不同基肥对黄瓜根际土壤微生物群落多样性的影响

分别以RAPD分子生物学方法和BIOLOG生理学方法,研究了不同基肥对黄瓜根际土壤微生物群落DNA序列多样性和群落功能多样性的影响。结果表明,在本试验条件下,基肥为75000 kg/hm2有机肥处理和75000 kg/hm2有机肥加300 kg/hm2复合肥处理最好;基肥为600 kg/hm2复合肥处理而使土壤微生物群落DNA序列丰富度指数和多样性指数显著下降,与对照的DNA序列相似系数最低;有机肥处理有利于土壤微生物群落DNA序列多样性、均匀度和黄瓜产量的提高。此外,不同基肥处理改变了土壤微生物对单一碳源的利用能力。     

黄瓜与西芹间作对黄瓜土壤真菌ITS多样性分析

为探索黄瓜与西芹间作后对黄瓜土壤真菌多样性变化规律的影响,本试验以黄瓜与西芹间作种植模式为处理,黄瓜单作和西芹单作种植模式为对照,进行不同处理土壤ITS真菌群落多样性高通量测序分析。结果表明：黄瓜与西芹间作土壤真菌Alpha多样性指数降低,Observed species指数、Shannon指数、Chao1指数和Simpson指数与对照相比均达到最低值,但差异均不显著（P>0.05）。在门分类水平上,共检测到5个菌门,其中,子囊菌门（Ascomycota）、接合菌门（Zygomycota）和担子菌门（Basidiomycota）为3个主要菌门;黄瓜与西芹间作处理前3个菌门所占比例最高,达95.50%。在属分类水上,共检测到329属,相对丰度比例为前12的菌属占所有检测出菌属的49.4%;黄瓜与西芹间作处理检测的菌属所占比例最高,达50.72%,其次为黄瓜单作和西芹单作,分别为50.47%和47.17%。因此,黄瓜与西芹间作处理改变了黄瓜土壤真菌群落的结构和组成,丰富了黄瓜土壤真菌的群落多样性,为以后设施黄瓜连作土壤微生态环境改善和修复提供科学依据。     

甲磺隆对土壤微生物多样性的影响

甲磺隆是国内外现阶段广泛使用的一种新型除草剂，用量少、生物活性高、对人畜低毒等是它的显著特点。已有研究者就该种除草剂在正常用量下对土壤呼吸作用、硝化作用、土壤酶活性、土壤微生物生物量等进行了研究。相比较而言，甲磺隆除草剂污染区土壤微生物多样性变化的研究鲜见     

生物复混肥对土壤微生物群落功能多样性和微生物量的影响

在温室盆栽条件下,采用Biolog微平板法和氯仿熏蒸浸提法,研究了玉米施用等养分量的无机肥、有机无机复混肥和生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的变化。结果表明:生物复混肥处理的土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)、微生物群落Shannon指数(H)和微生物群落丰富度指数(S)均最高;施用生物复混肥可明显提高土壤微生物对碳源的利用率,尤其是多酚化合物类和糖类;不同处理土壤微生物碳源利用特征有一定差异,生物复混肥在第1主成分上的得分值为正值,其他各处理在第1主成分上的得分值基本上为负值,起分异作用的主要碳源是糖类和羧酸类。在玉米生长期间各处理土壤微生物量大致呈先升高后逐渐平稳的趋势,且土壤微生物量碳、氮、磷的含量均以生物复混肥处理最高,最高值分别为333.21mg.kg 1、53.02 mg.kg 1和22.20 mg.kg 1。研究表明,生物复混肥的施用比等养分量的有机无机复混肥处理能显著提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落丰富度和功能多样性,显著增加土壤微生物量碳、氮、磷的含量,有利于维持良好的土壤微生态环境。     

不同海拔茶树根系土壤微生物群落多样性分析

从福建省泉州市安溪县不同海拔铁观音茶园采集了根系区域土壤, 利用磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记法研究了不同海拔茶园根系土壤微生物群落多样性。结果表明, 不同海拔茶树根系土壤共检测22个PLFAs, 不同的PLFAs在不同海拔茶树根系土壤分布差异明显, 可分为完全分布和不完全分布两种类型。高海拔(834 m)茶树根系土壤分布的PLFAs种类和数量都最多, 分布最高的前3个生物标记为16:0(指示细菌)、18:3ω6c(6,9,12)(指示真菌)、18:00(指示嗜热解氢杆菌)。对不同海拔茶树根系土壤特征微生物PLFAs分析表明, 代表细菌的16:0、代表真菌的18:3ω6c(6,9,12)和代表放线菌的10Me 16:0相对生物量在不同海拔茶树根系土壤中分布量不同, 细菌分布量最大, 其次是放线菌, 真菌分布量最小。微生物群落PLFAs标记聚类结果显示, 当欧氏距离为11.51时, 可将不同海拔茶园根系土壤的PLFAs生物标记分成3个大的类群, 类群I的PLFAs生物标记为完全分布且分布量中等, 类群Ⅱ的PLFAs生物标记为完全分布且分布量较高, 类群Ⅲ的PLFAs生物标记为不完全分布且分布量较低。分析多样性指数表明, Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均是海拔834 m处最大, 海拔717 m处最低。     

马铃薯连作栽培对土壤微生物多样性的影响

马铃薯是宁夏回族自治区南部山区重要的粮菜兼用作物,随栽培面积持续扩大,轮作倒茬困难,由此带来的连作障碍问题日渐突出。为探明马铃薯连作障碍机制,分别采集马铃薯正茬、连作1年、6年和10年的根际土壤样本,利用末端标记限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)技术研究连作栽培对根际土壤微生物多样性的影响,以期揭示马铃薯根际土壤主要菌群动态变化规律及连作障碍的可能原因。结果表明:连作栽培后马铃薯土壤细菌和真菌DNA仍具有较高的T-RFLP多态性,但不同连作年限根际土壤中优势T-RFs片段发生变化,多年连作使某些T-RFs消失;随连作年限增加,根际土细菌Shannon-Wienen指数、Simpson指数和Sorenson指数下降,而真菌Shannon-Wienen指数和Simpson指数上升。菌群分析发现,土壤细菌中以厚壁菌门(Firmicutes)芽孢杆菌纲(Bacilli)和梭菌纲(Clostridia)所占比例最大。连作使细菌和真菌菌群发生变化,芽孢杆菌纲、鞘氨醇纲(Sphingobacteria)等比例下降甚至消失,β-变形菌纲(Beta proteobacteria)和异常球菌纲(Deinococci)比例上升;土壤真菌中座囊菌纲(Dothideomycetes)煤炱目(Capnodiales)随连作年限增加比例下降,粪壳菌纲(Sordariomycetes)肉座菌目(Hypocreales)随连作年限增加比例上升。马铃薯连作使根际土壤中芽孢杆菌属(Bacillus)等有益菌属的细菌减少,罗尔斯通菌属(Ralstonia)等致病菌属的细菌增加。连作导致马铃薯根际土壤细菌多样性水平降低,真菌多样性水平升高,根际土壤微生物多样性存在明显差异,连作破坏了根际土壤微生物群落的平衡,使其根际土壤微生态环境恶化。连作障碍可能是多因素综合互作用的结果,持续的研究有利于做出较合理的解释。     

多氯联苯复合污染土壤的微生物群落结构多样性变化

土壤微生物群落结构多样性是指示土壤生态系统稳定性及其功能的重要传感器。采用磷脂脂肪酸（Phospholipid fatty acids,PLFAs）方法,对长江三角洲地区某POPs高风险区PCBs长期复合污染土壤的微生物群落结构多样性进行了初步研究。结果表明,PCBs重度污染土壤中格兰氏阴性菌（16：1w9、cy17：0等）和厌氧微生物（18：1w7）的PLFAs组分含量较多,而格兰氏阳性菌（如i15：0、i17：0等）、放线菌（16：0（10Me））及真菌（18：2ω6,9）和好氧性微生物的PLFAs含量较低,表明PCBs污染土壤中微生物群落结构与组成发生了明显变化。这一结果为PCBs降解微生物资源的定向筛选提供了科学依据。     

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。     

生物复混肥对土壤微生物功能多样性及土壤酶活性的影响

在温室盆栽条件下,采用Biolog微平板技术,研究了玉米施用等养分量的无机肥、有机无机复混肥、生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性及土壤酶活性的动态变化。结果表明,生物复混肥处理的微生物群落平均颜色变化率（AWCD）、微生物群落Shannon指数（H）、丰富度指数（S）和Shannon均匀度指数（E）均为最高;微生物群落主成分分析表明,不同施肥处理土壤微生物群落碳源利用特征有一定差异,PC1将生物复混肥与其他处理明显区分,生物复混肥处理分布在PC1的正方向,其他处理分布在PC1的负方向;起分异作用的主要碳源有糖类、羧酸类和氨基酸类;土壤蔗糖酶、脲酶活性均以生物复混肥处理最高,分别为72.74 mg glucose·g-1·（24 h）-1和1.15 mg NH3-N·g-1·（3 h）-1。研究表明,生物复混肥的施用比等养分量的有机无机复混肥处理能显著提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落的丰富度和功能多样性,增强土壤蔗糖酶和脲酶活性。     

土壤中多菌灵的降解动态及其对土壤微生物群落多样性的影响

采用实验室模拟方法研究了多菌灵在土壤生态系统中的降解动态及其对土壤微生物群落多样性的影响。结果表明,2.0和4.0 mg kg-1多菌灵在土壤中的降解半衰期分别为8.6和6.8 d。试验初期各个处理的土壤微生物群落的AWCD值显著降低,土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数均低于不加多菌灵的对照,微生物群落的丰富度、均匀度和优势度受到抑制,并且多菌灵对土壤微生物的抑制作用随浓度的增加而增强。随着时间的延长,多菌灵对土壤微生物的毒性逐渐减弱,3 d后土壤微生物多样性逐渐恢复到对照水平。     

Crop rhizospheric microbial community structure and functional diversity as affected by maize and potato intercropping

Field trials were conducted to evaluate the effects of different cropping patterns (maize monocropping, maize and potato intercropping, potato monocropping) on microbial abundance, community structure, and microbial functional diversity using plate culture and Biolog technique. Results showed that compared with monocropping, intercropping increased the abundance of soil bacteria, fungi, and actinomyces in rhizosphere surrounding maize and potato. The average well color development (AWCD) and Shannon index (H) were higher in intercropping soil than that found in monocropping soil. The ability of rhizospheric soil microorganisms in utilizing six types of carbon sources had definite differences, and the most dominant community structure was the carbohydrates metabolic groups. Principal component analysis demonstrated that intercropping changed significantly soil microbial community functional diversity depending mainly on carbohydrates and carboxylic acids. Our findings suggested that maize–potato intercropping has positive effects on the improvement of soil microbial abundances, activity, and functional diversity.     

3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响

为提高氮肥利用效率,减少过量施用氮肥对环境造成的污染,本文以甘肃省河西灌区为试验地点,在0和225kg（N）·hm^-2氮水平下,探讨了蚕豆、豌豆、大豆3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响。研究表明：蚕宜收获后,间作的蚕豆、大豆、豌豆和玉米土壤硝态氮累积量在两个氮水平下均低于相应的单作,蚕豆、大豆、豌豆的间作土壤剖面硝态氮含量也低于相应的单作,但表现的土层深度各异。玉米收获后,蚕豆和豌豆的间作土壤硝态氮累积量低于单作;不施氮条件下,大豆间作土壤硝态氮累积量低于单作,与蚕豆、豌豆和大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量均高于单作玉米;在225kg（N）·hm^-2氮水平下,与蚕豆和豌豆阔作的玉米土壤硝态氮累积量低于单作玉米,间作大豆和与大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量高于相应的单作。玉米收获期,不施氮条件下3种豆科作物间作0～60cm土壤硝态氮含量均低于单作;225kg（N）·hm^-2氮水平下,蚕豆、豌豆间作0～60cm土壤硝态氮含量低于单作,而间作大豆0～100cm土壤硝态氮含量高于单作。对不同深度土壤硝态氮相对累积量分析表明,蚕豆收获期间作0～60cm土层相对累积量高于单作,而100～180cm土层则低于单作。     

氯甲基吡啶对滴灌棉田土壤微生物群落功能多样性的影响

已知硝化抑制剂氯甲基吡啶能有效抑制土壤硝化,减少氮的淋洗和硝化-反硝化损失,促进作物对氮素的吸收,但是其对干旱区滴灌条件下土壤微生物群落功能多样性的影响尚不明确。本试验研究了尿素添加氯甲基吡啶(Nitrapyrin)分次随水滴施对干旱区滴灌棉田土壤微生物碳代谢和群落功能多样性的影响。试验采用随机区组设计,设置不施氮肥[CK,0 kg(N)·hm~(-2)]、单施尿素[Urea,225 kg(N)·hm~(-2)]和尿素添加氯甲基吡啶[Urea+nitrapyrin,225 kg(N)·hm~(-2)+2.25 kg(nitrapyrin)·hm~(-2)]3个处理,重复4次,采用Biolog-ECO法进行土壤微生物碳代谢和功能多样性研究。结果表明:与不施氮肥(CK)相比,施用尿素和尿素添加氯甲基吡啶均能显著提高土壤微生物对31种碳源的代谢能力(AWCD)和代谢强度(S)(P0.05),增加土壤微生物多样性和丰富度(Shannon指数、Simpson指数、Mc Intosh指数和Richness指数)以及对各类碳源的利用能力。尿素添加氯甲基吡啶随水滴施后,土壤微生物AWCD值、碳代谢强度、Shannon指数、Simpson指数、Mc Intosh指数以及Richness指数均大于单施尿素处理,且较单施尿素处理分别提高13.83%、9.33%、1.29%、1.34%、11.26%、11.79%(P0.05),均匀度指数则低于单施尿素处理(P0.05)。PCA和聚类分析结果表明,施用尿素和尿素添加氯甲基吡啶对土壤微生物群落功能多样性均产生了显著影响,但尿素添加氯甲基吡啶与单施尿素处理差异不显著;氯甲基吡啶的添加提高了土壤微生物对聚合物、酚酸、羧酸、氨基酸以及胺类的利用,降低了对碳水化合物的利用(P0.05)。上述研究结果得出,在干旱区滴灌棉田,尿素添加氯甲基吡啶分次随水滴施可调控土壤的微生态环境,在一定程度上提高土壤微生物的代谢能力,增加微生物群落功能多样性,缓解因长期施用无机氮肥导致的土壤微生物活性的降低。     

Effects of tree identity dominate over tree diversity on the soil microbial community structure

This study investigated the possible effects of tree species diversity and identity on the soil microbial community in a species-rich temperate broad-leaved forest. For the first time, we separated the effects of tree identity and tree species diversity on the link between above and belowground communities in a near-natural forest. We established 100 tree clusters consisting of each three tree individuals represented by beech (Fagus sylvatica L.), ash (Fraxinus excelsior L.), hornbeam (Carpinus betulus L.), maple (Acer pseudoplatanus L.), or lime (Tilia spec.) at two different sites in the Hainich National Park (Thuringia, Germany). The tree clusters included one, two or three species forming a diversity gradient. We investigated the microbial community structure, using phospholipid fatty acid (PLFA) profiles, in mineral soil samples (0–10 cm) collected in the centre of each cluster.The lowest total PLFA amounts were found in the pure beech clusters (79.0 ± 23.5 nmol g⁻¹ soil dw), the highest PLFA amounts existed in the pure ash clusters (287.3 ± 211.3 nmol g⁻¹ soil dw). Using principle components analyses (PCA) and redundancy analyses (RDA), we found only for the variables ‘relative proportion of beech trees’ and ‘living lime fine root tips associated with ectomycorrhiza’ a significant effect on the PLFA composition. The microbial community structure was mainly determined by abiotic environmental parameters such as soil pH or clay content. The different species richness levels in the clusters did not significantly differ in their total PLFA amounts and their PLFA composition. We observed a tendency that the PLFA profiles of the microbial communities in more tree species-rich clusters were less influenced by individual PLFAs (more homogenous) than those from species-poor clusters.We concluded that tree species identity and site conditions were more important factors determining the soil microbial community structure than tree species diversity per se.     

豆科间作对番茄产量、土壤养分及酶活性的影响

为了解豆科间作对番茄生长的影响,进行了番茄单作、番茄非豆科作物间作、番茄豆科作物间作的田间试验,探讨了番茄与豆科间作对番茄株高和产量、土壤养分含量和土壤酶活性的影响。结果表明:番茄与豆科间作,番茄株高显著增加。番茄与架豆间作使番茄增产15.7%。架豆间作使土壤全氮、碱解氮、有效磷和速效钾分别增加16.9%、14.0%、26.6%和23.4%;地豆间作也有显著增肥效应。架豆或地豆间作还可显著提高土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性。其中架豆间作使脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性分别提高64.6%、26.8%和25.5%。相比之下,番茄非豆科作物间作,对土壤增氮、增磷效应不明显,反而使番茄减产。因此,番茄与架豆间作,可以节肥增产,是较优良的栽培模式。     

Influence of erosion on soil microbial biomass,abundance and community diversity

This study aimed to determine microbial biomass carbon and microbial abundance immediately after, and two years after, forest soil erosion, so as to estimate the degree of damage, including the rate of recovery of microorganisms, in each area. It also aimed to determine the community diversity, and to establish relationships between microbial biomass, microbial abundance and the physico‐chemical properties of the soil. Three different study areas in Hiroshima Prefecture, Japan, were used. One undisturbed area and two eroded areas (one immediately after and one two years after erosion). The analysis of variance showed a highly significant difference in microbial biomass carbon and abundance between the study areas. The undisturbed area showed the highest value, followed by the area eroded two years ago, then lastly the area studied immediately after the erosion. The biomass carbon was highly correlated with gram positive bacteria with r² = 0·983, p < 0·01. The biomass carbon and microbial population were shown to be significantly correlated to the soil's physico‐chemical properties, such as pH, moisture content, water‐holding capacity and CN ratio. However, CN ratio proved to be closely correlated to biomass carbon with r² = −0·978, p < 0·01, to Gram‐positive bacteria with r² = −0·977, p < 0·01, to Gram‐negative bacteria with r² = −0·989, p < 0·01 and to fungi with r² = −0·977, p < 0·01. The undisturbed area showed a highly diverse community in both of the restriction enzymes used, followed by the area affected by erosion two years ago, then the area immediately after erosion. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

植物源有机物料对果园土壤微生物群落多样性的影响

【目的】苹果园土壤肥力持续下降,禽畜废弃物肥源严重不足,施用植物源有机肥成为生产中改善果园土壤状况的重要措施之一。本试验利用BIOLOG微平板技术研究了盆栽条件下添加植物源有机物料及其腐殖化过程驱动因子对果园土壤微生物群落多样性的影响,探讨葡萄糖、 尿素和蚯蚓在植物源有机物料向土壤碳库转化中的作用,为揭示果园土壤质量的演变机制提供参考。【方法】取苹果园020 cm土层土壤,与苹果枝条、 玉米秸秆和果园杂草粉碎物混合,栽植2a生苹果砧木山定子幼苗,分别添加尿素、 葡萄糖和蚯蚓,利用BIOLOG微平板技术进行土壤微生物群落多样性分析。不同处理的土壤浸提液在 BIOLOG生态测试板中培养,取培养96 h时微平板光密度值进行多样性指数计算,分别用丰富度指数S 表示被微生物群落利用的基质数量,多样性指数表示反应孔与对照孔光密度值之差和整块板总差的比值,均匀度指数 E表示可培养微生物的种类均匀度,优势度指数Ds用于评估某些最常见种的优势度。对土壤微生物群落利用BIOLOG微平板中六类碳源（碳水化合物类、 氨基酸类、 羧酸类、 多聚物类、 芳香族类和胺类）的情况进行主成分分析,明确不同处理微生物对碳源利用能力的差异。【结果】有机物料种类、 小分子有机物和蚯蚓数量均对平均吸光值（AWCD值）有显著影响,在培养0~24 h,玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）和果园杂草+葡萄糖（T9）处理的AWCD值明显高于其他处理,微生物群落的活性较强,碳源开始利用较早。2496 h时,AWCD呈指数增长,120 h后趋于平缓,以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）、 苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）、 果园杂草+葡萄糖（T9）处理斜率最大,其次为玉米秸秆+尿素+6条蚯蚓（T6）和苹果枝条+尿素（T1）处理; 小分子有机物种类对微生物群落丰富度指数（S）和优势度指数（Ds）的影响显著,丰富度指数（S）以苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）最大,优势度指数（Ds）以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）最大,各处理的多样性指数（H）和均一度指数（E）差异不显著; 对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物类和多聚物类。【结论】与秸秆和杂草处理相比,苹果枝条处理土壤微生物群落多样性较丰富,加入葡萄糖为土壤微生物提供可迅速利用的碳源,微生物功能多样性也显著增加; 蚯蚓活动对微生物群落多样性的影响比葡萄糖小,尿素对微生物群落多样性的影响也较小,但同时添加尿素和葡萄糖有助于微生物多样性的增加。