四川核桃主产区根际土壤固氮细菌筛选及多样性研究

利用Dobereiner低氮培养基通过平板稀释法从四川核桃主产区的根际土壤中分离筛选高效固氮细菌,采用形态学、生理生化和分子生物学鉴定到种,并研究其生物量与土壤养分之间的关系,再通过Shannom-Wiener指数、丰富度指数、Pielou指数和Simpson指数对其多样性进行评价。结果显示,初筛固氮细菌89株,乙炔还原法测定其固氮酶活性复筛后,得到具有较好固氮能力的菌株25株,属于9个属,假单胞菌属和固氮菌属为优势。土壤养分与固氮细菌生物量的相关性表明,除与土壤有机质呈极显著正相关、与有效N呈显著正相关外,与其余指标均无相关性。在多样性研究中,巴中南江和宜宾兴文两地的固氮细菌种群丰富,其多样性和丰富度指数均较大。土壤养分与固氮细菌多样性的相关性表明,多样性指数、丰富度指数与土壤有机质分别呈极显著、显著正相关,与全N呈显著正相关,与有效N呈极显著正相关;均匀度指数与有效N呈显著正相关。     

烟草根际土壤中解钾细菌的分离与多样性分析

土壤中含有丰富的钾元素,但主要以缓效态形式存在于钾长石或云母等硅酸盐矿物中,不能被作物直接吸收利用。解钾微生物能溶解硅酸盐矿物中的钾,提高土壤中作物可利用钾的含量,有望缓解我国钾肥短缺的现状。本研究利用选择性培养基,从烟草根际筛选钾细菌,基于16S rDNA序列分析烟草根际土壤解钾细菌的多样性,通过测定解钾细菌的解钾效能及对烟草的促生作用,筛选有应用潜力的优良解钾细菌菌株。结果表明,从四川、湖北和山东烟区烟草根际土壤分离获得的27株解钾细菌,在解钾固体培养上溶钾圈直径为0.11~0.30 cm。16S rDNA序列分析表明,烟草根际土壤解钾细菌主要包括变形菌门γ亚群(Gammaproteobacteria,85.18%)、变形菌门α亚群(Alphaproteobacteria,3.70%)、变形菌门β亚群(Betaproteobacteria,3.70%)、放线菌门(Actinobacteria,3.70%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,3.70%),其中克雷伯菌属(Klebsiella)为优势菌属(66.67%)。27个菌株均有一定的解钾能力,解钾活性为0.59~4.40 mg.L–1。参试菌株均对烟草有一定的促生作用,利用解钾细菌菌液处理烟株20 d后,与对照相比,株高增加0.97%~38.64%,最大叶长增加4.40%~31.02%。本研究筛选出的菌株XF11、GM2、JM19和GL7具有较高的解钾活性和促进植物生长的能力,展现了良好的应用潜力。     

基于高通量测序的两种植被恢复类型根际土壤细菌多样性研究

为研究库布齐沙地生态恢复过程中不同植被恢复类型土壤微生物细菌群落结构、多样性的变化特征,以流动沙地为对照,运用高通量测序技术,对自然恢复的油蒿群落、人工种植的中间锦鸡儿群落根际和非根际土壤细菌多样性进行了研究,并分析了土壤理化性质对其分布的影响。结果表明:(1)与流沙对照相比,两种植被恢复类型对细菌多样性产生了正效应,细菌群落丰度、多样性和均匀度明显增加。其中,自然恢复的油蒿群落土壤细菌丰度高于人工种植的中间锦鸡儿群落;(2)变形菌门、酸杆菌门和放线菌门为研究区土壤中的优势细菌类群,其中变形菌门在各样地丰度比例最高,变形菌的4个亚群变化趋势一致,α-变形菌相对含量在油蒿和中间锦鸡儿群落根际土壤中明显增加,尤其是自然恢复的油蒿群落根际土壤中α-变形菌得到了很好的恢复;(3)土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾含量和土壤含水量是影响土壤细菌群落丰度和多样性的主要土壤因子,典型相关分析表明土壤有机质、全氮、全钾、速效钾、速效氮含量对于研究区土壤细菌群落遗传多样性的变化起着重要作用。     

玉米根际和非根际土壤细菌微多样性与土壤有机碳矿化的关系

[目的]运用高级别分类学分辨率揭示玉米根际和非根际土壤中细菌群落微多样性,并探讨微多样性与土壤有机碳矿化的关系,从更精细的分类学分辨率水平上为玉米根际土壤中微生物驱动的碳循环提供理论依据。[方法]以西北农林科技大学曹新庄试验农场为依托,采取田间生长条件下玉米根际和非根际两种土壤类型。利用高通量测序技术,比较OTUs和ASVs两种分类学分辨率水平上玉米根际和非根际土壤中的细菌群落结构,揭示细菌群落的微多样性。同时通过培养试验检测根际和非根际土壤的有机碳矿化特性。[结果]通过比较OTUs和ASVs两种分类学分辨率水平上的细菌群落,OTUs和ASVs两种方式显示出相似的细菌群落结构。在玉米根际和非根际土壤类型中,ASVs在更高分类学分辨率水平上描绘细菌群落组成,同时揭示了普遍存在于OTUs内的不同菌株或生态型。此外,两种不同生长策略(r-策略和K-策略)细菌物种的相对丰度差异是导致根际和非根际土壤细菌群落结构不同的主要因素。培养试验表明,根际土壤有机碳矿化量显著高于非根际土壤。3 a的连续采样分析结果表明,根系是田间成熟玉米根际和非根际土壤理化性质差异的主要因素而受时间(2019—2021年...     

水分管理对水稻籽粒硒积累及根际土壤细菌群落多样性的影响

采用盆栽试验方法,研究不同水分管理方式对水稻根际土壤硒组分、籽粒硒积累以及根际土壤细菌群落多样性的影响。结果表明：在水稻的各生育期,好氧和干湿交替较淹水灌溉一定程度上提高了土壤pH和氧化还原电位（Eh）,土壤可溶性和可交换态硒含量增加,从而提高了土壤硒的有效性。水稻成熟后,不同部位的含硒量由高到低依次为根（1.38~2.22 mg·kg^-1）、叶（0.55~0.85 mg·kg^-1）、茎（0.53~0.61 mg·kg^-1）和籽粒（0.15~0.53 mg·kg^-1）。水稻籽粒含硒量以干湿交替灌溉最高,淹水灌溉最低,二者含硒量差异达显著水平。干湿交替灌溉的水稻产量显著高于常规淹水灌溉,且较淹水灌溉提高了7.83%,较好氧灌溉提高13.51%。水稻根际土壤优势菌为变形菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、Patescibacteria和芽单胞菌门,变形菌门是不同水分管理方式下水稻根际土壤中丰度最高的细菌,水分管理措施显著影响其丰富度,干湿交替和好氧灌溉中变形菌门的丰富度明显高于淹水灌溉。从纲水平看,Gammaproteobacteria的丰度与土壤有效硒含量呈正相关,故Gammaproteobacteria丰度的增加可能是土壤硒生物有效性增加的另一个重要原因。综上,干湿交替灌溉不但能提高水稻产量和稻米硒含量,且较正常淹水管理节约用水,在水稻生产中,是一种优先推荐的水分管理方法。     

山药根际土壤微生物16S rRNA多样性及影响因素

通过采集山药连作2年的植株根际土壤及根茎,采用高通量测序技术研究根际土壤细菌多样性,分析7个样本中菌群的组成、丰度、α多样性、β多样性、菌群差异性。采用典型相关分析(Canonical Correlation Analysis,CCA)分析优势菌群与土壤化学因子、根茎糖类物质的关系,探讨根际土壤中细菌群落与土壤化学指标、根茎糖类物质的相关性。结果表明:山药根际土壤细菌优势群落为变形菌、绿弯菌、酸杆菌、放线菌;土壤pH是影响细菌群落结构及分布的重要因子;酸杆菌和硝化螺旋菌与土壤中蔗糖酶、脲酶活性及总有机碳、碱解氮呈正相关,奇古菌和绿弯菌与土壤总有机碳、碱解氮呈正相关,土壤中碳、氮养分又与山药根茎中可溶性糖、粗多糖及淀粉呈正相关关系,说明这些微生态环境因子可能对山药根茎糖类物质积累有促进作用。     

滨海盐碱地人工刺槐白蜡混交林的根际土壤特性研究

以黄河三角洲人工刺槐白蜡混交林为对象,在调查林分长期生长特征的基础上,以林地非根际土为对照,研究了刺槐和白蜡根际土的理化性质、酶活性和微生物数量等土壤特性。结果表明,刺槐和白蜡根际土壤pH值较林地非根际土显著降低,白蜡根际土壤中的盐分出现明显的富集现象。刺槐根际土壤中碱解氮含量虽然高于白蜡,但白蜡根际土有机质、有效磷和速效钾含量均明显高于刺槐,总体肥力较高。除脲酶活性外,白蜡根际土的过氧化氢酶、转化酶、多酚氧化酶活性明显高于刺槐。刺槐和白蜡的根际土壤微生物数量均大于非根际土壤,三者的大小顺序为:白蜡根际土>刺槐根际土>非根际土。综合研究结果表明,白蜡根际土壤质量总体上明显优于刺槐根际土,这可能是白蜡在滨海盐碱地上生长状况相对较好的重要原因。     

人参果生育期根际土壤细菌结构对施氮量的响应

【目的】研究不同氮(N)素水平对人参果生育期内根际土壤细菌群落组成和多样性的影响,为人参果合理施肥提供理论依据。【方法】人参果(Solanum muricatum Aiton)田间试验于2020、2021年在甘肃省武威市进行。试验设施N 0、50、100、150 kg/hm2 4个处理,记为N0、N50、N100、N150。氮肥等分为5份,每隔30天随滴灌施入一次,共计5次,追肥前1天进行根际土壤样品采集,分析土壤细菌多样性和结构组成。【结果】与N0处理相比,N50处理提高了开花期—成熟期土壤细菌α-多样性,其中Shannon、Chao1和ACE(abundance coverage-based estimator)指数分别平均提高了1.19%、4.46%和4.86%;N100处理土壤细菌α-多样性与N0相近,而N150处理分别降低了3.31%、2.79%和6.20%。人参果根际优势菌群为变形菌门(Proteobacteria,30.80%)、厚壁菌门(Firmicutes,4.77%)、酸杆菌门(Acidobacteriota,5.88%)、蓝藻菌门(Cyanobacteria,1....     

间作刺槐对魔芋根际细菌群落结构及软腐病发生的影响

为研究间作刺槐对魔芋根际细菌群落结构的影响及其与软腐病的关系,以深入理解特定作物间作模式下的根际微生态特征。本试验设置塑料膜全隔（单作）、尼龙网网隔（半间作）和无隔（间作）3种刺槐‖魔芋根系分隔处理,采用高通量测序和荧光实时定量PCR(qRT-PCR)技术分析不同处理魔芋根系和根际土壤细菌多样性、群落组成和土壤氮循环相关基因表达丰度。结果表明,魔芋根系和根际土壤细菌α多样性指数均随着根系互作加强而明显提高。无隔处理根际细菌群落β多样性与全隔处理有明显差异。戴沃斯菌属（Devosia）、极地所菌属（Pricia）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、链霉菌属（Streptomyces）及溶杆菌属（Lysobacter）相对丰度值在所有处理根系和土壤中均较大;原小单孢菌属（Promicromonospora）相对丰度在网隔处理土壤中最高;链霉菌属、根瘤菌属（Rhizobium）和溶杆菌属相对丰度在网隔和无隔魔芋根系和土壤中较大。与全隔相比,无隔处理显著提高了土壤氮循环相关固氮酶基因（nifH）、亚硝酸还原酶基因（nirS）、氧化亚氮还原酶基因（nosZ）和氨单加氧酶基因（AOA amoA...     

崇明西红花根际土壤和球茎微生物多样性分析

为研究崇明西红花栽培地根际土壤和球茎中微生物多样性,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对其微生物群落组成进行了比对分析。结果表明,西红花根际土壤和球茎中细菌和真菌在门类水平上菌群类别差异不显著,但在丰富度和多样性方面根际土壤明显高于球茎;在属和种水平上差异显著;在种水平上,根际土壤或球茎均有各自特有的细菌或真菌,且具有较高的相对丰度。西红花致病真菌瓶霉(Phialophora)和背芽突霉(Cadophora)在崇明西红花球茎大量存在。因此,推测西红花病害发生,除与土壤菌群相关外,与其内生细菌和真菌也紧密相关。本研究结果初步分析了崇明栽培地西红花根际土壤和球茎中微生物多样性及群落结构组成,为进一步筛选合适的崇明西红花栽培地土壤和种球杀菌剂提供了理论依据。     

黄河三角洲长期人工刺槐林对土壤化学性质的影响

黄河三角洲土壤盐渍化严重,是中国生态系统退化地带之一。为了探讨长期人工林对盐碱土壤改良效果,合理利用大面积滨海盐渍土,研究了刺槐纯林和刺槐混交林(刺槐×白蜡,刺槐×白榆,刺槐×臭椿)的林地土壤化学性质,以及不同化学指标间的相关性,并运用灰色关联分析方法对不同造林模式林地的土壤肥力进行了评价。结果表明,滨海盐碱地营造刺槐林能有效抑制土壤返盐退化,降低碱度,改良土壤肥力。混交林压碱排盐的效果要优于纯林。不同造林模式下土壤化学性质差异显著,各指标呈现不同的垂直变化趋势,土壤交换性钙、镁未表现出"表聚"现象,有效磷、有效硫规律性变化不明显;各化学指标之间存在一定的相关性,土壤酸碱度与全氮、交换性钙、交换性镁存在显著性负相关,土壤有效硫与有效磷之间呈显著性负相关。灰色关联分析结果显示,混交林改良土壤肥力的综合效应明显高于刺槐纯林,其中刺槐×白蜡混交林改良土壤肥力的综合效应最好,其次是刺槐×白榆和刺槐×臭椿。     

黄河三角洲退化人工刺槐林地土壤特征

 黄河三角洲大面积人工刺槐林出现了衰退现象,表现为树木梢头出现不同程度的枯稍。为了揭示该地区刺槐林衰退的原因,对不同退化程度刺槐林的土壤特征进行研究。结果表明:随着刺槐林退化程度的增加,土壤密度(全层)逐渐增大,土壤多项养分指标有不同程度的下降趋势,土壤含盐量随退化程度的加重逐渐增大;在不同退化程度的刺槐林分中,基本趋势是随着退化程度的加重,脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的活性呈现降低的趋势;不同退化程度刺槐林的土壤中微生物总量随退化程度的加重而减少。     

黄河三角洲地区刺槐白蜡人工混交林枯落物分解的林龄差异

为研究黄河三角洲不同林龄刺槐白蜡混交林枯落物分解,选取7,12,21,30年生的刺槐白蜡人工混交林,采用分解袋法研究了为期2年的枯落物分解。结果表明:(1)混交林枯落物分解系数为0.44~0.60,大小顺序为30a21a12a7a;半分解周期为1.15~1.58年,分解周期为4.96~6.83年,两者大小顺序为7a12a21a30a。(2)枯落物分解速率与初始N含量显著正相关,与初始C/N值显著负相关;4个林龄混交林枯落物初始N含量之间差异显著,12,21年生混交林枯落物初始C/N值差异不显著,但它们与7,30年生混交林枯落物初始C/N值差异显著(P0.05)。(3)枯落物分解速率与土壤有机质含量呈显著正相关,与土壤碱解氮含量呈显著正相关;4个林龄混交林土壤有机质、碱解氮含量差异显著(P0.05)。综上,随着林龄的增加,枯落物初始N含量升高,初始C/N值降低,混交林枯落物分解速度加快。     

磁化水灌溉条件下黄河三角洲刺槐林地土壤盐分时空分布特征及变化规律

[目的]探明磁化水灌溉条件下土壤盐分含量时空分布特征及变化规律,为滨海盐碱地磁化水灌溉技术提供理论依据。[方法]以黄河三角洲东营市河口区新营造刺槐人工林地为研究对象,分析了淡水灌溉(FW)、磁化淡水灌溉(MFW)、地下浅表层微咸水灌溉(GW)和磁化地下浅表层微咸水灌溉(MGW)4种措施下土壤盐分含量的时空分布特征及变化规律。[结果] 2种磁化处理灌溉方式均能降低滨海盐碱地土壤盐分含量;不同灌溉处理的土壤盐分含量均值皆表现出:GWCKFWMGWMFW,土壤盐分含量随土层深度增加而降低。[结论]①磁化水灌溉能够降低土壤盐分表聚,尤其在春、秋季适时采用磁化水灌溉,能够抑制土壤返盐,在20—40 cm土层效果更明显一些。②通过磁化地下浅表层微咸水进行适度灌溉,可以为该地区节约用水资源,有效地促进盐碱地土壤脱盐。     

黄河三角洲低质低效人工刺槐林分类与评价

采用野外典型抽样调查分析和室内分析测定相结合的方法,依据树高、胸径、材积、郁闭度、土壤容重、孔隙度、有机质、初始入渗率、稳定入渗率、pH值及含盐量共14个树木形态及土壤理化指标,对黄河三角洲退化人工刺槐林进行分类与评价。结果表明:(1)黄河三角洲人工刺槐林树龄结构较为单一,仅依据以林分生长过程和林分结构为主的低质低效林分类标准不适合该区域退化人工刺槐林,需将树木生长状况及土壤理化性质结合起来进行分类与评价。(2)主成分分析表明,表征低质低效人工刺槐林的因子根据其影响大小排序依次为:土壤容重、孔隙度、林分郁闭度、树木材积、有机质和含盐量。(3)聚类分析表明,林分类型可划分为生长潜力型、轻度低效型、中度低质低效型、极度低质低效型和重度低质低效型5种类型,并依据参数值对其类型特征、产生原因及宜采取的经营措施进行了评价。     

黄河三角洲退化刺槐林地不同改造模式下土壤酶活性及养分特征

为探索黄河三角洲重度退化刺槐林不同改造模式的改良土壤效果,以改造后的棉田、纯林(白蜡林)、农林间作(白蜡+棉花)、混交林(白蜡+刺槐)为研究对象,未改造的重度退化刺槐林作为对照,分析比较不同改造模式下的土壤酶活性、养分特征及其相关关系。结果表明:4种改造模式对土壤养分含量和酶活性均有显著性差异,土壤剖面表层普遍高于20-40cm土层,农林间作与混交林在退化刺槐林土壤修复中具有较好的效果;棉田属于掠夺式的土地利用方式,虽能暂时提高表层土壤的养分,但不利于土壤的持续利用。磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶及过氧化物酶和土壤养分等具有较强的相关性,可用来指示该区域不同改造模式下土壤质量的变化特征。4种改造模式土壤酶指数从大到小依次为混交林、农林间作、纯林、棉田。从土壤酶活性和养分特征等改良土壤效应来看,混交林和农林间作改造模式较好,其次为纯林,棉田不宜作为长期营建方式。     

黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究

通过对黄河三角洲滨海盐渍土饱和导水率的研究, 结果表明: 原状土的饱和导水率随着土壤剖面深度的增加呈现出表土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势; 扰动土与原状土的饱和导水率差异较大, 土壤饱和导水率与土壤容重呈负相关、而与孔隙度、结构系数、团聚度等均呈正相关。原状土的饱和导水率能反映田间水分运动以及孔隙状况, 对研究土壤水量平衡和水土保持有重要的意义。扰动土的饱和导水率对于土壤理化性质的理论研究有一定参考价值。     

土壤改良剂对黄河三角洲滨海盐碱土的改良效应

采用牛粪(A)、石膏(B)、秸秆(C)、保水剂(D)4种改良剂,通过4因素4水平正交设计方案,对黄河三角洲滨海盐碱土进行土壤改良试验,筛选出较好的改良方案,为黄河三角洲盐碱土的改良利用提供理论依据。研究结果表明:土壤pH和钠吸附比(SAR)随着改良时间增加呈下降趋势,土壤有机质、有效氮、有效磷、有效钾呈上升趋势;4种改良剂对盐碱土改良指标的贡献值存在差异,综合考虑最佳配方为A4B4C1D4,其土壤有机质、有效氮、有效磷、有效钾含量分别比对照增高113.93%,1 014.23%,828.32%,265.45%;其土壤pH和SAR比对照分别下降4.71%,33.37%。     

黄河三角洲土壤盐渍化与地下水特征关系研究

为研究黄河三角洲表层土壤盐分含量与地下水特征的关系,对研究区内土壤盐分含量及地下水进行原位监测,分析土壤盐渍化和地下水特征,并运用灰色关联分析法对地下水埋深、电导率、p H和主要离子含量的关系进行定量分析。结果表明:土壤表层盐分含量均值为3.90~6.31 g kg-1,表层以下土壤盐分含量均值为2.54~3.44 g kg-1,属于中度及以上盐渍化程度;地下水埋深平均值为1.16~1.71 m,普遍较浅;地下水阴离子以Cl-为主,阳离子以Na+为主,两者分别占阴、阳离子总量的比例约为65%。关联分析表明,不同地下水特征指标与土壤表层盐分含量的密切程度不同,同一特征指标与土壤表层盐分含量的密切程度在不同时期间差异显著,总体而言,土壤表层积盐与地下水电导率、Na+、Cl-的关系较为密切,与p H、CO32-和HCO3-之间的关系较弱。在防治土壤盐渍化中,应当加强对地下水电导率、Na+、Cl-的控制与管理。     

黄河三角洲盐生植被演替对土壤真菌碳源代谢多样性的影响

探究土壤真菌碳源代谢水平与盐生植被演替之间的关系,是理清生态系统的内部结构和功能变化的重要步骤。采用Biolog-FF微孔板培养法,结合土壤理化性质分析,研究黄河三角洲地区不同盐生植被下土壤真菌的碳源代谢活性特征。结果表明,在0~20cm土层,每孔平均吸光值(Average well color development,AWCD值)表现为白茅罗布麻柽柳马绊草光板地,20~40cm土层则表现为白茅马绊草柽柳罗布麻光板地,即随盐生植被正向演替,土壤真菌碳源代谢活性显著提高(P0.05);各样地土壤真菌群落的香农-威尔指数H、丰富度指数S和辛普森指数D按演替顺序均有显著提高,同一样地不同土层中,除马绊草群落,其余样地的3种指数均表现为0~20 cm20~40cm,说明盐生植被正向演替过程改善了土壤中真菌的多样性和丰富度,提高了群落中常见物种的优势度。土壤理化性质与土壤真菌吸光值、真菌多样性指数相关性分析结果表明,全氮、碱解氮、土壤有机质、磷酸酶和过氧化氢酶显著促进了土壤真菌的碳源代谢活性,土壤含盐量则显著抑制真菌的碳源代谢活性(P0.05);土壤主成分分析表明,纤维醇、鸟氨酸和D-甘露醇等是0~20 cm土层下土壤真菌利用的主要碳源,D-山梨醇、丙三醇和L-天冬氨酸等则是20~40 cm土层下土壤真菌利用的主要碳源,表明糖类、醇类和酸类是控制土壤真菌碳源代谢发生差异的主要碳源。土壤真菌碳源代谢水平与盐生植被演替关系的结果为黄河三角洲的生态恢复和利用奠定了理论基础。