重金属复合污染对水稻土微生物生物量和群落结构的影响

以浙江富阳小冶炼厂附近水稻土为例,采用氯仿熏蒸法、稀释平板培养法和磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究了重金属复合污染对水稻土微生物生物量和群落结构的影响。结果表明,自然状态下铜、锌、镉、铅复合污染降低了土壤微生物量。土壤微生物群落结构对重金属复合污染产生了响应,约41.82%的土壤微生物群落结构的改变可由重金属污染来解释。污染程度高的土壤中,含脂肪酸12∶0,i15∶0,i17∶0,18∶0,i16∶0,19∶0相对较高的微生物占优势,而在污染程度低的土壤中,含脂肪酸20∶2ω6,9 c,20∶0,16∶1ω9 c,a15∶0,a16∶0,18∶1ω7,10M e16∶0,10M e19∶0的相对含量较高的微生物占优势。反映在具体类群上,随着污染程度的增加,微生物向着Cm ic/Nm ic低、真菌相对含量增加,放线菌与革兰氏阴性菌含量相对减少的趋势发展。     

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。     

复垦煤矸山不同利用类型土壤微生物群落分析

土壤微生物是表征土壤质量状况的重要指标,因此研究其群落特征对指导煤矸山植被恢复具有重要意义。以山西霍州曹村矿煤矸山为对象,分析了农田(WL)、果园(PO)和草地(GL)3种土地利用类型0~10 cm和10~20 cm土层土壤微生物群落结构。结果表明:(1)3种复垦样地土壤微生物总数、微生物总浓度和微生物群落浓度均低于普通农田(CK),表明该煤矸山复垦地土壤质量状况仍未达到与普通农田相当的水平。(2)从土壤微生物群落结构看,3种土地利用类型中革兰氏阳性菌、细菌和放线菌所占比例无显著差异,而革兰氏阴性菌和真菌占比有显著变化。(3)在3种样地中,WL和PO样地中的优势菌种均为细菌16∶0、真菌18∶1 w9c和革兰氏阳性菌i15∶0、a15∶0;而GL样地中的优势菌种为细菌16∶0、真菌18∶1 w9c和革兰氏阳性菌i15∶0。     

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。     

陕西靖边花豹湾聚湫坝地土壤微生物群落结构 特征及其影响因子

以黄土高原天然形成的花豹湾聚湫为研究对象,系统分析了3个剖面中土壤的机械组成、有机碳(SOC)、全氮(TN)、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN),并利用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定了土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,重点讨论了微生物数量和群落结构与碳、氮含量及机械组成之间的相关性。结果表明:1砂粒含量沿着坝尾-坝前的方向有逐渐降低的趋势,粉砂粒和黏粒含量则有逐渐升高的趋势,在垂直方向上可划分出5个明显的沉积旋回(深度分别为0~40、50~60、70~80、100~120和240~260 cm);2聚湫坝地土壤微生物主要含有脂肪酸(15:0 iso、18:1 w9c、18:1 w7c、16:0 10-methyl),约占PLFA总量的54%,土壤微生物以细菌为主,约占65%~75%,放线菌约占15%~25%,真菌约占5%~10%;33种多样性指数的变化趋势基本一致,依次为A剖面B剖面C剖面,3个剖面的土壤微生物群落结构存在比较明显的差异,其中A剖面分化明显;4土壤微生物总量、细菌数量和真菌数量与土壤中粉粒和黏粒含量以及MBC、MBN、SOC和TN均呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)的正相关关系;5土壤中细颗粒组分可能是影响微生物数量和群落结构的主要因子。     

植物修复对重金属镍污染土壤微生物群落的影响

采用室内盆栽试验方法,研究了外源镍污染土壤的植物修复对土壤微生物群落的影响。试验用水稻土中添加NiSO4.6H2O(100~1 600 mg kg-1)经过12周的驯化培养后,种植了2种超累积植物和1种耐性植物,经110 d的试验后进行了植物修复后土壤微生物活性的分析。结果表明,非根区土中添加镍的质量分数为100 mg kg-1时,对土壤中细菌、真菌和放线菌总数有一定的促进作用,土壤中微生物生物量最大;当添加镍的质量分数大于100 mg kg-1时,将对土壤微生物群落造成不利的影响。在植物修复过程中,通过植物的减毒(吸收重金属)作用和根系分泌物的作用,改善了土壤微生物的生存环境,提高了土壤微生物的数量和生物量。经过植物修复后,根区土壤微生物较非根区土壤的丰富,土壤微生物群落总DNA序列多样性指数相应增加,但不同植物对根区土壤微生物的贡献是不同的。     

野生黄花蒿土壤的养分状况与微生物特征

黄花蒿是提取青蒿素的唯一原料植物,广泛分布于我国西南地区。为探索野生黄花蒿的耐瘠机理,提高人工种植黄花蒿的产量品质,研究了野生黄花蒿土壤的养分状况与微生物特性,以及它们与黄花蒿产量品质的关系。结果表明,在野生黄花蒿生长的不同样地中,土壤养分、pH、酶活性和微生物量差异显著,说明黄花蒿耐瘠耐肥,具有广泛的生态适应性。利用气相色谱-质谱联用仪共检测出24种土壤微生物标记性磷脂脂肪酸(PLFAs),包括代表细菌的19种11～19碳PLFAs,代表放线菌的10Me18∶0,代表真菌的18∶2ω6,9、18∶1ω9c和18∶1ω9t,以及代表线虫的20∶0,PLFAs总含量均表现出细菌放线菌真菌的现象。在黄花蒿根际土壤中,pH显著低于非根际土壤,但有机质、碱解氮、有效磷、速效钾,蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性,微生物碳氮量,PLFAs总含量,微生物群落的多样性和均匀度指数等显著高于非根际土壤。此外,在野生黄花蒿根际土壤中,微生物PLFAs总含量与黄花蒿植株生物量、青蒿酸和青蒿素产量呈极显著正相关,微生物生物量碳氮与青蒿酸和青蒿素产量呈显著或极显著正相关。说明黄花蒿根际土壤适合多种微生物生长繁殖,种群丰富,密度高,酶活性强,提高了土壤养分的有效性,有益于野生黄花蒿适应不同的土壤条件,根际土壤微生物显著影响野生黄花蒿生长及其有效成分的含量。     

土壤微生物群落结构对凋落物组成变化的响应

凋落物分解是陆地生态系统养分循环的关键过程,明确凋落物多样性如何影响土壤微生物群落构成和多度,继而潜在地改变凋落物分解的微生物学机制有助于认识生物多样性和森林生态系统功能的关系。通过小盆模拟试验,应用磷脂脂肪酸谱图的方法研究了我国南方红壤丘陵区典型物种马尾松和湿地松的凋落物分别与白栎和青冈的凋落物混合,与单一针叶凋落物分解时相比,针阔混合凋落物分解过程中土壤微生物群落结构的变化,结果显示:(1)针阔混合凋落物分解时土壤微生物群落磷脂脂肪酸(Phospholipidfatty acids,PLFA)总量低于单一针叶处理,细菌和放线菌的相对多度高于单一针叶处理,真菌则相反,群落真菌/细菌低于单一针叶处理,土壤微生物生物量的差异主要来自于真菌;(2)主成分分析表明:针阔混合凋落物分解与单一针叶凋落物分解的土壤微生物群落结构差异显著,两个时期(分解9个月和18个月)主成分一分别可以解释65.74%和89.63%的变异,第一主成分主要包括18∶2ω6,9、18∶1ω9c、17∶0和10Me18∶0等磷脂脂肪酸;(3)土壤微生物群落结构受凋落物初始C/N和木质素/N调控,土壤微生物群落细菌的相对多度与凋落物初始C/N和木质素/N显著负相关,真菌则与凋落物初始C/N和木质素/N显著正相关,群落真菌/细菌与凋落物初始C/N和木质素/N显著正相关。针阔凋落物混合分解通过改变凋落物C/N和木质素/N,提供了对分解者更为有利的微环境。     

冬小麦免耕覆盖与有机栽培对土壤微生物群落组成的影响

为揭示农业管理活动对土壤微生物群落结构及AM真菌多样性的影响,以农田土壤生态系统为研究对象,选取免耕覆盖+施有机肥（NF）、免耕覆盖+不施有机肥（NC）、传统耕作不覆盖+施有机肥（TF）和传统耕作不覆盖+不施有机肥（TC）4种处理,采用Illumina Miseq高通量测序及磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acids,PLFAs）分析方法,研究持续冬小麦免耕覆盖有机栽培3年后,土壤微生物群落结构组成、AM真菌及其多样性与土壤环境因子间的关系。结果表明,持续免耕覆盖有机栽培能增加以PLFA表征的土壤微生物群落的生物量,传统耕作显著提高了土壤革兰氏阳性菌（G⁺）、阴性菌（G^-）的生物量（P<0.05）。且随免耕栽培管理年限增加,土壤AM真菌生物量呈显著上升趋势;以16：1ω5c中性脂（NLFA）与16：1ω5c磷脂（PLFA）表征的AM真菌生物量比值显著升高（P<0.05）。免耕覆盖措施下,有机肥的施用提高了土壤AM真菌丰富度指数（Chao1指数和ACE指数）,但降低了土壤AM真菌的多样性（香农指数、辛普森指数）。主成分分析结果显示,AM真菌孢子（16：1ω5c中性脂）的生物量与土壤有机质、土壤易提取球囊霉素含量呈正相关关系,AM真菌丰富度指数与土壤有机质含量呈正相关,AM真菌多样性指数与土壤全氮含量、脲酶活性呈正相关。受农业管理措施导致的土壤理化性状及土壤生物学差异等综合因素影响,土壤微生物生物量及AM真菌多样性和丰富度改变。免耕覆盖措施提高了土壤AM真菌多样性指数,有机肥施用显著影响了AM真菌NLFA/PLFA生物量的比例,改变了AM真菌孢子和菌丝间生物量碳的分配关系。     

不同气候条件下潮土微生物群落的变化

针对气候变化的背景研究农田土壤微生物对气候变化的响应机制是调控农田土壤养分循环的理论基础。本研究基于设置在3个气候带(冷温带海伦、暖温带封丘和中亚热带鹰潭)的潮土移置试验,利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法研究了移置第6年土壤微生物群落的变化特征。结果表明,在3种气候条件下潮土移置6年后土壤部分理化性质显著变化,土壤有机质含量表现为冷温带最高而中亚热带最低;在种植玉米的不同施肥处理中,土壤中微生物总PLFAs、革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G-)、细菌和放线菌PLFAs含量均表现为海伦封丘鹰潭,真菌/细菌比值在冷温带最低;PLFA图谱的主成分分析显示气候条件显著影响了土壤微生物的群落结构,海伦和封丘位于PC1正轴,而鹰潭位于负轴,受气候影响较大的特征PLFA包括18:1ω7c、16:1ω5c、16:0、18:0和18:2ω6,9c;逐步回归分析显示温度、降雨和土壤有机质是影响微生物群落的主要因子。总体上,气候条件的变化在短期内(6年)改变了土壤微生物的群落结构,可以影响农田生态系统的生物地球化学循环。