宁夏银北不同草田轮作模式对细菌群落组成特征的影响

为研究不同草田轮作模式下宁夏银北地区典型盐碱地细菌群落组成特征,并确定影响细菌群落分布的环境因子,利用IlluminaHiSeq高通量测序技术,分析和比较了苜蓿连作、苜蓿休闲、苜蓿轮作油葵、苜蓿轮作饲料玉米、苜蓿轮作甜高粱5种典型旱作模式背景下的土壤细菌群落多样性,同时分析了土壤环境因子与细菌群落结构的关系.结果表明:...     

新疆泥火山微生物群落

泥火山地质结构特殊,孕育着独特的微生物资源。该研究采用454高通量测序技术,分析了我国新疆独山子泥火山群和乌苏泥火山群的古菌和细菌群落组成。发现独山子和乌苏古菌群落主要由产甲烷古菌Methanosaeta(丰度分别为34.6%和49.4%),Methanolobus(27.8%和7.5%),Methanosarcina(4.9%和0.6%)和Halalkalicoccus(0.8%和11.7%)组成,表明在独山子和乌苏中存在产甲烷代谢途径,并主要通过乙酸和甲基营养类型产甲烷古菌来完成的;独山子和乌苏的细菌群落主要为Proteobacteria(丰度分别为40.1%和37.2%),Chloroflexi(15.7%和7.3%),Firmicutes(13.9%和22.1%),Actinobacteria(4.0%和7.0%)和Bacteroidetes(2.6%和5.2%),但两者在OTU水平差异显著:独山子中最优势的OTU 02(11.6%)属于unclassified Anaerolineaceae,OTU 05(8.0%)代表unclassified Bacteria;乌苏中最优势的OTU 01(11.3%)属于unclassifiedγ-Proteobacteria,OTU 03(7.1%)为Acidaminobacter,这表明两座泥火山都群蕴含着丰富的未培养微生物资源,可以为开发和利用极端环境微生物资源提供参考。     

亏缺灌溉对河套灌区向日葵土壤微生物群落结构多样性的影响

为明确亏缺灌溉对向日葵生育期内土壤微生物群落的影响,在河套灌区开展田间试验.以当地灌水水平为对照CK(330 mm),设置2个水分亏缺处理：轻度水分亏缺W1(210 mm)和重度水分亏缺W2(120 mm),分析亏缺灌溉对向日葵各生育期土壤表层(0～20 cm)微生物群落和理化性质的影响,并揭示土壤微生物与理化性质的内在联系.结果表明：处理W1提高了土壤微生物多样性及土壤细菌中变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、真菌中被孢霉门等优势菌门的相对丰度.与CK相比,W1的土壤pH值平均降低了0.13,温度和硝态氮质量比分别平均提高了1.44℃和14.2%.Pearson相关性分析表明土壤含水率、温度、pH,EC、硝态氮是影响细菌多样性的主要因子;温度、铵态氮和硝态氮是影响真菌多样性的主要因子.冗余分析表明土壤含水率、EC和温度是影响细菌群落结构的主要因子;含水率、EC和铵态氮是影响真菌群落结构的主要因子.综上,轻度水分亏缺(W1)是适宜微生物生长的水分条件.     

基于高通量测序的不同窖龄窖泥微生物结构与多样性分析

窖泥是浓香型白酒的根本,包含多种功能微生物,这些微生物对浓香型白酒的香味和品质有着重要的影响。该实验对四川成都某酒厂不同窖龄窖泥的微生物群落结构进行解析。结果表明随着窖龄增加,厚壁菌门(Firmicutes)大量富集,变形菌门(Proteobacteria)被淘汰。5年窖龄中的优势物种 Ampullimonas (27.66%)和 Lactobacillus (13.94%),在25年窖龄窖泥中丰度仅有0.15%和1.17%,随着窖龄的进一步增加,相对丰度增加到0.24%和2.77%。在5年窖龄窖泥中, Caproiciproducens 的相对丰度为2.53%,在25年窖龄窖泥中相对丰度高达40.40%,在70年窖龄中丰度下降,相对丰度为24.49%。窖泥中的优势产甲烷古菌都是氢营养型产甲烷古菌(Candidatus_ Methanoplasma , Methanobacterium,Methanobrevibacter 和 Methanoculleus 等)。随着窖泥窖龄的增加, Methanosarcina 与窖龄的增加呈现负相关的关系,在5年,25年和70年窖龄窖泥中相对丰度分别为22.56%,8.90%和3.25%,而Candidatus_ Methanoplasma 丰度显著增加,从9.24%增加到36.96%。该研究初步揭示了窖泥微生物随窖龄的变化情况,为窖泥的老化和“老窖出好酒”提供了微生物参考。     

牛场肥水灌溉冬小麦对不同土层中氨氧化细菌群落多样性的影响

以河北省徐水县长期定位试验田为试验对象,利用末端限制性酶切片段多态性分析(T-RFLP)与构建氨单加氧酶基因(amo A)克隆文库的方法,探究了不同灌溉制度(CK:清水灌溉;CF:无机肥灌溉;T1、T2、T3、T4、T5、T6:不同浓度的牛场肥水灌溉)下,0~20 cm与20~40 cm两个土层中氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的群落结构和多样性。根据AOB的末端限制性酶切片段多态性结果显示,在两个不同的土层中,T1处理(N 105 kg/hm~2,P2O539 kg/hm~2,清水∶沼液=2∶1)的Shannon-Wiener指数和Pielou指数均为最高,T4处理(N 420 kg/hm~2,P2O5156kg/hm~2,清水∶沼液=2∶1)的均为最低,且0~20 cm土层的多样性指数比20~40 cm土层的多样性指数高。表明牛场肥水的浓度同为2∶1时,多次灌溉会降低AOB的群落多样性,且表层土的AOB群落多样性要高于深层土的AOB群落多样性。基于amo A基因的系统发育树显示,0~20 cm土层中AOB主要属于亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化单胞菌属(Nitrosomanas);20~40 cm土层中AOB则全部属于亚硝化螺菌属(Nitrosospira),说明不同土层之间的氨氧化细菌群落结构存在差异。     

不同连作年限设施农用地土壤有机碳与细菌群落功能特征

为探明不同连作年限设施农用地土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)与细菌群落功能变化及其动态响应关系,以北京市南郊设施农业集中地为研究区,采用时空替代法系统分析了未种植(CK)、连作年限0～5年(0～5 a)、5～10年(5～10 a)、10～20年(10～20 a)和20年以上(20 a+)SOC、细菌群落结构及其代谢功能的变化。结合冗余分析(RDA)、典型相关分析(CCA)、PICRUSt2功能预测及Mantel test探究了SOC及其活性组分与细菌优势菌群的动态响应,以及与细菌代谢功能的相互关系。结果表明：连作使研究区微生物生物量碳(Microbial biomass carbon, MBC)、易氧化有机碳(Easily oxidizes organic carbon, EOC)、SOC含量及土壤有机碳密度(Soil organic carbon density, SOCD)均随种植年限先增后减,可溶性有机碳(Dissolved organic carbon, DOC)含量在20 a+时最高,微生物熵(Q)随连作年限增加而减小。连作降低了土壤细菌的多样性...     

旱区滴灌条件下不同养分组合对叶用枸杞土壤活性碳库及细菌群落的调控效应

为探明干旱区滴灌条件下不同氮磷养分组合对叶用枸杞土壤活性碳库、细菌多样性及群落特征的影响,该研究设置施氮量(40,60和80 mg/L)、施磷量(10,20和30 mg/L)2因素3水平试验,采用高通量测序等方法研究土壤细菌群落特征与土壤环境因子之间的关系.结果表明,滴灌不同氮磷养分组合通过改善土壤养分状况,从而影响叶用枸杞产量.施氮60 mg/L、施磷30 mg/L处理下,N2P3处理下,叶用枸杞产量最高.施氮60 mg/L、施磷10 mg/L,N2P1处理下叶用枸杞根际土壤细菌群落多样性和丰富度表现最佳.不同氮磷配施处理下根际土壤细菌群落相对丰度存在差异,门水平优势类群主要为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽孢菌门(Gemmatimonadetes)和厚壁菌门(Firmicutes)等.冗余分析(RDA)和相关性Heatmap图表明,不同处理下土壤细菌群落多样性与有机碳(TOC)、易氧化有机碳(EOC)、水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和硝态氮(NO3-N)等环境因子显著相关.综上,滴灌条件下合理氮磷配施能有效改变土壤细菌群落结构,提升土壤肥力,为旱区叶用枸杞养分高效利用和资源可持续发展提供理论依据.     

不同来源接种物对不同原料产氢烷潜力的影响及微生物群落结构分析

接种物的特性关系到能否正常启动厌氧消化系统,是厌氧消化系统启动成败的关键所在。以牛粪(NF)、秸秆厌氧消化液(ZY)和餐厨干发酵物出料(CN)3种接种物为研究对象,研究了不同接种物对不同原料产氢烷潜力的影响及其微生物群落结构特性。结果表明：厨余-CN和玉米秸秆-NF组的最高产甲烷和产氢速率分别为42.4和26.5 mL·g^-1VS·d^-1。玉米秸秆-NF组的累积甲烷产量最高为80.9 mL·g^-1VS,分别比其它实验组累积产甲烷量高出18.1%～255.4%。玉米秸秆-NF组在产甲烷和产氢气方面均为最优,其次是厨余-CN组。Proteiniphilum(16.2%)、Turicibacter(12.6%)和Methanocorpusculum(80.5%)、Methanobrevibacter(18.6%)是NF接种物在属水平上的优势细菌和古菌。因此,不同微生物样本的微生物群落结构存在较大显著性差异,不同原料的产氢烷潜力均受不同接种物中的多种微生物种类和丰度的影响,牛粪接种物消化玉米秸秆原料的产氢产甲烷潜力最优。     

两种配方废弃菌棒堆肥中微生物多样性研究

以废弃菌棒为主要原料,添加牛粪和草炭,进行堆肥发酵,取腐熟完成后的2种肥料样品DNA,采用16SrDNA V3+V4区和ITS2高通量测序方法,研究不同配方粗制肥料中微生物多样性和群落结构的差异。结果表明,牛粪+菌棒制得的有机肥生物多样性高于草炭+菌棒,且真菌差异大于细菌;牛粪+菌棒有机肥相对草炭+菌棒有机肥具有10个优势细菌属和6个真菌属,草炭+菌棒有机肥相对牛粪+菌棒有机肥具有14个优势细菌属和4个真菌属。两种配方堆肥制得的有机肥微生物群落结构无显著性差异。研究发现了多种具有农业价值的功能菌,可为功能性微生物的开发利用提供科学依据。此外,也发现一些潜在危害因子,如黄曲霉和杂色曲霉亚种在牛粪+菌棒有机肥中丰度较高,产生的黄曲霉毒素、杂曲霉毒素易造成农作物污染。     

马铃薯连作土壤微生物特性与土传病原菌的相互关系

为了揭示连作马铃薯土壤微生物群体与土传病原菌的相互关系,采用盆栽试验,以裸地(CK)和轮作(R)为对照,研究了不同马铃薯连作年限条件下(马铃薯连作1 a(T1)、3 a(T3)和5 a(T5))土壤微生物种群结构、酶活性、微生物量碳氮和土传病原菌的变化。结果表明,与R处理相比,T1、T3、T5处理土壤细菌/微生物的比例逐渐下降,土壤真菌/微生物和放线菌/微生物的比例逐渐增加。与CK和R处理相比,随连作年限的增加细菌/真菌显著下降。马铃薯连作后镰刀菌数量呈上升趋势,T3和T5处理茄病镰刀菌和尖胞镰刀菌数量显著高于硫色镰刀菌。连作后土壤蔗糖酶和脲酶活性呈降低趋势,R处理与T5处理差异显著,土壤过氧化氢酶呈先下降后上升的趋势,土壤多酚氧化酶活性呈动态上升趋势。连作马铃薯微生物量C、N量比轮作显著降低,T1、T3和T5处理土壤微生物量碳/氮比显著高于R处理。土壤细菌、微生物量碳氮显著促进土壤蔗糖酶和脲酶活性,土壤真菌抑制微生物量氮、蔗糖酶和脲酶活性,显著促进镰刀菌,而镰刀菌抑制细菌、微生物量碳氮、蔗糖酶和脲酶活性,从而导致了病原菌数量增多,土壤微生物的生存环境恶化。     

水稻秸秆堆肥发酵粗制肥料中微生物多样性研究

研究基于Illumina平台的高通量测序技术,初步解析等量的、不同氮源添加(尿素和牛粪)的水稻秸秆经堆肥发酵后制得粗制肥料中细菌和真核微生物群落结构和多样性。添加尿素和牛粪发酵成的粗制肥料中分别得到897个和954个细菌可操纵分类单元(Operational taxonomic unit,OTU),以及508个和585个真核微生物OTU,且添加牛粪处理的细菌和真核微生物群落丰富度和多样性均高于添加尿素处理。添加尿素制得粗制肥料以放线菌门(Actinobacteria,71.9%)的Streptomyces(40.9%)和Cellulosimicrobium(22.2%)菌属为最优势的细菌类群,以真菌子囊菌门(Ascomycota,70.0%)的Pichia(46.1%)菌属为主要优势的真核微生物类群。添加牛粪制得粗制肥料以变形菌门(Proteobacteria,58.5%)的Pseudomonas(47.8%)菌属为最优势的细菌类群,以真菌子囊菌门(Ascomycota,42.5%)的Aspergillus(23.9%)菌属和接合菌门(Zygomycota,20.5%)的Mucor(9.4%)菌属为主要优势的真核微生物类群。研究结果表明,不同的氮源添加可导致水稻秸秆堆肥发酵制得粗制肥料中形成具有不同优势种群结构的细菌和真核微生物群落,并会导致腐熟各阶段发挥作用的微生物类群的差异。     

乌梁素海水体中叶绿素a时空变化特征分析

使用乌梁素海的水体理化指标监测数据,分析了乌梁素海叶绿素a的时空分异特征,并同时分析其与水质因子关系.研究表明:乌粱素海叶绿素a浓度具有明显的时空分布特征,叶绿素a含量全湖变化在8.38～27.50mg/m3,在空间分布上,北部区>南部区、西岸>东岸,由北部区到南部区逐渐减小;在时间上,夏季>秋季>春季,叶绿素a浓度变...     

低温时期磷在查干湖沉积物中的解吸动力学研究

选取我国北方典型碱性湖泊查干湖的沉积物为研究对象,在实验室运用水静态模拟方法研究了对于磷含量不同沉积物,在不同解吸时间(t)和不同水土比(W)条件下的解吸动力学过程.结果表明,在一定水土比条件下,沉积物中磷的释放量与解吸时间呈指数关系;在一定的解吸时间条件下,磷的解吸与水土比也呈现指数关系;而在一定的解吸时间和水土比条件下,磷的解析量与沉积物中磷的本底值成正比.通过实验,建立一个简单的解吸动力学模型Pd=0.017P0 t0.875W1.498,可以用来描述低温条件下查干湖沉积物中磷的解吸过程.     

蚯蚓堆制花生壳的微生物群落结构特征研究

针对花生壳因木质素含量高而限制其利用的问题,选择添加赤子爱胜蚓堆制花生壳。试验处理分为接种蚯蚓组和未接种蚯蚓的对照组,堆制处理48 d。初始混合底物的碳氮比约为37.00,第48天时,蚯蚓处理组物料的碳氮比低于15.00,而对照组则为23.17,表明蚯蚓加速了花生壳的分解。试验结束时,赤子爱胜蚓的死亡率为19%。在蚯蚓堆制过程中,观察到蚓茧和幼蚓,表明蚯蚓能够逐步适应高木质素含量的花生壳。初始底物中真菌的Shannon-Wiener指数为1.33,堆制结束时,蚯蚓处理组和对照组的Shannon-Wiener指数分别为2.59和1.66,表明蚯蚓的存在增加了真菌的多样性。蚯蚓处理组中Rhodococcus、Arthrobacter、unclassified_f_Peptostreptococcaceae、Sporosarcina、Cercophora、unclassified_c_Dothideomycetes、Preussia和unclassified_f_Lasiosphaeriaceae的相对丰度显著增加。     

复合菌剂启动餐厨垃圾推流工艺(PFR)堆肥化过程中的微生物群落动态解析

好氧堆肥是我国餐厨垃圾资源化的主要方法,微生物在其处理过程中起到关键作用,但是目前对其启动微生物及不同工艺单元微生物群落结构的研究较少。通过对比有无菌种启动发酵体系,并分析各工艺单元的微生物多样性与群落结构,为改进餐厨垃圾资源化处理技术、提高资源利用效率提供科学依据。该研究采集中源创能餐厨垃圾处理厂的各个工艺单元及出料样品,以无菌系发酵为对照,采用Miseq高通量测序技术,研究启动菌剂对各工艺单元菌群组成、丰度、优势菌群的影响。结果表明:1、餐厨底物经复合菌种发酵后微生物多样性在不断增加(香农指数各个单元的变化规律为2.69—2.81—3.39),而无菌系启动的发酵体系微生物多样性并无显著增加,且杂乱无规律。2、主成分分析表明复合菌系启动下,前两个仓的样品聚类到了一起,说明发酵体系需要一个短暂的适应期。3、在门水平上,复合菌种发酵体系中Firmicutes(厚壁菌门)始终占优势地位,其次是变形菌门,而无菌种发酵体系中Proteobacteria(变形菌门)为优势菌门,Firmicutes(厚壁菌门)次之,在属水平上,复合菌种发酵体系的优势菌属为Lactobacillus(乳杆菌)和Exiguobacterium(微小杆菌),而无菌种发酵体系的优势菌属为Ignatzschineria(依格纳季氏菌属)和Lactobacillus(乳杆菌)。4、经过KEGG功能注释后发现两体系均由碳水化合物运输代谢和氨基酸转运代谢占主导,系相同的餐厨底物所致。该研究明确了典型复合菌剂启动下的餐厨垃圾好氧堆肥处理工艺单元的微生物群落结构和多样性,并提出了优化处理工艺、强化资源利用效率的建议。     

冰封期和非冰封期达里诺尔湖营养盐分布特征分析

为了揭示内蒙古达里诺尔湖中营养盐的时空分布规律,在湖区布设了监测点,分别在冰封期和非冰封期采集了冰样和水样,并对其营养盐含量和时空分布进行了化验和分析。结果显示,在冰封条件下,达里诺尔湖水体中TN和TP的含量是其上覆冰体中的含量的9.1倍和3.6倍,在水平方向上,冰封期A7点水体和冰体中的TN和TP的浓度为全湖区中最大,而非冰封期A7点氮磷含量相对较小,这可能是因为A7点挺水植物茂密,植物生长期净化作用较强和人类活动污染综合影响的结果。