不同入侵植物根际土壤养分、酶活性和微生物学特征

为了研究入侵植物根际土壤酶活性及土壤微生物特征,以紫茎泽兰(Ageratina adenophora)、飞机草(Eupatorium odoratum)、三叶鬼针草(Bidens pilosa)、黄顶菊(Flaveria bidentis)4种入侵植物根际土壤为对象,连续5年(2013—2017年)研究不同入侵植物根际土壤酶活性及土壤微生物特征并探讨其入侵机制.结果显示:(1)入侵植物的根际土壤pH值排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰,其中飞机草和黄顶菊间、三叶鬼针草和紫茎泽兰间的pH值差异不显著;土壤有机碳、全氮、全钾、微生物量碳和微生物量氮含量排序为紫茎泽兰>三叶鬼针草>黄顶菊>飞机草,不同入侵植物根际土壤有机碳、全氮、全钾、微生物量碳和微生物量氮含量间的差异均显著(P<0.05),而土壤全磷、微生物量磷含量间的差异均不显著.(2)不同入侵植物土壤微生物数量以细菌最多,其次是放线菌,真菌最少;土壤细菌、真菌、放线菌数量和微生物总数量表现出一致的变化趋势,其排序为紫茎泽兰>三叶鬼针草>黄顶菊>飞机草,不同入侵植物根际土壤细菌、放线菌数量和微生物总数量的差异均显著(P<0.05).(3)不同入侵植物根际土壤微生物丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、碳源利用丰富度指数(S)和优势度指数(Ds)的排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰,其中不同入侵植物根际土壤微生物群落多样性指数的差异均显著(P<0.05).(4)不同入侵植物根际土壤纤维素酶活性、硝酸还原酶活性、酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性和转化酶活性呈一致的变化趋势,其排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰.(5)相关性分析和主成分分析结果表明,土壤适宜pH值的降低有利于土壤微生物繁殖,土壤有机碳、微生物量是维持土壤酶活性、土壤微生物群落多样性的关键因子.由此可知,不同入侵植物可以改变土壤微生物特性和酶活性,创造对自身生长有利的土壤环境,并借此增强其竞争能力.     

不同栽培年限蓝莓根际土壤微生物群落多样性分析

采用磷脂脂肪酸(PLFA)生物标记法分析树龄5a、6a、9a蓝莓根际土壤微生物的多样性,结果表明,不同栽培年限蓝莓根际土壤的PLFA标记存在差异,呈现不同的变化趋势;与9a植株相比,6a植株多1个16∶1w9细菌类群,5a植株多a15∶0和16∶1w9 2个细菌类群,5a植株蓝莓根际土壤PLFA总量最大;与非种植区土壤相比,蓝莓根际特有a17∶0、i17∶1w5、7cy17∶0、9cy19∶0 4个细菌类群,且总量与树龄高度相关,可与a15∶0和16∶1w9的细菌总量联合推测栽培年龄。相关分析结果表明,速效钾的质量分数与树龄呈负相关,且栽培区土壤均低于非种植区土壤。蓝莓根际土壤微生物总量、假单胞杆菌、AM真菌和腐生真菌等与根际土壤有效磷、速效钾质量分数呈正相关。蓝莓根际微生物群落主要由细菌和真菌构成,对蓝莓生长具有重要影响。     

不同入侵植物对本土植物根际土壤酶活性及微生物数量的影响

以紫茎泽兰(Ageratina adenophora)、飞机草(Eupatorium odoratum)、一年蓬(Annual fleabane)、加拿大蓬(Erigeron canadensis)4种入侵植物及本土植物艾蒿(Artemisia argyi)根际土壤为对象,研究不同入侵植物对本土植物根际土壤理化性质、酶活性、微生物数量的影响并探讨其入侵机制.结果显示:4种入侵植物增加了本土植物根际土壤含水量、电导率,降低了土壤容重和pH,并且对土壤微生物量、酶活性及微生物数量表现为一定程度的增加效应;植物入侵改变了根际土壤养分利用策略,4种入侵植物显著增加了根际土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,却显著降低了根际土壤纤维素酶和硝酸还原酶活性,紫茎泽兰和飞机草根际土壤转化酶和酸性磷酸酶活性显著高于艾蒿,一年蓬和加拿大蓬根际土壤转化酶和酸性磷酸酶活性显著低于艾蒿,对根际土壤硝酸还原酶活性无显著差异;4种入侵植物改变了土壤微生物结构,显著增加了其根际土壤中的细菌的数量,抑制了真菌与放线菌数量,总体来说,4种入侵植物显著提高了微生物总数.相关性分析显示,除了土壤容重、电导率和总孔隙度,其他根际土壤理化性质均与土壤酶活性及微生物数量之间具有较强的相关性,表明土壤系统内部因子处于动态变化和平衡,它们作为相互影响的整体表现出统一性和同步性.     

入侵植物对土壤酶活性及土壤微生物群落影响的研究进展

入侵植物给入侵地的生态系统造成了多重影响,其中入侵植物对土壤微生物群落及其代谢的影响日益受到生态学家的关注.本文综述了入侵植物对土壤酶活性及土壤微生物群落影响的研究进展.     

黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵对土壤微生物功能多样性的影响

外来植物入侵对土壤生物多样性的影响已成为生态学领域的研究热点之一。运用Biolog技术和氯仿熏蒸浸提法研究了黄顶菊入侵对土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的影响。结果表明,黄顶菊入侵后土壤微生物代谢活性显著升高;土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)的变化趋势为:入侵地根际土(RPS)>入侵地根围土(BS)>未入侵地(CK),且差异显著;而CK的功能多样性指数(H)高于BS,RPS亦高于BS,差异均显著(P<0.05)。主成分分析结果表明,黄顶菊入侵使土壤微生物群落的碳源利用方式和代谢功能发生改变。对不同碳源利用的分析结果表明,糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物为土壤微生物利用的主要碳源。入侵样地BS和RPS的微生物量碳分别比CK高27.05%、121.52%;BS和RPS的微生物量氮分别比CK高37.40%、79.80%。相关性分析表明,AWCD与微生物量碳和微生物量氮均呈极显著正相关(P<0.01)。由此可知,黄顶菊入侵增强了入侵地土壤微生物代谢活性,降低了土壤微生物群落的功能多样性,增加了土壤微生物量碳、氮水平。     

辣椒种植对根际土壤微生物多样性的影响

利用Illumina Mi Seq 2500测序平台对2个辣椒自交系(SJ11–3、06g19–1–1–1)和1个地方品种(樟树港)种植前后根际土壤的微生物进行测序,并结合相关生物信息学分析土壤细菌16S r RNA基因V3+V4区域和真菌ITS1区域的丰富度、多样性指数以及微生物群落结构。结果表明:辣椒种植前后土壤均以变形菌门和酸杆菌门为优势细菌,子囊菌门、担子菌门和接合菌门为优势真菌;辣椒种植前后土壤中的细菌种类较真菌更加丰富,多样化程度更高;种植辣椒后土壤细菌、真菌的相对丰度及群落结构都发生了变化,土壤细菌Ace、Chao和Shannon指数都有所增加,增幅分别为25.26%~25.49%、24.51%~24.87%和8.28%~9.55%,而真菌的Shannon指数有不同程度降低,Simpson指数增大,增幅78.45%~275.69%;辣椒种植后土壤中细菌和真菌的操作分类单元(OTU)数和类型也有所改变,细菌OTU个数较种植前明显升高,增幅约28.73%,土壤中特有的OTU类型明显减少;真菌OTU个数变化及类型变化比细菌大,病原性真菌的相对丰度大幅增加。     

植物入侵对土壤微生物的影响

入侵植物通过影响入侵地土壤微生物生物量、微生物群落多样性及功能菌群等造成环境威胁,危害生态、经济和社会安全。植物入侵已成为全球性问题,也是当前的研究热点之一。综述了国内外植物入侵影响土壤微生物的研究进展,总结了毛竹Phyllostachys edulis入侵天然阔叶林影响土壤微生物特征的生物学机制。研究发现:入侵植物会提高入侵地土壤微生物生物量,增加土壤微生物多样性,为入侵创造有利土壤环境;入侵植物通过改变土壤微生物功能类群进而改变养分循环和其他环境条件,最终实现入侵。加强植物入侵对土壤微生物影响及其驱动的养分循环研究,阐明"植物-土壤"反馈机制,有助于预防和控制植物入侵。     

硒对油菜根际土壤微生物的影响

为明确硒对土壤根际微生物生态特征的影响,采用盆栽试验,基于高通量测序技术研究了不同浓度（0、0.5、1.0 mg·kg^-1）外源硒对油菜根际土壤微生物群落结构与多样性的影响。群落结构分析结果表明：油菜根际土壤细菌优势菌门主要为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和酸杆菌门（Acidobacteria）等;真菌优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）。多样性分析结果表明,硒未显著影响土壤细菌和真菌群落的多样性。主坐标分析表明,硒处理对细菌群落结构具有显著影响,而对真菌群落的影响不明显。显著差异物种线性判别分析（LDA）显示：Microtrichales显著富集于低浓度（0.5 mg·kg^-1）硒处理土壤中;产黄杆菌（Rhodanobacter）、Nitrolancea、热微菌科（Thermomicrobiaceae）和无色杆菌属（Achromobacter）则显著富集于高浓度（1.0 mg·kg^-1）硒处理土壤中。研究表明,施硒有助于油菜根际土壤富集有益根际微生物,从而促进植物生长,提高植物应对不良环境胁迫的能力。     

外源磺胺二甲嘧啶对施用粪肥的菜地土壤中微生物群落多样性的影响

【目的】明确磺胺二甲嘧啶(SM2)随粪便施入土壤对土壤微生物群落造成的影响,为合理进行养殖场周围土壤环境质量评估和施肥管理提供参考依据。【方法】收集养殖场附近未经抗生素污染的粪便和土壤,构建粪便–土壤模型,设置不同SM2添加剂量的处理,分别为对照组(0)、低剂量组(5μg·kg~(-1))、中剂量组(500μg·kg~(-1))和高剂量组(5 000μg·kg~(-1)),并分别于粪便和SM2施入1、7、14和50 d后采集土壤样品,采用Biolog技术以及磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid,PLFA)标记法对比分析不同处理组土壤微生物群落的碳源利用能力、菌群结构和功能多样性变化。【结果】SM2的施入提高了土壤微生物群落的总体碳源利用能力,中、高剂量组在施入50 d时对除酯类以外的其他碳源利用能力均强于对照组。低剂量组在施入7 d内对各类碳源利用能力增强,中、高剂量SM2的施入可能会影响土壤群落某些优势物种的繁殖和数量分配。随施入时间的延长,土壤微生物群落对不同剂量SM2反应不同,革兰阳性菌、革兰阴性菌以及真菌数量变化显著,放线菌变化不明显。【结论】SM2的施入将长期影响土壤微生物群落的结构与功能多样性。养殖场应及时处理动物排泄物以消除抗生素残留,减少粪肥对土壤环境造成的生态破坏。     

根际箱种植条件下富含硫氨基酸转基因大豆对土壤微生物群落结构的影响

采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定了根际箱种植条件下富含硫氨基酸转基因大豆品系OE-8、OE-7、RNAi-3及其受体南农88-1和17-4、21-8、57及其受体N2899对根际土壤微生物群落结构的影响.结果表明:与受体南农88-1根际土壤微生物的磷脂脂肪酸相比,转基因品系OE-8的12Me14∶0、15∶0、17∶0、cy17∶0、10Me17∶0、10Me18∶0、20∶1ω9、18∶2ω6,9cc含量显著提高,转基因品系OE-7的14Me15∶0、16∶0、20∶1ω9含量存在显著差异,转基因品系RNAi-3的14Me15∶0含量显著提高,3个转基因品系根际土壤微生物磷脂脂肪中缺失15Me16∶1ω5,但出现20∶1ω9和18∶2ω6,9cc;与受体N2899根际土壤微生物的磷脂脂肪酸相比,转基因品系17-4的15∶0、14Me14∶0、16∶1ω7c、16∶0、cy17∶0、10Me17∶0、18∶1ω8、cy19∶0含量发生改变,转基因品系21-8的14Me16∶0、cy19∶0缺失,转基因品系57的所有磷脂脂肪酸含量显著提高,3个转基因品系根际土壤微生物磷脂脂肪中出现18∶1ω2.对单个PLFA含量进行的主成分分析显示,花期转基因品系土壤总体微生物群落结构发生了改变,与受体相比变化较大的转基因品系有OE-7、RNAi-3、17-4和57.     

EDTA对铅胁迫下狗牙根根际土壤质量及微生物的影响

为研究螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)对狗牙根根际土壤理化性质、土壤酶及微生物群落结构的影响,本研究以耐性植物狗牙根(Cynodon dactylon)为研究对象,在铅污染土壤中施加不同浓度的EDTA[0(对照)、2.5、5.0、7.5、10.0mmol·L^-1]进行盆栽实验。结果表明:施加2.5mmol·L^-1EDTA时,狗牙根根际土壤pH最低,为6.80,土壤有效磷含量、土壤酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性最高,分别是对照组的2.24、1.57、1.41倍;施加7.5mmol·L^-1EDTA时,根际土壤有效钾、铵态氮、硝态氮含量最高,分别为96.22、262.00、15.90mg·kg^-1,分别是对照组的1.09、1.30、6.41倍。施加7.5mmol·L^-1EDTA时,狗牙根根际土壤微生物多样性以及OTU数量最高,且绿弯菌门(Chloroflexi)、嗜酸杆菌属(Acidibacter)、土微菌属(Pedomicrobium)、曲霉属(Aspergillus)相对丰度较对照组分别增加了7、3、10、8个百分点。施加EDTA后,狗牙根根际土壤中芽孢杆菌属(Bacillus)最高相对丰度较对照组增加了9个百分点,枝孢属(Cladosporium)最高相对丰度是对照组的4.05倍。土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性和有效磷含量均与曲霉属、Gibellulopsis呈正相关,同时土壤脲酶活性与耐重金属污染的菌群[芽孢杆菌属、毛壳菌属(Chaetomium)]呈正相关,表明耐重金属铅污染的微生物有助于提高土壤有效氮和有效磷含量。研究表明,在铅污染土壤中,施加适量浓度的EDTA有助于提高植物根际土壤中酸性磷酸酶和蔗糖酶活性,提高微生物多样性及丰富度,改善根际土壤微生态环境,提高耐性植物对重金属的修复效果。     

哈茨木霉菌对水稻幼苗根际土壤微生物和酶活性的影响

采用钵盘育苗试验,研究了哈茨木霉菌在调节水稻苗床土壤微生物群落及土壤酶活性中的作用。研究结果表明：哈茨木霉菌能有效调节水稻幼苗根际土壤微生物群落组成;哈茨木霉菌对细菌、真菌和放线菌数量的影响程度明显不同,播种28天后,哈茨木霉菌接种处理的水稻幼苗根际土壤细菌和放线菌数量较对照分别增加50.70%和48.56%,而真菌数量较对照减少16.15%,并且哈茨木霉菌数量较刚播种时增加了138.46%;哈茨木霉菌也能显著提高土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性,分别较对照提高8.55%、18.31%和49.61%。研究表明,哈茨木霉菌具有改善土壤微生态环境的作用。     

抗草甘膦转基因大豆对根际和非根际土壤可培养菌的影响

采用盆栽方法,以抗草甘膦转基因大豆AZ04及其亲本非转基因大豆A04为试材,探讨抗草甘膦转基因大豆对根际土壤可培养菌数量的影响.结果表明,在大豆生长的15～60 d,抗草甘膦转基因大豆根际土壤真菌种群数量极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)高于亲本非转基因大豆;在大豆生长的30～90 d,抗草甘膦转基因大豆非根...     

生物质碳对设施西芹根际微生物及土壤酶活性的影响

施用生物质炭是提高作物产量和改善土壤质量的有效措施。研究了不同用量的生物质炭对宁夏设施土壤微生物环境及酶活性的影响,结果表明:生物质炭能增加土壤中细菌、真菌和放线菌、微生物量N、C的含量,且在西芹定植期反应敏感,比较定植时期各指标隶属函数发现,TR2生物炭用量在西芹定植时期优化土壤环境效果最佳,利于西芹的生长,因而产量最高;西芹收获时,各处理的隶属函数值均高于对照,以TR5土壤综合理化性状更优,但TR5在苗期综合表现不佳,产量较低,说明高用量的生物炭在使用初期或有抑制作用,因此在宁夏设施中使用生物质炭建议用量为4 500~6 750 kg/hm~2。     

不同栽培模式对设施黄瓜生长发育及土壤微生物数量的影响

采用小麦、燕麦、分蘖洋葱、白菜、芹菜分别与黄瓜进行伴生或套作栽培,研究不同栽培模式对黄瓜生长和根际可培养土壤微生物数量的影响.结果表明,各种栽培模式均能促进设施黄瓜生长,提高黄瓜产量;其中,燕麦处理的黄瓜产量最高,提高产量27.85%;其次是小麦处理,提高产量24.05%.各栽培模式均可提高黄瓜根际土壤细菌和放线菌数量,降低土壤真菌和尖镰孢菌数量.说明不同栽培模式均不同程度改善土壤微生态环境     

巨大芽孢杆菌对土壤N2O释放量及土壤微生物的影响

培养筛选出一种能够将土壤中铵态氮转化为微生物氮,减少硝态氮形成及N_2O排放的巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium,并通过小麦盆栽试验探索该微生物抑制土壤N_2O排放的效果。结果显示:1)高氮肥浓度下,B.megaterium提高土壤中活性微生物数量、种群的相对丰度,降低高浓度氮肥对土壤微生物生长繁殖的抑制作用。2)B.megaterium降低土壤中硝化菌(Nitrospirae)的相对丰度,继而减少硝态氮的形成。3)施加B.megaterium后土壤N_2O排放通量整体小于普通氮肥处理。试验期间B.megaterium处理的N_2O累积排放量较相同氮肥水平下普通氮肥减少4%~53%,且随着氮肥水平的增加,N_2O减排效果逐渐加强。巨大芽孢杆菌B.megaterium可减缓氮肥对气候和土壤环境的影响。     

三叶草(Trifolium repens)用于土壤镉污染的修复潜力

通过温室盆栽试验法,研究了土壤镉(Cd)污染下三叶草对土壤Cd的富集特征及土壤Cd的净化能力等,以期为三叶草对土壤Cd的生态修复提供依据。结果表明:三叶草具有较好的Cd耐受性,总生物量增加值介于2.0~3.7 g。随着土壤Cd处理浓度增加,三叶草根、茎、叶中Cd含量分别高达178.6、101.3、130.9 mg·kg-1,富集系数(BF)分别介于9.7~17.9、3.0~10.1、3.1~13.1,富集能力大小总体表现为根叶茎,转运系数(TF)值均≥1(除T2处理),表明三叶草有较强的Cd富集能力,且能较好地将Cd转运至地上部位;三叶草根、茎、叶对Cd的吸收量均随着土壤Cd处理浓度的升高而递增,地上部位(茎、叶)吸Cd百分率(占总吸Cd量)最高达87.2%,对土壤Cd净化率最高达6.2%。因此得出三叶草具有作为Cd超积累植物的较好潜力,可以进行污染区域美化改造和Cd污染修复。     

柄扁桃根围土AMF的季节变化及与土壤因子的关系

【目的】研究柄扁桃根围土丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的季节动态变化规律以及AMF群落组成与土壤因子之间的相关性,为内蒙古大青山干旱生态系统的保护及应用菌根生物技术培育濒危植物柄扁桃苗木提供理论依据。【方法】以内蒙古大青山干旱阳坡柄扁桃(Amygdalus pedunculata Pall.)根围土为研究对象,采用湿筛倾析-蔗糖离心法分离根围土中的丛枝菌根真菌(AMF)孢子,用形态学方法进行鉴定与分类,并分析AMF群落的多样性,测定土壤全磷、全氮、全钾、有机质、速效磷、碱解氮、速效钾、pH值等指标,然后采用CANOCO 4.5软件对AMF物种与土壤因子之间的相关性进行冗余分析(RDA)。【结果】从柄扁桃不同季节根围土中共分离鉴定出12属38种AMF,其中Funneliformis mosseae和Rhizophagus intraradices均为春、夏、秋3个季节共有的优势种。夏季和秋季AMF群落种的丰度和香农-威纳指数均显著高于春季(P0.05)。春季样本主要受土壤因子全磷(TP)的影响,而夏季和秋季样本主要受土壤因子全氮(TN)的影响。优势种F.mosseae和R.intraradices在春、夏、秋季分别与土壤因子TP、TP和有机质(OM)、速效磷(AP)和OM呈正相关性。【结论】柄扁桃根围土AMF多样性丰富,季节动态变化有明显的规律性,而影响不同季节柄扁桃根围土壤AMF多样性的主要土壤因子有明显差异。     

全氟辛酸铵盐对土壤呼吸强度和微生物数量的影响

【目的】研究全氟辛酸铵盐(PFOA)对土壤呼吸强度和微生物数量的影响,探究其对土壤的生态毒性。【方法】以采自不同地区的黄褐土、风沙土、土娄土、红壤为供试土样,采用室内模拟试验,在土壤中添加0,50,100,150,200,300,400 mg/kg PFOA,研究土壤呼吸强度和微生物(细菌、真菌、放线菌和芽孢杆菌)数量的变化。【结果】加入PFOA后,土壤呼吸强度有所减弱,但随PFOA含量的增加,土壤呼吸强度的变化规律并不明显;高含量PFOA会抑制土壤细菌数量;土壤芽孢杆菌和真菌受PFOA的影响不明显;PFOA对土壤放线菌数量有一定抑制作用,在供试土样中,除红壤外,PFOA含量与土壤放线菌数量间呈线性负相关,且其相关性达显著或极显著水平。【结论】放线菌可在一定程度上表征土壤PFOA污染的程度,土壤PFOA轻度和中度污染的临界质量浓度值分别为34和171 mg/kg。