杉木根际土壤微生物和酶活性初探

植物根际环境的研究中,对林木根际的研究较少,近年来,南方连栽杉木林地地力衰退,杉木生长不良现象日趋普遍,引起林业界的极大关注^[1]。     

甘薯连作对根际土壤微生物群落结构的影响

为探究甘薯连作后根际土壤微生物群落结构变化,以徐薯18(耐连作品种)和遗字138(不耐连作品种)为试验材料,连作2年,于栽植初期和收获前期分别采集根际土壤,利用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析其根际土壤微生物群落结构变化。结果表明,连作后,2个品种根际土壤的总PLFA含量均有所提高,与2015年相比,2016年栽植初期遗字138根际土壤真菌和放线菌PLFA的增加量分别是徐薯18的3.5倍和1.24倍,且均达到显著水平;F/B和G⁺/G^-在不同采样时期有所不同;主成分分析提取的2个主成分解释了89.05%的变异,其中PC1解释了76.91%的变异,PC2解释了12.14%的变异。2个品种连作前后差异明显。休闲期甘薯根际土壤微生物含量增多,这可能有助于缓解连作障碍。综上,甘薯连作导致甘薯根际土壤微生物群落结构失衡,特别是不耐连作品种连作后导致真菌数量明显增加。本研究结果为应用生态防控技术缓解连作障碍提供了理论依据。     

不同作物根际土壤微生物的群落结构特征分析

为探究根际微生物群在支持植物生长、发育和健康方面的重要作用,本研究在2017年7月采集同一农田中大豆[Glycine max (L.) Merr.]、玉米[Zea mays)、花生(Arachis hypogaea L.]、四季豆[Phaseolus vulgaris L.]、豇豆[Vigna unguiculata (L.) Walp]、番薯[Ipomoea batatas (L.) Lam.]和芋艿[Colocasia esculenta (L.) Schoot]7种不同作物,通过Illumina MiSeq测序技术和磷脂脂肪酸(PLFA)对这7种不同作物的根际微生物群落结构和组成进行了分析。结果显示,不同作物根际土壤微生物的PLFA种类和组成差异显著,但均以表征革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌的特征脂肪酸为主。花生根际土中微生物的PLFAs含量最高,花生根际土中的真菌细菌比(F/B)显著高于其他作物,且其革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比(G⁺/G^-)最低。尽管在门水平,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和厚壁菌门是7种作物根际微生物的主要优势门,但是在纲水平和目水平不同作物根际微生物组成存在差异。Alpha多样性分析表明,大豆根际的OTU丰富度(Chao1,P<0.001)和细菌群落多样性(Shannon,P<0.001)在7种作物中最高。非度量多维尺度分析(NMDS)表明,根际微生物群落结构在OTU和PLFAs水平下均以不同作物形成聚类,不同聚类间的差异显著。根际敏感微生物的筛选和比较进一步说明不同作物对根际微生物的选择具有差异性,群落中某些特定菌群优势度存在区别,不同作物具有不同敏感微生物的选择倾向。本研究为构建健康的植物根际微生物群落以促进植物育种提供了基础。     

银北盐碱区植物根际土壤酶活性及微生物群落特征

开展盐碱区耐盐植物根际微生物群落多样性研究,对于盐碱土壤的植被恢复和生态修复具有重要意义。运用Biolog微平板技术,对宁夏银北盐碱区6种耐盐植物根际土壤酶活性及微生物群落代谢功能多样性进行研究。结果表明:不同植物根际土壤理化性质和酶活性存在一定的差异。与裸地相比,6种植物能显著提高盐碱地土壤酶活性,苜蓿根际土壤三种酶活性显著高于其他植物。土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间的延长而逐渐增加,大小顺序依次为苜蓿(MX)、芨芨草(JJC)、柽柳(CL)、柳枝稷(LZJ)、苦豆子(KDZ)、枸杞(GQ)和裸地土壤(CK),根际土壤与盐碱裸地土壤之间差异显著(P<0.05)。土壤微生物群落香农指数、辛普森指数和麦金塔指数均以苜蓿根际土壤最高,芨芨草次之,二者较其他土壤差异显著(P<0.05)。不同植物根际土壤微生物碳源利用能力存在差异,苜蓿根际土壤微生物的利用率显著高于其他土壤(P<0.05),碳水化合物类是根际土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类和羧酸类,胺类的利用率最小。主成分分析显示,对PC1和PC2起分异作用的主要碳源为碳水化合物类和羧酸类。综合各项指标,均表现...     

不同林龄马尾松人工林土壤微生物群落结构和功能多样性演变

土壤微生物在森林生态系统中起着至关重要的作用,研究人工林演变中土壤微生物群落结构特征,对评价人工林土壤质量动态变化和维持土壤微生态平衡具有重要意义。以亚热带地区马尾松人工林为研究对象,采用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid,PLFA)和BIOLOG技术研究不同林龄(13 a,25 a,38 a和58 a)对土壤微生物群落结构和代谢功能多样性的影响。结果表明:不同林龄土壤微生物类群均以细菌为主,其次为真菌和放线菌,最后为原生动物;土壤微生物总PLFAs量、真菌数量和真菌/细菌均表现为13 a最高,38 a最低;土壤细菌、革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G–)和放线菌数量均25a最高。层次聚类和主成分分析(PCA)结果表明,林龄对土壤微生物群落结构产生显著影响,13 a和25 a林龄分别与38 a和58 a林龄的土壤微生物群落结构差异较大。冗余分析表明,有机碳、全氮和pH是土壤微生物群落结构的主要影响因素。不同林龄土壤平均颜色变化率(AWCD)和微生物功能多样性指数(香农指数、辛普森指数和McIntosh指数)总体表现为25 a>13 a>58 ...     

两种生态型东南景天根际与非根际土壤微生物特征的差异性

超积累植物具有很强地忍耐和吸收土壤重金属的能力,导致其根际环境中重金属的平衡和微生物活性及其群落结构发生改变,其原因主要有以下几方面:第一,由于超积累植物快速地吸收土壤中的重金属,可能会导致其根际土壤溶液中的重金属浓度降低,从而缓减重金属对根际土壤中微生物的     

番茄青枯病抑病土壤根际微生物群落特征及其抑制性传递机制

根际微生物在宿主植物抵御土传病害发生过程中发挥着重要作用。为探究抑病土壤与感病土壤根际微生物群落特征及其微生物群落构建机制,分别采集抑病土和感病土中的番茄根际土壤,采用实时荧光定量PCR技术检测两种根际土壤中的病原菌含量,并利用16SrRNA基因扩增子高通量测序技术分析抑病和感病土中番茄根际土壤微生物群落多样性、组成、结构以及基于零模型的微生物群落构建机制的差异。结果表明,与感病土相比,抑病土壤中番茄的青枯病病情指数明显降低（病情指数分别为47.5和22.5）,其根际中细菌群落具有更高的alpha多样性、更丰富的放线菌门、厚壁菌门以及芽孢杆菌科和链霉菌科等有益微生物,较低的青枯病菌丰度（病原菌丰度降低了12.22倍）并伴随着较高的随机性过程,因此抑病土壤受病害胁迫的适应性较强。将感病土壤与抑病土壤按照一定比例进行混合,形成了仅有感病土D10H0、感病土与抑病土质量比为1︰1的D5H5以及仅有抑病土D0H10这三种处理以进一步检测抑病土壤抑病特性的可传递性。结果表明,随着抑病土比例的增加,番茄青枯病病情指数逐步降低,D10H0、D5H5和D0H10的病情指数分别为41.67、29.17与...     

有机肥料对杉木根际土壤生化性质的影响

施用不同有机肥料对彬木幼林根际土壤生物化学性质的影响的研究结果表明，施有机肥料有如下的作用：（１）在很大程度上增加了杉木根际土壤三大类微生物数量，其中以牛栏肥和绿肥混施效果最好，施绿肥又比施牛栏肥效果好，并且放用有机肥料能提高微生物中细菌所占的比例；（２）能增加氨化细菌、硝化细菌、纤维素分解菌和芳香族化合物分解菌折数量，其中氨化细菌提高幅度最大，并以混合施用最好，纤维素分解菌则以单施绿肥最高，芳香     

南亚热带不同植被根际微生物数量与根际土壤养分状况

研究了包括尾叶桉、广东凤丫蕨、柳叶竹、大叶相思、青皮、木荷、湿地松在内的7种南亚热带不同植物植被下土壤根际微生物与根际养分状况及其相关关系。结果表明，根际环境对细菌有明显的正效应，对放线菌和真菌有正、负两方面的影响，但对根际微生物总量具有根际效应明显;在南亚热带森林生态系统中，在植物的某些生长季节，微生物的根际效应与土壤养分的根际效应一致。     

湘中紫色丘陵区不同植被类型根际与非根际土壤理化特征

[目的]探索湘中紫色丘陵区不同植被类型根际与非根际土壤的理化特征,为湘中地区生态修复提供理论依据。[方法]以典型抽样方法调查湘中丘陵区草丛(G)、草灌(GS)、灌木(S)和乔灌(AS)4种典型植被,研究其根际与非根际土壤理化性质的差异,通过典型相关分析揭示根际与非根际土壤理化指标间的耦合关系。[结果]研究区草丛和灌木根际土壤中细砂粒(0.25~0.05mm)含量分别显著(p0.05)低于乔灌63.84%和76.97%;粉粒(0.02~0.002mm)含量表现为草和灌木分别显著高于乔灌的38.48%和37.66%。根际土壤0.25~0.05mm微团聚体含量均表现为乔灌高于其他植被,0.02~0.002mm微团聚体含量均表现为灌木高于其他植被。草灌与灌木非根际土壤有机质含量显著(p0.05)低于根际土壤148.05%和121.92%,灌木和草灌根际土壤有机质含量显著(p0.05)高于乔灌土壤84.28%和92.08%;草灌根际土壤全氮含量显著(p0.05)高于非根际土壤83.33%,草灌根际土壤碱解氮含量显著(p0.05)高于乔灌土壤200.83%;不同植被类型根际/非根际土壤磷含量差异不明显,总体来看,同一植被根际土壤全磷含量低于非根际土壤,而有效磷表现为乔灌最低;乔灌根际土壤速效钾含量分别显著(p0.05)低于草丛和草灌土壤125.15%和137.71%,除草灌外,其余植被类型根际土壤全钾含量均低于非根际土壤。典范相关分析表明土壤有机质和全量养分含量,2~1,1~0.5,0.25~0.05mm土粒含量,2~1,1~0.5mm团聚体3组理化性状间相互关系密切。[结论]改善土壤理化性质,促进湘中丘陵地区生态恢复,应注重协调土壤养分、颗粒组成及团聚体之间的耦合关系。     

不同坡位杉木林土壤碳储量研究

通过实地调查取样和室内实验测定,比较了上坡和下坡杉木的土壤碳库及其垂直分布差异,研究了坡位对杉木人工林固碳功能的影响。结果表明,杉木上坡和下坡的枯枝落叶层有机碳贮量分别为0.9和1.1t/hm2,坡下的枯枝落叶层有机碳贮量较坡上高出32%。坡上和坡下的土壤有机碳贮量分别为149.9和174.2t/hm2,且表层(0-40cm)碳贮量分别占整个碳贮量(0-100cm)的55%和56%。上坡和下坡的土壤有机碳含量和贮量随土层深度的加深而递减,各土层的有机碳含量和贮量均表现为下坡高于上坡。     

Effects of Ant Mounds on the Plant and Soil Microbial Community in an Alpine Meadow of Qinghai–Tibet Plateau

Ants are important soil engineers, affecting the structure and function of ecosystems. To address the impacts of ants (Camponotus herculeanus ) on the properties of an alpine meadow ecosystem of Qinghai–Tibet Plateau, we investigated the effects of ant mounds on plant biomass, soil physicochemical properties, microbial diversity, and functions. We found that the total biomass of plant community was significantly greater in ant mound periphery. Plant species richness in ant mounds was reduced compared with that of control plots without ant mounds. Significant changes in physicochemical properties of soil were also observed. Soil organic matter, total nitrogen, available phosphorous, total potassium, and available potassium increased in ant mound soil due to the excavation activities by ants as well as the accumulation of organic matter and other nutrients during mound construction. For example, roots/soil contents (g/g) and soil moisture in ant mound soils were lower than those in controls. Microbial community composition and microbial biomass were clearly changed in ant mound soils. BIOLOG analysis further indicated that the functional diversity of the microbial community of ant mound soil increased and differed from that of controls. This study indicates that ant‐induced modification of soil properties indirectly influences plant biomass and species composition, and ant mounds have different microbial communities from those of control soil. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Soil Microbial Community Composition and Diversity in the Rhizosphere of a Chinese Medicinal Plant

Rehmannia glutinosa is an important medicinal plant, but there is a serious problem of decreasing productivity with its continuous cropping on the same land. We hypothesize some relationships between this problem and the disturbed soil ecosystem. In this work, two community‐based microbiological measurements, community‐level physiological profiling (CLPP) using Biolog sole carbon (C) source utilization tests and phospholipid ester–linked fatty acid (PLFA) profiles, were used to evaluate soil microbial community function and composition of different R. glutinosa cropping soils. Field investigation showed that the problems with continuous cropping occurred not only in 2‐year continuous fields but also in 5‐year rotation fields. Soil basal respiration and metabolic quotient were significantly greater in R. glutinosa cropping soils than in the noncropping controls. In contrast, the Shannon index from the Biolog data set was lower in R. glutinosa cropping soils. Both CLPP‐ and PLFA‐based principal component analyses (PCA) showed distinct groupings of soil microbial communities in R. glutinosa rhizosphere, and 11 PLFAs representing different microbes were identified from the principal component scores of PLFAs. Among these, an abundance of PLFA 18:2ω6,9, which is a biomarker of soil fungi, was significantly higher in R. glutinosa cropping soils than control soils. These results suggest an alteration of soil microbial community following R. glutinosa cropping, and this might be an important reason for the constraints associated with continuous cropping.     

乙草胺对玉米根际和非根际可培养微生物的影响

为探明土壤-植物系统中,田间施用量的乙草胺对玉米根际和非根际微生物数量的影响,采用田间试验及室内测试方法,在玉米苗期不同阶段测定了土壤中微生物量碳的变化,并进一步用平板稀释培养法研究了玉米根际和非根际土壤中细菌和真菌数量的变化。结果表明,乙草胺施用对玉米根际和非根际的土壤微生物群落均具有一定影响。可培养的根际细菌和真菌均呈现先抑制后刺激的变化,但与真菌不同,细菌受到的抑制作用时间较短,刺激作用时间较长;而本体土壤中可培养细菌和真菌则主要受到抑制作用,但是抑制作用的强度和持续时间差别很大。乙草胺对根际土壤微生物量碳可产生一定刺激作用,但影响并不显著;由于乙草胺施用对非根际土壤细菌和真菌的影响不同步并存在群落结构的补偿作用,从而维持了非根际土壤总体微生物生物量碳的基本稳定。     

退化板栗林(套)改种茶树和毛竹后土壤生物学性质变化

为评价板栗林(套)改种茶树和毛竹对土壤质量的影响,2009年在板栗林、茶树和毛竹林分别采集3个剖面土壤样品,分析土壤生物学性质。结果表明,板栗套(改)种茶树和毛竹10a后,表层0-20cm土壤总有机碳分别增加15.05%和10.47%,20-40cm的增幅分别为60.37%和24.94%,40-60cm的增幅分别为76.34%和6.09%。表层0-20cm土壤微生物量碳分别增加22.17%和16.46%,20-40cm的增幅分别为9.87%和-6.89%,40-60cm的增幅分别为54.82%和23.93%。板栗(套)改种茶树和毛竹后,表层土壤脂肪酸总量分别增加50.25%和36.69%,细菌比例增加,放线菌比例下降,真菌比例则茶树林最高,其次是板栗林,毛竹林最低。有机质含量高的土壤能检测到近50种脂肪酸,但38～40种微生物脂肪酸为所有土壤所共有。以38种脂肪酸进行的主成分分析和冗余分析表明:(1)原板栗林土壤3个样地的微生物区系相似度高,而茶树和毛竹林3个样地之间土壤微生物则差异较大,说明尚未形成特征区系;(2)影响微生物生物学性质的主要因素是有机质含量。结论:板栗(套)改种茶树和毛竹均能改善土壤质量,且茶树略优于毛竹,不同地区可根据实际情况选择其中之一作为改造模式。     

改变凋落物和根系输入对米槠天然林土壤微生物群落的影响

伴随气候变化下亚热带地区米槠天然林净初级生产力变化,凋落物以及植物根系输入亦会发生改变,这将显著影响土壤微生物群落。于2019年7月在设置7年的米槠天然林植物残体添加和去除试验（the detritus input and removal treatments,DIRT）样地采集不同处理（对照、去除地上凋落物、去除地下根系、无凋落物输入、添加双倍地上凋落物）的2个土层土壤（0—10,10—20 cm）,测定微生物磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acid,PLFA）含量,计算各微生物群落比值以及多样性,进一步揭示凋落物和植物根系输入对亚热带米槠天然林土壤微生物群落组成和多样性的影响。结果表明：（1）不同处理下0—10 cm土层微生物磷脂脂肪酸含量约为10—20 cm土层的2倍;（2）地上凋落物变化均使得革兰氏阳性菌、阴性菌及放线菌等细菌含量出现不同程度的下降,但不会对丛枝菌根等真菌含量产生影响,而去除根系处理显著降低丛枝菌根真菌含量;（3）微生物群落Shannon-wiener、Simpson多样性指数不受凋落物输入的影响,凋落物去除降低表层土壤微生物群落的Margalef丰富度,提高Pielou均匀度,表明0—10 cm土层微生物群落含量与分布状况受凋落物输入变化影响较大;（4）地下植物根系存在可提高真菌（如丛枝菌根真菌）含量,而地上凋落物输入主要改变细菌丰度以及群落结构。可溶性有机碳以及矿质氮是影响不同处理土壤微生物群落组成和多样性的主要因素。可见,凋落物和根系输入通过土壤理化性质的变化而影响了微生物群落,研究结果可为全面认识植物、土壤与微生物间的相互作用对森林生产力的影响提供科学依据。     

叶面喷施山梨醇螯合钾对花生产量及根际土壤微生物群落的影响

中国农用钾肥严重依赖进口,通过改变钾元素的存在形态进一步提高钾的利用效率,具有重要现实意义。以花生（品种为花育22）为供试作物,2020—2021年连续进行了两季大田试验,采用完全随机区组设计,考察自由离子态钾（无机盐钾）与山梨醇螯合态钾对花生产量、干物质积累量、钾积累量以及花生根际土壤细菌群落结构的影响。在常规施肥基础上进行花生不同生育期喷施试验,设置清水对照（CK）、无机钾（IK）、山梨醇混合无机钾（MK）、山梨醇螯合钾（SK,自制）和市售螯合钾（LK,国外产品）5个处理。结果表明,叶面追施钾肥可显著提高花生产量,与IK或LK处理相比,SK处理两年平均增产率分别提高18.9%、14.97%,产量构成要素百仁重、百果重、饱果率均得到显著提升;山梨醇螯合钾处理的花生植株干物质积累量、钾积累量均得到显著提高,说明自制山梨醇螯合钾能够促进钾营养元素在植株中的分配。与其他处理相比,山梨醇螯合钾处理增加了花生根际土壤微生物多样性与丰富度。相关性分析表明,产量的增加与钾元素吸收、分配及根际微生物变化显著相关。综上,在相同的施钾水平上,与无机盐钾形态相比,山梨醇螯合钾更能促进花生植株对钾素的吸收和积累,综合表现为产量的增加。该研究结果可为提高钾肥利用效率提供理论及实际参考。