玉米种植改变了引黄灌区盐渍化土壤细菌多样性与功能

为了明确植物修复对盐渍化土壤细菌群落结构及多样性的影响,本文对宁夏引黄灌区盐渍化土壤玉米种植地根际和非根际土壤以及荒地土壤细菌多样性、群落结构及功能、细菌群落与环境因子之间的相关关系等进行研究。结果表明:玉米种植能够增加盐渍化土壤细菌物种数(OTU, Operational Taxonomic Unit)和多样性,各土壤细菌总物种数和特有物种数(OTU)从高到低依次为:非根际土壤>根际土壤>荒地土壤;土壤细菌多样性(即ACE指数、Chao1指数、Simpson指数与Shannon指数)由大到小均依次为:根际土壤>非根际土壤>荒地土壤, 3种土壤细菌多样性之间差异不显著。玉米种植改变了盐渍化土壤细菌群落结构和功能多样性,玉米种植显著提高了变形菌门(Proteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)两种优势菌门的相对丰度;丛毛单胞菌属(Comamonadaceae)、丝状菌属(Hyphomircobiales)和根瘤菌属(Rhizobiaceae)为3种土壤组间差异贡献最大的物种;玉米种植增加了盐渍化土壤中细菌参与新陈代谢功能与遗传信息处理功能物种的相对丰度,且有效磷、全磷、速效氮、全盐和pH是影响二级功能相对丰度的重要因子。玉米种植后其根际和非根际土壤细菌群落在生态位上与荒地之间存在明显分异。种植玉米修复盐渍化土壤能够改变土壤细菌群落结构、功能和多样性,对改善盐渍化土壤微环境,促进盐渍化土壤微生物功能发挥和盐渍化土壤种植结构优化具有重要意义。

煤矿区土壤细菌群落结构及其对不同复垦模式的响应

科学揭示不同复垦模式土壤细菌群落稳定性及其潜在互作关系对于复垦土地差异化管理及可持续利用至关重要。本文以挖深垫浅、煤矸石充填和粉煤灰充填3种模式复垦土壤为研究对象,基于高通量Illumina Miseq 16S rRNA测序技术,采用方差分析、Spearman相关性等分析方法,研究不同复垦模式下的土壤细菌群落结构和多样性。通过构建分子生态网络模型,揭示不同复垦模式下土壤细菌群落的稳定性及菌群间潜在互作关系,明晰对细菌群落结构稳定性起关键作用的微生物种群。结果表明:①不同复垦模式土壤细菌群落的多样性与丰富度水平有显著差异(P<0.05),均表现为挖深垫浅>煤矸石充填>粉煤灰充填;不同复垦模式土壤细菌群落组成相似,变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门是所有模式土壤中的优势菌门,在各复垦模式土壤细菌群落中的占比之和均达70%以上。②不同复垦模式下土壤细菌群落的显著影响因子不同,部分优势细菌门与影响因子间的变化趋势不同,有机质含量是影响挖深垫浅复垦土壤细菌群落组成的主要影响因素,pH是影响煤矸石与粉煤灰充填复垦土壤细菌群落组成的主要影响因素。③挖深垫浅复垦土壤细菌网络复杂,群落联系紧密,能更好地传递物质、能量和信息;煤矸石充填复垦土壤细菌网络内部节点间的连通度低,但菌群信息交换速度慢,拥有4个关键节点,网络相对稳定;粉煤灰充填复垦的土壤细菌网络规模最小,节点连通度不高,在外界环境发生变化时反应快,网络稳定性最差。3种复垦模式土壤细菌群落间关系均以协同合作为主导,煤矸石充填复垦土壤细菌群落间的协同合作关系占比最高。本文揭示了3种不同复垦模式下土壤细菌群落结构与分子生态网络差异,研究结果可为高潜水位采煤塌陷区土地复垦模式的优选以及人为干预方式的选择提供支撑。

减氮对麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性的影响

探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照(CK),设置2个施氮量,分别为常规施氮量(纯氮300 kg·hm^(-2),N2)、减氮20%(纯氮240 kg·hm^(-2),N1),提取土壤DNA,用nirS(细胞色素cd1-亚硝酸还原酶)、nirK(Cu-亚硝酸还原酶)引物扩增后采用MiSeq PE300测序技术,研究施氮量对麦玉轮作农田土壤性状及nirS、nirK反硝化细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,3个处理nirS、nirK反硝化细菌α-多样性指数无显著差异,nirS反硝化细菌α-多样性高于nirK。减氮显著影响nirS、nirK反硝化细菌物种组成。减氮对nirS、nirK反硝化细菌门水平及nirK纲水平物种组成无显著影响,但显著降低了nirS反硝化细菌Deltaproteobacteria(δ-变形菌纲)相对丰度;减氮显著影响nirS、nirK属水平物种组成。硝态氮、速效磷、pH值是影响土壤nirS反硝化细菌属水平群落结构主要环境因子;pH值是影响土壤nirK反硝化细菌属水平群落结构的主要环境因子。研究表明,适量减氮不影响反硝化细菌α-多样性,但显著影响反硝化细菌属水平群落组成和群落结构,减氮主要是通过影响土壤性状及微生物群落结构进而影响农田土壤N2O排放。

溶磷菌剂对玉米幼苗生长及根际土壤细菌群落结构和磷素形态的影响

以FD11(普瑞斯特氏菌Priestia sp.)和CH07(阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai)两种溶磷菌剂为试验材料,进行菌剂灌根盆栽试验,测定溶磷菌剂施用对玉米生长、根际土壤养分、土壤微生物特性及土壤不同形态磷含量的影响。结果表明,施用溶磷菌剂可改善根际土壤养分特征和微生物学特性,增加根际土壤的活性磷源含量,对玉米幼苗表现出良好的促生作用。与不施菌剂相比,FD11处理玉米幼苗的株高、茎粗、地上部干重分别增加31.88%、36.39%、104.00%;根际土壤碱解氮、有效磷、速效钾分别增加了21.90%、107.67%、5.77%。施用溶磷菌剂的土壤H_(2)O-Pi(Pi为无机磷)、NaHCO_(3)-P和NaOH-P含量增加,但HCl-Pi和Residual-P含量显著降低。施用溶磷菌剂改变了玉米根际土壤细菌的群落结构,在细菌属分类学水平上,不动杆菌属、假单胞菌属、海洋杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、节杆菌属等功能细菌的相对丰度显著增加。综合以上分析,施用溶磷菌剂显著提高了土壤速效养分含量,改变了根际土壤细菌的群落结构,增加了活性磷源的含量,从而改善了土壤肥力,促进玉米根系发育和幼苗生长。此项研究可为新型微生物菌肥的研发提供理论依据。

苯醚甲环唑胁迫下农田土壤微生物群落和多样性分析

为研究三唑类杀菌剂苯醚甲环唑(dif)施用后土壤中微生物群落结构的响应变化,通过模拟生产中的施用剂量,监测35 d后土壤的理化性质并利用高通量测序技术分析土壤中细菌和真菌的群落组成变化,通过db-RDA分析建立环境因子与微生物群落响应关系。研究结果显示,随着dif施用浓度的增加,土壤中有机质(SOM)、总氮(TN)、碱解氮(AN)均有所提高,有效磷(AP)呈下降趋势,Alpha多样性指数中细菌Chao1、ACE和Shannon指数均低于未处理土壤,真菌Shannon指数高于未处理土壤;所有样本中细菌共检出31门、91纲、206目、315科、553属,真菌共检测出11门、34纲、79目、174科、370属;苯醚甲环唑施用浓度为50 mg/kg时,土壤细菌中变形菌门和拟杆菌门的相对丰度分别提高了14.2%和1.81%,酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度分别降低了8.28%和3.44%,绝对优势菌属节杆菌属相对丰度下降7.85%,真菌中赤霉属和被孢霉属逐渐成为优势菌群;细菌的优势菌群中变形菌门与TN呈显著正相关,真菌优势菌门中子囊菌门与AN、TN和dif呈显著正相关,被孢霉门与SOM呈显著负相关;TN和AN对细菌的Shannon指数影响较大。以上说明,高浓度苯醚甲环唑的施用对土壤的理化性质以及微生物的丰富度和群落结构均产生了影响。

设施西瓜连作土壤生化性质及微生物群落变化

为探索设施连作西瓜土壤微生态环境变化,通过高通量测序对连作组(连作10年设施西瓜土壤)和对照组(连作10年设施西瓜棚外相同土质的露天西瓜土壤)样品进行测序分析,比较2组土壤细菌和真菌的群落结构差异,测定土壤理化性质及酶活性。结果表明,连作组土壤pH、铵态氮、速效钾、微生物量碳、土壤酶活性极显著低于对照,而硝态氮和有效磷极显著高于对照组。连作组土壤中细菌ACE指数和Chaol指数均极显著高于对照组,土壤中真菌ACE指数、Chaol指数、Simpson指数和Shannon指数均低于对照组。土壤微生物优势物种组成改变,连作组土壤细菌变形菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门及硝化螺旋菌门相对丰度较对照组分别增加了9.80%、20.83%、21.76%和27.12%(P<0.05),而酸杆菌门和疣微菌门较对照组分别减少了21.7%和26.27%(P<0.05);连作组土壤真菌子囊菌门相对丰度较对照组增加了10.96%(P<0.05),担子菌门和罗兹菌门的相对丰度分别较对照组减少了13.42%和93.77%(P<0.05)。相关性分析显示,优势菌门除Latescibacteria和己科河菌门丰度与所有土壤环境因子相关性均不显著外,其他优势菌群都与所测土壤环境因子(有机质除外)存在密切相关关系,土壤pH、铵态氮、有效磷、速效钾是影响土壤中微生物群落的主要因素,担子菌门和绿弯菌门能够指示土壤微生物量,微生物群落结构的变化对土壤酶活性有较大的影响。综上,设施西瓜连作10年土壤理化性质、酶活性及微生物群落结构皆显著变化,西瓜连作障碍是多种因素综合作用的结果。

种植模式对当归根际土壤真菌群落与功能类群的影响

再植障碍问题限制了当归产业健康发展。为了建立高效种植方式,在甘肃渭源县设置5种种植方式[A:豌豆-小麦-当归;B:豌豆-蒙古黄芪-当归;C:豌豆-马铃薯-当归;D:豌豆-当归-当归(对照);E:豌豆-休耕-当归],采挖期通过Illumina Hisqe 2500高通量测序平台测定了不同种植模式下当归根际土壤真菌ITS1变异区的基因序列,分析不同种植方式对当归根际土壤真菌群落和功能差异性的影响。结果表明:(1)5种种植方式下当归根际真菌多样性差异不大,较对照D处理,A、B、C和E处理的Chao1指数、Ace指数和Shannon指数较低,Simpson指数较高。(2)5种种植方式下当归根际土壤真菌群落隶属于11门167属,其中,子囊菌门(Ascomycota)、被孢菌门(Mortierellomycota)、担子菌亚门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)为优势门;被孢霉属(Mortierella)、四枝孢属(Tetracladium)为优势属。(3)冗余度分析发现:在门水平影响土壤真菌群落结构组成的主要因子为速效钾、电导率、pH值,在属水平影响土壤真菌群落结构组成的主要因子为有机质、pH值、二氧化碳呼吸速率。(4)FUNGuild预测表明:植物病原体和木质腐生真菌功能群的相对丰度较高。综上所述,不同作物轮作较当归连作,降低了当归根际土壤真菌群落的相对丰度和多样性,有利于根际土壤真菌群落向有益的方向发展。

不同种植年限川党参根际土壤细菌群落结构研究

为了探究生长年限对川党参根际土壤细菌群落结构特征及其多样性的影响,阐明细菌群落变化规律,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对1年生、2年生、3年生和4年生的川党参根际土壤细菌16S rRNA序列进行测序分析。结果表明:(1)生长年限显著影响川党参根际土壤细菌群落多样性,其OTU数、Alpha多样性指数均随生长年限增加呈先升高后降低的趋势;(2)生长年限改变了细菌群落组成,但在门水平上优势菌门(相对丰度>5%)相对稳定,均为变形菌门(Proteobacteria)、未分类细菌门(unclassified_Bacteria)、酸杆菌门(Aci-dobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi),其相对丰度总和占85.71%~91.39%;在属水平上优势菌群相差较大,仅有全噬菌属(Holophaga)和念珠菌属(Candidatus Udaeo-bacter)是4个年限所共有的优势菌属,革兰氏阴性菌cTPY-13(Gram-negative bacterium cTPY-13)则为2年生独有优势菌属,其余则分别为不同年限有相应共有优势菌属;(3)PCoA分析与UPGMA聚类分析显示,各生长年限间细菌群落差异明显,随生长年限增加,不同组间细菌群落结构差异先增大后逐渐减小,细菌群落在2~3年生时演变较为剧烈;(4)土壤速效养分是影响根际土壤细菌群落的主要环境因子,其程度大小为水解氮(HN)>有效磷(AP)>速效钾(AK),优势菌门中酸杆菌门与AP、AK呈显著负相关(P<0.05),拟杆菌门与AP、AK呈显著正相关(P<0.05),而绿弯菌门与HN呈显著负相关(P<0.05)。综上所述,川党参生长年限延长会影响根际土壤细菌群落结构和多样性,从而改变其根际微生态系统。

酸性矿山废水对成熟期水稻根区理化因子及固氮微生物的影响

【目的】酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)是一类低pH、高硫酸盐浓度和重金属富集的废水。探究成熟期水稻根区土壤固氮菌群落的丰度和组成及其对AMD的响应,并阐明土壤固氮菌群落结构变化的主要驱动因素。【方法】对取自安徽省铜陵市矿区受AMD污染和未受污染的稻田土壤进行水稻盆栽试验,设置3组不同处理(A:AMD浇溉污染土、B:清洁水浇灌污染土、CK:清洁水浇灌未污染土),采用nifH基因高通量测序技术分析不同处理下的成熟期水稻根区土壤固氮菌群落特征。【结果】AMD污灌使得水稻根区土壤中SO42-、NO3-、重金属的含量显著上升,土壤酸化且固氮菌群落的多样性下降。水稻根区土壤的优势固氮菌包括Anaeromyxobacter、Geobacter等,CK处理中富集的固氮菌群数量显著高于A、B处理,且B处理中主要富集疣微菌门,CK处理中主要富集变形菌门。pH和重金属Cu、Pb、Zn是驱动水稻根区土壤固氮菌群落结构的主要因素。具有硫还原功能的Desulfovibrio和Desulfurivibrio对氮的变化贡献明显。【结论】AMD对水稻根区土壤化学性质和固氮菌产生显著影响,恢复清洁水灌溉可促进固氮菌的恢复。

基于SD-PLUS耦合模型的陕西省土地利用变化及碳储量多情景预测

[目的]为探讨不同土地利用方式对区域生态系统碳储量的影响。[方法]以陕西省为研究对象,利用SD-PLUS耦合模型,采用国际耦合模式比较计划第6阶段(CMIP6)提出的耦合共享社会经济路线和代表性浓度路线(SSP-RCP)情景,对2030年陕西省的土地利用变化进行预测,然后利用InVEST模型模拟未来不同情景下陕西省碳储量及其空间分布。[结果](1)对构建的SD模型进行历史检验,其误差<5%,PLUS模型模拟的2020年土地利用Kappa指数为0.86,模型精度和可靠性总体符合要求;(2)3种情景下,未来建设用地面积均增加,增长速率从低到高的情景分别为SSP126、SSP245、SSP585;在所有情景下,林地面积均增加,水域面积均保持稳定;草地面积在SSP126情景下有小幅度增加,其他情景下减少;耕地面积3种情景下均减少;(3)3种情景下,陕西省碳储量均减少,关中平原建设用地的扩张占用大量的耕地是造成陕西省碳储量下降的主要原因。[结论]在SSP126情景下,建设用地扩张所占用的生态用地面积最小,碳储量损失最少,该情景同时考虑社会经济发展及生态保护的需要,可为未来陕西省国土资源保护和高质量发展提供参考模式。

不同种植年限设施菜地黄壤微生物群落演变特征

黄壤是我国贵州地区主要的土壤类型,设施蔬菜种植已成为该区域重要的农业生产方式之一,然而,长期过度施肥和连作已导致设施菜地黄壤质量不断退化。土壤微生物群落在维持土壤质量和高效农业生产方面发挥着重要作用。本文以贵州设施菜地黄壤为研究对象,研究不同种植年限(1、5、10、12年)土壤细菌和真菌群落结构变化及其与土壤化学性质之间的关系。结果表明,随种植年限增加,土壤pH值和速效钾含量逐渐下降;有机碳先增后减;全氮、碱解氮和速效磷逐渐增加。土壤微生物多样性和丰富度指数,细菌随种植年限增加逐渐下降,真菌在种植5年时显著低于其他种植年限;随种植年限延长,优势菌门变形菌门和子囊菌门相对丰度逐渐降低,芽单胞菌门和放线菌门丰度逐渐增加。土壤pH值及有机碳、速效钾、速效磷含量对土壤细菌和真菌群落结构有显著影响。结构方程模型表明,种植年限对设施菜地黄壤中细菌有直接的显著负影响,对真菌群落有直接的显著正影响;种植年限通过直接降低土壤pH值和速效钾含量,间接抑制细菌和真菌群落及其多样性。综上,种植年限对土壤真菌群落的影响强于细菌群落。种植5年以上,设施菜地黄壤微生态逐渐失衡,制约了黄壤区设施蔬菜的持续健康发展。

施肥对我国黑土农田土壤微生物群落多样性影响的研究及展望

东北黑土是珍贵的土壤资源,由于长期的重用轻养,农田黑土退化问题已是一个不争的事实。施肥是保持/提高黑土农田生产力、保障作物产量的一项重要的农艺措施。本文综述了长期施用有机肥、无机肥、有机无机肥配施,以及无机肥氮(N)、磷(P)、钾(K)及其不同的组合施肥对黑土农田土壤细菌、真菌、固氮菌、反硝化细菌等微生物的数量、群落alpha多样性和beta多样性等方面影响的最新研究进展。发现研究结果因试验地点、季节气候、试验处理、目标微生物种类、甚至研究者的采样年限而不同。多数研究发现,长期施用化肥,特别是氮肥显著地降低了细菌丰度和alpha多样性指数,但对真菌丰度和alpha多样性指数影响不显著。不同施肥明显改变了黑土微生物beta多样性,但这种改变是有限的,相同施肥处理没有驱动不同试验地点土壤微生物群落结构同质化演替,表明东北黑土微生物分布具有很强的地域性。对长期施用不同的无机肥研究发现,N素较P素和K素在驱动黑土农田土壤微生物群落变化上作用更为明显。在论述长期施用有机肥改变土壤微生物群落结构的同时,也阐述了有机肥施用带来潜在的抗生素抗性基因污染的生态风险及对抗性基因的阻控措施。文章最后总结了目前施肥影响黑土农田微生物研究中存在的不足之处,并提出5点未来应加强的研究建议。

一株高效解钾菌的筛选、鉴定及培养条件的优化

以黑土水稻田中解钾菌为研究目标,共分离筛选出5株解钾菌,通过其形态特征以及测定菌株解钾能力筛选出1株高效解钾菌株S1。利用16S rDNA鉴定S1的种属,并通过单因素试验和正交试验优化该菌株的培养条件。结果表明,分离筛选得到的5株解钾菌均能有效分解钾长石,菌株S1解钾能力最强,解钾率为57.03%,发酵液中解钾量为3.852 mg/L,为最优解钾菌。初步鉴定解钾菌S1为伯克霍尔德菌(Burkholderia ambifaria)。经单因素试验和正交试验优化后的培养组分为碳源1.0%甘露醇、氮源1.0%蛋白胨、无机盐0.5%K_(2)HPO_(4),培养条件为温度30℃、时间48 h、培养基装液量(培养瓶250 mL)80 mL、初始pH 6.5、接种量5.0%。

微生物菌剂对连作芹菜根际土壤真菌群落多样性与结构的影响

以宁南旱区连作4年芹菜根际土壤为研究对象,采用田间定位试验结合高通量测序技术,以常规施肥(CK)为对照,研究常规施肥+枯草·哈茨复合菌剂(MF),常规施肥+枯草芽孢杆菌(BS),常规施肥+哈茨木霉菌(TH)3个处理对芹菜连作根际土壤真菌多样性及群落组成的影响。结果表明:施用枯草·哈茨复合菌显著提高了土壤有效磷、速效钾含量,增幅分别为34.29%和9.98%。施用微生物菌剂增加了土壤脲酶、蔗糖酶活性,平均增幅分别为43.16%和12.98%,并显著改变了土壤真菌的β-多样性。被孢霉属(Mortierella)、织球壳属(Plectosphaerella)、赤霉菌属(Gibberella)、链格孢属(Alternaria)、镰刀菌属(Fusarium)是各处理优势菌属,施用枯草·哈茨复合菌显著降低了赤霉菌属、链格孢属、镰刀霉属等真菌性病原菌的相对丰度,降幅分别为59.88%、51.63%、36.13%。冗余分析表明土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性、pH值和全磷是影响真菌群落结构组成的主要驱动因子。综合而言,枯草·哈茨复合菌剂的施用不仅降低了连作芹菜根际土壤镰刀菌属、链格孢属、赤霉菌属等病原菌的富集,还通过改变有效磷、速效钾等土壤理化性质,进一步重塑土壤真菌群落结构。

临洮县马铃薯连作土壤障碍微生物治理试验报告

分析了在临洮县旱地马铃薯连作地块采用8种模式探索马铃薯连作障碍微生物治理技术。结果表明,在马铃薯7年重茬地块,根据马铃薯需肥规律、土壤供肥特性与肥料性能进行合理施肥,采取施用微生物菌肥、轮作倒茬、合理搭配施用无机肥和有机肥、重施有机肥等措施改良土壤,可有效缓解马铃薯连作障碍,修复土壤生态环境,提高马铃薯产量及品质。

温度对厌氧土壤消毒处理效果的影响

为探讨温度对厌氧土壤消毒处理消除连作障碍因子的影响,以番茄连作土壤为研究对象,设置5个处理:对照、10℃、20℃、30℃和40℃处理,置于生化恒温培养箱内,密封处理3周。结果表明,不同温度ASD处理均可使土壤pH显著升高、EC显著降低,土壤有机碳(TOC)、速效钾含量显著增加,低温(小于10℃)ASD处理不能完全消除土壤累积的NO_(3)^(-),高温(40℃)ASD处理中NH_(4)^(+)含量显著升高;不同温度ASD处理中细菌数量显著增加,高温(40℃)ASD处理中真菌、尖孢镰刀菌数量均显著降低。可见,高温(40℃)ASD处理效果最好,不同温度ASD处理均显著提高土壤TOC、速效钾含量。

一株柚子叶部病原真菌的鉴定及生物学特性研究

分离鉴定柚子炭疽病的病原菌,对其致病性和生物学特性进行研究。利用组织分离法对柚子炭疽病的病原菌进行分离纯化;利用离体叶片接种方法检测其致病性;通过形态学观察和ITS基因序列同源性比对及其系统进化分析确定其分类地位;利用单因素试验研究其生物学特性。结果表明,分离得到的致病真菌YZ4被鉴定为胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides);最适合YZ4生长的碳源为淀粉,氮源为蛋白胨,最适生长pH为5.0。研究结果为柚子炭疽病的防治提供基础数据。

土壤微生物影响土壤健康的作用机制研究进展

土壤健康是农业可持续发展的中心主题。土壤微生物参与土壤生态功能、环境功能和免疫功能协同驱动土壤生命系统运转,是维持土壤健康的核心与关键。了解不同微生物介导的土壤健康调控机制对有效利用这些核心微生物维持和改善土壤健康至关重要。本文围绕微生物参与调节土壤碳循环、养分循环,改变土壤结构、抑制植物病虫害、污染控制等主要生物过程系统梳理了微生物在调控土壤健康中的重要作用,以及微生物作为土壤健康的敏感指标对土壤健康的指示与预警作用。强调未来应加强驱动土壤健康特定功能以及多个生物过程的核心微生物组信息数据库挖掘、构建与生产应用研究,为定向利用微生物改善农业土壤生态系统功能、维持土壤健康以及保障土壤可持续发展提供科学依据。

秸秆还田模式下种植密度对玉米根际土壤真菌群落的影响及其驱动因素分析

秸秆还田和适宜的种植密度有利于改良土壤理化性质,优化微生物群落结构。本研究采用Illumina MiSeq高通量测序技术,在宁夏引黄灌区玉米农田开展连续5a设置裂区试验,探讨不同秸秆还田模式(H1:秸秆粉碎深翻还田、H0:秸秆不还田)和种植密度(D1:67500株·hm^(-2)、D2:82500株·hm^(-2)、D3:97500株·hm^(-2))下玉米成熟期根际土壤真菌多样性、群落结构的变化及其驱动因素。结果表明:(1)秸秆还田模式和种植密度两因素交互效应极显著提高了土壤真菌群落Chao1指数、ACE指数及香农指数(P<0.01),以H1D2处理下最高。(2)农田玉米根际土壤真菌群落主要由子囊菌门(63.50%~81.82%)、担子菌门(4.83%~18.03%)和被孢霉门(3.18%~9.61%)等14个门及509个属的真菌组成,真菌群落组成分析表明,秸秆还田模式各密度处理间群落结构不同,优势菌门和优势菌属相对丰度差异较大。(3)秸秆还田模式和种植密度两因素交互效应极显著降低土壤pH值,提高了有机质、碱解氮及速效磷含量(P<0.01),以H1D2处理下最高。Pearson相关分析表明,土壤pH值、有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量与真菌α多样性呈显著或极显著的相关性;土壤pH值与枝孢菌属(Cladosporium)相对丰度呈显著负相关(P<0.05),有机质、全磷、碱解氮、速效钾含量与枝孢菌属(Cladosporium)相对丰度呈显著正相关(P<0.05),有机质含量与毛壳菌属(Chaetomium)相对丰度呈显著负相关(P<0.05)。RDA分析表明全氮、有机质、速效钾和pH值是驱动秸秆还田模式下各密度处理中玉米根际土壤真菌群落变异的主要环境因子。本研究中,秸秆还田结合种植密度82500株·hm^(-2)处理,对提高农田土壤肥力和改善根际土壤真菌多样性最有利。

强还原土壤处理驱动的微生物群落稳定性与功能的关联性

为研究强还原土壤处理(Reductive soil disinfestation,RSD)对连作土壤微生物群落稳定性的影响,以及微生物群落稳定性变化与其功能的联系,以云南省石屏县连续种植多年的洋桔梗栽培土壤为研究对象,设置4个处理:对照(CK);分别添加高碳氮比有机物料(C/N 122,15 t·hm^(-2),SB),低碳氮比有机物料(C/N 19,15 t·hm^(-2),BD),高、低碳氮比有机物料等质量混合(15t·hm^(-2),SB+BD)的RSD处理。采用Biolog微平板法、定量PCR及高通量测序等技术手段分析了土壤微生物群落稳定性及碳、氮代谢功能。结果表明,与CK相比,RSD处理能够大幅降低细菌群落组成和丰度的稳定性,且SB+BD处理的影响较SB和BD处理强烈,但对真菌群落组成和丰度的稳定性无显著影响。同时,RSD处理能够显著提高细菌和真菌群落相互作用关系的稳定性,且SB和BD处理对其提升效果优于SB+BD处理。回归分析表明,土壤微生物群落的相互作用关系稳定性与其组分和丰度的稳定性关系密切。相关性分析显示,土壤微生物群落稳定性与其活性、碳代谢功能以及反硝化能力高度相关。综上,强还原土壤处理能够通过降低微生物群落组成和丰度的稳定性来提高类群间相互作用关系的稳定性,促进土壤微生物活性恢复和群落生态功能改善。