不同施肥模式对设施菜地细菌群落结构及丰度的影响

【目的】研究设施菜地不同施肥处理下细菌群落结构和丰度的变化。【方法】利用16S rRNA基因的末端限制性片段多态性分析（T-RFLP）技术与实时荧光定量（Real-time）PCR 相结合的方法,研究了不施肥（CK）、1/2量氮磷钾化肥+1/2量有机肥（1/2 MNPK）、氮磷钾化肥+有机肥（MNPK）、有机肥（M）、氮磷钾化肥（NPK）5种不同施肥处理对土壤中细菌群落结构和丰度的影响。【结果】147个阳性质粒测序结果显示设施菜地土壤中细菌主要包括厚壁菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、放线菌门、疣微菌门、蓝藻门、硝化螺旋菌门及浮霉菌门10个门。其中变形细菌（26.53%）、拟杆菌（14.97%）和放线细菌（10.88%）是优势菌,共52.38%。Shannon-Wiener、Simpson’s diversity、Margalef指数均是在1/2 MNPK 处理下0—20 cm表层土壤中达到最高,分别为3.14、0.945、4.31,Evenness指数则以NPK处理0—20 cm土层最高,为0.941。不同施肥处理细菌的主要类群种类及丰度明显不同。RDA分析显示pH（P=0.002）和有机质含量（P=0.006）是造成群落结构差异的主要原因。定量PCR结果显示1/2 MNPK 处理下0—20 cm和20—40 cm土层中细菌的16S rRNA基因丰度最高达5.26×109和4.96×109拷贝数/g,比CK处理增加90.8%和197.5%。【结论】施用有机肥处理的土壤中细菌的优势种群明显不同于单施化肥和不施肥,适量化肥和有机肥配合施用（1/2 MNPK）可以显著增加土壤中细菌的丰度。     

长期施肥对旱地土壤中氨氧化微生物丰度和分布的影响

采用基于氨单加氧酶基因(amoA)的荧光定量PCR技术,以黄土高原旱地土为材料,研究长期施肥对土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度的影响,并分析环境因素与氨氧化菌丰度的关系。以不施肥土壤为对照(CK),设置3个施肥处理,分别为单施磷肥(P),氮、磷共施(NP)和氮、磷、有机肥共施(NPM)3个处理。结果表明,不同处理氨氧化菌amoA基因拷贝数为1.326×106～1.886×106 g-1,各处理间氨氧化细菌丰度差异不显著;氨氧化古菌的arch-amoA基因拷贝数为1.329×106～4.510×106 g-1,表现为处理NPM>NP>CK>P,NPM处理为对照的3.314倍,二者呈现显著性差异。采用DCCA法对4个处理进行环境相似度分类,结果显示,P和NPM处理、CK和NP处理分别构成了2个相似类群;4个处理和12个环境因子的关联(CCA)分析表明,不同处理中的氨氧化微生物活跃度以及氨氧化过程强度表现为处理NMP>NP>CK>P;不同环境因子和不同施肥处理生境相似度分布存在不同的关系,其中反映氨氧化过程的硝态氮含量、氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度,以及代表微生物生长主要环境因素的pH值、含水量、全氮和有机碳含量与不同施肥处理导致的生境相似度的分布关系最为紧密。     

长期施肥对土壤中氨氧化细菌丰度和种群多样性的影响

为探讨长期施肥对土壤氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的影响机制,以长期定位试验站为平台,采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,研究不同施肥方式下土壤AOB丰度和种群结构多样性的季节变化特征。结果表明:与不施肥相比,施肥后土壤铵态氮和硝态氮含量增加,土壤pH降低;随采样时期变化(4月、7月和11月),土壤AOB丰度和多样性指数均在4月最高;各施肥处理下,增施无机氮肥可降低土壤中总细菌数量和AOB的种群多样性,有机/无机氮肥配施有助于维持总细菌和AOB丰度的稳定;冗余分析(RDA)结果表明,铵态氮显著影响土壤AOB种群结构组成,季节是导致AOB种群结构差异的重要因素。总之,季节变化与长期定位施肥引起的土壤理化特征差异,导致土壤AOB丰度和种群多样性发生改变。与无机氮肥相比,有机/无机氮肥配施有助于稳定土壤AOB的丰度。     

长期不同施肥对黄土旱塬黑垆土氨氧化细菌多样性的影响

【目的】通过分析长期不同施肥制度下土壤氨氧化细菌的群落结构及多样性,认识土壤氨氧化细菌对不同施肥制度的响应,以期明确氨氧化细菌对环境质量变化的指示作用。【方法】构建氨氧化细菌amoA基因克隆文库,利用PCR-RFLP方法研究无肥(CK)、有机肥(M)、氮肥+有机肥(NM)、磷肥+有机肥(PM)、氮磷肥+有机肥(NPM)等5种不同施肥处理对土壤氨氧化细菌多样性及群落结构的影响。【结果】5种施肥处理分别得到59、56、83、71、42个RFLP酶切类型。α多样性指数表明不同施肥处理的多样性存在差异,NM处理多样性最高,NPM处理多样性最低。β多样性指数表明M与NPM处理之间Sorenson指数为0.61,群落相似性最高;NM、PM与CK之间Sorenson指数均为0.15,群落相似性最低;其余均介于0.23-0.38。基于amoA氨基酸序列建立的系统进化树表明,各处理均以Nitrosospira cluster3为优势种群,但不同处理间属于Nitrosospira cluster3a和3b中克隆子所占的比例大小不同,同时发现有Nitrosospira cluster4种属。【结论】长期施肥改变土壤中氨氧化细菌的多样性,不同施肥环境可导致土壤中氨氧化细菌种属间的显著差异。     

渭北旱塬长期施肥试验中氨氧化细菌的多样性及群落结构分析

以中国科学院长武黄土高原农业生态试验站23 a长期施肥定位试验的土壤样品为研究对象,通过构建氨氧化细菌的amoA基因克隆文库,采用PCR-RFLP方法分析了裸地(LD)、种植不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)和氮磷共施(NP)这5个处理条件下土壤中氨氧化细菌的多样性及其群落结构.结果表明,N处理的土壤中氨氧化细菌的Shannon-Wiener(H')和Margalef(dMa)指数均最高,其次是CK、NP、P,而LD处理中最低,表明长期单施氮肥后增加了土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,长期种植作物后也同样会增加土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,但单施磷肥和氮磷共施后土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度都有所降低.基于amoA基因建立的系统进化树显示,所有来自于各处理条件下土壤中氨氧化细菌的优势种群都是属于Nitrosospira和Nitrosospira-like,与Nitrosospira cluster 3聚为一组,但优势菌种在克隆文库中所占的比例不同,表明不同的施肥处理下土壤中氨氧化细菌的群落结构发生了改变.     

长期施肥对红壤性水稻土细菌群落结构和数量的影响

 【目的】通过对土壤细菌数量和多样性的研究,揭示长期不同施肥制度对土壤微生物生态的影响规律,为中国稻田土壤科学施肥、维护健康土壤微生物生态系统及农业可持续发展等方面提供重要理论和实践依据。【方法】采用末端限制性片段长度多态性分析（T-RFLP）和实时定量（real-time）PCR方法,研究湖南省望城县施用化肥（NPK）和秸秆还田（NPKS）对水稻土细菌群落结构及其多样性和数量的影响。【结果】T-RFLP分析结果表明红壤性水稻土细菌的优势类群为变形菌（150 bp;相对丰度33%—37%）和放线菌（67 bp;相对丰度20%—25%）,施肥对土壤细菌群落结构及其多样性产生了显著影响。典范对应分析（CCA)表明不同处理间细菌群落结构差异显著,而土壤pH和有机碳是影响土壤细菌群落结构的主要因子。多样性指数分析（香农指数和均匀度指数）显示秸秆还田处理的土壤细菌多样性最高,施肥处理（氮磷钾配施和秸秆还田）的土壤细菌多样性均高于不施肥处理。通过实时PCR技术定量了3种施肥处理的土壤细菌数量（4.34×1010—10.94×1010 个拷贝16S rDNA每克土）,与不施肥相比,施肥后土壤细菌数量增加了50%—100%。【结论】长期施肥对红壤性水稻土细菌群落结构及其多样性和数量均产生了深刻的影响,长期化肥和秸秆还田,土壤质量和土壤肥力提高,土壤细菌种群多样性和数量显著增加。     

双价转基因抗虫棉花对土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌群落结构及丰度的影响

采用末端片段多态性分析(T-RFLP)和实时定量PCR(Quantitative real-time PCR,qPCR)方法,研究了不同生长时期双价转基因抗虫棉花和亲本非转基因棉花(对照)土壤氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)群落结构和丰度的变化,以探讨双价转基因抗虫棉花种植对土壤氨氧化微生物的影响。结果表明,双价转基因抗虫棉花土壤中AOB和AOA优势种群与对照相同,且随生长时期无显著变化,但在各自样品中所占比例不同。不同生长时期双价转基因抗虫棉花土壤AOB的Shannon指数和Evenness指数均与对照无显著差异,AOA的Shannon指数与对照也无显著差异,而苗期时Evenness指数显著低于对照(P0.05),其他3个生长时期差异均不显著。qPCR分析表明,除花铃期双价转基因抗虫棉花土壤AOB丰度高于对照外,其他3个生长时期均低于对照,而AOA丰度在4个生长时期均低于对照。吐絮期时,双价转基因抗虫棉花与对照土壤AOB和AOA丰度均差异显著(P0.05)。双价转基因抗虫棉花对土壤AOB和AOA群落结构组成无显著影响,但降低了AOB和AOA的数量,双价转基因抗虫棉花对土壤微生物的某些类群可能存在潜在影响。     

长期咸水滴灌对土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

为探讨长期咸水滴灌对棉田土壤氨氧化细菌（AOA）和氨氧化古菌（AOB）的丰度和群落结构的影响,于2018年采集已经过10年咸水滴灌的棉田土壤,通过实时荧光定量PCR和高通量测序技术测定土壤AOA和AOB的丰度和群落结构。试验设3个灌溉水盐度水平：0.35、4.61 dS·m^-1和8.04 dS·m^-1（分别代表淡水、微咸水和咸水）。结果表明：微咸水、咸水灌溉显著降低土壤NO₃^--N含量和潜在硝化势（PNR）,但显著增加土壤盐分和NH₄⁺-N含量。不同处理AOA和AOB的amoA基因拷贝数分别为2.2×10⁶~3.6×10⁶copies·g^-1和1.9×10⁵~3.2×10⁵ copies·g^-1干土;微咸水、咸水处理AOA和AOB amoA基因拷贝数均显著低于淡水处理,且微咸水处理显著降低AOA/AOB。PNR与AOA丰度（P<0.001）和AOB丰度（P<0.001）均呈显著正相关关系。此外,不同灌溉水盐度下AOA群落操作分类单元（OTUs）的数量大于AOB,微咸水、咸水灌溉显著降低AOB群落的OTUs。与淡水处理相比,咸水、微咸水处理显著增加AOA群落的香农指数,咸水处理显著降低AOB群落的香农指数。AOA和AOB群落的优势类群分别为Candidatus Nitrosocaldus和Nitrosospira;咸水、微咸水处理抑制AOA群落的Betaproteobacteria生长,而咸水处理中Candidatus Nitrosocaldus显著高于淡水和微咸水处理。AOB群落中Nitrosomonas的相对丰度随着灌溉水盐度的增加而显著降低。LEf Se分析显示,AOA在咸水灌溉下仅有1个差异物种,而AOB在微咸水灌溉时有5个差异物种。冗余分析结果显示：AOA群落结构的改变与土壤NO₃^--N、pH和盐度的变化密切相关,而AOB群落结构的改变仅与NO₃^--N和pH显著相关。盐分是影响氨氧化微生物生长及群落结构的主导因素,AOA和AOB共同参与土壤硝化作用,淡水、微咸水灌溉条件下AOB可能是硝化作用主导微生物种群,而咸水灌溉条件下AOA可能是主导微生物种群。     

长期施肥对黄土旱塬黑垆土氨氧化古菌群落多样性和丰度的影响

 【目的】研究长期不同施肥制度下黄土旱塬黑垆土氨氧化古菌群落多样性和丰度的变化,为提高黄土高原地区氮素利用效率、检测土壤质量变化提供重要依据。【方法】 利用PCR-RFLP技术和Real-time PCR技术分析无肥（CK）、有机肥（M）、氮肥+有机肥（NM）、磷肥+有机肥（PM）、氮磷肥+有机肥（NPM）等5种长期施肥处理对土壤氨氧化古菌群落结构和丰度的影响。【结果】从5种施肥处理的氨氧化古菌氨单加氧酶A（amoA）的克隆文库中分别得到25、18、29、20、30种RFLP酶切类型。α多样性指数表明各施肥处理土样之间氨氧化古菌多样性差异显著,NPM处理产生的氨氧化古菌多样性最多,而M处理多样性最少。欧氏距离聚类结果表明各施肥处理与对照（CK）处理土壤中氨氧化古菌群落类型趋同性系数最大,说明长期施肥处理使氨氧化古菌群落类型产生了较大变化。各施肥处理土壤中氨氧化古菌amoA基因拷贝数不同,NPM处理的氨氧化古菌丰度最高,与其它施肥处理呈显著性差异。基于amoA氨基酸序列构建的系统发育树将5种施肥处理的主要的优势氨氧化古菌与来自土壤/淡水沉积物的未培养氨氧化古菌聚为一类。【结论】长期不同施肥改变了土壤中氨氧化古菌群落多样性和丰度。     

牛场肥水灌溉对土壤氨氧化微生物的影响

以不同牛场肥水灌溉制度下河北省徐水县梁家营长期定位施肥试验田为研究对象,通过构建氨氧化细菌和氨氧化古菌的amoA 基因克隆文库,利用T-RFLP方法研究了5种施肥处理(CK:不施肥;CF:300 kg N·hm^-2,120 kg P₂O·hm^-2,75 kg K₂O·hm^-2;T4:105 kg N·hm^-2,39 kg P₂O₅·hm^-2;T5:210 kg N·hm^-2,78 kg P₂O₅·hm^-2; T11:317 kg N·hm^-2,117 kg P₂O₅·hm^-2)下土壤中氨氧化细菌及氨氧化古菌的多样性及其群落结构演变。氨氧化细菌T-RFLP结果显示,T5 处理土壤中氨氧化细菌的 Shannon-Wiener指数(H')和 Pielou指数(E)均最高, T11处理最低,表明T5处理增加了土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,T11处理一定程度上降低了氨氧化细菌的多样性和丰富度。基于amoA基因建立的系统进化树显示,土壤中氨氧化细菌主要属于Nitrosospira 和Nitrosomanas。氨氧化古菌T-RFLP结果显示,T11处理氨氧化古菌Shannon-Wiener指数(H')、Simpson 指数(Ds)和Pielou指数(E)均最高,表明T11处理增加了土壤中氨氧化古菌的多样性和丰富度。氨氧化古菌的系统发育树显示大部分氨氧化古菌amoA序列与 Cluster S 聚为一类,且占主导地位,少数序列为Unclassified-Archaea(未分类古菌)。最大优势菌与来自中国荷斯坦奶牛瘤胃样品的氨氧化古菌Clone属于同种,推测牛场肥水灌溉增加了土壤的氨氧化古菌的群落多样性。     

不同施肥处理对大棚西瓜产量和品质的影响

以红小玉西瓜为试材,研究了不同施肥水平对大棚西瓜产量及品质的影响。结果表明:所有施肥处理小区西瓜产量和果实中维生素C、可溶性糖及硝酸盐含量等均明显高于对照,并且在一定范围内随着施肥水平的提高而提高,但肥水过剩的条件下,西瓜产量和品质又呈下降趋势。综合西瓜品质及产量2个因素,推荐最佳施肥量为施腐熟鸡粪45000.0 kg.hm-2、尿素105.0 kg.hm-2、磷酸二铵210.0 kg.hm-2、硫酸钾375.0 kg.hm-2。     

耐镉菌株对土壤镉形态及土壤微生物群落结构的影响

通过传统的分离方法和室内培养实验,从污染土壤中筛选和分离耐镉菌株并分析耐镉菌株对土壤镉形态及微生物群落结构的影响。从浙江省富阳市电镀厂污染土壤中分离得到具有强活化作用的耐镉菌株m6,形态学观察和16S rDNA序列分析可知,m6与Arthrobacter的16S rDNA序列具有99%的同源性,其在系统发育地位上属于Bacteria,Actinobacteria,Actinobacteridae,Actinomycetales,Micrococcineae,Arthrobacter。研究表明耐镉菌株m6可使土壤中水溶态镉增加2倍多,可交换态镉增加16%。Biolog-ECO法的结果表明,接种耐镉菌株培养后土壤的AWCD值提高14%~146%,而且土壤微生物对31种碳源中的糖及衍生物、胺类碳源和多聚物类利用程度增加;磷脂脂肪酸法(PLFA)分析结果表明,与不接种菌株m6相比,接种土壤的脂肪酸总量增加了23.65%,代表真菌的特征脂肪酸(如18:2ω6,9、16:1ω5c、18:1ω9c)明显增加,但土壤的G^-/G⁺比值与对照相比降低38.6%,而且土壤中代表放线菌的特征脂肪酸(如l0Me 16:0、l0Me 17:0和10Me 18:0)的多样性有所降低。     

不同施肥处理对小麦产量及土壤养分的影响

通过田间试验,研究了不同施肥处理对小麦产量、肥料利用率及土壤养分的影响。结果表明:氮肥是影响小麦产量的主要因素,磷、钾肥次之;氮、磷肥的回收利用率随施肥量的增加而下降,钾肥的回收利用率随施钾量的增加而呈先增加后下降的趋势;土壤全氮、有机质含量以及碳氮比均随着氮肥施用量的增加而增加,土壤有效磷和速效钾含量分别与磷肥和钾肥的施用量呈正相关。     

牛场肥水灌溉对不同土层氨氧化古菌群落结构和多样性的影响

采用T-RFLP和克隆文库技术,以河北省保定市徐水县梁家营试验田为研究对象,以氨单加氧酶基因amo A为分子标记,研究牛场肥水灌溉对0~20 cm和20~40 cm土层氨氧化古菌群落多样性的影响。结果表明,不同处理下0~20 cm土层中AOA群落结构未发生显著变化,但部分处理能够显著改变20~40 cm土层中AOA的群落结构,其中CF,T1,T3和T6处理使片段52 bp相对丰度大幅增加,上升为优势菌种,T2处理促使片段97 bp成为优势菌种。部分施肥处理使土层中AOA群落多样性发生显著变化,其中T1处理使0~20 cm土层AOA群落多样性显著提高,T5处理使20~40 cm土层AOA群落多样性显著提高,但所有施肥处理都未使两土层AOA群落均匀度发生显著改变。同样浓度氮素(CF,T3和T5处理,约300 kg·hm-2)施肥水平下,牛场肥水灌溉相比常规施肥,灌溉次数少且肥水浓度高(T5处理)更有利于20~40 cm土层中AOA群落多样性的发展。另外,研究发现,0~20 cm土层与20~40 cm土层中AOA群落结构差异极大,说明土壤氨氧化古菌在垂直分布上可能存在明显差异。两土层中绝大部分氨氧化古菌属于Cluster S,少数属于Unclassified-Archaea。牛场肥水灌溉对不同土层AOA群落结构和多样性影响差异较大。     

转基因棉花对土壤细菌群落的影响

为了评价转基因棉花对土壤细菌群落结构的影响,试验采用转基因棉花品种晋棉26号及其非转基因亲本晋棉7号以及传统棉花品种中棉所12号进行了长期定位试验,利用高通量基因测序法研究了转基因棉花对土壤细菌的群落结构的影响。结果表明,3个棉花土壤细菌共检测到1 585个OTUs、除1个未分类门和4个待定候选门外,其余分别属于已知的21个门;主要优势种群有变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、浮霉菌门、绿弯菌门、拟杆菌门;每个品种有独特的种群,转基因棉花晋棉26号独有的种群为栖热菌门,晋棉7号独有种群为WCHB1-60;转基因棉花土壤细菌的多样性降低,但没有改变土壤细菌种群结构。     

不同施肥处理对复垦土壤生物活性的影响(英文)

试验采用随机区组实验设计,通过不同施肥处理对襄垣五阳煤矿的采煤沉陷区复垦土壤进行了研究,施肥方案为:空白(CK)、无机肥(C)、无机肥+菌肥(CB)、有机肥+无机肥(CM)、无机肥+有机肥+菌肥(CMB)。试验结果表明:(1)4种施肥处理均能提高土壤有机质和呼吸作用的含量,且CMB、CM及CB处理最为显著。(2)有机肥和菌肥可以显著提高土壤酶活性,不同生育期脲酶、磷酸酶含量以CMB处理最为显著,蔗糖酶含量以CM处理最显著。(3)有机肥和菌肥对于提高土壤中的微生物碳氮效果显著。CMB,CM处理的微生物碳比CB处理增加了11%～34%,比无机肥(C)处理增加了35%～63%,CMB,CM处理的微生物氮比CB处理增加了31%～51%,比C处理增加了52%～100%。在土地复垦过程中,建议以有机肥和菌肥以及无机肥的配合使用为主,其可有效增加土壤有机质,提高土壤生物活性,改善土壤微生物的环境,增加土壤养分的和土壤的熟化。     

不同施肥处理对复垦土壤生物活性的影响

试验采用随机区组实验设计,通过不同施肥处理对襄垣五阳煤矿的采煤沉陷区复垦土壤进行了研究,施肥方案为:空白(CK)、无机肥(C)、无机肥+菌肥(CB)、有机肥+无机肥(CM)、无机肥+有机肥+菌肥(CMB)。试验结果表明:(1)4种施肥处理均能提高土壤有机质和呼吸作用的含量和强度,且CMB、CM及CB处理最为显著。(2)有机肥和菌肥可以显著提高土壤酶活性,不同生育期脲酶、磷酸酶含量以CMB处理最为显著,蔗糖酶含量以CM处理最显著。(3)有机肥和菌肥对于提高土壤中的微生物碳氮效果显著。CMB,CM处理的微生物碳比CB处理增加了11%~34%,比无机肥(C)处理增加了35%~63%,CMB,CM处理的微生物氮比CB处理增加了31%~51%,比C处理增加了52%~100%。在土地复垦过程中,建议以有机肥和菌肥以及无机肥的配合使用为主,其可有效增加土壤有机质,提高土壤生物活性,改善土壤微生物的环境,增加土壤养分提高土壤的熟化度。