土壤微生物群落对连作种植制度的响应

利用高通量测序技术研究玉米和大豆连作对土壤微生物群落的影响。结果表明,与休闲地块相比,连作降低了真菌丰度和真菌物种多样性。大豆连作显著增加了子囊菌(Ascomycota)、孢霉菌(Mortierellomycota)的相对丰度,降低了担子菌(Basidiomycota)、球囊菌(Glomeromycota)的相对丰度。玉米连作增加了担子菌门相对丰度,降低了孢霉菌门(Mortierellomycota)、球囊菌的相对丰度。与休闲地土壤相比,玉米连作和大豆连作种植土壤中变形菌(Proteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)、绿弯菌(Chloroflexi)的相对丰度显著增加,放线菌(Actinobacteria)、芽单胞菌(Gemmatimonadetes)和浮霉菌(Planctomycetes)的相对丰度显著下降。大豆连作土壤中镰孢菌的相对丰度显著高,镰孢菌与子囊菌门显著相关。     

真菌群落多样性及组成结构对不同耕作模式的响应机制

为揭示东北黑土玉米田土壤真菌群落对旋耕、深松、深翻和秸秆还田方式的响应机制,在长期定位种植区采集旋耕(RT)、深松(SU)、深松秸秆覆盖(SS)和深翻秸秆还田(DP)土壤样品,研究土壤真菌群落结构及其与土壤环境因子的相关关系。结果表明,子囊菌门和担子菌门为土壤中优势菌门, SU、 SS处理下子囊菌门粪壳菌纲(Sordariomycetes)的相对丰度最高, DP处理下担子菌门银耳纲(Tremellomycetes)的相对丰度最高。土壤中腐生菌群、与玉米共生的内生菌和外生菌根菌在 SS中相对较高。4个处理真菌群落多样性指数依次为 SS>RT>SU>DP。多元分析结果表明,土壤纤维素酶活性、速效钾、有机质、速效磷、土壤碱解氮与土壤真菌群落结构显著相关。在黑龙江西部玉米种植地区以深松秸秆覆盖的耕作模式有利于提高土壤真菌群落多样性。     

玉米花生带状间作对植株氮吸收和土壤微生物群落的影响

为探明玉米花生带状间作模式下植株氮吸收利用和土壤微生物群落特征,设置玉米单作（SM）、花生单作（SP）和玉米花生间作（IMP）三种种植模式,系统分析了不同种植模式下氮素吸收利用规律,并采用16S/ITS测序技术明确玉米花生带状间作系统下根际土壤细菌/真菌群落结构变化。结果表明,间作玉米边行优势明显,地下和地上部干物质积累量和氮积累量显著高于单作玉米和间作玉米中间行。间作玉米和间作交互区根际土壤细菌和真菌多样性和丰富度降低,而间作花生根际真菌多样性和丰富度增加,其中变形菌门、担子菌门、子囊菌门等有益菌最为显著富集。土壤中细菌和真菌存在复杂的相关性,变形菌门与子囊菌门正相关。间作丰富了物种功能多样性,参与氨基酸运输、代谢和碳水化合物代谢的细菌和腐生营养型真菌的显著富集,改善了植物养分吸收,促进了植株生长发育。可见,玉米花生间作可通过优化土壤微生物的群落结构,促进植株对氮素的吸收和利用,本研究为玉米花生带状间作氮营养互促吸收提供了科学依据。     

氮肥减施对连作芝麻根际土壤细菌群落结构和功能的影响分析

以品种金黄麻为试验材料，利用高通量测序技术，研究在氮肥用量105 kg·hm^-2基础上（RSN4），氮肥减施25%、50%、75%和100%（分别记为RSN3，RSN2，RSN1和RSN0）的条件下，健康与感青枯病两种生长状态对连作芝麻产量和根际土壤细菌群落结构的影响规律，以期为芝麻合理施肥和稳产提供依据。结果表明：氮肥用量减少25%（RSN3）的芝麻产量较RSN4处理未出现明显下降。RSN2的α多样性指标Obs、Shannon和Chao1较RSN4分别高11.53%、3.39%、12.71%，而来自健康株的Shannon指数比感病株高1.61%，且氮肥减施和生长状态处理的交互作用对Shannon指数有显著影响；RSN1处理放线菌门（Actinobacteria）相对丰度较RSN3增加了39.70%，而厚壁菌门（Firmicutes）则下降了30.60%；来自健康植株根际土壤的酸杆菌门（Acidobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）相对丰度较来自患病株的分别高32.42%、155.26%、38.54%，而Firmicutes较感病株下降了47.47%；RSN3的芽孢杆菌属（Bacillus）和马赛菌属（Massilia）相对丰度较RSN2的分别增加119.10%和87.18%，且RSN3的类芽胞杆菌属（Paenibacillus）相对丰度较RSN0、RSN1、RSN2显著增加59.29%~193.42%。来自健康株根际土壤细菌中的假丝酵母（Candidatus_Solibacter）和unidentified_Nostocales的相对丰度较患病株高43.68%和235.90%，而来自感病株根际土壤细菌中4种菌属（Bacillus、Massilia、Ramlibacter、Paenibacillus）的相对丰度较健康株的显著增加64.63%~106.67%；来自健康株根际土壤细菌功能碳水化合物代谢的相对丰度较来自患病株增加0.94%，而来自健康株根际土壤细菌功能膜运输的相对丰度较来自感病株的降低了2.37%；RSN3处理的根际土壤细菌功能辅助因子和维生素的代谢和核苷酸代谢的相对丰度较RSN0处理分别增加1.78%和3.63%（P < 0.05），而翻译、脂质代谢、折叠、分类和降级的相对丰度分别下降了4.58%、4.52%、7.74%（P < 0.05）。三个主要环境因子pH、速效钾、有效锌对细菌群落变化的贡献分别为3.91%、5.93%、6.94%。总之，适当减氮（减少25%）对连作芝麻产量影响较小，同时能够改善根际土壤细菌群落结构和功能，有利于红壤旱地连作芝麻健康生长。     

黑土区连作大豆根际土壤氨氧化古菌群落结构特征及其驱动因子分析

连作导致大豆根圈微环境中物质代谢过程发生变化,其中土壤氮素转化相关的一些功能菌群落组成常用来表征土壤氮素转化能力对连作制度的响应。氨氧化是氮素转化过程中的第一步也是限速步骤,通常氨氧化细菌和氨氧化古菌被认为是氨氧化过程的引擎。本文利用黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所的大豆长期连作试验田为研究平台,采用qPCR和高通量测序等方法,分析连作大豆根际氨氧化古菌的群落丰度和结构组成。结果表明:连作2年和连作17年处理的氨氧化古菌丰度较其它处理低;连作大豆根际氨氧化古菌种类来自泉古菌门(Crenarchaeota)和奇古菌门两大类(Thaumarchaeota),仍有42%为未分类的古菌种类。氨氧化古菌群落结构与环境因子相关关系分析结果表明:轮作和连作2年大豆根际土壤氨氧化古菌群落结构组成与土壤总氮含量、总碳含量呈正相关关系而连作4年以上处理的氨氧化古菌群落结构组成与pH和碳氮比呈正相关关系。     

间作木薯对橡胶树根际土壤真菌群落结构的影响

研究间作木薯对橡胶树根际土壤真菌群落多样性变化规律,为判断胶园间作木薯的可行性提供理论支撑。以橡胶与木薯间作为处理,橡胶单作为对照,采用传统方法和高通量测序技术分析橡胶树根际土壤理化性状及真菌群落结构。结果表明：（1）间作模式下橡胶树根际土壤的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量和真菌Shannon指数显著降低,真菌Simpson指数显著提高,pH和Chao1指数虽有降低,但差异未达到显著水平;（2）门分类水平上,2个处理的橡胶树根际土壤真菌群落结构组成相近,共有的3大优势菌门均为Ascomycota、Zygomycota和Basidiomycota。间作木薯降低了橡胶树根际土壤中Zygomycota和Basidiomycota的相对丰度,但提高了Ascomycota相对丰度,达到91.54%;（3）属分类水平上,2个处理中相对丰度比例前10的优势菌属占所有检测出菌属的61.30%~65.59%,间作木薯提高了橡胶根际土壤中Phyllosticta、Gibberella和Lecythophora的相对丰度;（4）土壤碱解N、速效P和速效K含量对橡胶树根际土壤中真菌群落α-多样性产生影响,土壤真菌多样性变化与土壤有机质含量有关。因此,间作木薯增加了植物对土壤矿质营养元素的吸收,导致橡胶树根际土壤肥力下降,进一步降低了橡胶树根际土壤真菌的群落多样性,同时增加了病原真菌的丰度。     

摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)对连作大豆根际土壤细菌菌群的影响

为探究丛枝菌根真菌(Arbuscula mycorrhizal fungi,AMF)-摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)对不同连作年限大豆土壤细菌菌群的影响,分析了接种F.mosseae后连作0,1,3和5年的根系菌根侵染率、细菌菌群结构和多样性以及KEGG功能预测,从而为AMF缓解大豆连作障碍提供理论依据。结果表明:大豆土壤细菌菌群多样性和丰度随着连作年限升高而减少,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)和硝化杆菌属(Nitrobacter)等有益菌丰度也随着连作年限升高而减少。而接种F.mosseae不仅能改善根际土壤的细菌多样性,提高Sphingomonas、Gemmatimonas、Nitrospira和Lysobacter等有益菌的丰度,还改善了根际细菌群落氨基酸代谢、强化信号转导、膜转运和碳水化合物代谢等功能,显著缓解了大豆连作障碍。     

基于高通量测序技术分析不同耕作方式下水稻根际土壤真菌多样性

为研究不同耕作方式下水稻根际土壤真菌群落多样性,本研究以旋耕、免耕和粉垄耕作处理的水稻根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术分析了真菌群落结构和多样性,并结合土壤环境因子进行相关性分析。结果表明：3种耕作处理水稻根际土壤中优势菌门为子囊菌门、接合菌门、担子菌门和球囊菌门,优势菌属为镰刀菌属、被孢霉属、Pyrenochaetopsis、柄孢壳属、毛壳菌属、支顶孢属、隐球菌属、Westerdykella、顶囊壳属、绿僵菌属。接合菌门和被孢霉属、支顶孢属、隐球菌属、顶囊壳属真菌相对丰度在不同处理间差异显著。Alpha多样性指数分析显示,3种耕作处理间无显著差异。PCoA分析表明,不同耕作处理下的土壤真菌群落分布特征存在明显差异。冗余分析表明前两个排序轴共解释了3种耕作处理间土壤真菌群落变化的87.46%。相关性分析显示,土壤pH与接合菌门真菌丰度呈极显著正相关关系,土壤速效磷、碱解氮和有机质含量与接合菌门真菌丰度呈极显著负相关关系,土壤速效磷与担子菌门真菌丰度呈显著正相关关系。综上表明,短期不同耕作方式处理下水稻根际土壤真菌群落结构和多样性存在差异,不同处理下真菌群落分布受土壤pH值、有机质、碱解氮和速效磷影响。     

黑土区连作大豆根际微生物群落结构的动态变化

为探明长期连作对大豆根际土壤微生物群落结构的影响,基于环境因子相同的黑土区大豆连作长期定位试验,采用实时定量聚合酶链式反应(Quantity-PCR,qPCR)和PCR-DGGE技术,解析大豆根际微生物群落丰度和结构组成在不同连作年限间的动态变化过程。结果表明,连作7年以上处理的细菌群落结构组成和多样性明显低于轮作和连作4年以下处理,由此可以看出,大豆连续种植导致土壤中细菌群落组成的演替,是根际作物-土壤-微生物相互作用缓慢累积的过程,直到连作7年才足以被检测出来。连作大豆根际真菌群落结构多样性分析结果表明,连作2年和连作4年根际真菌群落组成丰富,多样性较高。而连作7年以上和轮作处理的大豆根际真菌群落多样性指数为3. 067 7~3. 071 5,低于连作2年和连作4年处理,同时连作7年处理真菌群落组成与轮作处理相似性较高,由此可以看出大豆连作土壤被称作抑制性土壤的机制所在。     

氧化钙、哈茨木霉及三种杀菌剂对花生苗期根际土壤微生物的影响

为探究氧化钙(生石灰)、哈茨木霉(生物拮抗剂)及三种不同类型化学杀菌剂对花生根际土壤微生物的影响，在大田试验条件下，以当地主栽花生品种湘花2008为材料，利用16S rRNA、ITS高通量测序技术和生物信息学分析方法，分析了氧化钙基施、哈茨木霉拌种及常用的三种化学杀菌剂(甲基硫菌灵、噻呋酰胺、咯菌腈)拌种对花生苗期根际土壤微生物多样性及群落结构影响的差异。结果表明：(1)氧化钙基施和哈茨木霉拌种处理，特有的根际土壤细菌和真菌OTU数目远多于三种化学杀菌剂拌种处理。(2) Shannon指数、ACE指数分析表明，氧化钙和哈茨木霉处理明显提高细菌多样性和微生物丰富度，而三种化学杀菌剂处理的微生物多样性降低。(3)各处理优势细菌的门与属相对丰度比较，氧化钙处理蓝藻细菌门和硝化螺旋菌属丰度降低，绿弯菌门、芽单胞菌门、粘球菌门、拟杆菌门、芽单胞菌属丰度明显增加；哈茨木霉处理变形菌门和蓝藻细菌门丰度降低，拟杆菌门丰度增加；三种化学杀菌剂处理下拟杆菌门和蓝藻细菌门丰度明显大于其他处理。优势真菌的门与属相对丰度比较，氧化钙和哈茨木霉处理均降低了子囊菌门的丰度，其中氧化钙处理的被孢霉门、梳霉门、火丝菌属...     

不同品种茶树根际AM真菌群落结构分析

对陕西安康汉水韵茶园栽培的5个品种茶树根际丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza,AM）真菌群落结构特征进行分析,以期丰富我国茶树AM真菌种质资源库。结果表明,不同品种茶树根际AM真菌种丰度及种属组成等存在差异。其中,紫阳群体种茶树根际分离的AM真菌最多（6种）,陕茶1号、龙井长叶、龙井43和福鼎大白茶各分离到5、4、4种和3种。龙井长叶茶树根际AM真菌孢子密度最高（每克干土含3.57个孢子）,龙井43最低（每克干土含1.10个孢子）。紫阳群体种茶树的AM真菌物种多样性Shannon-Wiener和均匀度指数均达到最高,分别为0.63和0.096,龙井长叶最低（0.18和0.027）。龙井长叶的菌根定殖率最高（29.5%）,福鼎大白最低（15.8%）。不同茶树品种AM真菌种类组成的相似性系数维持在0.111~0.750,其中,龙井长叶与龙井43茶树根际AM真菌种类组成相似性系数最高,而福鼎大白和紫阳群体种相似性系数最低。研究表明,不同品种茶树根际AM真菌群落结构存在一定的差异,根际土壤中鉴定的AM真菌资源对进一步筛选和研发茶树专用AM真菌菌剂,促进茶产业发展具有重要意义。     

玉米秸秆还田对盐碱地土壤细菌多样性的影响

以通辽典型的盐碱地玉米田为研究对象,在玉米吐丝期利用高通量测序技术对盐碱地土壤细菌进行测序,结合相关生物信息学分析,研究未开垦盐碱地(ZH1)、非盐碱地连作玉米田(ZH2)和玉米秸秆还田盐碱地种植玉米田(ZH3)3个处理下耕层土壤细菌群落丰富度、多样性和群落结构的变化。结果表明,3个处理土壤细菌群落结构和丰度差异大,已知菌属中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和pontibacter是ZH1与ZH3的优势菌属;ZH2的优势菌属为链霉菌属(Streptomyces)、鞘氨醇单胞菌属和类诺卡氏属(Nocardioides)。玉米秸秆还田对盐碱地土壤细菌多样性的影响较大,细菌菌群Alpha及样品群落组成丰度分析可知,两年玉米秸秆还田盐碱地土壤细菌多样性和物种丰度与未开垦盐碱地比较均有所上升,并出现能降解有机物料和农药的功能菌属。     

连作与轮作下木薯产量及土壤微生物特征比较

本研究以木薯品种新选048为材料,利用高通量测序技术比较研究木薯连作与轮作的土壤微生物丰度、多样性、群落组成,并结合土壤三相比和木薯产量综合分析,探讨木薯连作障碍与土壤微生物的关系。结果表明：木薯连作土壤的细菌丰度、多样性高于轮作,连作细菌的OTU数目比轮作高23.05%,Chao1指数比轮作高463.2,香农指数比轮作高0.41;而连作真菌丰度、多样性低于轮作,轮作真菌的OTU数目比连作高19.57%,Chao1指数比连作高217.5,香农指数比连作高0.76;连作土壤容重比轮作高0.24 g/cm ³;土壤三相比,木薯连作的土壤固相比率比轮作高6.69%,液相比轮作高3.03%,而气相比率比轮作减少9.72%,差异显著（P<0.05）;轮作木薯产量比连作增产11.99 t/hm ²,差异显著（P<0.05）。由此可见,土壤微生物组和土壤三相比的变化与木薯连作障碍有密切关系,采取栽培管理措施调节土壤微物组成和土壤三相比,是克服木薯连作障碍的有效途径。     

生物炭对酸化茶园土壤性状和真菌群落结构的影响

为探讨生物炭长期施用对酸化茶园土壤改良和真菌群落结构的影响,分析了按生物炭用量0、2.5、5、10、20、40 t·hm-2施用5年后的茶园土壤性状和真菌群落结构变化.结果表明,施用生物炭5年后的茶园土壤pH提高了0.16～1.11,可溶性有机碳含量提高了52.6％～92.3％,而铵态氮和硝态氮含量以10 t·hm-2...     

广西红壤区甘蔗根际土壤丛枝菌根真菌种类的 18S rDNA 基 因序列分析鉴定及多样性分析

为探明广西红壤区甘蔗根际土壤丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal,AM）真菌多样性特点,本研究通过 18S rDNA 基因序列分析对来自广西红壤蔗区 33 个样地的甘蔗根系和根际土壤样品的 AM 真菌种属进行了鉴定,并分析了 土壤理化性质对 AM 真菌侵染率和多样性的影响。结果表明：3 类红壤类土壤中,赤红壤的根外菌丝量、根内菌丝和 丛枝平均侵染率最高,分别为 13.59%、24.18%、1.29%;砖红壤的泡囊平均侵染率最高,为 19.17%。所构建的 AM 真 菌克隆文库中共发现了 24 个 OTU,分别属于 AM 真菌的 7 科 12 属 24 种,其中球囊霉科含 5 属 10 种,多样孢囊霉科 含 1 属 2 种、无梗囊霉科含 1 属 1 种、巨孢囊霉科含 2 属 2 种,近明囊霉科含 1 属 5 种,原囊霉科和类球囊霉科各含 1 属 2 种;3 类土壤的优势科和优势属分别为球囊霉科和根生囊霉属。红壤的 AM 真菌物种丰富度和香浓维纳指数最高, 砖红壤最低。3 类土壤的理化因子与 AM 真菌的物种丰富度均无显著相关。3 类土壤的根内菌丝侵染率与 pH 值均呈正 相关,与有机质、总氮及有效磷含量呈负相关。     

基于高通量测序技术分析2种菌草根际土壤真菌群落多样性

为了解福州菌草基地巨菌草和绿洲一号2种菌草的根际土壤真菌群落多样性,采用Illumina Miseq高通量测序技术和生物信息学方法,对菌草根际土真菌的多样性及群落结构进行分析。结果表明：从3份土壤样本中获得525 292条ITS序列,在97%序列相似性基础上可划分为7267个可操作分类单元（OTU）。真菌群落的丰富度指数（ACE）以菌草非根际土最低,绿洲一号根际土略高于巨菌草根际土;而多样性指数（Shannon-Wiener和Simpson）菌草根际土高于非根际土,绿洲一号根际土略高于巨菌草根际土。3份样品的优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）、球囊菌门（Glomeromycota）;优势菌纲为散囊菌纲（Eurotiomycetes）、粪壳菌纲（ Sordariomycetes）、座囊菌纲（Dothideomycetes）、伞菌纲（Agaricomycetes）、锤舌菌纲（Leotiomycetes）、圆盘菌纲（Orbiliomycetes）、银耳纲（Tremellomycetes）、粘膜菌纲（Wallemiomycetes）;优势菌属为篮状菌属（Talaromyces）、深黄伞形霉属（Umbelopsis）、枝孢菌属（Cladosporium）、暗双孢菌属（Cordana）、镰刀菌属（Fusarium）、隐球菌属（Cryptococcus）、淡紫紫霉属（Purpureocillium）、赤霉菌属 （Gibberella）、灵芝属（Ganoderma）。研究结果表明,菌草根际土真菌群落多样性高于非根际土,为进一步更好地利用菌草提供理论参考依据。     

基于宏基因组学方法分析化肥减施对热带地区菜地土壤微生物群落的影响

为了探究化肥减量配施有机肥对热带地区蔬菜轮作土壤细菌、真菌和古菌群落组成和结构的影响,在海南省文昌市开展田间定位试验,采用宏基因组测序技术分析不同施肥方式下土壤细菌、真菌和古菌群落结构和组成的变化特征,并结合土壤理化性质,探究不同施肥处理下驱动细菌、真菌和古菌群落变化的关键土壤环境因子。结果表明：与全量化肥配施有机肥（M100NPK）相比,化肥减量75%配施有机肥（M75NPK）提高了土壤SOM、TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N的含量,化肥减量50%配施有机肥（M50NPK）处理提高了土壤TK和AK的含量。3种施肥处理（M50NPK、M75NPK和M100NPK）显著增加了土壤细菌、真菌和古菌群落的丰度。与M100NPK处理相比,M50NPK和M75NPK增加了细菌群落主要优势菌门中变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度,而降低了放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度,同时也增加了真菌群落主要优势菌门中担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度,降低了子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度;古菌群落主要优势菌门中奇古菌门（Thaumarchaeota）的相对丰度在M75NPK处理呈现增加趋势,在M50NPK处理呈现降低趋势。与不施肥（CK）处理相比,M50NPK、M75NPK和M100NPK增加了土壤细菌和真菌的Shannon指数和Ace指数,而降低了土壤细菌和真菌的Simpson指数,同时也增加了土壤古菌的Simpson指数,但降低了土壤古菌的Shannon指数和Ace指数。可是施肥处理之间Alpha多样性均无显著性差异。土壤细菌、真菌和古菌群落结构组成对不同化肥减量配施有机肥的响应无显著性差异。土壤pH、TP、TN、SOM和AK是导致细菌、真菌和古菌群落结构变化的主要驱动因子。研究结果表明,与M75NPK和M100NPK相比,M50NPK不会改变土壤性质、微生物群落多样性和结构,但可降低过量化肥施用可能带来的环境风险。因此,M50NPK是热带地区蔬菜种植的优化施肥方式。