土壤微生物功能群及其研究进展

功能群研究最早应用于植物生态学,后应用到微生物生态学中。微生物功能群指在物质流中具有特定生物学功能的微生物集合体,这种分类与生物分类学原则无关,只是指它的生物学功能相同或相近,如固氮微生物功能群、溶磷微生物功能群、氨化微生物功能群及纤维素降解微生物功能群等。国内外有关微生物功能群的研究报道主要涉及到草地、农田及森林等生态系统;研究微生物功能群的方法有应用选择性培养基进行分离培养,也有在新鲜土壤中接种特定底物并连续记录底物的利用情况,从而评价土壤原位具有特殊代谢功能的微生物生物量或利用分子生物学技术进行研究。微生物功能群的研究在工业、农业、环境治理、医学及基因工程方面均有重要的现实意义。笔者认为将有更多的学者将目光投向微生物功能群的研究。     

紫云英还田方式对烟田土壤微生物及酶的影响

为探明紫云英不同还田方式对土壤生物学特性的影响,选择合理的还田方式,通过定位试验进行了全层翻耕紫云英覆盖、全层翻耕紫云英深埋和全层翻耕紫云英不还田3种方法对烟草不同生育期的土壤微生物数量、微生物活度和酶活性的影响研究。结果表明:在烟草生育期内,好气性细菌数量呈现前期急速下降,中期缓慢上升,后期稍微波动的趋势,深埋处理都略高于覆盖处理;真菌数量整体呈现上升趋势,紫云英覆盖前期可显著增加真菌数量,深埋对真菌数量影响不大;放线菌数量紫云英还田处理呈现前期下降,中期急速上升,后期缓慢上升的趋势。土壤微生物活度则先下降再持续上升,至烟草成熟期,紫云英覆盖紫云英深埋不还田。土壤纤维素酶活性以旺长期为分界点,表现为前期增加、后期下降的特点,紫云英还田高于不还田;土壤脲酶活性呈现先迅速下降,再缓慢上升,再急速上升的趋势,以紫云英深埋处理的脲酶活性最高;土壤蛋白酶和过氧化氢酶的活性在烟草生育期的变化不大,都表现为早期稍微下降,以后趋于平缓,以紫云英深埋的酶活性较高。土壤生物学综合评价表明,采用全层翻耕紫云英深埋(1500kg/667m2)更利于提高土壤质量。     

不同利用方式下红壤微生物生物量及代谢功能多样性的变化

研究了不同农林利用方式下红壤微生物生物量和代谢功能多样性等土壤质量指标的变化.结果表明:不同利用方式对土壤质量各指标造成了显著的影响;稻田的微生物生物量碳、氮最高,林地和草地微生物生物量次之,旱地的微生物生物量碳、氮最低(分别是稻田利用方式的4.3% 和 13.7%);稻田的微生物代谢功能多样性最高,旱地、林地和草地的细菌代谢功能多样性较低,旱地的真菌代谢功能多样性最低;微生物生物量和代谢功能多样性可以作为反映土壤质量变化的早期敏感的指标,用来衡量管理措施的改变对土壤质量造成的影响.     

我国主要低产水稻冷浸田土壤微生物特征分析

研究我国冷浸田主要分布的7个省份冷浸田土壤样品的微生物特征,通过与当地高产田土壤微生物特征比较发现:我国冷浸田土壤的微生物量碳含量(70.98～356.61mg/kg)总体低于高产田,差异显著(P<0.05);冷浸田土壤中可培养的细菌、真菌、放线菌、氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌的平均值分别为高产田土壤的53.93%,43.33%,47.32%,51.98%,44.83%,47.80%。表明我国冷浸田土壤微生物总量偏低且活性弱。但是,可培养的硫化细菌数量(平均16.21×106个/g土)和铁还原菌数量(平均9.28×107个/g土)高于高产田土壤中可培养的硫化细菌数量(平均13×106个/g土)和铁还原菌的数量(平均7.32×107个/g土),说明我国冷浸田土壤中硫化氢和亚铁浓度较高。因此,只要有针对性的改良冷浸田土壤微生物群落结构和功能的多样性,冷浸田土壤肥力将大大提高。     

土壤微生物多样性的科学内涵及其生态服务功能

土壤微生物多样性是指土壤生态系统中所有的微生物种类、它们拥有的基因以及这些微生物与环境之间相互作用的多样化程度,当前研究主要集中在物种多样性、遗传多样性、结构多样性及功能多样性等4个方面。土壤微生物多样性作为全球性研究迄今仅有10余年时间,但已呈现对象广、内容多、水平宽、方法新等特点,特别是分子生物学技术在很大程度上决定并体现了其研究水平和发展进程。然而,如何进一步改进土壤微生物的培养技能、加强土壤宏基因组学分析与应用、耦合土壤微生物多样性与生态功能、揭示土壤微域结构的影响机制是土壤微生物多样性研究的4个关键科学问题。当然,土壤微生物多样性的生态系统服务功能是其根本价值所在,主要包括有机物分解、物质循环和生态安全调控等3个方面。今后,土壤微生物多样性研究应紧紧围绕其与土壤生物过程、生态服务功能三者之间的联系,着重建立土壤微生物多样性的研究指标和方法体系,进而阐明人类生产活动影响土壤微生物多样性及其生态服务功能的土壤生物过程。     

沙漠微生物群落功能多样性分析

以宁夏回族自治区沙坡头地区的沙漠微生物群落为研究对象,采用Biolog方法研究了已固定沙丘结皮(J1)及结皮下层(J2),半流动沙丘上层(L1)和下层(L2)中微生物群落的功能多样性。结果表明,J1的微生物群落活性最高,J2的微生物群落次之,再次为L2的微生物群落,最后为L1的微生物群落;J1,J2,L1和L2的微生物群落对羧酸类、聚合物类和氨基酸类碳源的利用表现一致,对糖类、胺/氨类和双亲化合物类碳源的利用表现不同;利用ECO板上31种碳源进行主成分分析得出,PC1,PC2和PC3特征值的贡献率为分别为70.16%,19.23%,10.61%。研究结果表明:(1)经过固沙后的微生物群落活性明显高于半流动沙漠微生物群落的活性;(2)微生物群落结构上的差异致使其对6类碳源的利用方式不同;(3)主成分分析表明沙漠微生物群落对羧酸类、糖类和氨基酸类碳源的利用最高,主要利用碳源有22种。     

参与土壤氮素循环的微生物功能基因多样性研究进展

土壤氮素循环是生物地球化学循环的重要组成部分, 不但影响着土壤生产力和可持续发展, 还影响着全球环境变化.土壤微生物在土壤氮循环中发挥着不可替代的作用, 参与了包括固氮作用、氨化作用、硝化作用和反硝化作用等重要生态过程.近十年中, 分子生物学技术的发展为从功能基因角度研究与土壤氮循环密切相关的微生物功能群结构、组成和丰度的变化提供了新的契机.本文综述了参与土壤氮循环的微生物功能基因多样性研究进展, 并展望了未来发展方向.     

蛋白质定向进化及其在微生物代谢调控中的应用

蛋白质定向进化是非理性改造蛋白质的一种有效方法。利用蛋白质定向进化技术可以改变代谢流,扩展或构建新的代谢途径,弱化或消除不必要或有害的代谢途径,从而达到提高某种代谢产物产率或降解有害物质的目的。蛋白质定向进化技术在代谢调控中的应用有效拓宽了代谢工程的应用范围。本文介绍了主要的蛋白质定向进化技术如易错PCR技术、DNA改组技术、交错延伸技术和临时模板随机嵌合技术等,评述了蛋白质定向进化技术对微生物细胞代谢中的关键蛋白进行定向改造,从而改善其代谢能力,调控微生物代谢等的应用。     

稻草还田对烟田追肥气态氮损失及相关微生物的影响

研究不同农艺措施下N2O和NH3的排放,对减缓温室效应及雾霾治理有重要意义。该研究针对烟田追肥浇施的特殊管理方式,进行了水稻烤烟轮作定位试验,于2017年选择单施化肥（NPK）、化肥+稻草还田（NPKS）、化肥+稻草还田+饼肥（NPKSB）3个处理,研究稻草还田对追肥气态氮损失及其相关微生物群落结构的影响。研究显示,烤烟追肥后土壤NH3挥发和N2O排放速率开始上升,2～3 d达到最大,之后开始下降。NPK处理追肥氨挥发氮量为1.45±0.04 kg/hm2、N2O排放氮量为2.49±0.23 kg/hm2,气态氮损失中以N2O排放为主。与单施化肥相比,稻草还田配施化肥提高了土壤含水率、改变了氧化亚氮还原酶基因（nosZ）和氨氧化细菌（AOB,Ammonia Oxidizing Bacteria）的微生物群落结构,其根瘤菌目相对丰度显著降低、红螺菌目相对丰度显著升高;同时N2O排放量增加了55.35%、氨挥发氮量显著降低了11.43%,气态氮损失显著增加。与单施化肥相比,化肥+稻草还田+饼肥处理提高了土壤含水率、改变了nosZ和AOB基因的微生物群落结构,其伯克尔霍尔德氏菌目相对丰度显著提高。化肥+稻草还田+饼肥处理N2O排放量与单施化肥差异不显著,氨挥发氮量显著降低了8.91%,但两者气态氮损失差异不显著。化肥+稻草还田+饼肥处理N2O排放量较化肥+稻草还田处理降低27.82%,但两者氨挥发量差异不显著。综上所述,秸秆还田抑制了土壤氨挥发、激发了N2O排放,稻草还田配施饼肥能够降低土壤氨挥发、抑制稻草还田引起的N2O排放。该研究可为氮肥高效利用及绿色生产提供技术支持。     

微生物肥料效应及其应用展望

简述了微生物肥料种类、特点及其生理生态效应,指出应加强微生物肥料基础与应用研究,并展望微生物肥料发展前景。     

油田高矿化度废水对土壤微生物影响的研究

对油田高矿化度废水不同污染程度土壤中微生物调查研究结果表明,当旱地土壤中石油浓度＞0.5%、废水浓度＞0.1%时,对异养菌、放线菌和固N菌产生显著的抑制作用,而真菌、酵母菌数量随石油浓度的增高而增加,当水田中石油浓度＞3％时即对好气民养菌有显著抑制作用,废水浓度＞0.1%时即对厌氧异养菌和施线力产生显著抑制作用。     

Effects of root-zone acidity on utilization of nitrate and ammonium in tobacco plants

Tobacco (Nicotiana tabacum L., cv. 'Coker 319') plants were grown for 28 days in flowing nutrient culture containing either 1.0 mM NO3- or 1.0 mM NH4+ as the nitrogen source in a complete nutrient solution. Acidities of the solutions were controlled at pH 6.0 or 4.0 for each nitrogen source. Plants were sampled at intervals of 6 to 8 days for determination of dry matter and nitrogen accumulation. Specific rates of NO3- or NH4+ uptake (rate of uptake per unit root mass) were calculated from these data. Net photosynthetic rates per unit leaf area were measured on attached leaves by infrared gas analysis. When NO3- [correction of NO-] was the sole nitrogen source, root growth and nitrogen uptake rate were unaffected by pH of the solution, and photosynthetic activity of leaves and accumulation of dry matter and nitrogen in the whole plant were similar. When NH4+ was the nitrogen source, photosynthetic rate of leaves and accumulation of dry matter and nitrogen in the whole plant were not statistically different from NO3(-) -fed plants when acidity of the solution was controlled at pH 6.0. When acidity for NH4(+) -fed plants was increased to pH 4.0, however, specific rate of NH4+ uptake decreased by about 50% within the first 6 days of treatment. The effect of acidity on root function was associated with a decreased rate of accumulation of nitrogen in shoots that was accompanied by a rapid cessation of leaf development between days 6 and 13. The decline in leaf growth rate of NH4(+) -fed plants at pH 4.0 was followed by reductions in photosynthetic rate per unit leaf area. These responses of NH4(+) -fed plants to increased root-zone acidity are characteristic of the sequence of responses that occur during onset of nitrogen stress.     

大田烤烟的灰褐斑症研究

A field study was carried out on the grey disorder in flue-cured tobacco( Nicotiana tabacum L.) leaves.The results showed that low Eh and high available Fe content in the soils were responsible for the grey tobacco and dead roots.Grey disorder leaves produced low quality lamina,which was low in N,nicotine,reduced sugar and K contents,In this study,soil available Mn and leaf Mn contents were in a relatively low level and should not be an important factor in the occurrence of grey disorder in flue-cured tobacco.     

啤酒污染微生物控制专家系统的设计与开发

专家系统是人工智能技术的一个重要的应用领域。该文首次将专家系统应用于啤酒污染微生物控制领域之中,详细介绍了啤酒污染微生物控制专家系统的设计和开发,包括对啤酒及污染微生物相关知识和实验技术知识,并对它们进行信息化处理和加工。啤酒污染微生物控制专家系统(beer-spoilage microorganism control expert system, BSMCES)是应用专家系统的基本原理,利用Apache+PHP+MySQL作为开发平台,设计并实现了啤酒污染微生物控制专家系统。该系统可以实现信息咨询、污染控制、决策支持、技术服务等功能。     

钾肥运筹对烤烟钾吸收利用的影响

【目的】烟叶含钾量低是我国生产优质烟叶的主要限制因素之一,困扰着我国烟草生产。本文研究了钾肥运筹对四川省凉山州主栽烤烟品种云烟85钾吸收利用的影响,为当地合理施用钾肥提供科学依据。【方法】以云烟85为试验材料,采用大田试验,研究钾肥用量对云烟85的产量和钾积累量的影响,确定相对较优的钾肥用量及烤烟的钾积累高峰期;在此基础上,研究钾肥施用方式对云烟85的产量、品质、钾积累量和钾肥利用率的影响。【结果】烤烟产量和钾积累量随钾肥用量的增加先升高后降低。钾肥用量为158 kg/hm2(约为当地常规用量的75%)时,云烟85的烟叶产量(2238.2 kg/hm2)与最高产量(2239.1 kg/hm2),钾积累量(52.16 kg/hm2)与最高钾积累量(53.47 kg/hm2)之间差异较小,在土壤速效钾含量处于丰富(≥200 mg/kg)水平时,降低25%左右的钾肥用量可提高种植云烟85的经济效益。烟草生育周期内,钾积累速率呈双峰曲线,钾积累高峰出现在旺长后期(移栽后50~65 d)和中部叶成熟期(移栽后85~95 d)。在钾肥施用总量158 kg/hm2条件下,在烤烟进入旺长后期(移栽后50~65 d)和中部叶成熟期(移栽后85~95 d)之前,分别追施钾肥总量的15%~20%,打顶后5 d和10 d内烟叶钾积累量的降低比例分别比常规施肥减少了37.2~42.0和15.4~60.3个百分点,且成熟期中、上部烟叶的含钾量显著增大,分别达3.21%和3.37%,钾肥利用率比当地常规施肥方式高出12~18个百分点。【结论】钾肥追施时期调整至钾积累高峰期之前,有望提高成熟期的烟叶含钾量。在本试验条件下,种植云烟85时应将钾肥用量控制在158 kg/hm2左右,并在旺长后期和中部叶成熟期分别追施钾肥总量的15%~20%,可有效提高钾肥利用率和成熟期的烟叶含钾量,达到高产优质的目的。     

绿肥翻压对烟地红壤微生物及土壤养分的影响

为探讨绿肥对烟地红壤改良培肥的生物机制,试验以冬闲地为对照,研究了紫花苕绿肥翻压及麦茬翻压对烟地红壤微生物、土壤酶活性及养分含量的影响。结果表明,绿肥翻压处理的土壤细菌、放线菌、土壤酶活性、土壤有机质及养分含量均高于麦茬翻压地和冬闲地,变化差异达到显著(p<0.05)或极显著水平(p<0.01),而真菌数均以麦茬地较高。绿肥翻压地分别与麦茬翻压地和冬闲地比较:在越州试验区的土壤细菌分别提高1.74×106、2.61×106cfu.g-1,放线菌提高1.35×104、0.65×104cfu.g-1,土壤脲酶提高1.5、1.68 mg.g-1,酸性磷酸酶提高2.9、3.09 mg.g-1,过氧化氢酶提高1.2、2.54 mL.g-1,多酚氧化酶提高1.91、7.58 mg.kg-1,土壤有机质提高16.36、26.22 g.kg-1,土壤碱解N提高42.52、54.31 mg.kg-1,土壤速效磷(P2O5)提高6.22、7.57 mg.kg-1;在晋宁试验区的土壤细菌分别提高2.52×106、3.95×106cfu.g-1,放线菌提高1.17×104、1.62×104cfu.g-1,土壤脲酶提高1.77、2.0 mg.g-1,酸性磷酸酶提高1.13、1.24 mg.g-1,过氧化氢酶提高1.45、2.19 mL.g-1,多酚氧化酶提高4.81、11.34 mg.kg-1,土壤有机质提高10.18、19.43 g.kg-1,土壤碱解N提高41.34、54.43 mg.kg-1,土壤速效磷(P2O5)提高4.79、5.86 mg.kg-1。     

烟株生长过程中土壤微生物的变化特征

为有效防治烟草青枯病等土传病害,探究了烟株生长过程中土壤微生物的变化特征。分别在烟株不同生长期采集根部土壤进行可培养微生物数量测定和16S/18S rDNA基因测序,以分析烟株生长过程中微生物数量、多样性以及群落结构的变化。结果表明,可培养细菌、放线菌数量随烟株生长先增多后减少,其中旺长期数量最多;真菌数量先减少后增多,以旺长期数量最少。细菌群落多样性无明显变化,真菌群落多样性在旺长期最低。微生物群落结构在旺长期变化较大,细菌优势菌群Acidobacteria(酸杆菌门)丰度较团棵期减少30%±12%,Actinobacteria(放线菌门)丰度增加116%±19%,真菌优势菌群Ascomycota(子囊菌门)丰度增加57%±36%,norankk-Fungi丰度减少83%±17%。烟株生长发育改变了土壤微生物的数量和群落结构,旺长期微生物群落结构的改变与青枯病发生存在一定联系,特别是真菌优势菌的变化可能会影响青枯病的发生。     

生物炭与氮肥配施对植烟土壤微生物及碳氮含量特征的影响

土壤健康和化肥减施是实现绿色农业发展的基础,探究减施氮肥的同时添加生物炭对植烟土壤的影响对科学施肥具有重要意义.以烤烟K326根际土壤为研究对象,通过大田试验研究了烟株生育期内生物炭配合减氮措施对土壤养分、碳含量和土壤微生物群落的影响.生物炭配合减氮措施能够增加土壤中的有效磷含量,且以T3处理的增幅最大,达82.2...     

植物营养生物学研究方向探讨

植物营养生物学是重点研究植物活化、吸收、转运与利用养分的生理、分子及遗传机制的科学。在过去的30年,我国植物营养生物学研究取得了长足的发展,但从国家自然科学基金资助情况分析,与相关学科相比,近10多年来植物营养生物学总体研究力量相对薄弱,缺乏新一代领军人才。一些研究更接近于“纯”植物生物学,与植物营养应用研究出现脱节,对农业绿色发展及化肥产业升级的支撑不够。植物营养生物学研究者应该重视与作物育种、耕作栽培、生态环境、植物保护及化肥产业的合作,跟踪这些领域的研究现状及生产中面临的技术需求,围绕这些领域的技术“瓶颈”开展植物营养基础研究,在提供解决途径的同时创新植物营养生物学机理,从而丰富植物营养学理论。在研究内容上,建议重视控制养分响应度的生理与遗传机制,养分信号与环境信号互作,养分×土壤×管理互作及其对根系生长的影响,养分供应与抗生物胁迫,高产高效的植物营养生理学基础,特种作物的营养机理,化肥产品升级的生物学途径等方向的研究。     

烤烟不同生育期土壤酶及微生物活性的变化

在盆栽条件下研究了烤烟不同生长发育阶段土壤酶和微生物的变化规律.结果发现:随着烤烟的生长,过氧化氢酶活性、碱性磷酸酶活性、细菌数量以及砂壤土条件下的硝化细菌和解磷细菌都表现为先降后升再降的规律;硝酸还原酶活性、砂壤土条件下的氨化细菌和壤土下的解钾细菌数量表现为先升后降后期有所回升的规律;淀粉酶活性、真菌、放线菌、壤土条件下的解磷细菌和砂壤土下的解钾细菌数量表现先降后升.除碱性磷酸酶外,所测的土壤酶和微生物在烤烟不同生育阶段差异极显著.这说明在烤烟-土壤-土壤酶及微生物相互作用的系统中,土壤酶活性和微生物数量明显受到烤烟生长发育的影响.