典型网纹红土结构土壤细菌群落及其生态网络特征

我国亚热带地区红壤下部的网纹红土通常被认为是第四纪古气候和古环境变化的记录载体。迄今为止，对土壤细菌群落在土壤结构体尺度上的分异特征及其影响因素了解甚少。作为红壤关键带地下结构的重要组成部分，网纹红土独特的红-白相间的土体结构可能引起土壤细菌群落在其上的差异分布。阐明网纹红土结构土壤细菌群落特征对探索红壤关键带深部生态系统的生物多样性和多功能性具有重要的生态学意义。本研究以典型网纹红土结构体为研究对象，将其拆分为红色基质和白色网纹两部分，利用16S rRNA高通量测序分析红/白部分细菌群落与细菌生态网络的特征。结果表明，网纹结构体红白部分细菌群落结构差异显著，红色基质部分放线菌门和厚壁菌门等细菌显著富集；白色网纹部分酸杆菌门、硝化螺旋菌门等细菌相对丰度显著富集。细菌生态网络分析结果表明，白色网纹部分的细菌网络节点和连线较多，聚类系数较低，说明白色网纹部分细菌之间相互作用关系更复杂。典范对应分析表明，网纹结构体环境异质性造成了细菌群落在网纹红白部分的差异分布。其中质地是决定细菌群落及其生态网络差异最重要的环境因子.此外,在网纹的红色基质部分，矿质养分的含量与细菌群落的组成密切相关。     

不同风化程度凝灰岩表生细菌群落结构与功能比较

本研究利用高通量测序技术、Biolog EcoPlate检测法结合生物信息学分析手段比较研究了江西省抚州市东乡县低风化(LR)和高风化凝灰岩(MR)以及附近红壤(SS)样品表生细菌群落α-多样性、群落结构与功能的差异。结果表明,随着凝灰岩风化程度的加剧,细菌群落独特OTU数目、Chao1指数以及微生物碳利用率和代谢多样性香农指数逐渐增高。酸杆菌门(Acidobacteria,相对丰度17.8% ~ 40.7%)、放线菌门(Actinobacteria,9.2% ~ 29.2%)和变形菌门(Proteobacteria,18.8% ~ 34.6%)是该生境中的优势菌门。随着凝灰岩风化程度的加剧,Acidobacteria相对丰度越来越高,而Actinobacteria和Alphaproteobacteria相对丰度逐渐降低。岩石样品pH、有机质(OM)含量以及有效态P、K和Ca的含量解释了凝灰岩表生细菌99% 的群落结构变异。PICRUSt2对细菌群落功能预测结果表明,3组样品中编码碳酸酐酶(CA)、鞭毛合成和有机酸产生功能基因相对丰度的排序为SS>MR>LR,而LR中产铁载体相关功能基因相对丰度最高。综上,随着风化程度的加剧,凝灰岩表生细菌群落α-多样性随之升高,群落结构发生显著变化,表生细菌群落可能同时通过多种方式风化凝灰岩;且微生物群落对于不同种类碳源具有不同的优先利用模式。研究结果进一步丰富了凝灰岩风化形成红壤过程中微生物群落结构与功能的变迁规律。     

不同烤烟种植模式对贵州土壤养分、酶活性及细菌群落结构的影响

贵州是我国第二大烤烟种植省份,为获得更高的经济效益,烟区常采用连作的种植模式。本研究采取大田试验,通过设置4个处理:烤烟连作(T)、白菜-烤烟轮作(C-T)、豌豆-烤烟轮作(P-T)、绿肥-烤烟轮作(GM-T),分析不同烤烟种植模式对贵州土壤养分、酶活性及细菌群落结构的影响。结果表明,烤烟轮作使土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)、全氮(TN)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和微生物量磷(MBP)分别提高了0.77%~12.44%、10.78%~38.51%、11.76%~17.65%、10.65%~20.67%、36.58%~160.36%和14.66%~36.21%;土壤中铵态氮(AN)、硝态氮(NN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)含量分别降低了1.01%~71.67%、19.29%~24.32%、23.09%~52.21%和6.18%~10.09%。与T处理相比,烤烟轮作提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性,提升幅度为12.38%~42.96%和4.00%~22.67%,以GM-T处理效果最佳。同时,烤烟轮作提高了细菌OTU数量,并改变了细菌群落的相对丰度,但未对细菌群落组成产生影响。此外,轮作还增加了土壤中有益细菌类群数量,尤其是杆菌类细菌。冗余分析(RDA)结果显示,MBP是驱动群落变异的主要因子,且与黄杆菌属和褚氏杆菌属呈正相关关系。综上所述,通过烤烟轮作可以均衡土壤养分、改善土壤微环境,以GM-T处理效果最佳。本研究结果可为贵州省烤烟的种植提供理论参考,为解决烤烟连作问题提供技术支撑。     

盐地碱蓬根际土壤细菌群落结构及其功能

盐地碱蓬作为生物改良盐碱地的理想材料,其根际土壤微生物对土壤改良发挥着重要作用。为了深入探索环渤海滨海盐碱地碱蓬根际土壤细菌群落结构组成及其功能,采用Illumina Misep高通量测序平台对环渤海地区滨海盐碱地盐地碱蓬根际土壤和裸地土壤进行测序。从16个样本中获得有效序列734 792条, 4 285个OTUs,归属于41门、100纲、282目、400科、892属、1 577种。盐地碱蓬根际土壤细菌群落由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯曲门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、蓝藻细菌门(Cyanobacteria)、髌骨细菌门(Patescibacteria、浮霉菌门(Planctomycetes)组成。Alpha多样性计算结果表明,盐地碱蓬根际土壤细菌群落结构多样性高并与裸地土壤间差异显著;LEfSe(LDAEffectSize)分析发现,盐地碱蓬与裸地差异指示种明显不同。PCoA与相关性Heatmap表明,盐地碱蓬、速效氮、速效钾、速效磷、电导率是影响土壤细菌目类水平群落组成的主要因子。PICRUSt(Phylogenetic InvestigationofCommunitiesbyReconstructionofUnobserved States)分析表明微生物群落在新陈代谢等40个功能方面盐地碱蓬根际土壤比裸地土壤高。本研究表明盐地碱蓬覆盖能够降低土壤盐分,增加土壤养分,对土壤细菌群落多样性及其功能有积极作用。     

有机肥对煤矿复垦土壤团聚体碳氮磷含量及细菌群落的影响

【目的】施用有机肥可以有效改善煤矿复垦土壤肥力低、团聚体数量少和土壤微生物活性低的问题。研究施用不同有机肥对复垦土壤团聚体中碳氮磷养分及细菌群落变化特征的影响,为复垦土壤合理培肥提供科学依据。【方法】依托山西省孝义市采煤塌陷区进行5年的定位培肥试验,供试作物为玉米。田间试验设施用鸡粪、猪粪、牛粪、化肥4个处理,另设一个不施肥对照。施肥处理每年养分总投入量为N 200 kg/hm²、P₂O₅100 kg/hm²、K₂O 100 kg/hm²,有机肥用量以P₂O₅ 100 kg/hm²为标准折算,氮、钾不足部分以化肥补充。在第5年玉米收获后,采集0—20 cm土壤样品,以干筛法将土壤样品分为>2 mm、0.25～2 mm和<0.25 mm 3个粒径组,通过常规化学方法测定各粒径土壤团聚体中碳、氮、磷养分含量,采用16S rRNA高通量测序法测定细菌群落及相对丰度。【结果】1)与CK相...     

生物炭对酸化茶园土壤性状和细菌群落结构的影响

  【目的】   生物炭作为一种高效、绿色、多功能的土壤调理剂受到了广泛关注,但生物炭对酸化茶园土壤改良的长期效应还缺乏了解。研究施用生物炭5年后对茶园土壤性状和细菌群落结构的影响,为生物炭在酸化土壤改良上的合理应用提供科学依据。   【方法】   茶园生物炭田间试验在福建安溪县进行,茶园种植年限超过7年,茶树品种为铁观音,土壤为黄壤 。试验设生物炭施用量0、2.5、5、10、20和40 t/hm2共6个水平,一次施入土壤,5年后调查了茶园土壤pH、电导率 (EC)、可溶性有机碳含量、细菌群落结构变化及它们间的相关关系。   【结果】   施用生物炭5年后,茶园土壤pH提高了0.16～1.11个单位,可溶性有机碳含量提高了52.6%～92.3%,EC值降低了1.85%～47.77%,其中施用10～40 t/hm2生物炭处理的pH值均显著高于0～5 t/hm2处理。施用生物炭5年对土壤性质的改变,进一步影响了细菌群落结构,细菌群落Chao指数、ACE指数表现为随生物炭施用量增加而增加得趋势,Shannon指数呈现先增加后降低的趋势。施用生物炭促进了适宜酸中性或弱碱性环境的节杆菌属、硝化螺旋菌属、黄色杆菌科细菌相对丰度的增加,降低了嗜酸性细菌如酸杆菌属细菌的相对丰度。细菌群落结构与环境因子的关联分析表明,施用0～10 t/hm2生物炭处理细菌群落结构受pH、EC环境因子的影响较大;施用20～40 t/hm2生物炭处理细菌群落结构受土壤可溶性有机碳等环境因子的影响较大;其中硝化螺旋菌属、α-变形菌门、酸杆菌属、康奈斯氏杆菌属等的相对丰度与土壤pH、EC值间具有显著相关性。   【结论】   在酸化茶园施用生物炭5年后,土壤pH、EC和可溶性有机碳含量发生了显著变化,增加了细菌群落多样性指数,且适宜酸中性或弱碱性环境的细菌丰度增加,嗜酸性细菌丰度降低;其中施用0～10 t/hm2生物炭的处理土壤pH、EC是显著影响细菌群落结构的环境因子,施用20～40 t/hm2生物炭的处理土壤可溶性有机碳含量是显著影响细菌群落结构的环境因子。     

人工生态群落对茶园土壤物理化学性质影响的研究

采用定点定位方法进行人工生态群落对茶园土壤物理化学特性的影响研究。结果表明:人工生态群落能改善茶园土壤的物理化学性质。人工生态群落茶园土壤物理性状上下土层含水量分别较单纯茶园提高36.57%和13.50%,毛管持水量分别较单纯茶园提高28.2%和7.2%,从而增强土壤抗干旱能力,总孔隙度较单纯茶园高,容重较纯茶园低。茶园土壤营养元素分布表现为0～20cm的人工生态群落茶园>纯茶园的,而20～40cm纯茶园>人工生态群落茶园,表明人工生态群落茶园土壤营养元素有向上富集的趋势,对表层土的肥力水平有提高作用。另外本文还探讨了人工生态群落茶园土壤水热平衡作用,土壤生物信息等特征。     

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...     

炭疽病发病草莓与健康草莓根际细菌群落结构及功能差异

  目的   比较研究炭疽病不同发病程度草莓根际微生物群落结构并开展基因功能预测分析,为指导农田管理及筛选草莓炭疽病拮抗菌提供理论依据和参考。  方法  采集设施栽培大棚中健康和不同发病程度的草莓植株根际土壤,利用Illumina Miseq测序比较分析不同发病程度对草莓根际细菌多样性,根际细菌门、属水平群落组成特征的影响。  结果  发病植株根际细菌多样性显著低于健康植株,其中轻度发病草莓根际细菌丰富度ACE降低了7.2%,而中度发病草莓根际细菌丰富度降低了11%。草莓根际土壤的优势菌群为变形菌门、放线菌门和拟杆菌门,不同发病程度的草莓根际土壤的细菌群落结构发生了显著改变,其中发病草莓显著提高了根际土壤中芽孢菌属和亚栖热菌属的相对丰度,而降低了与促生功能相关的黄杆菌属和伯克氏菌属的相对丰度。PICRUSt2分析表明,炭疽病显著提高草莓根际细菌的细胞交流、细胞传递和分解,转录以及循环等功能,而降低了脂质代谢和消化功能。  结论  本研究表明炭疽病显著降低草莓根际细菌多样性,并改变细菌群落结构,降低了促进草莓营养吸收细菌种类的相对丰度,改变了根际细菌功能特征,研究结果为指导草莓生产管理和筛选抗病微生物提供参考。     

有机无机肥料配施对植烟土壤养分及细菌群落结构的影响

为研究有机无机肥料配施对植烟土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了连续3年施用化肥(CF)、烟草秸秆生物有机肥配施化肥(TBF)和高碳基土壤修复肥配施化肥(HCF)对土壤细菌多样性和群落结构的影响,同时结合土壤理化性质探究不同施肥条件下细菌群落变化的重要影响因素。与CF处理相比,HCF处理土壤碱解氮含量显著降低了34.09%。多样性指数分析显示有机无机肥料配施有提高土壤细菌多样性的趋势,HCF处理土壤细菌多样性最高。有机无机肥料配施提高了土壤放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)细菌丰度,降低了土壤绿湾菌门(Chloroflexi)、Saccharibacteria、厚壁菌门(Firmicutes)、WD272和蓝细菌门(Cyanobacteria)细菌丰度。有机无机肥料配施显著增加了土壤Patulibacter、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、农研丝杆菌属(Niastella)等有益细菌属丰度。Spearman相关性分析和典范对应分析(CCA)表明土壤pH值、碱解氮和速效钾是影响土壤细菌群落结构的重要因子。有机无机肥料配施对植烟土壤细菌多样性和群落结构产生了深刻影响,土壤pH值、碱解氮和速效钾是调控细菌群落结构的重要影响因素,在土壤培肥中应引起充分的重视。     

不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌多样性及群落结构的影响

为明确不同秸秆还田方式下土壤细菌群落结构变化特征，以南方典型旱地红壤为研究对象，基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统不同秸秆还田方式的长期试验，利用高通量测序明确了不同秸秆还田方式对土壤细菌多样性及群落结构的影响。结果表明：1）秸秆还田对土壤肥力提升显著，以秸秆猪粪配施（NPKSM）提升效果最佳；2）常规化肥处理（NPK）对细菌多样性无显著影响，但秸秆还田（NPKS）、秸秆猪粪配施（NPKSM）以及生物质炭（NPKB）处理均显著提升土壤细菌多样性；3）速效磷（AP）和土壤有机碳（SOC）变化是影响细菌多样性指数的主要因素，而速效钾（AK）、pH、总磷（TP）以及总氮（TN）均显著驱动细菌群落结构变异。研究结果从培育红壤肥力与微生物多样性的角度，为农业生态系统生物功能和土壤健康的协同提升提供了科学依据。     

不同水分模式对山东茶园土壤氮素动态的影响

以山东茶园土壤为研究对象,采用室内好气培养法,分析了恒定湿润和干湿交替模式下土壤氮素转化特征.结果表明:(1)至培养结束时,恒湿模式下60％WHC处理土壤净矿化量和净硝化量较高;脲酶和亚硝酸还原酶活性较强.20％WHC处理下土壤净矿化速率、净硝化速率严重受到抑制.(2)干湿交替模式下复水后土壤净矿化量、净硝化量以及酶活...     

生物质炭对茶园土壤水溶性氟吸附特性的影响

采用室内培养试验法对添加生物质炭的茶园土壤水溶性氟吸附特性进行了研究。结果表明,茶园土壤随生物质炭添加量增加对水溶性氟的吸附量和吸附率均逐渐降低,应用等温吸附Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均能够较好地描述其吸附规律,其中以Freundlich方程拟合曲线最佳。随生物质炭添加量的增加土壤氟净吸附量逐渐降低。各处理土壤的氟吸附动力学过程包含吸附快反应和慢反应阶段,平衡时间小于120 min区间为吸附量快速上升期,平衡时间达到1 440 min后0.25%和0.50%生物质炭添加量处理土壤基本达到平衡状态。从双常数方程、Elovich方程和一级动力学方程拟合方程计算得到的理论吸附量与试验实测吸附量之间的符合程度较高,可准确描述添加生物质炭土壤对水溶性氟的吸附过程。添加生物质炭使土壤p H值升高与茶园土壤对水溶性氟最大吸附量、吸附强度和净吸附量的降低密切相关。     

贵州省开阳茶园土壤养分状况与肥力质量评价

为明确贵州省开阳县茶园土壤养分状况,为优质茶叶生产提供参考,对贵州省开阳县茶园土壤进行了调查,分析了158个土壤样品的养分含量及养分间的相关性,并采用主成分分析法和模糊数学隶属度函数模型,通过计算土壤肥力综合指标值(IFI)对土壤养分状况进行综合评价。结果表明:贵州省开阳茶园土壤p H偏酸,有机质、全氮和碱解氮含量较为丰富;但全磷、速效磷、全钾和速效钾含量缺乏所占比例较大,分别仅有16.46%、14.56%、20.89%和12.66%的土壤样品达到优质高产茶园标准。开阳茶园土壤IFI值平均为0.59,属于中等以上土壤肥力茶园所占的比例为61.40%,茶园土壤肥力质量总体水平属于良好,但土壤偏酸,速效磷和速效钾的含量相对偏低,应重点改酸和增施磷钾肥。     

茶渣生物质炭对茶园土壤有机碳及其活性组分的影响

为探究生物质炭对茶园土壤有机碳含量及其稳定性的影响,将茶渣在500℃下制成生物质炭,针对雅安名山区3种典型茶园土壤（紫色土、水稻土和黄壤）进行112天的室内培养试验,包括CK,0.5%,1%,2%和4% 5种炭土比,共计15个处理,在培养的第1,2,7,30,60,112天取样测定。结果表明：茶渣生物质炭输入能显著增加紫色土、水稻土和黄壤总有机碳（TOC）含量和稳定性,且随添加比例的增加而增加,培养结束时3种土壤TOC的增幅范围依次为15.97%~96.64%,13.01%~72.36%和15.29%~321.43%,其中对黄壤TOC含量的提升作用最大;生物质炭加入后3种茶园土壤的微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（WSOC）和易氧化有机碳（ROC）含量也得到显著提升,到培养结束时3种土壤MBC含量变化最大的是紫色土,增幅范围为12.97%~40.35%,WSOC和ROC含量变化最大的均为黄壤,增幅范围分别为12.50%~50.00%和5.66%~54.72%;茶渣生物质炭显著提升了3种土壤有机碳的氧化稳定性,且随添加比例的增加而增强,紫色土、水稻土和黄壤的氧化稳定系数提升范围分别为28.07%~146.66%,44.79%~225.66%和447.18%~1 941.19%。     

林地转变为茶园对土壤团聚体及渗透性能的影响

采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究了林地转变为茶园对土壤团聚体及渗透性能的影响。结果表明:林地和植茶30年茶园土壤水稳性团聚体以5mm粒径为主,新垦3年茶园以0.25mm的微团聚体含量为主。林地开垦为茶园后,在0—20cm土层中土壤0.25mm的水稳性团聚体含量(R0.25)、平均重量直径(MWD)、几何平均值(GMD)、初始渗透速率、平均渗透速率、稳定渗透速率、前30min渗透量和总渗透量分别降低了10.59%~19.38%,30.32%~65.60%,44.04%~72.08%,49.97%~76.62%,51.04%~73.90%,51.90%~55.66%,55.61%~78.82%,59.65%~69.23%(P0.05),分形维数(D)则显著增加了4.61%~7.52%(P0.05);各样地土壤R0.25、MWD、GMD、初始渗透速率、平均渗透速率、稳定渗透速率、前30min渗透量和总渗透量均表现为林地植茶30年茶园新垦3年茶园,D表现趋势则相反;Pearson相关分析表明,各样地土壤渗透性能指标与R0.25、MWD、GWD和5mm团聚体含量呈极显著正相关,与1~2,0.5~1,0.25~0.5,0.25mm团聚体含量、分形维数(D)呈显著或极显著负相关;各样地土壤团聚体稳定性能指标(D除外)和渗透性能参数均与土壤有机碳、碱解氮、速效钾、孔隙度和田间持水量之间呈极显著正相关,与土壤容重之间呈极显著负相关,与pH和速效磷之间相关性不显著。以上结果表明,林地开垦为茶园后,土壤水稳性团聚体含量下降(尤其是5mm大团聚体含量),从而导致土壤团聚体稳定性降低,渗透性能指标也随之下降;随着植茶年限增加,土壤有机碳和速效养分增加,有利于增加土壤大团聚体含量,土壤团聚体稳定性和渗透性能指标得到恢复,但仍未达到林地水平。     

土壤与基质栽培系统对生菜(Lactuca sativa)根际细菌群落的影响

以生菜(Lactuca sativa)"申选5号"与"罗莎红"为材料,采用PCR-DGGE和Real-Time PCR技术,分析了土壤栽培系统和基质栽培系统根际细菌群落的差异。Real-Time PCR检测结果表明,基质栽培的两个生菜品种根际细菌数量均显著高于土壤(P0.05);PCR-DGGE图谱条带结果表明,根际细菌群落多样性基质高于土壤。栽培系统是造成多样性差异的主要原因,但也与品种有关:"申选5号"基质的Shannon-Wiener指数(H),Simpson指数(D)和均匀度(E)均显著高于土壤(P0.05);"罗莎红"基质的H显著高于土壤,而D和E无显著差异。结合土壤和基质理化性质的RDA分析结果,土壤和基质具有不同的细菌群落,p H值与硝态氮是塑造根际细菌群落的主要因子,含水量、碳氮比和有效磷与细菌群落的形成呈正相关。     

福鼎茶园土壤团聚体有机碳分布与分子结构特征

以福建省福鼎市白琳镇(BL)、点头镇(DT)、磻溪镇(PX)、管阳镇(GY)和太姥山镇(TMS)的茶园土壤为研究对象,研究其团聚体组成及稳定性,各粒级团聚体有机碳含量、固碳贡献率及有机碳红外光谱,旨在从团聚体尺度揭示茶园土壤有机碳分布及其分子结构特征。结果表明:(1)不同采样地土壤团聚体组成存在差别,但随土层加深,大团聚体(0.25~2 mm)和微团聚体(0.053~0.25 mm)含量均减少,而粉-黏粒团聚体(＜0.053 mm)含量增大;(2)随土层加深,所有采样地平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)减小,分形维数(D)增大,团聚体结构稳定性降低;(3)各粒级团聚体有机碳含量随土层加深而减小,固碳贡献率主要受团聚体含量的影响,大团聚体固碳贡献率相对更大;(4)各粒级团聚体有机碳均主要来源于多糖碳或脂肪碳,0-15 cm土层土壤粉-黏粒团聚体比大团聚体和微团聚体有机碳更稳定,15-30 cm土层各级团聚体均比0-15 cm土层对应粒级团聚体有机碳更稳定。研究成果可为茶园土壤有机碳的科学管理提供理论参考。     

亚热带红壤山地茶园间作白三叶草的水土保持效应

为了解白三叶草对茶园的水土保持效应,对间作白三叶草的茶园土壤作为期3年的理化性质及流失量动态变化研究,结果表明:①土壤中砂砾含量逐年降低,粉粒含量逐年上升,土壤机械组成更趋合理;②土壤质地随时间变化进一步改善,具体表现在其容重降低、孔隙度和持水量增加;③土壤养分随时间变化增幅明显;④土壤流失量呈逐年降低趋势。表明间作白三叶草对茶园土壤具有正面效应。