生物质炭及过氧化钙对旱地红壤酶活性和微生物群落结构的影响

明确生物质炭等改良剂对土壤酶活性及土壤微生物群落结构的影响,对南方红壤旱地改良剂的合理施用及评价不同改良剂对旱地红壤肥力的影响具有重要意义。针对江西旱地红壤进行室内培养试验,试验设置4个处理,即CK、Ca(过氧化钙,1.72 g/kg)、C(生物质炭,21.46 g/kg)、C+Ca(过氧化钙,1.72 g/kg;生物质炭,21.46 g/kg),利用磷脂脂肪酸方法(PLFA),研究改良剂对土壤微生物量和组成以及土壤酶活性、土壤活性有机碳的影响。结果表明:旱地红壤中添加生物质炭和过氧化钙土壤提高可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量;增加蔗糖酶(INV)、淀粉酶(AMY)及脲酶(URE)活性,特别是配施(C+Ca)显著提高土壤活性碳含量及酶活性。PLFA分析表明,土壤微生物总PLFAs量的大小顺序为:C+CaCCaCK;各处理土壤细菌的相对丰度最大,大约占微生物总含量的80%,放线菌次之,大约占微生物总含量的13%～15%,而真菌和丛枝菌根真菌的相对丰度较低。生物质炭和过氧化钙增加了革兰氏阴性菌(GN)/革兰氏阳性菌(GP)值,尤以C+Ca处理增加幅度最大。主成分分析(PCA)表明,添加生物质炭和过氧化钙能够改善土壤微生物群落结构;计算主成分的综合得分,配施(C+Ca)处理的综合得分最高,对土壤微生物群落结构的影响最大。冗余分析(RDA)表明,土壤MBC、DOC和土壤INV酶活性是影响土壤微生物数量和结构的主要因子。因此,施用生物质炭和过氧化钙能够明显提高旱地红壤微生物生物量,改变红壤微生物群落结构以及激发红壤酶活性,且配施效果最显著。     

长期不同施肥条件下红壤性水稻土微生物群落结构的变化

以位于江西省红壤研究所内长期定位试验的水稻土(始于1981年)为研究对象,运用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)和BIOLOG分析技术研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及有机肥与化肥混施(NPKM)三种施肥方式对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:长期施化肥和有机肥与化肥混施处理的PLFA总量均高于未施肥处理,两者分别较未施肥处理高91%和309%;PLFA主成分分析(PCA)显示施肥促进了土壤微生物群落结构的变化,其中NPKM处理增加了革兰氏阴性细菌(G-细菌)、真菌、放线菌和原生动物的数量,NPK处理增加了革兰氏阳性细菌(G+细菌)的数量,不施肥处理较施肥处理提高了真菌/细菌比例,CK和NPK处理的微生物群落结构更为相似;各施肥处理间土壤的AWCD值(平均每孔颜色变化率,average well color development,AWCD)表明,NPKM处理能够促进土壤微生物群落对碳源的利用能力,进而增加土壤中微生物的整体活性,而NPK处理减弱了土壤微生物的活性。代谢功能多样性分析同时表明,NPKM处理增加了微生物群落的多样性,而NPK处理使土壤微生物的多样性降低;土壤PLFA与土壤养分的相关性分析显示,土壤总PLFA量与土壤有机质和全氮呈极显著相关(p0.01),与速效养分相关性不大。     

长期无机有机肥配施对红壤性水稻土微生物群落多样性及酶活性的影响

【目的】长期有机与无机肥配合施用是促进农田生产力和土壤有机碳固定的重要技术途径。本文以江西省红壤研究所长期不同施肥试验田的表土(0—15 cm)为对象,探讨不同施肥措施对土壤微生物群落多样性和酶活性的影响。【方法】在水稻收获后,采集表土壤样品,提取土壤总DNA。采用聚合酶链反应结合变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)的方法研究土壤微生物的群落结构多样性,并结合克隆测序研究土壤微生物的群落组成;用实时荧光定量PCR(q PCR)的方法研究土壤微生物的丰度。土壤细菌定量和群落结构分析的分子标靶基因分别为16S rRNA基因V3区和V6区片段,土壤真菌定量和群落结构分析的标靶基因均为18S rRNA基因。DGGE分析采用8%的聚丙烯酰胺凝胶分离细菌和真菌,所用变性梯度分别为35%65%和20%40%。同时采用荧光微孔板检测技术测定土壤几丁质酶、α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、酸性磷酸单脂酶和木聚糖酶活性;用紫外分光光度计法测定土壤过氧化物酶活性。【结果】PCR-DGGE分析表明,与不施肥对照(CK)相比,有机无机肥配施(NPKM),土壤细菌的香农指数和丰富度指数显著增大,而土壤真菌的香农指数和丰富度指数在不同施肥处理间无显著差异。DGGE图谱聚类分析显示,NPKM处理的土壤细菌和真菌的群落结构显著区别于其他3个处理。后续的切胶测序得出,土壤细菌分属于Chloroflexi(绿弯菌门),Proteobacteria(变形菌门)和Firmicutes(厚壁菌门);NPKM处理下隶属于Clostridum(梭菌属)和Anaerolineaceae(厌氧绳菌科)的两类细菌显著增加。土壤真菌主要分属于Basidiomycota(担子菌门)和Ascomycota(子囊菌门),这些真菌条带在DGGE图谱上的分布不同处理间均无明显的规律性,因而不同处理间真菌的群落分布未出现较清晰的变化。q PCR的结果显示,土壤细菌和真菌拷贝数在不同处理间无显著差异。土壤酶的检测结果表明,与CK相比,单施氮肥(N)处理的土壤几丁质酶活性显著提高,常规氮磷钾处理(NPK)处理的几丁质酶和α-葡萄糖苷酶活性显著增强,NPKM处理提高了土壤几丁质酶、纤维素酶和过氧化物酶活性;酸性磷酸单酯酶和木聚糖酶活性在各处理间无显著差异。归一化酶活性值,NPKM处理显著高于CK和其他施肥处理。【结论】长期有机无机肥配施可显著提高土壤细菌多样性,并改变土壤细菌和真菌的群落结构,提高土壤酶活性,因而提高了农田生态系统的生产力并对生态系统健康有改善作用。     

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。     

肥力提升措施对林地红壤生物结皮层微生物群落结构的影响

微生物在土壤生物结皮形成中起重要作用,但是目前对于南方红壤生物结皮层中微生物群落的研究鲜少涉及,尤其是在林地改良措施下红壤结皮层中微生物群落结构的变化尚不清楚。本研究以中亚热带典型第四纪红黏土严重侵蚀湿地松裸露林地为对照,添加有机肥、生物炭和石灰+微生物肥料为肥力提升措施,采用Illumina MiSeq高通量测序技术研究不同肥力提升措施对红壤生物结皮层细菌和真菌群落结构的影响。结果表明：该林地土壤生物结皮层共检测出21个细菌门和7个真菌门,优势细菌门为酸杆菌门（Acidobacteria）(27.39%)、变形菌门（Proteobacteria）(25.90%)、放线菌门（Actinobacteria）(16.68%)和绿弯菌门（Chloroflexi）(12.26%);优势真菌门为担子菌门（61.19%）和子囊菌门（29.48%）;肥力提升措施对细菌和真菌多样性无显著影响,却显著改变了其群落结构,作用大小依次为有机肥处理、生物炭处理、石灰+微生物肥料处理,且对细菌群落结构的影响高于真菌;三种措施均明显提高了变形菌门（Proteobacteria）细菌的相对丰度,降低了绿弯菌门（Ch...     

长期施肥对红壤有机碳矿化及微生物活性的影响?

为评价不同施肥条件下红壤有机碳矿化和微生物活性及两者之间的关系,对长期定位试验施有机肥（M）、施用氮、磷、钾化肥（NPK）、有机肥配合化肥（NPKM）、秸秆配合化肥（NPKS）和不施肥（CK）共5个处理的红壤进行室内培养,分析不同施肥处理下红壤有机碳矿化的CO2释放量﹑微生物数量及微生物碳源代谢特征。结果表明,不同施肥处理的土壤有机碳矿化释放CO2量差异显著,由一级反应动力学方程拟合计算出土壤潜在有机碳矿化释放CO2–C量的大小顺序：M > NPKM > NPK ≈NPKS > CK,其值分别为180.3﹑88.5﹑47.6﹑43.4和34.5 mg/kg 。培养初期微生物活性较弱时CO2的释放速率最高,微生物数量的增长落后于有机碳矿化速率变化,但培养14﹑35和69 d 时3种微生物数量大小顺序为M > NPKM > NPK≈NPKS≈ CK,处理间差异显著且与CO2释放量显著相关。不同施肥处理间微生物群落结构差异显著,其趋势与有机碳矿化相符合。说明长期施肥特别是长期施用有机肥能影响微生物的群落结构,提高红壤微生物活性,进而促进微生物对有机碳的矿化。     

长期施用有机和无机肥对红壤微生物群落特征及功能的影响

以建于1990年的湖南祁阳长期有机无机定位试验为平台,选择不施肥、无机肥、有机肥及有机肥化肥配施4个处理,利用高通量测序和实时荧光定量技术,研究了长期施用有机肥和无机肥祁阳红壤细菌和真菌的群落特征;利用常规分析方法,研究了土壤微生物呼吸、酶活性和土壤基本理化性质,探索了长期施肥的土壤微生物群落结构与其功能以及土壤养分之间的关系。结果表明,长期施肥改变了土壤的pH值和养分循环;长期施用有机肥增加细菌与真菌种群丰度和多样性;单施化肥增加了真菌种群丰度与多样性,但是对细菌的种群丰度与多样性影响不大;施肥显著改变了土壤细菌与真菌的群落结构,细菌群落结构的改变显著影响土壤微生物呼吸、β-纤维素二糖水解酶以及酚氧化物酶的活性,而真菌群落的改变对微生物的功能影响不明显。本研究表明,施用有机肥不但可以缓解化肥引起的土壤酸化,还能支持更大、更丰富的微生物群体,从而维持更高的土壤活性,对维持或提高土壤肥力具有重要意义。     

重金属复合污染下红壤微生物活性及其群落结构的变化

在室内培养条件下,应用4因素5水平二次正交回归旋转组合设计方案,对重金属复合污染红壤的微生物活性及群落功能多样性进行了研究。结果表明,在Cu、Zn、Pb、Cd复合污染生境中重金属的微生物毒性效应发挥主要由Cd、Cu两元素决定,其生物毒性顺序表现为:Cd>Cu>Zn>Ph,红砂泥中表现较为突出。与单一镉、单一铅污染处理相比,重金属复合污染对供试红壤微生物生物活性及其群落功能多样性的影响并非仅仅表现出简单的加和作用,同时还存在协同作用和拮抗作用。典型相关分析显示,红壤微生物活性与重金属含量之间关系密切,第一对典型变量的相关系数r达0.885 8、0.932 8,均达极显著水平(p<0.001), 说明重金属复合污染与红壤微生物间存在较为稳定的数量反馈机制,红壤总体微生物活性指标能较好地反映供试红壤重金属复合污染状况,可作为重金属污染红壤环境质量评价及量化分类的有效指标。     

不同类型水稻土微生物群落结构特征及其影响因素

选取基于我国土壤地理发生分类的不同类型土壤发育的四种水稻土,利用15N2气体示踪法测定生物固氮速率,采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术测定细菌丰度,通过16S rRNA基因高通量测序分析微生物群落组成和多样性.结果表明:变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria...     

不同气候条件对旱地红壤微生物群落代谢特征的长期影响

利用1988年设置的暖温带和中亚热带两种气候条件下的土壤置换试验,采用BIOLOG方法,研究了气候条件对红壤中微生物群落功能的影响。结果表明,长期处于不同的气候条件改变了红壤的pH和养分状况,从而影响红壤微生物群落的代谢特征。与中亚热带气候条件相比,暖温带气候条件下,红壤的pH和全磷含量显著升高,速效钾含量显著下降;红壤微生物群落活性(以AWCD值表示)也显著降低。主成分分析表明,不同气候条件下红壤微生物群落代谢特征显著不同,与暖温带气候相比,中亚热带气候条件下,红壤微生物群落对氨基酸、胺类和酚类化合物等含氮化合物的利用显著增加。相关分析表明,影响不同气候条件下红壤微生物代谢特征的主要因素有:温度和降雨量气候因子,土壤pH、速效钾和全氮含量等土壤因子。     

不同种植年限设施芦笋土壤微生物群落结构与功能研究

以上海某设施园艺场长期设施芦笋种植土壤为研究对象,采用常规梯度稀释混菌平板法和Biolog-Eco微平板反应系统,研究了芦笋设施种植1、3、5、8及11年棚土壤微生物群落结构及功能多样性。结果表明:设施栽培芦笋后,土壤细菌种群数量减少,真菌数量增加,细菌与真菌数量比(B/F值)降低;除11年棚表现特殊外,随种植年限增加,土壤微生物代谢活性逐渐下降,5年和8年棚AWCD值均仅为对照1年棚的15%左右;土壤微生物代谢类群多样性减少,5年和8年棚的土壤微生物丰富度指数(S)均仅为对照1年棚的72%左右,Shannon指数均为对照1年棚的82%左右,Mc Intosh指数则均为对照1年棚的90%;不同种植年限芦笋设施土壤中微生物群落的碳源代谢特征发生了明显的分异变化,主成分分析表明,这种变化主要体现在对6种碳水化合物和5种氨基酸碳源的代谢利用上;设施芦笋土壤微生物参数指标对土壤p H和EC值变化响应敏感,另外,土壤速效磷和速效钾含量也是影响土壤微生物代谢和区系分异的2个主要因素。     

巯基坡缕石对镉砷复合污染土壤钝化修复及微生物群落的影响

为探究巯基坡缕石对镉(Cd)–砷(As)复合污染土壤的修复效果及其对土壤生态功能的影响,以Cd-As复合污染水稻土为研究对象,探究了1%、2%巯基坡缕石添加对土壤理化性质、Cd和As有效态的影响,并采用高通量测序技术分析了不同处理对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:巯基坡缕石添加显著降低了土壤pH,其中2%处理下pH降低更明显。与对照相比,1%和2%巯基坡缕石处理下,土壤有机质含量分别增加了30.2%、60.9%,Cd的有效态含量与毒性特性浸出量分别降低了97.7%～98.3%、77.1%～92.7%,而As的有效性未发生显著变化。巯基坡缕石添加对土壤微生物多样性及丰度无显著影响,但属水平下Pseudanabaena＿NgrPSln22和Pseudomonas的相对丰度显著降低了85.4%～98.1%、75.3%～78.9%。巯基坡缕石处理下土壤微生物群落结构显著改变,其中pH和Cd的有效性是显著影响因素。总之,巯基坡缕石不仅能显著降低Cd有效性,提高土壤有机质含量,还会影响细菌群落结构,增加土壤抗病菌丰度和减少固氮菌丰度。     

河西走廊荒漠土壤微生物群落结构及环境响应

荒漠土壤中微生物生存适应机制及其生态系统功能对揭示干旱区物质转化过程具有重要意义。本研究沿河西走廊东南至西北自然降水递减梯度下设置16个样地,采用高通量测序技术探究土壤细菌和真菌群落多样性特征,揭示微生物多样性、优势菌群与土壤机械组成、养分关系。结果显示：河西走廊荒漠土壤细菌中厚壁菌门(Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势群落,部分样地厚壁菌门相对丰度最高达85%;真菌中子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）为优势群落,其相对丰度均大于>5%。相关性分析显示：粗粉粒(0.05~0.02 mm)、细粉粒(0.25~0.10 mm)、黏粒(<0.002 mm)、有效磷(AP)和解碱氮(AN)对细菌多样性影响极显著,细粉粒(0.25~0.10 mm)、黏粒(<0.002 mm)、有效磷(AP)和解碱氮(AN)对真菌多样性影响极显著（P<0.01）。冗余分析显示：细粉粒(0.25~0.10 mm)和速效磷(AP)对细菌群落影响显著,黏粒（<0.002mm）和速效磷(AP)对真菌群落影响显著（P<0.05）。研究表明了河西走廊荒漠土壤微生物群落结构的组成、变化及影响因子,解释了土壤环境对微生物分布的影响及微生物对土壤生态系统系统发展的作用,为保护生物多样性及荒漠生态服务提供理论参考。     

影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展

土壤微生物在陆地生态系统中具有重要作用,是整个陆地生态系统物质循环、能量流动的推动者,与陆地生态系统地稳定性密切相关。本文就影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展作了综述,主要内容有:土壤理化性状对土壤微生物群落结构的影响;土壤微生物之间的相互作用,土壤动物多样性,植物多样性对土壤微生物群落结构的影响;不同的经营管理措施对土壤微生物群落结构的影响。并对今后的发展趋势作了探讨,提出深入研究土壤微生物群落结构与其在陆地生态系统中的功能关系,合理调控土壤微生物群落结构,维护整个陆地生态系统稳定的研究方向。     

城市与郊区森林土壤微生物群落特征差异研究

森林是具有重要服务功能的生态系统之一,在城区和郊区都普遍存在,但对于森林土壤微生物群落特征的城郊差异研究却很少。本研究在北京城市与郊区选择三种相同树种(油松Pinus tabulaeformis、侧柏Platycladus orientalis和毛白杨Populus tomentosa)的森林,主要研究比较了土壤微生物量碳、微生物群落结构和功能多样性的城郊差异。结果表明,郊区森林的土壤微生物量碳含量显著高于城区(郊区微生物量碳为367.29 mg kg-1,城区为294.23 mg kg-1)。同一树种下郊区微生物活性高于城区,差异未达到显著。微生物多样性和均匀度城郊差异不明显;但树种间存在一定的差异,城区毛白杨林下土壤微生物群落的均匀度显著低于柏树与油松,多样性指数显著低于柏树。结果表明城市化过程对城市土壤微生物量以及微生物群落的结构和功能有一定影响,且不同树种对于这种影响存在差异。随着城市化加快,城乡梯度上土壤微生物量碳的城乡差异明显,而土壤微生物群落结构、功能的差异有减小的趋势。     

铀尾矿周边污染土壤微生物群落结构与功能研究

为给铀尾矿周边污染土壤环境监测及生态修复提供科学参考依据,以我国某铀尾矿周边的污染土壤为研究对象,采用常规稀释平板法和Biolog—Eco微平板反应系统研究了高、中、低污染区的土壤微生物群落结构及功能多样性。结果表明,放射性污染从高到低的各级取样点的三类微生物数量大小为细菌〉真菌〉放线菌;与对照相比,各样点的AWCD下降了37．6％~92．0％,AWCD、Shannon指数（H）、Simpson指数（D）与放射性核素的含量基本呈反比关系,而与有机质、全氮、碱解氮显著正相关;不同土壤微生物群落问的代谢特征随着污染程度的变化而变化,主成分分析表明这种变化主要体现在碳水化合物上。     

Microbial Biomass,Community Diversity,and Enzyme Activities in Response to Urea Application in Tea Orchard Soils

To improve yield and quality in tea orchards, a large amount of nitrogen (N) fertilizer is usually applied. Our objective was to evaluate the effect of N application on microbial community and activity in tea orchard soils and assess the relative importance of fertilizer application versus land use in structuring the soil microbial community. Urea application caused significant decreases in soil microbial biomass and enzyme activities in the three tea orchards. For the wasteland and forest, soil microbial biomass and enzyme activities significantly increased as a result of N fertilizer application. Urea application caused significant decreases in microbial functional and genetic diversity indices of the three tea orchards. Moreover, the bacterial and fungal phospholipid fatty acids were found to be changed with urea application. Multivariate analyses consistently showed that land use had a greater effect on soil microbial community diversity than urea application.     

Seasonal Patterns of Microbial Community Structure and Enzyme Activities in Coastal Saline Soils of Perennial Halophytes

Perennial halophytes are known to be one of the most influential parameters in coastal ecosystem affecting ecosystem processes. The aim of this study was to investigate the changes in soil microbial community structure and enzyme activities in different halophyte‐covered soils (Arthrocnemum indicum , Aeluropus lagopoides , Heleochloa setulosa and Suaeda nudiflora ) with control soil (un‐vegetated) that were collected in three seasons (rainy, winter and summer) from intertidal coastal soils of Gujarat, India. Soil microbial community structure was assessed using phospholipid fatty acid (PLFA) profiling. Halophytes influenced significantly soil micro‐environment by exerting effects on the soil chemical characteristics, enzyme activities and microbial community structure. The activities of β‐glucosidase, urease and alkaline phosphatase were significantly higher in halophyte‐covered soils than in control soil. Among four halophyte‐covered soils, the highest amounts of total, bacterial, actinomycetes and fungal PLFAs were observed in Arthrocnemum soil. The concentrations of total, bacterial, actinomycetes and fungal PLFAs were also significantly higher in summer and winter seasons than in rainy season, whereas enzyme activities also vary with seasons. The non‐metric multidimensional scaling analysis PLFA profiling revealed that the structure of microbial community significantly differed in all seasons as well as between control and halophyte‐covered soils. These shifts in microbial community were due to the higher abundance of Gram‐positive, total bacterial and actinomycetes PLFAs in summer and winter seasons than in rainy season, whereas abundance of fungal biomarker was significantly higher in rainy season than in other seasons. Among halophytes, significantly higher abundance of Gram‐positive, Gram‐negative and total bacteria was observed in Arthrocnemum , Heleochloa and Suaeda whereas the lowest in control soil. Halophytes exhibited improved soil microbial activities, which is important for healthy ecosystem. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

长期施用化肥对红壤性水稻土中微生物生物量、活性及群落结构的影响

利用化肥长期定位试验,研究了施肥对土壤微生物生物量、活性及其群落结构的影响.结果表明:与不施肥相比,长期施用化肥不仅增加了土壤微生物生物量,而且导致了土壤微生物群落结构的分异.其中,有机无机配施处理和2倍NPK配施处理显著提高了土壤有机质含量、全N含量、土壤微生物生物量和土壤微生物活性.NPK均衡施肥处理对土壤有机质、土壤微生物生物量及其活性的影响小于非均衡施肥的处理(NP、NK、N、P、K),适当增施K肥有利于提高土壤微生物中真菌的比例.