水土流失防治措施对马尾松林土壤微生物群落分子生态网络的影响

水土流失防治措施可以提高侵蚀退化林地的土壤质量。为了探究典型水土流失防治措施对土壤微生物分子生态网络的影响,在南方红壤区马尾松林下建立了水土流失防治措施小区,设置3种不同处理,分别为挖设鱼鳞坑加种植草本,挖设鱼鳞坑加种植草本与灌木,以及对坡面土壤不设置任何措施的对照。利用16S rRNA和18S rRNA基因 Illumina MiSeq 高通量测序技术,测定3种处理下的土壤微生物群落组成,基于随机矩阵的方法构建微生物网络。结果表明,措施实施后,绿弯菌门相对丰度显著降低,变形菌门与酸杆菌门的相对丰度显著升高（P < 0.05）。2种措施处理下微生物网络总节点数、总连接数、平均连通度以及模块性均较高,微生物网络的规模增大,微生物间互相作用更复杂。3个微生物网络均以负互相作用（60.59%～67.49%）为主,措施实施后物种间竞争作用进一步加强。绿弯菌门、放线菌门和变形菌门中的部分菌群在本研究区的微生物网络中起着重要的连接作用,此外,3个微生物网络的部分关键节点所属的菌群相对丰度较低（< 1%）,对于构建微生物网络也具有关键作用。2种措施处理下微生物网络平均路径距离较长,微生物作用的响应速度慢,群落结构稳定性提高,其中挖设鱼鳞坑并种植草本与灌木的措施较挖设鱼鳞坑并只种植草本的措施效果更优。冗余分析表明,土壤容重（R2 = 0.465,P < 0.05）、pH（R2 = 0.377,P < 0.05）、有机质（R2 = 0.383,P < 0.05）、全氮（R2 = 0.545,P < 0.01）、对细菌群落结构有显著影响,土壤含水量（R2 = 0.485,P < 0.05）对真菌群落结构有显著影响。上述研究结果表明,水土流失防治措施实施后土壤微生物群落结构发生明显变化,网络规模增大、物种间互作强度以及微生物群落结构的稳定性提高。     

不同有机肥处理对紫色土油茶林土壤微生物碳源利用的影响

微生物群落碳代谢功能多样性对土壤管理具有重要指示作用,以福建省宁化县紫色土水土侵蚀区油茶人工林不同坡位土壤为研究对象,采用Biolog技术对天然有机物料有机肥(T1)、有机无机复合肥(T2)、禽畜粪便有机(T3)共3种有机肥处理以及不施肥处理(CK)下的土壤微生物碳源利用能力进行了研究。研究结果显示:T1、T2、T3处理下不同坡位土壤的吸光值平均颜色变化率(AWCD)相比于施肥前都有所增加,而CK处理土壤AWCD值无显著变化,不同处理下土壤AWCD值提高的大小顺序表现为T2T1T3CK;Shannon多样性指数、Simpson优势度指数以及McIntosh优势度指数大小顺序均表现为T2T1T3CK;相同处理下不同坡位土壤AWCD值、Shannon多样性指数、Simpson优势度指数以及McIntosh均匀度指数大小顺序总体呈现下坡中坡上坡;Shannon指数与土壤容重和自然含水率呈极显著或显著负相关,与pH值、全碳和全氮含量呈极显著或显著正相关;McIntosh指数与土壤容重、自然含水率、pH值、全碳和全氮含量呈极显著或显著正相关;氨基酸类是各处理后土壤微生物利用的主要碳源类型,主成分分析表明T1、T2、T3处理下土壤微生物对6类碳源利用能力相比于对照具有较大差异,T1和T3处理对于6类碳源的利用具有相似性,T2处理与T3处理之间对于6类碳源利用差异主要在于碳水化合物类碳源。综上,有机无机复合肥的施入更有利于紫色土丘陵区油茶人工林土壤微生物碳源利用能力的提高,以上结论可为制定紫色土丘陵区合理施肥制度的设置、农业优化管理措施提供依据。     

彩色马蹄莲2n花粉诱导及其三倍体植株的获得

2n配子介导的有性多倍化因其具有染色体重组创造新型变异的机会而越来越受到育种家的重视.本研究用化学试剂秋水仙素处理彩色马蹄莲(coloured Zantedeschia hybrid)二倍体栽培种幼蕾诱导2n配子,并对2n配子形成的细胞学特征进行了显微观察.结果显示,秋水仙素处理可以诱导彩色马蹄莲2n花粉产生,2n花粉的花粉粒明显变大,适宜的秋水仙素处理浓度为0.15％;配子形成过程中出现平行、融合等纺锤体定位异常现象,四分体时期出现二分体、三分体,产生减数分裂异常的多核细胞、小孢子形成过程中核融合等异常现象;诱导的2n花粉与正常1n雌配子杂交,杂交后代经染色体鉴定筛选获得三倍体后代(2n=3x=48).本研究结果表明,人工诱导2n花粉是培育彩色马蹄莲有性多倍体的一种有效可行的方法.     

黄河三角洲退化湿地土壤养分、微生物与土壤酶特性及其关系分析

为了揭示黄河三角洲湿地退化与土壤的关系,为湿地生态修复和有效利用湿地资源提供理论依据,对黄河三角洲退化湿地不同演替阶段的土壤酶活性、土壤养分和土壤微生物特性及土壤酶与养分和微生物的关系进行分析。结果表明:随着湿地由白茅群落到光板地的逆向演替,土壤脲酶、蛋白酶活性呈逐渐下降趋势,碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性变化规律与其相似;不同演替阶段土壤酶活性表现出差异性,各种酶之间蛋白酶活性最高;土壤养分质量含量基本都随着湿地逆向演替的进行而递减,不同演替阶段土壤养分质量分数差异显著;退化湿地土壤中各种微生物数量存在明显差异性,在土壤微生物群落中,细菌数量所占比例最大,在各类微生物中占绝对优势,其次为放线菌,真菌数量最少;白茅群落阶段细菌和真菌数量最多,柽柳群落阶段放线菌数量最多;土壤酶与土壤养分、土壤微生物存在密切正相关关系;细菌与脲酶和过氧化氢酶有密切关系,真菌与脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶都具有显著的相关性。     

养分缺乏下外源有机酸对暗棕壤磷有效性及落叶松幼苗吸收积累磷的影响

用不同比例A1和B层暗棕壤混合(A1∶B=1∶2)制造土壤养分缺乏条件,栽植落叶松幼苗,通过模拟我国东北林区代表性森林凋落物淋洗液中有机酸的种类和数量,系统研究养分缺乏下,不同浓度外源有机酸对暗棕壤磷有效性和落叶松幼苗吸收、运输磷素养分的影响及机理,以探讨利用有机酸提高养分缺乏下落叶松幼苗抗土壤贫瘠能力的可行性及机制。结果表明,A1层与B层混合土壤速效磷含量降低,落叶松幼苗根系和叶片磷累积量和磷吸收效率降低,但磷利用效率增加。外源有机酸处理后,混合土壤的速效磷含量有不同程度提高,3种有机酸的作用强弱表现为琥珀酸>柠檬酸>草酸,一般以浓度5.0mmol/L和处理20d时提高效果最显著。有机酸不同程度提高了根系和叶片的磷累积量和磷吸收效率,但降低了磷利用效率。有机酸对磷累积量和磷吸收效率的提高程度因处理时间、有机酸浓度和种类而异:对于根系,20d和30d的结果高于10d,叶片则为10d和20d的结果高于30d,说明处理前期磷被吸收后向叶片的转移量较多,而后期则更多地在根中积累;3种有机酸大多在浓度为10.0mmol/L时提高幅度最大;不同有机酸的促进程度为琥珀酸>柠檬酸>草酸。因此,外源有机酸能通过提高落叶松幼苗对养分缺乏土壤中磷的吸收能力,促进磷的积累,进而提高苗木对养分缺乏土壤的耐性和适应能力。     

畦灌撒施与液施硫酸铵地表水流和土壤中氮素时空分布特征

分析不同灌溉施肥方式下氮素时空分布特征可为改进畦灌施肥技术与方法提供科学依据。该研究基于冬小麦返青灌溉开展的不同入畦流量下撒施和液施硫酸铵时获得的畦灌试验观测结果,分析2种不同施肥方式下地表水流和土壤中氮素时空分布规律,讨论不同施肥方式下影响灌后土壤氮素空间分布均匀性的要素。结果表明,施肥方式对地表水流和土壤中氮素分布影响显著,入畦流量对其影响不显著。液施下地表水流中氮素时空分布差异不显著,撒施下具有明显时空变异性;液施能明显改善灌后土壤氮素空间分布均匀性,灌后1 d 1m土层内氮素空间变异系数为0.07,明显小于撒施。土壤氮素增量分布均匀性在液施下主要与灌水量分布有关,撒施下则与地表水流中氮素分布和灌水量分布有关。液施在提高施肥均匀性和减小灌溉期间肥的损失方面优于撒施,且更易于水肥联合管理。     

Comparative study of the effects of solid-state fermentation with three filamentous fungi on the total phenolics content (TPC), flavonoids, and antioxidant activities of subfractions from oats (Avena sativa L.)

The aim of present work was to investigate the effect of solid-state fermentation with filamentous fungi (Aspergillus oryzae var. effuses, Aspergillus oryzae, and Aspergillus niger) on total phenolics content (TPC), flavonoids, and antioxidant activities of four subfractions of oat, namely, n-hexane, ethyl acetate (EA), n-butanol, and water, and compare them to their corresponding subfractions of unfermented oat. The TPC and total flavonoids increased dramatically, especially in EA subfractions (p < 0.05). The levels of antioxidant activity of subfractions were also significantly enhanced (p < 0.05). The highest antioxidant activities were also found in the EA subfractions. The polyphenols in EA were analyzed by high-performance liquid chromatography at 280 nm. Most polyphenols were increased remarkably, especially ferulic and caffeic acids. There was a clear correlation between the TPC and antioxidant activity. In conclusion, fungi fermentation is a potential bioprocess for increasing the TPC, flavonoids, and antioxidant activities of oat-based food.     

钙水平对马铃薯试管薯产量、质量和生理病害的影响

利用MS培养液研究了不同浓度氯化钙对马铃薯试管薯的产量、 质量、 薯内钙含量及生理病害的影响。结果表明,MS培养液中不添加钙时,试管薯的结薯数量、 薯重及大薯率大幅度降低,没有＞100 mg 的试管薯,薯表面出现明显的黄褐色粗糙斑块,个别薯块现水浸状腐烂,腐烂率2.21%。薯内干物质、 淀粉、 可溶性糖和蛋白质含量也较正常钙用量下分别降低了36.8%、 41.39%、 10.7%.和.39.43%,丙二醛含量上升。4℃下贮藏6个月,薯皮失水皱缩严重,平均病害率达53.77%;室温下放置3周,发芽率25.53%,芽生长缓慢;MS 培养液中添加不同浓度的氯化钙,茎段结薯数和薯重随钙浓度的增加呈先增加后降低的变化趋势,大薯率和薯皮表面光泽度呈上升趋势,与正常钙水平相比,薯重增加了2.7%~47.86%、 结薯数增加了-11.49%~22.64%、 大薯率14.43%~26.08%。薯内干物质、 淀粉、 可溶性糖和蛋白质含量的变化均随钙浓度的增加呈先上升后下降的趋势,并较正常钙用量下增加了4.43%~8.62%（干物质）、 6.79%~16.49%（淀粉）、 3.89%~6.31%（可溶性糖）和 4.63%~8.29%（蛋白质）。薯内钙含量大幅度上升,平均值为177~267 g/g（最高值为9 mmol/L处理）,薯皮光滑无水浸状腐烂。4℃下贮藏6个月,薯皮正常,生理病害率随薯内钙含量升高呈下降趋势,病害率为1%~8.9%,决定系数R2=0.3812,且试管薯芽的萌发和生长能力正常。确定MS培养液中添加 9 mmol/L CaCl2是新大坪品种试管薯数量和质量的最优处理。     

pH-dependent distribution of soil ammonia oxidizers across a large geographical scale as revealed by high-throughput pyrosequencing

Purpose

Ammonia-oxidizing archaea (AOA) and bacteria (AOB) are ubiquitous and important for nitrogen transformations in terrestrial ecosystems. However, the distribution patterns of these microorganisms as affected by the terrestrial environments across a large geographical scale are not well understood. This study was designed to gain insights into the ecological characteristics of AOA and AOB in 65 soils, collected from a wide range of soil and ecosystem types.

Materials and methods

Barcoded pyrosequencing in combination with quantitative PCR was employed to characterize the relative abundance, diversity, and community composition of archaeal 16S rRNA gene, and AOA and AOB amoA genes in 65 soil samples.

Results and discussion

The operational taxonomic unit richness and Shannon diversity of Thaumarchaeota, AOA, and AOB were highly variable among different soils, but their variations were best explained by soil pH. Soil pH was strongly correlated with the overall community composition of ammonia oxidizers, as measured by the pairwise Bray–Curtis dissimilarity across all sites. These findings were further corroborated by the evident pH-dependent distribution patterns of four thaumarchaeal groups (I.1a-associated, I.1b, I.1c, and I.1c-associated) and four AOB clusters (2, 3a.1, 10, and 12). The ratios of AOA to AOB amoA gene copy numbers significantly decreased with increasing pH, suggesting a competitive advantage of AOA over AOB in acidic soils.

Conclusions

These results suggest that the distribution of ammonia oxidizers across large-scale biogeographical settings can be largely predicted along the soil pH gradient, thus providing important indications for the ecological characteristics of AOA and AOB in different soils.