氮过程中关键核心微生物组。氮循环功能研究结果表明,铺设生态浮床后,浮床水体氮代谢活动能力显著增强（P<0.05）,以固氮（nifH、nifD、nifK）、反硝化（narG、napA、nirS、norB和nosZ）和异化硝酸盐还原...     

氮肥用量优化对甜玉米氮肥吸收利用率及氮循环微生物功能基因的影响

[目的]研究氮肥用量优化对甜玉米氮肥利用率及根际土壤氮循环微生物功能基因的影响,为农业生产中氮肥减施及高效利用提供参考.[方法]在磷、钾肥用量优化一致的基础上,设3个施氮水平:(1)对照,不施氮;(2)常规施氮水平,氮用量420 kg/ha;(3)优化施氮水平,氮用量330 kg/ha.玉米成熟期采集植株样品及土壤样品,采用常规分析、根际土壤高通量测序和功能基因芯片(GeoChip 5.0)技术,对不同氮肥用量处理甜玉米产量、可溶性糖含量、土壤氮肥利用率、细菌群落结构及氮循环功能基因进行分析.[结果]与对照相比,优化施氮水平与常规施氮水平均能显著提高甜玉米鲜苞产量(P<0.05,下同),但二者间无显著差异(P>0.05,下同),优化施氮水平的可溶性糖含量最高(122.2 mg/kg),显著高于常规施氮水平(113.8 mg/kg),氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力也分别较常规施氮水平处理提高8.5%(绝对值)和7.7 kg/kg.9个土壤样品16S rRNA高通量测序共检测到144736个OTUs,分属于46门106纲213目289科404属.优化施氮水平与氮循环相关的固氮菌属Rhodanobacter和Bradyrhizobium的相对丰度高于常规施氮水平,而氨氧化细菌Bryobacter和硝化作用细菌Candidatus_Nitrocosmicus的相对丰度则低于常规施氮水平.采用GeoChip 5.0技术在9个土壤样品中共发现了2752个氮循环基因,分属于8个亚类功能.其中固氮、氨化、硝化、同化氮还原、氮同化和异化氮还原等作用表现为优化施氮水平高于常规施氮水平,除固氮作用外,两个处理间差异显著;氨氧化作用表现为常规施氮水平高于优化施氮水平,但两个处理间差异不显著.[结论]氮肥用量优化有助于调控参与氮循环关键环节的细菌菌属丰度,促进氮循环微生物功能基因的固氮作用和氨化作用,提高土壤氮肥吸收利用率和甜玉米可溶性糖含量,且甜玉米鲜苞产量与常规施氮水平相当,在氮肥减量增效的同时达到甜玉米稳产提质的效果,可作为推荐施肥方式进行推广应用.     

紫云英季土壤固氮微生物对外源碳氮投入的响应

【目的】分析不同外源有机物料（稻草、葡萄糖）及氮素投入对紫云英季土壤固氮微生物的调控作用,为我国南方紫云英-水稻轮作体系中秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用盆栽试验,共设7个处理,即CK（对照,不添加有机物料和氮）、稻草等量添加并配施不同量氮素（分别表示为Rs、RsN₁和RsN₂,对应C/N比分别为66、25和13）;等秸秆碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素（即Glc、GlcN₁、GlcN₂）、调整C/N比与秸秆添加相应处理保持一致。采集紫云英快速生长期土壤样品,利用Illumina Miseq PE300高通量测序和绝对定量PCR技术分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【结果】单独添加外源秸秆或葡萄糖处理的土壤C/N与对照无明显差异,但增施氮肥后C/N比呈下降趋势,GlcN₂处理土壤C/N显著低于对照;对于土壤速效养分,Rs和RsN₁处理土壤NO₃ ^--N含量与CK类似,但RsN₂处理明显增加了60%;而添加葡萄糖处理土壤NO₃ ^--N含量整体较高（增幅为35%—79%）;稻草单独添加或与氮素配施对土壤速效磷含量无明显影响,添加葡萄糖处理则显著降低其含量,降幅为16%—24%,但不同氮水平之间无明显差异。不同处理土壤nifH基因拷贝数为80.4×10 ⁶—140.5×10 ⁶ g ^-1土,稻草和葡萄糖添加处理nifH基因拷贝数较CK呈增加趋势,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加导致固氮微生物α-多样性较CK整体降低,但α-多样性对氮素的响应因碳源种类而异,即稻草添加后增加氮素供应（RsN₁和RsN₂）处理土壤固氮微生物物种数目和Chao 1指数较Rs显著降低,降低幅度分别为6%—11%和13%—15%,而添加葡萄糖后增施氮肥则对α-多样性有一定促进作用。PCoA结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因碳源种类差异而聚集为不同组别,受氮水平供应的影响相对较小。属水平上不同物种对外源碳、氮添加的响应存在明显差异：慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）相对丰度最高,而外源碳、氮添加后较CK明显降低,且稻草添加处理的降低幅度（12.3%—19.7%）小于葡萄糖添加处理（31.6%—40.5%）;第二优势菌属（地杆菌,Geobacter）对碳源添加的响应趋势与Bradyrhizobium相反,与CK相比,葡萄糖添加处理Geobacter相对丰度的增加幅度（170%—270%）明显大于秸秆添加处理（25.0%—54.6%）。同时,多元回归树、RDA及相关性分析表明土壤固氮微生物丰度、多样性和群落结构组成主要受土壤NO₃ ^--N和速效磷的影响较大。【结论】氮素供应对固氮微生物多样性和群落结构的调控作用受碳源种类（或秸秆和葡萄糖中碳源有效性差异）影响;同时,不同碳源添加后造成土壤速效磷含量的差异也可能是影响紫云英季土壤固氮微生物群落组成的重要环境因子。