土壤微生物生态学研究方法进展

土壤微生物研究方法经历了微生物纯培养，土壤酶活性（BIOLOG微平板分析），微生物库（如微生物生物量）和流（C和N循环），微生物生物标记物（FAMEs)，微生物分子生物学技术（从土壤中提取DNA，进行PCR－DGGE，PCR－SSCP，RLFP分析等），揭示了土壤微生物群落丰富的多样性和生态功能；现代生物技术和传统微生物研究方法的配合将为土壤微生物学研究提供了的前景。     

土壤微生物分子生态学研究方法

主要介绍了目前在土壤微生物生态学研究中的常用分子生物学方法,包括核酸探针杂交技术、基于PCR技术的研究方法、特异DNA片段的序列分析、DNA扩增片段梯度凝胶电泳检测技术等。     

土壤生态学及其发展近况

本文论述了土壤生态学的发展简史、有关概念及其研究近况。作者认为,土壤动物、土壤微生物的作用是土壤生态系统的重要研究内容。作为生物能源的植物凋落物,动物、微生物残体Ⅱ等,经土壤中生物的作用,部分养分释放后供给植物生长。营养物质在系统中进行循环,对土壤肥力。系统生产力及系统功能产生有益的影响。     

土壤微生物在持续农业中的作用与应用前景

以１９９４年７月在墨西哥举行的第１５届国际土壤科学大会上有关土壤微生物的内容为主，综述了土壤微生物（包括土壤动物）在持续农业中的作用。内容包括：根际微生物与植物生长；持续农业中的生物固氮；菌根与持续农业；土壤动物交替导致土壤功能的变化；土传植物病原菌的生物防治；土壤与生物多样性以及土壤的生物修复。     

土壤微生物量研究方法进展

微生物量是土壤中最活跃的成分，直接和间接地调节和控制土壤养分的转化和供应，土壤微生物量的研究方法倍受关注，但直到近三十年才取得一些进展。本文将介绍目前广泛应用的土壤微生物量研究方法；并对存在的问题进行讨论。     

高通量测序技术在微生物分子生态学研究中的应用

微生物在众多的自然和人工生态系统中发挥着核心的作用,但能够被培养分离的微生物在大部分生态系统中只占极少一部分,极大地限制了人们对微生物组成、功能及其潜在应用的认识。分子生物学方法,尤其是高通量测序技术应用到微生物生态学研究中,为认识微生物多样性、群落结构组成及其生态功能提供了有利手段。高通量测序作为一种新兴的免培养分子生物学技术,具备检测快速、准确、信息全面丰富等特点。随着高通量测序技术的不断升级换代,测序通量、读长和准确度的不断提升以及成本的大幅下降,该技术在过去十几年间被迅速应用于土壤、水体和肠道等微生物区系的研究中。本文简述了基于高通量测序技术的PCR产物测序技术和宏基因组学测序技术的原理、发展历程、数据分析方法与应用,以及宏基因组学测序技术在病毒学领域的应用,以期为微生物分子生态学研究提供参考。     

土壤微生物生物量氮研究综述

简述了土壤微生物生物量N的含量及其影响因素、土壤微生物量N的生物有效性、影响土壤无机氮生物固定的因素及土壤微生物量N的测定，明确了土壤微生物量N在土壤N素循环转化过程中的重要作用。土壤微生物量N是土壤N素转化的重要环节，也是土壤有效氮活性库的主要部分。土壤微生物量N对作物N素的供应起着重要调节作用。土壤无机氮的生物固定对减少N素损失，提高N肥利用效率和保护环境具有积极的作用。     

BIOLOG在土壤微生物群落功能多样性研究中的应用

微生物功能多样性信息对于明确不同环境中微生物群落的作用具有重要意义 ,而微生物群落的定量描述一直是微生物学家面临的最艰巨的任务之一。目前 ,以群落水平碳源利用类型为基础的BIOLOG氧化还原技术为研究土壤微生物群落功能多样性提供了一种简单、快速的方法 ,并得以广泛应用。但它仍然是一种以培养为基础的方法 ,显示的代谢多样性类型也不一定反映整个土壤微生物群落的功能多样性。因此 ,这种方法优点明显 ,缺陷也存在 ,并且在应用过程中还有很多关键的操作要点与技巧。本文综述了BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的原理、BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的方法与技巧、应用过程中容易产生的问题及可能克服的办法 ,同时还提出了值得进一步研究的问题。旨在促进对BIOLOG测定土壤微生物群落功能多样性的了解 ,为正确运用这种方法开展土壤微生物群落功能多样性研究提供科学依据和理论指导。     

土壤微生物研究在农田质量评价中的应用

农田生产能力的可持续发展,是当前农田质量评价的主要目标之一。随着土壤微生物学研究的逐渐成熟,可考虑通过微生物角度对农田质量进行分析,以期从土壤微观机理解释农田发展的可持续性。基于文献汇总、统计学分析及对土壤微生物研究的认知,阐述了微生物群落如何反馈农田土壤质量,如对农田管理、作物产量以及土壤污染的反馈功能,并提出了可纳入农田质量评价系统的微生物学指标及相应的测定方法。根据统计学显著性检验方法,综合最小数据集法、土壤质量指数、内梅罗指数等农田土壤质量评价方法,提出农田质量评价的路径流程,以及土样采集与数据分析的具体方案。综上可知,利用土壤微生物指标构建的评价体系,能够更直观反映出农田整治改良项目对耕地造成的影响及收益状况。     

土壤生态学研究的现状与趋势

文章认为,土壤生态学应以微观研究与宏观研究并重。前者包括新理论、新方法、物质与能量转换机理及生态建模及其应用研究;后者主要包括生态系统的演替、生态系统网络的建立、资源生态与环境生态等5个方面。     

Potential applications of soil microbial ecology and next-generation sequencing in criminal investigations

The complex relationships between the changes in microbial community profiles and postmortem interval (PMI) estimates have recently been discussed in the forensic literature. Edaphic, necrobiomic microorganisms at the cadaver-soil interface construct multi-species communities that change in richness and activity when the host body dies and begins to decompose. Characterization of these dynamic changes has been made possible by current advances in high throughput, next-generation platforms. The effectiveness of these metagenomic technologies is that they pride the foundations of a framework for identification of grave sites and the determination of postmortem timelines, or “microbial clocks.” The proposed clocks may help substantiate the estimation of PMI. Studies have demonstrated the differences between soils collected at grave sites and control soils which may be useful in identifying clandestine grave sites. In this review is the discussion of the recent and formative findings involving sequencing applications of soil microbial communities relating the differences in taxon richness and abundance patterns as molecular tools with broad and important applications in forensics.     

生物有机肥对土壤微生物活性的影响

通过两次连续温室玉米盆栽试验,研究了施用具有调节微生物功能的生物有机肥对土壤微生物数量与活性的影响,并利用传统平板计数法与BIOLOGECO方法相结合研究生物有机肥对土壤微生物生态的影响。结果表明,与化肥相比,施用生物有机肥可显著提高土壤微生物中3大菌群的数量;AWCD值及微生物对不同碳底物利用水平的测定结果表明,施用生物有机肥可明显提高土壤微生物对碳源的利用率,尤其土壤中的羧酸、胺类和其他类碳源等。表明生物有机肥的施用能增加土壤微生物利用碳源能力,改善微生物营养条件,使微生物保持较高活性,提高土壤微生物多样性。     

巴西东北部地区土地退化对土壤微生物量和活性的影响

Land degradation causes great changes in the soil biological properties.The process of degradation may decrease soil microbial biomass and consequently decrease soil microbial activity.The study was conducted out during 2009 and 2010 at the four sites of land under native vegetation(NV),moderately degraded land(LDL),highly degraded land(HDL) and land under restoration for four years(RL) to evaluate changes in soil microbial biomass and activity in lands with different degradation levels in comparison with both land under native vegetation and land under restoration in Northeast Brazil.Soil samples were collected at 0-10 cm depth.Soil organic carbon(SOC),soil microbial biomass C(MBC) and N(MBN),soil respiration(SR),and hydrolysis of fluorescein diacetate(FDA) and dehydrogenase(DHA) activities were analyzed.After two years of evaluation,soil MBC,MBN,FDA and DHA had higher values in the NV,followed by the RL.The decreases of soil microbial biomass and enzyme activities in the degraded lands were approximately 8-10 times as large as those found in the NV.However,after land restoration,the MBC and MBN increased approximately 5-fold and 2-fold,respectively,compared with the HDL.The results showed that land degradation produced a strong decrease in soil microbial biomass.However,land restoration may promote short-and long-term increases in soil microbial biomass.     

土壤宏基因组学研究方法与进展

土壤微生物驱动着土壤中的物质循环和养分转化。在土壤学的研究中,长期将土壤作为一个黑箱系统来对待,对其中的生物组成及其参与的生化过程知之甚少。土壤中绝大部分微生物目前尚难以分离培养,因此基于传统的培养方法对于认识土壤微生物群落组成和功能有其局限性。宏基因组学直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,或通过测序探究环境中微生物的群落结构和功能(序列驱动),或构建宏基因组文库,筛选新的基因或生物活性物质(功能驱动),克服了传统培养方法的缺陷,极大地丰富了对土壤微生物多样性及其功能的认知。本文在综述土壤宏基因组学研究基本流程的基础上,重点介绍了日益重要的第二代测序平台在土壤宏基因组学研究中的应用及其产生的海量数据的分析处理方法,并简要探讨了宏基因组学在土壤微生物生态学中的应用。最后,作者建议在国家层面上展开相关土壤宏基因组学研究,调查微生物群落及其变化,为生物资源开发、农业生产和环境保护作出应有的贡献。     

土壤水分基础理论及其应用研究进展

 从土壤水分基本理论和应用研究等方面回顾土壤水研究的进展及取得的成就:从最初的形态学观点到现在的能量观点;从简单研究逐步发展为一门学科,再到多学科交叉;研究方法日趋理论化同时注重与实践相结合;研究手段的多样化;研究领域的扩展等。着重从坡面、小流域和区域尺度总结了土壤水分异质性的研究现状,并归纳了环境因子对土壤水分异质性的主要影响途径。用发展的观点重新认识“土壤水库”的概念和实际作用。最后对该领域研究价值和未来发展作出评价与展望。     

Impact of root herbivory by insect larvae on soil microbial communities

Bentgrass (Agrostis capillaris) and clover (Trifolium repens) were grown as pure swards and mixtures in pots containing soil from the NERC Soil Biodiversity field site located in Scotland. Six weeks after plant establishment leatherjacket larvae (Tipula paludosa) were added at field density to half the pots and the impacts of their feeding on plant shoot and root biomass and soil microbial communities was determined after 10 days. Plate counts and community level physiological profiles (CLPP) were used to characterise the microbial communities. Larval herbivory had a significant negative effect on shoot growth of both grass and clover and root biomass of grass. In mixed swards, larvae preferentially fed on clover. Soil microbial community structure was altered in the presence of larvae with populations of pseudomonads being significantly increased. These community differences may be attributed to increased quantity and qualitative changes in carbon flux to the soil as a result of root herbivory, as indicated by differences in the CLPPs of microbial communities in the presence and absence of larvae. This was mainly due to increased utilisation of some sugars, carboxylic and amino acids in the presence of larvae.     

Soil microbial inoculants for sustainable agriculture: Limitations and opportunities

The burgeoning global market for soil microbial inoculants for use in agriculture is being driven by pressure to increase sustainable crop production by managing pests and diseases without environmental impacts. Microbial inoculants, based predominantly on bacteria and fungi, are applied to soil as alternatives to conventional inorganic fertilizers (biofertilizers) or to carry out specific functions including biocontrol of pests and diseases (biopesticides), or for bioremediation and enhancement of soil characteristics. While some soil inoculants such as rhizobia have a long and successful history of use, others have performed inconsistently in the field and failed to live up to their promise suggested by laboratory testing. A more precise understanding of the ecology and modes of action of inoculant strains is key to optimizing their efficacy and guiding their targeted use to situations where they address key limitations to crop production. This will require greater collaboration between science disciplines, including microbiology, plant and soil science, molecular biology and agronomy. Inoculants must be produced and formulated to ensure their effective establishment in the soil and practicality of implementation alongside existing cropping practices. New approaches to strain selection and construction of beneficial microbial consortia should lead to more efficacious inoculant products. Extensive and rigorous field evaluation of inoculants under a range of soil and environmental conditions has rarely been undertaken and is urgently needed to validate emerging inoculant products and underpin successful implementation by growers, especially in a market that is largely unregulated at present.     

连续施用无害化污泥对沙质潮土土壤肥力和微生物学性质的影响

以小麦-玉米轮作体系下的沙质潮土为研究对象,选用经无害化处理后的城市污泥产物,通过2013~2015年田间定位试验,研究了不同城市污泥施用量对土壤肥力的影响,以期为城市污泥资源化利用提供理论基础和技术依据。设置单施化肥(CK)、CK+污泥15 t·hm~(-2)(CS1)、CK+污泥30 t·hm~(-2)(CS2)和CK+污泥45 t·hm~(-2)(CS3)共4个处理。主要研究结果如下:(1)连续定位试验结果表明,同一施用量污泥处理的土壤p H值随施用时间的增加呈下降趋势;土壤有机质(SOM)和养分含量如全氮(TN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)随施用时间的增长呈上升趋势;(2)与CK比较,在2015年玉米季施用污泥各处理的土壤p H值显著降低了0.34~0.83个单位(P0.05),且与污泥施用量呈反比,以高施量污泥45 t·hm~(-2)下降最多;土壤SOM、TN、AP和AK分别显著提高了52.1%~166.9%、77.3%~177.8%、215.7%~486.3%和167.2%~379.0%(P0.05),且与污泥施用量呈正比,以高施量污泥45 t·hm~(-2)效果最显著;(3)试验所用污泥施用量范围内不会造成土壤和植物籽粒重金属污染,能够保持土壤环境健康;(4)与CK比较,施用污泥各处理土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量均显著提高(P0.05),且与污泥施用量呈正比,并且季节不同也显著影响土壤MBC、MBN含量(P0.05);施用污泥能够显著提高土壤MBC/MBN(P0.05),说明施用污泥能够改变土壤微生物群落组成;(5)施用污泥,尤其是高施量污泥45 t·hm~(-2),在保证土壤和植物籽粒质量安全下,其土壤培肥效果最优。     

土壤调理剂的研究和应用进展

综述了土壤调理剂的研究和应用进展。土壤调理剂目前尚无统一定义,且存在不同的分类方法,其主要功能包括改良土壤质地与结构、提高土壤保水供水能力、调节土壤酸碱度、改良盐碱土、改善土壤的养分供应状况、修复重金属污染土壤等。在土壤改良过程中,针对不同土壤障碍问题有针对性地选择土壤调理剂将达到较好的改良效果。然而,土壤调理剂在推广应用中也暴露出一系列问题,包括潜在的环境风险、功能定位和认识问题、产品质量良莠不齐、包装标识混乱等,因此亟待建立一套完善的土壤调理剂科学评价体系。