“双万计划”实施背景下“土壤学”课程升级提质路径的探讨

“双万计划”实施背景下,浙江农林大学“土壤学”课程积极面对课程内容结构与经济社会发展需求的联系不够紧密、课程内容更新滞后于土壤学学科的发展、课程教学方式与学生的期待存在差距等挑战,围绕“教学团队与科研团队一体化建设、科学研究与教学资源一体化建设、一流课程与制度保障一体化建设”,加强新时代背景下的课程内涵建设,在明确“建设一流的教学团队、优化课程教学内容体系、建立科学的教学管理制度”等课程建设与改革目标的基础上,对课程升级提质路径进行了探索。首先,从组织、目标、考核一体化入手,开展教学团队与科研团队一体化建设。其次,通过将最新研究成果编入教材、将科研成果或项目与实验项目相结合并引入实践基地、以科研项目支持本科生创新等,开展科学研究与教学资源一体化建设。最后,通过出台教学团队与科研团队一体化建设的管理制度、科学研究与教学资源一体化建设的激励制度、鼓励教师积极投入教学的奖励制度等,开展一流课程与制度保障一体化建设。经过实践探索,“土壤学”课程建设与改革取得了明显成效：及时更新了课程教学内容,丰富了课程实践教学内容和形式,提升了学生的科研创新能力;特别是创新了“土壤学”课程升级提质的路径,优化...     

基于竹屑降解的腐生真菌筛选、酶活测定与基因表达分析

为筛选应用于毛竹(Phyllostachys edulis)伐桩微生物促腐的高效降解菌株,采用发酵纯培养方法并结合形态学观察和核糖体转录间隔区(nuclear ribosomal internal transcribed spacer,ITS)序列分析,发掘鉴定了3株能引起较高竹屑质量损失率的腐生真菌;并通过降解真实底物和Real-time PCR方法,测定了其降解竹屑过程中纤维素和木质素酶活性及其对应的功能基因表达变化.结果表明,3株真菌分别为绿木霉(Trichoderma virens)、棘孢木霉(Trichoderma asperellum)和总状毛霉(Mucor racemosus),降解竹屑20 d引起质量损失率分别为20.56％、17.66％和13.11％.上述菌株分泌的漆酶(laccase,Lac)活性与竹屑质量损失率呈显著正相关,分泌的内切葡聚糖酶(endoglucanase,EG)与外切葡聚糖酶(cellobiohydrolase,CBH)之间存在协同作用,且纤维素酶基因cbhI表达量与对应的CBH酶活性呈显著正相关.酶活性测定和功能基因表达变化表明,3株真菌降解竹屑的能力从高到低依次为绿木霉,棘孢木霉和总状毛霉,漆酶在竹屑降解过程中发挥了重要作用.本实验从竹林土壤中筛选获得高效降解菌株并测定了其对竹屑的降解率,为应用于毛竹伐桩的微生物促腐以及竹纤维材料的生物降解提供了依据.     

亚热带四种主要植被类型土壤细菌群落结构分析

应用PCR-DGGE方法分别对天目山和玲珑山的四种典型森林土壤细菌群落结构进行了研究分析。结果表明,阔叶林、杉木林、马尾松林和毛竹林在天目山土壤中的DGGE条带数分别为49、45、51和51条,在玲珑山土壤中的DGGE条带数分别为42、4i多是奥前啊2、44和48条。不同森林植被土壤DGGE带谱差异不明显,天目山和玲珑山4种森林土壤分别有31条和23条共性条带,分别占总数的61%和48%以上,然而每种林分也有各自的特征条带。相对而言,两个样地杉木林与其他三种林分的土壤细菌群落结构相似度较低,相似值分别为0.72和0.68,其土壤细菌多样性指数也明显低于其他3种林分,而毛竹林和马尾松林多样性指数则没有显著差异。同时分析两个采样区的土壤细菌DGGE发现,土壤性质对细菌群落结构的影响大于植被。     

高效栽培雷竹林土壤重金属含量的分析研究

雷竹(Phyllostachyspraecox)是最近十几年发展起来的优良笋用竹种,近年来以重施肥和冬季地表覆盖增温为核心的高效栽培技术在生产上得到了大面积推广。为了解高效栽培雷竹林土壤重金属含量现状,采集了浙江省雷竹主产区40个样点土壤样品,利用ICP法分析了土壤重金属含量。结果表明,雷竹林土壤重金属镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)和锌(Zn)全量含量分别为0.23±0.11,68.23±25.61,23.26±6.61,12.47±2.86,108.50±54.92mg/kg,所有样点5种重金属全量均未出现超标现象。Cd、Cr、Cu、Pb和Zn有效态含量分别为0.028±0.025,0.150±0.102,3.482±1.304,1.636±1.022,10.814±9.767mg/kg,5种重金属有效态含量变异均明显大于全量。重金属Cd、Cu、Pb和Zn有效态含量占全量百分比较高。从不同栽培历史雷竹土壤重金属含量变化来看,Cu、Pb、Zn3种元素随着栽培历史延长,土壤中全量含量显著上升,其中Cu上升量最大,栽培历史从2～3年延长到8～10年,Cu含量增加了1.39倍。重金属Cd、Cu、Zn全量与有效态含量间具有显著或极显著相关性。     

不同施肥雷竹林土壤重金属含量的动态分析

为了解早产高效雷竹林施肥与土壤重金属有效态含量关系,在浙江省雷竹主产区布置了肥料试验,动态采集了各处理土壤样品,用ICP法分析了土壤重金属有效态含量。结果表明:Pb、Cd、Zn、Cr和Cu5种重金属有效态含量,无论是在有机肥化肥混合处理区还是纯化肥处理区随时间变化均有较大波动,5种重金属有效态含量均表现为8月份含量较高,以后则明显下降,到次年4月份又明显升高。比较不同施肥处理土壤重金属有效态含量发现,有效Zn和有效Cr含量在3个不同用量的纯化肥间有显著差异,而不同用量有机肥化肥混施处理间所有重金属有效态含量均无显著差异,有效Pb、Cd、Cu在不同用量纯化肥处理间差异性也不显著。土壤有效Pb、Cr和Zn含量覆盖区显著高于不覆盖区,3种重金属有效态含量覆盖区分别是不覆盖区的1.59倍、1.30倍和1.26倍。     

利用~(15)示踪技术研究杉木育苗施用氯化铵与硫酸铵的效果

盆栽杉苗,应用同位素~(15)N示踪技术,研究氯化铵与硫酸铵对苗木产量的影响,氮肥利用率,以及苗木与土壤间氮素平衡的状况。结果表明:这两种氮肥对杉木苗均有明显的效果,而这两种肥料之间无显著性差异。这两种肥料对杉苗当年氮利用率稍有差异。当年土壤中残留~(15)N,施用氯化铵者高于施用硫酸铵者当年~(15)N损失量,施用氯化铵者低于施用硫酸铵者。     

雷竹土壤水溶性有机碳及其与重金属的关系

为了解高效栽培雷竹林地土壤水溶性有机碳 (WSOC)状况 ,在浙江省雷竹主产区采集了土壤样品进行分析。结果表明 :高效栽培雷竹林土壤WSOC含量范围为 ( 0 1 5 5 0±0 0 0 5 3)g·kg-1( 2 5℃提取 )和 ( 0 2 2 2 0± 0 0 0 63)g·kg-1( 1 0 0℃提取 ) ,雷竹林土壤WSOC含量和WSOC占土壤有机碳总量 (TOC)的比例均明显高于立地条件相同的板栗林土壤和茶园土壤。雷竹林地增温覆盖措施增加了土壤WSOC的量 ,连续覆盖 5a的土壤WSOC比覆盖 1a的增加了 1倍。雷竹林土壤WSOC与土壤TOC、全氮、水解氮、有效磷、速效钾含量和脲酶、蔗糖酶活性及有效镉、钴、镍、铅、锌含量均有显著 (P <0 0 5 )或极显著(P <0 0 1 )相关性 ,说明土壤水溶性有机质含量与土壤质量密切相关。表 3参 1 7     

毛竹纯林土壤微生物多样性高于杉木纯林

杉木连作障碍现象普遍发生,同为人工林的毛竹则很少发生。作为土壤健康的重要指标,微生物对土壤肥力具有不可忽视的作用。采用高通量测序法对阔叶、毛竹和杉木三种林分的土壤细菌和真菌群落进行研究,结果表明,毛竹林土壤细菌和真菌Shannon多样性和Invsimpson均匀度指数均显著高于杉木林,甚至高于阔叶林;而优势物种多样性Berger-Parker指数则是杉木显著高于毛竹林;毛竹林土壤Actinobacteria门细菌相对丰度高于阔叶林和杉木林、Basidiomycota门真菌相对丰度显著高于阔叶林和杉木林,杉木林土壤Chloroflexi门细菌相对丰度和Mortierellomycota门真菌相对丰度显著高于毛竹林和阔叶林。结合土壤理化性质分析表明,杉木林土壤养分贫瘠是形成其特殊微生物群落的原因之一,而毛竹林土壤丰富的养分和高pH有利于形成良好微生物群落结构。与杉木相比,毛竹林土壤细菌和真菌特征以及土壤理化性质与阔叶的相似度更高。     

自制林木废弃物再生型保水剂在林业生产中的应用潜力评价

以商品保水剂聚丙烯酸钾为参照,通过比较分析保水刘的保水能力以及土壤的物理、化学、微生物学指标,评估杉木屑和竹屑2种林木废弃物再生型保水剂的应用前景和生态环境风险,旨在筛选出保水性能好、价格低廉的环保型保水剂.结果表明:2种自制再生型保水剂在纯水中的吸水能力不如聚丙烯酸钾强,但与土壤(1∶200)混合后,保水能力表现为杉木屑保水剂(88.60％)＞竹屑保水剂(86.50％)＞聚丙烯酸钾(84.00％).施入0.50％,0.25％杉木屑和竹屑保水剂后,土壤田间持水量依次表现为杉木屑73.80％和58.80％,聚丙烯酸钾67.80％和49.30％,竹屑58.40％和46.50％,明显高于对照(35.80％).施入0.25％保水剂的70 d田间水分动态监测表明,杉木屑保水剂、竹屑保水剂、聚丙烯酸钾的最高含水量分别为43.21％,40.57％和38.58％,高于对照(35.69％),但大部时间聚丙烯酸钾与对照的保水能力没有差异.随着时间的推移,自制保水剂的优势逐渐下降,70 d时基本消失.保水剂能提高土壤pH和速效钾含量,对土壤细菌和真菌均没有不利影响,相反自制保水剂对细菌有积极作用.综合评价得出结论:自制保水剂有较强保水能力且有利于土壤微生物活动,在林业生产上具有推广应用价值,建议用量为1∶200(0.50％).     

丛枝菌根真菌提高感染青枯菌番茄根际土壤细菌群落多样性和稳定性及有益菌属相对丰度

  【目的】  青枯病是由茄科雷尔氏菌 (Ralstonia solanacearum, 亦称青枯菌) 诱导产生的一种高温高湿型土传病害,土壤温度高、湿度大时易于青枯菌的繁殖进而引发青枯病。丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhiza, AM) 可能通过调控根际微生物区系对病原体产生影响,我们研究了AM真菌对青枯菌入侵条件下土壤细菌群落的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum) 为试材进行盆栽试验,供试AM真菌为摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae) M47V,供试病原菌为茄科雷尔氏菌QL-RS 1115 (GenBank:GU390462)。催芽5日的番茄种子,接种AM菌剂的为菌根苗,未接种AM真菌的为非菌根苗。在番茄幼苗生长30天时,一半菌根苗和非菌根苗接种青枯菌,另一半不接种青枯菌,共4个处理。在接种青枯菌后1天和14天,采集番茄样品,采用抖土方法采集根际土壤,利用实时荧光PCR分析番茄根际青枯菌数量,采用16S rRNA高通量测序探究土壤细菌群落多样性和结构稳定性。  【结果】  在接种青枯菌初期 (1天),非菌根苗接种青枯菌 (TR–AMF) 和菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 两组处理的根际土壤细菌群落结构发生明显改变,Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数显著降低 (P<0.05),共现网络的节点数和连接数明显减少,模块化程度降低,共现网络简化表明细菌群落结构的稳定性降低。接种青枯菌14天后,不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益细菌属在感染青枯菌的番茄根际富集,细菌共现网络的节点数和连接数增加,模块化程度提高,表明细菌群落稳定性得到恢复。与非菌根苗相比,菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 和菌根苗未接种青枯菌 (TN+AMF) 两个处理番茄根际土壤中青枯菌丰度显著降低 (P<0.05)。AM真菌显著提高Chao1指数和Shannon指数 (P<0.05),提高了感染青枯菌番茄根际土壤中黄杆菌属(Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter)、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter) 的相对丰度,同时增加了共现网络的节点数和连接数,并促进番茄根际细菌物种之间的良性互作,提高细菌网络的复杂程度。  【结论】  感染青枯菌的番茄根际会富集不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益菌属以提高其抗病性,恢复细菌多样性和群落稳定性。接种AM真菌可显著降低番茄根际土壤中青枯菌的丰度,特别是侵染青枯菌后提高番茄根际的黄杆菌属 (Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter) 、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter)的相对丰度,进而抑制土壤中青枯菌的生长,并通过提高细菌的多样性和丰富度,促进番茄根际细菌物种之间的稳定共生和良性互作,从而提高细菌群落对青枯菌的抵抗能力。