有机无机肥料配施对植烟土壤养分及细菌群落结构的影响

为研究有机无机肥料配施对植烟土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了连续3年施用化肥(CF)、烟草秸秆生物有机肥配施化肥(TBF)和高碳基土壤修复肥配施化肥(HCF)对土壤细菌多样性和群落结构的影响,同时结合土壤理化性质探究不同施肥条件下细菌群落变化的重要影响因素。与CF处理相比,HCF处理土壤碱解氮含量显著降低了34.09%。多样性指数分析显示有机无机肥料配施有提高土壤细菌多样性的趋势,HCF处理土壤细菌多样性最高。有机无机肥料配施提高了土壤放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)细菌丰度,降低了土壤绿湾菌门(Chloroflexi)、Saccharibacteria、厚壁菌门(Firmicutes)、WD272和蓝细菌门(Cyanobacteria)细菌丰度。有机无机肥料配施显著增加了土壤Patulibacter、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、农研丝杆菌属(Niastella)等有益细菌属丰度。Spearman相关性分析和典范对应分析(CCA)表明土壤pH值、碱解氮和速效钾是影响土壤细菌群落结构的重要因子。有机无机肥料配施对植烟土壤细菌多样性和群落结构产生了深刻影响,土壤pH值、碱解氮和速效钾是调控细菌群落结构的重要影响因素,在土壤培肥中应引起充分的重视。     

均腐土不同亚纲典型土系土壤细菌群落多样性研究

为研究中国土壤系统分类(CST)体系下均腐土不同亚纲土壤细菌群落结构的多样性,以 4个干润均腐土[富牧西系(DFm)、春雷南系(DCl)、保国系(DBg)、明水系(DMs)]和 4个湿润均腐土[大西江系(MDx)、新发北系(MXf)、卫星农场系(MWx)、裴德系(MPd)]的腐殖质层(Ah层)为研究对象,采用高通量测序技术研究细菌群落多样性,分析细菌群落结构与环境因子间的关系,以探讨影响均腐土不同亚纲群落结构的主要环境因子。结果表明:均腐土 8个土系样品共获得 1 674 634条基因序列,Shannon指数和 Chao1指数表现为:干润均腐土 >湿润均腐土。均腐土 8个土系细菌群落主要包括 10个门类,其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)为富牧西系、春雷南系、保国系、大西江系、新发北系、卫星农场系、裴德系优势菌门,明水系以绿湾菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为优势菌门;属水平上,均腐土各土系的群落差异较大。样品热图分析将 8个土系细菌群落聚为 2类,其中干润均腐土聚为一类,湿润均腐土聚为一类。pH、交换性 Ca、CEC、交换性 Mg、SOC和 TP是影响均腐土细菌群落结构发生变化的主要因子( P<0.05)。此外,RDA分析发现,土壤 pH为影响均腐土细菌群落结构的主导因子,而 pH、交换性 Ca、CEC为驱动干润均腐土细菌群落结构发生变化的主要影响因素,交换性 Mg、SOC、TP为驱动湿润均腐土细菌群落发生变化的主要影响因素。     

马铃薯||玉米间作对土壤细菌多样性的影响

为探明连续马铃薯、玉米单作及间作种植对土壤细菌群落组成的影响,利用IonS5~(TM)XL高通量测序平台,分析了单作玉米(M)、单作马铃薯(P)、马铃薯||玉米间作(PM)下,土壤细菌群落组成以及多样性间的差异。结果表明:与单作相比,马铃薯||玉米间作土壤有机质含量显著升高(P0.05),但土壤全氮、碱解氮、全磷、速效钾、土壤pH等没有显著变化。所获得的56 787个土壤细菌可操作分类单元(OTUs)共分为46门、55纲、114目、208科、455属。土壤变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)细菌占总相对丰度的57.68%～65.11%,为优势菌门;间作对土壤细菌群落多样性(香农指数、辛普森指数)、丰富度(ACE指数和Chao1指数)无显著影响,但改变了基于门、属水平上的细菌群落组成。与单作马铃薯相比,间作显著降低了土壤变形菌门(Proteobacteria)相对丰度(P=0.023),提高了浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度(P=0.043)。在属水平上,相对丰度较低的芽单胞菌属(Gemmatimonas)、Candidatus Solibacter属更易受到种植方式的影响;间作提高了节杆菌属(Arthrobacter)、芽球菌属(Blastococcus)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度。随细菌群落结构变化,细菌群落功能上出现差异,通过KEGG功能预测共得到7个一级功能层, 35个二级功能层,表现出功能上的丰富性,土壤细菌群落在代谢、遗传信息处理和细胞过程方面功能活跃。7个一级功能层中的代谢功能组在马铃薯||玉米间作与马铃薯单作间有显著差异。利用前向选择,经蒙特卡罗检验表明,连续马铃薯、玉米单作及间作栽培5年后的土壤各理化性状指标与土壤细菌群落组成、多样性间的相关性均不显著。连续马铃薯||玉米间作及单作5年条件下土壤细菌群落组成的变化是由马铃薯||玉米间作作物种间互利和竞争关系而驱动的。     

减施化肥与不同有机肥配施对稻季土壤细菌群落结构的影响

为了研究减施化肥配施不同有机肥对稻麦轮作体系稻季土壤细菌群落结构的影响，采用Illumina高通量测序技术比较了单施化肥、配施菜籽饼和配施蚯蚓粪这3种施肥模式下稻季不同土层土壤环境因子、细菌群落结构变化特征。与单施化肥相比，配施有机肥显著提高各土层土壤有机质和电导率（EC）含量，配施菜籽饼增幅较大；显著增加各土层土壤氮磷钾养分含量，配施蚯蚓粪的土壤速效氮磷钾养分含量较高。配施有机肥提高土壤细菌Sobs指数和Shannon指数；前三位优势菌门，变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）相对丰度分别达36.24%、18.30%、13.87%；配施有机肥对相对丰度小于1%的菌门影响较大。0-5cm土层土壤细菌群落结构主要受pH、TP影响；5-10cm土层土壤细菌群落结构主要受EC，TP、pH影响；10-15cm土层土壤细菌群落结构主要受TN、pH影响。配施有机肥通过改变土壤理化性质进而影响土壤细菌群落结构，特别是稀有菌群。     

不同类型粪肥还田对土壤酶活性及微生物群落的影响

畜禽粪便作为有机肥还田可以维持和提高土壤有机质、改良土壤,有利于农业可持续发展。不同类型粪肥还田后对土壤生物学性状的影响不同,为探究这一问题,在内蒙古乌兰察布市设置田间试验,包括化肥(F)、羊粪(GM)、猪粪(PM)、牛粪(CM)4个处理,研究其对土壤养分、酶活性及微生物群落的影响。结果表明,施用粪肥较化肥具有增加土壤有机质、全氮、有效磷、铵态氮等养分含量的趋势。不同粪肥较化肥处理的土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性最高增幅分别为32.4%、150.4%、26.8%和30.1%。牛粪处理的土壤微生物生物量碳氮显著提高,分别较化肥增加33.2%和33.4%。不同处理在细菌门水平上的优势种群较一致,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)是优势种群。本试验条件下,牛粪处理更能提高土壤微生物生物量碳氮,短期内施用不同粪肥对于提高土壤微生物群落多样性差异不显著,土壤pH、有效磷、铵态氮是影响土壤微生物群落结构的主要环境因子。     

稻虾共作模式对稻田土壤细菌群落结构与多样性的影响

通过研究稻虾共作模式下0 ~ 60 cm土层土壤细菌群落结构与多样性,明确该模式下稻田土壤细菌的群落特征,旨在为研究稻虾共作模式下稻田土壤养分循环提供理论依据。依托湖北省潜江市白鹭湖农场15年定位试验,采集0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm、30 ~ 40 cm、40 ~ 50 cm和50 ~ 60 cm土层土样,采用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性,并研究土壤细菌群落特征与土壤理化性状的关系。与中稻单作模式相比,长期稻虾共作模式显著提高了0 ~ 10 cm和20 ~ 40 cm土层有机碳（TOC）含量、0 ~ 30 cm土层全氮（TN）含量、0 ~ 20 cm和30 ~ 40 cm土层全磷（TP）含量以及10 ~ 40 cm土层有效钾（AK）含量。长期稻虾共作模式后土壤细菌的群落组成发生了改变,显著提高了土壤中绿弯菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门和芽单胞菌门的相对丰度,降低了蓝细菌门、放线菌门和疣微菌门的相对丰度;同时,稻虾共作模式显著提高了10 ~ 20 cm和30 ~ 50 cm土层细菌的物种丰富度和多样性,但降低了0 ~ 10 cm土层细菌的丰富度。相关性分析表明,TOC、TN、AP和AK是影响稻虾共作模式土壤中细菌群落结构及多样性的主要因素。长期稻虾共作模式改变了稻田土壤理化性状,改变了土壤细菌的群落组成,提高了深层土壤的细菌物种丰富度和多样性。     

连作年限对设施百合土壤微生物多样性的影响

为探究不同年限连续栽培百合的设施土壤细菌和真菌群落组成变化及其与环境因子间的关系,采用Mi Seq高通量测序技术,对连作4年(C4)、连作5年(C5)和连作7年(C7)设施百合红壤中细菌和真菌群落组成和多样性的变化进行了研究。结果显示,所有样品测序后获得细菌和真菌有效序列分别是249003和451044个,细菌和真菌OTUs总数分别是906和298个。Alpha多样性分析显示,随连作年限延长设施百合红壤中细菌香农指数和辛普森指数显著升高,真菌香农指数和辛普森指数显著下降。在物种组成分析中,属于细菌优势菌种的有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinomycetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi),且C4、C5和C7处理土壤中优势菌种占细菌总数比例分别是85.17%、81.04%和81.64%;而真菌菌门中,只有子囊菌门(Ascomycota)一个优势菌种,并且C4、C5和C7处理土壤中优势菌种占真菌总数比例分别93.69%、92.20%、84.31%。不同连作年限土壤中,子囊菌门镰刀菌属(Fusarium)丰度比例达44.02%～58.83%。相关性分析显示,p H值、有机碳、总氮与变形菌门、放线菌门、酸杆菌门丰度显著相关;p H与青霉属(Penicillium)显著正相关,与镰刀菌属显著负相关。由此可以认为,连作后土壤细菌微生物群落多样性指数显著上升,真菌微生物多样性显著下降,同时土壤中细菌的优势菌种有变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门,在真菌群落组成中子囊菌门占主导,连作后子囊菌门中占主导地位的镰刀菌属数量的增长可能是引起设施百合红壤连作障碍的主要原因之一。     

福建典型茶园土壤养分及其计量比对细菌群落结构的影响

为研究茶园土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量及其生态化学计量比对土壤微生物群落结构的影响，以福建省福鼎市茶叶主产地茶园为研究对象，系统测定和分析土壤养分与计量比，分析其对细菌群落特征的影响。结果表明：(1)茶园土壤C、N、P、K含量均值分别为18.39,1.96,0.91,15.57 g/kg,土壤C∶N、C∶P、C∶K、N∶P、N∶K、P∶K均值分别为9.24,30.96,1.24,3.32,0.13,22.39;(2)土壤中的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Actinobacteria)、放线菌门(Acidobacteria);优势菌属为Paludibaculum、分枝杆菌属(Mycobacterium)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium),不同茶园土壤中细菌群落组成及结构相似，但细菌多样性指数差异显著(p<0.05);(3)属水平上茶园土壤细菌与养分及其计量比的相关性分析结果显示，K与热脱硫弧菌属(Thermodesulfovibrio)、盖氏菌属(Gaiella)呈显著正相关(p<0.01),P与梭菌属(Clost...     

龙门山地震带土壤细菌多样性的研究

采用16S r DNA变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)技术,结合不同土壤样品的理化性质差异,分析龙门山地震带土壤细菌多样性。结果表明,不同的土壤样品其理化性质存在着明显的差异,三种植被类型的土壤(杂木林、竹林和松树林)中,杂木林的土壤pH值和全氮含量最高,竹林最低;而土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量则是杂木林比竹林高,松树林最低。对DGGE优势条带测序分析表明,回收的11个优势条带(条带A~K)中,条带A、C、D、F、G和H属于变形菌门,条带E、J和K属于酸杆菌门,条带B属于放线菌门,条带I属于装甲菌门,变形菌门占细菌总类群的54.55%,说明龙门山地震带土壤优势菌群为变形菌门细菌。细菌群落多样性与土壤理化性质相关性的统计分析结果显示,影响细菌群落多样性的主要环境因子在杂木林土壤中为速效钾(r=0.80,P>0.05),竹林为有机质(r=0.97,P>0.05),松树林则是pH值(r=0.35,P>0.05),说明龙门山地震带不同植被类型土壤中的细菌群落对土壤理化性质的需求不同。由于地震能够破坏土壤结构,改变土壤理化性质,从而导致土壤细菌群落多样性发生改变,因此,研究龙门山地震带土壤细菌多样性为震后灾区重建工作和维持龙门山地震带生态系统的可持续性提供了科学依据。     

六六六对红壤和紫色土中细菌群落多样性及结构的影响

尽管六六六已被禁用多年,但由于难降解、易持留的特性,其在土壤中检出率仍较高。残存的六六六对土壤细菌群落多样性和组成结构的影响一直备受关注,相关认识仍待深化。采用小麦盆栽试验,借助高通量测序技术,模拟研究了不同施药浓度(0、600、1 500 g·hm^–2)下六六六对旱地红壤和紫色土中细菌群落多样性和结构的影响。α指数分析结果表明,在培养初期,施用六六六显著提高红壤细菌群落多样性,而对紫色土无显著影响;但随培养时间延长,在第42天时细菌群落多样性均恢复至对照组(CK)水平。细菌群落组成分析显示,红壤中优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。分析OTUs(可执行分类操作单元)丰度发现,六六六提高了红壤放线菌门和酸杆菌门(Acidobacteria)的多样性和丰度,从而导致红壤细菌群落多样性指数上升;紫色土中优势菌门为变形菌门和酸杆菌门。六六六增加了红壤中固氮菌Bradyrhizbium(慢生根瘤菌)丰度,600和1 500 g·hm^–2六六六处理组较对照分别增长了150%和180%;紫色土中,...