生物有机肥对烤烟黑胫病及根际微生物代谢功能多样性的影响

通过田间小区试验,比较了施肥处理对烤烟产质量、黑胫病以及根际微生物代谢功能多样性的影响。结果表明:在化肥减量的条件下,配施生物有机肥能获得与常规化肥处理(T1)相近或更高的产量和产值,并显著提高了烤烟的上等烟比例,减轻黑胫病的危害。其中,以化肥减量20%配施0.3 kg/m2生物有机肥(T3)处理表现最好。随着生物有机肥施用量的增加,烤烟根际细菌、放线菌数量、微生物碳源利用强度、Shannon指数和McIntosh指数均呈现增加的趋势。与T1相比,T3处理的根际放线菌数量和碳源利用强度分别增加了112.6%、24.3%,并且McIntosh均匀度指数增加了17.5%。主成分分析表明,施用生物有机肥明显改变了烤烟根际微生物的群落功能,相对于糖类和酚类,氨基酸类、羧酸类、聚合物类、胺类的代谢对生物有机肥的施入更为敏感。与其他两个处理相比,T3处理明显提高了烤烟根际微生物对氨基酸类、酚类碳源的利用能力。

小麦与蚕豆间作对根际真菌代谢功能多样性的影响

通过田间小区试验，采用Biolog FF微平板培养方法，研究小麦与蚕豆间作对小麦和蚕豆根际真菌代谢功能多样性的影响。结果表明：与单作相比，间作明显提高了小麦和蚕豆根际真菌的碳源平均利用率（AWCD），且问作提高蚕豆根际真菌活性的幅度大于小麦。与单作相比，间作显著提高了蚕豆和小麦根际真菌对Biolog FF板中聚合物、糖类、羧酸类、氨基酸类和胺类碳源的利用；同时间作使小麦和蚕豆根际真菌对碳源的总利用强度比单作分别显著提高63．30％和52．02％，小麦和蚕豆根际真菌对Biolog FF板中6类碳源的利用强度百分比以糖类、羧酸类和氨基酸最高，分别为36．66％～45．99％、25．65％～27．70％和16．37％～20．67％。小麦与蚕豆间作显著提高了小麦和蚕豆根际真菌的香农多样性指数（H）和丰富度指数（S）。主成分分析表明，间作明显改变了小麦和蚕豆根际真菌的群落结构。小麦与间作蚕豆明显促进了小麦和蚕豆根际土壤真菌的碳源代谢强度，显著提高了根际真菌的多样性和丰富度，改变了根际真菌的群落结构，因而是一种有利于改善蚕豆连作栽培根际微生态环境的有效措施。

魔芋与玉米间栽对魔芋根际微生物群落代谢功能多样性的影响

研究了魔芋与玉米间栽对魔芋软腐病的控制作用,同时采用Biolog方法间栽对魔芋根际微生物群落代谢功能多样性的影响。结果表明,魔芋与玉米间栽能有效控制魔芋软腐病,其中玉米2∶魔芋4(T3)效果最好,相对防效可达61.27%。另外,魔芋与玉米间栽使魔芋根际微生物Shannon多样性、均匀度指数和每孔颜色平均变化率(AWCD)发生变化,魔芋根际微生物对碳源的利用情况也发生了改变,与净栽魔芋(CK)相比,T3对聚合物类和酚类化合物的利用率分别升高了25.7%和23.5%,而对糖类、羧酸类、氨基酸类和胺类这4类碳源的利用率分别降低了30.7%,39.9%,34.9%和38.6%。主成分分析表明,间栽处理的魔芋根际微生物群落代谢功能与净栽相比差异显著。

不同利用方式下红壤微生物生物量及代谢功能多样性的变化

研究了不同农林利用方式下红壤微生物生物量和代谢功能多样性等土壤质量指标的变化。结果表明:不同利用方式对土壤质量各指标造成了显著的影响;稻田的微生物生物量碳、氮最高,林地和草地微生物生物量次之,旱地的微生物生物量碳、氮最低(分别是稻田利用方式的4.3%和13.7%);稻田的微生物代谢功能多样性最高,旱地、林地和草地的细菌代谢功能多样性较低,旱地的真菌代谢功能多样性最低;微生物生物量和代谢功能多样性可以作为反映土壤质量变化的早期敏感的指标,用来衡量管理措施的改变对土壤质量造成的影响。

3种土壤类型桑园根际与非根际微生物种群结构及代谢功能多样性分析

采用常规稀释平板法和Biolog Eco微平板技术,研究湖北省蚕区3种土壤类型桑园获取3种土壤类型桑园的桑树根际和非根际土壤微生物数量、种群结构与代谢功能多样性,为改善桑园土壤质量及改进桑园肥培管理提供依据。7个采样点获取3种土壤类型桑园的桑树根际细菌数量(黄棕壤土样2-2除外)、种群结构、微生物代谢活性(AWCD)、多样性指数等指标均高于非根际土壤,并且桑树根际和非根际土壤微生物均是对糖类的利用能力最强,而对胺类和其他混合物类碳源的利用能力较低。黄棕壤土样2-1检测到的桑树根际细菌数量、多样性指数、AWCD值及对氨基酸类、糖类、羧酸类碳源的利用能力高于其他桑园土壤样品,而石灰岩土样1-2检测到的桑树根际和非根际土壤的细菌与真菌数量、AWCD值最低,碳源利用主成分分析亦表明该土样采集桑园与其他土壤类型桑园间的差异较大。石灰岩土样1-1和黄棕壤土样2-1、2-2、2-3检测到的桑树根际优势菌属中均有Rhizobium,且桑树根际土壤的速效氮含量均高于其他采样点桑园土壤。相关分析表明,土壤的细菌数量与AWCD值和多样性指数两两之间达到了极显著相关(P<0.01)或显著相关水平(P<0.05),而真菌数量除与AWCD值呈正相关外,与其他各指标间均呈负相关关系。综上认为,黄棕壤土样2-1采集桑园的土壤能够为桑树的生长发育创造良好的微生态环境;石灰岩土样1-2采集桑园则应通过耕作、施肥措施为桑树创造良好的生长发育环境。

巨菌草根际土壤微生物群落代谢功能多样性分析

【目的】研究福州平潭巨菌草根际土壤与非根际土壤微生物对不同碳源利用,明确巨菌草对根际土壤微生物功能多样性的影响,为巨菌草生态治理提供理论依据。【方法】在福州平潭基地采集巨菌草(Pennisetum giganteum)根际土和非根际土壤样品,采用Biolog-ECO技术研究巨菌草根际土与非根际土壤微生物对不同碳源利用特性,揭示不同碳源利用的不同及影响差异的主要因素。【结果】与对照相比,巨菌草根际土壤微生物的代谢活性高于非根际土壤;多样性分析结果表明,与非根际土壤相比,巨菌草根际土壤样品的Simpson指数、Shannon指数、Brillouin多样性指数略高,差异不显著;主成分分析结果表明,对主成分一和主成分二贡献大的碳源种类分别为22种和6种,糖类是巨菌草根际土壤微生物利用的主要碳源类型。【结论】与非根际土壤相比,巨菌草根际土壤微生物群落在碳源利用及代谢功能多样性高于非根际土壤。

甘蔗根际土壤微生物群落代谢功能多样性分析

为了研究漳州市龙文区朝阳镇甘蔗根际土壤与非根际土壤中不同碳源的利用,说明甘蔗根际对土壤中的微生物群落代谢多样性可能产生的影响,为甘蔗的合理种植和增产提供理论依据。本研究在漳州市龙文区朝阳镇采集新鲜甘蔗根际与非根际土壤样品,通过Biology-ECO技术,分析甘蔗土壤微生物和非根际土壤微生物的多样性、主成分变化。通过AWCD值表明,25种和7种碳源对PC1和PC2的贡献显著,甘蔗根际土壤微生物对6种碳源的代谢活性和利用率高于非根际土壤。多样性分析表明,甘蔗根际土壤的Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、Mclntosh均匀度指数均略高于非根际土壤。从而得出甘蔗根际土壤微生物群落的碳源代谢能力和代谢功能均强于非根际土壤的结论。

香蕉根际土壤微生物群落代谢功能多样性分析

利用Biolog-Eco技术对香蕉根际土与非根际土壤样品的微生物代谢活性的变化、主成分以及对碳源利用性能进行了分析。结果表明,15种碳源对PCA1贡献大,PCA2有12种碳源;香蕉根际土对多聚物类、糖类、胺类和酚酸类4种碳源的利用略高于对照组,其中利用率最高为氨基酸类;Shannon多样性指数(H)和Simpson(D)优势度指数略大于香蕉非根际土,Mclntosh均匀度指数(E)指数略低于非根际土。香蕉根际土壤中的微生物群落代谢功能差异性较小,对碳源利用能力以及代谢能力略强于非根际土。

水生植物恢复对宛山荡水质及水体微生物代谢功能多样性的影响

选取太湖流域宛山荡为研究对象,探究水生植物恢复对湖荡湿地水质的改善效果及其对微生物群落代谢功能的影响。2019年3—6月通过地形重塑和生态缓冲带的建立,营造良好的生境条件,促进水生植物的恢复。于2019年8月—2020年8月对宛山荡西北湖区(示范区、敞水区和对照区)水生植物和水质进行跟踪监测,并利用Biolog技术对水生植物恢复后宛山荡西北湖区夏季水体微生物群落代谢功能进行分析。结果表明:(1)示范区水生植物种类、盖度及物种多样性显著增加,其中沉水植物的增加尤为明显。(2)示范区水体透明度改善效果明显,比敞水区和示范区分别提高23%和30%。(3)示范区水体TN、NH_(4)^(+)N和TP去除效果明显,比敞水区分别降低32%、28%和28%,比对照区分别降低19%、32%和31%。(4)示范区水体叶绿素(Chl-a)和COD Mn周年去除效果不明显,这与示范区地形、水文等因素有关。(5)水生植物的恢复能促进水体微生物群落演替,提高微生物对碳水化合物、羧酸类、多聚物类和胺类碳源的响应和利用,增加水体微生物代谢活性,提升湖荡区域水体自净能力。

不同腐熟程度有机物料对土壤微生物群落功能多样性的影响

室内培养条件下,施用有机物料初期土壤微生物群落代谢功能Shannon多样性指数降低,中期又提高。有机物料种类和腐熟水平可明显影响土壤微生物群落对Biolog微平板中碳源的利用能力,土壤微生物群落利用各类碳源的能力随培养试验的延长而降低,在25d内新鲜有机物处理对碳源的利用率的下降速度低于同类腐熟有机物料处理。糖类是各处理土壤微生物群落的主要利用碳源。土壤微生物群落主成分分析表明,在施用有机物料后25d内腐熟水平是影响土壤微生物群落的主要因素,新鲜有机物处理的土壤微生物群落相似,腐熟有机物处理的土壤微生物群落相似,培养50d后各处理的土壤微生物群落无差异。

不同植被覆盖对黑土微生物功能多样性的影响

为探讨黑土开垦前后土壤微生物代谢功能多样性差异,在海伦农业生态试验站长期定位试验区,采用B iolog方法研究了不同季节草地、农田和裸地等3个利用时间相同(21年)的生态系统土壤微生物功能多样性的动态变化。结果表明:在春季和夏季,土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)和Shannon多样性指数均表现为草地最高,农田次之,裸地最低;在草地和农田生态系统中,土壤微生物代谢活性和功能多样性随季节变化趋势均为夏季升高,秋季降低;在裸地生态系统中,土壤微生物代谢活性和功能多样性随季节变化呈逐渐升高趋势;在草地、农田和裸地生态系统中,土壤微生物群落利用率较高的3类碳源是糖类、氨基酸类和羧酸类。

退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量及群落功能多样性的影响

采集不同恢复阶段的土壤样品,采用微生物培养法研究了退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量、群落功能多样性的影响。研究结果表明随着退化喀斯特植被的恢复,土壤微生物数量增加,表现为乔木群落阶段>灌木群落阶段>草本群落阶段>裸地阶段。土壤微生物群落代谢功能分析表明:植被恢复往往导致较高的平均颜色变化率、物种丰富度和功能多样性。乔木群落阶段的平均诱导底物利用率最高,明显地与其他3个恢复阶段不同。总之,植被恢复使得土壤微生物数量增加,碳源平均利用率增强。因此,创造了更好的土壤条件更有利于退化喀斯特植被的恢复。

不同林龄杉木+闽楠复层林土壤磷形态及微生物功能多样性变化

磷是限制亚热带地区林木生长的关键因素之一,研究土壤微生物群落功能多样性对土壤磷素的影响,对亚热带地区人工林可持续经营具有重要意义。在江西官山林场选取了3种不同林龄杉木+闽楠(4 a、7 a、11 a)复层林为研究对象,测定了土壤全磷、有效磷及无机磷组分含量,采用Biolog-ECO法研究了复层林表土层(0—20 cm)土壤微生物群落对碳源的利用特征,并分析了土壤磷素与土壤微生物功能多样性的关系。结果表明:(1)土壤全磷、有效磷及无机磷组分含量随复层林营建时间延长呈增加趋势;(2)不同林分类型土壤微生物群落功能多样性差异显著。土壤微生物碳源代谢活性(AWCD)以及多样性指数也均随复层林营建时间延长呈增加趋势;多聚物类是杉木纯林土壤微生物利用的主要碳源,7 a复层林对碳水化合物、羧酸和酚酸的利用强度较大,11 a复层林对氨基酸、胺类、多聚物、羧酸和酚酸的利用强度较大,并且11 a复层林土壤微生物群落代谢碳水化合物、氨基酸、羧酸、胺类和酚酸的强度显著高于4 a复层林和杉木纯林,而4 a复层林与杉木纯林土壤微生物群落对不同碳源利用率的差异较小(除多聚物外)。(3)土壤微生物多样性指数、氨基酸类、胺类和酚酸类物质与土壤全磷、有效磷、Al⁃P和Fe⁃P含量之间显著正相关,随机森林模型分析表明,氨基酸、胺类和酚酸是不同林分类型土壤微生物利用的主要碳源。因此,杉木纯林转化为复层异龄林更有利于森林土壤磷的储存和供应,土壤微生物群落代谢功能多样性的增大可能是提高复层异龄林土壤磷有效性的关键调控因素。

基于Biolog微平板技术解析典型煤矿区煤层微生物代谢及其多样性分析

为研究不同煤矿区煤层微生物群落的代谢活性差异,找出能够激发煤层微生物活力的最佳碳源。首次采用厌氧条件下Biolog-ECO微平板技术,以我国3个典型煤矿区为研究对象(寺河矿简称SH,张北矿简称ZB,贵二矿简称GE),揭示煤层微生物代谢功能多样性特征。研究结果发现,张北矿样品第15天的平均吸光度值0.65±0.035,显著高于其他两矿,表明其微生物的代谢活力较最高;张北矿样品在第15天的多样性指数(Shannon指数、McIntosh指数、Simpson指数)也相对较高。通过主成分分析发现,煤层微生物群落在提供外源单一碳源进行代谢时,较喜欢利用L-基丙氨酸、4-羟基苯甲酸、2-羟苯甲酸、苯乙基胺含苯环的化合物。这些单一碳源或许可以作为煤层的外源营养物,加快煤层原位微生物甲烷代谢,使得生物成因煤层甲烷气体快速产出。

内蒙古典型草原连续5年施用氮磷肥土壤生物多样性的变化

以中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站典型草原施肥小区为对象,研究了连续5a施氮肥(不施肥对照-CK,N52.5、N105、N175和N280kghm-2)和磷肥(P9、P37和P75kghm-2)对土壤生物多样性的影响。结果表明,连续5a施氮磷肥,随施肥量增加,土壤微生物量碳氮、微生物活性和代谢熵显著降低,而土壤微生物量磷则显著增加。高氮(N280)和高磷(P75)处理,不仅显著降低了微生物利用碳源的能力和微生物功能多样性,而且改变了微生物利用碳功能群结构,施氮肥处理更为明显。大量施用氮肥显著降低了土壤线虫总数和不同营养类群的数量,而施磷肥对线虫总数影响并不显著,相反,施磷肥和少量氮肥却提高了食细菌线虫的数量和比例。施用氮肥土壤原生动物总数呈下降趋势,而施磷肥则显著增加,但适度施用氮肥和磷肥时,土壤原生动物群落最为旺盛,尤其是施磷肥后肉足虫数量大幅度提高。氮磷肥对土壤理化性质和植被组成影响的差异,可能是土壤生物对不同肥料及其用量的响应存在较大差异的原因所在,其中施氮肥多以负效应为主,而施磷肥则多以正效应为主。

魔芋和玉米间作控制魔芋软腐病及对根际微生物功能多样性的影响

魔芋/玉米是云南地区主要的作物多样性模式,但是魔芋软腐病的发生与微生物多样性动态的关系鲜有报道。方法 田间不使用任何杀菌剂和杀虫剂,在种植后75天(T1)、120天(T2)和160天(T3)进行调查魔芋软腐病发生发展规律,使用Biolog Ecoplates分析魔芋根际微生物群落进行代谢功能多样性,偏最小二乘-探索性数据分析(PLS-EDA)被成功地用于识别魔芋软腐病发生与根际微生物功能多样性的关系,采用时间序列分析法对影响魔芋软腐病发生时根际微生物多样性对碳基质利用进行了鉴定。结果 魔芋/玉米间作,不同年际间2011年和2022年,显著魔芋软腐病降低的发病率(42-71.5%vs.31.61-82.88%)和病情指数(52.29-71.43%vs.31.61-82.88%),连续间作,软腐病发病率(12-82.4%)和病情指数(5-79.13%)均显著降低;PLS-EDA分析表明播种后120d时不同间作模式处于发病高峰期,根际微生物多样性差异最大,但魔芋根际微生物利用碳源的种类不同;利用时间序列分析表明年际连作减少的碳源类型包括6种碳源,增加两种碳源。结论 本研究发现玉米魔芋间作防治魔芋软腐病,确定了碳源类型,PLS-EDA和时间序列分析将魔芋软腐病的发生与根际微生物多样性联系起来。

西双版纳自然保护区干热季不同植被土壤微生物群落多样性

为明确自然保护区干热季不同植被型土壤微生物群落多样性,采用Biolog-ECO法对西双版纳自然保护区干热季季风常绿阔叶林、热带丛生竹林、暖热性针叶林及石灰岩山季雨林(高中低海拔)4种植被型土壤微生物群落多样性进行了研究。结果表明,4种供试植被类型土壤微生物群落代谢活性及碳源利用率之间均差异极显著(代谢活性:F=3.708,P<0.01;碳源利用率:F=101.956,P<0.01),其中石灰岩山季雨林中海拔土壤微生物的平均颜色变化率和碳源利用率均最高,暖热性针叶林最低。D-纤维二糖、β-甲基-D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸盐、D-苹果酸、L-丝氨酸为不同植被类型土壤微生物碳源代谢差异的敏感碳源。不同植被型土壤微生物Shannon指数和Simpson指数均表现为季风常绿阔叶林>热带丛生竹林>石灰岩山季雨林(中海拔)>石灰岩山季雨林(低海拔)>石灰岩山季雨林(高海拔)>暖热性针叶林。主成分分析结果表明,石灰岩山季雨林(高海拔)与暖热性针叶林土壤微生物有明显的空间分异,季风常绿阔叶林、热带丛生竹林和石灰岩山季雨林(低海拔)均无明显的空间分异。

Biolog-Eco解析垦殖与自然恢复黑土微生物群落代谢功能季节变化

为动态比较土壤垦殖前后微生物群落代谢功能是否发生变化,利用Biolog-Eco技术对不同季节自然恢复(NR)和垦殖不同施肥处理[不施肥(NoF)、施化肥(CF)和化肥配施有机肥(CFM)]黑土微生物在4℃、15℃和28℃培养温度下的代谢功能多样性进行了研究。结果表明:4种处理在同一采样时期不同培养温度下,Biolog微孔板的单孔平均颜色变化率(Average Well Color Development,AWCD)值均表现为28℃>15℃>4℃,即微生物代谢活性随培养温度的升高而升高;同一采样时期样品在相同培养温度下黑土微生物对碳源的代谢能力总体呈现为NR>CFM>CF>NoF。微生物在积雪融化期和积雪覆盖期对碳源的利用能力高于植物生长季节。主成分分析(Principle Component Analysis,PCA)结果显示,不同采样时期NoF样品和其它3种处理相比微生物功能多样性差异较大;NR、CF和CFM在作物非生长季节(3月、4月和12月)的样品在PCA图中分散度小于在作物生长季节(6月)的样品。该研究结果综合表明,垦殖处理较自然恢复降低了土壤微生物群落对碳源的代谢能力,但并未改变微生物群落功能;不同季节土壤微生物功能多样性存在差异,NR、CF和CFM细菌群落在作物生长的夏季对碳源的利用能力差异最大。

不同林龄杉木人工林土壤微生物群落代谢功能差异

【目的】研究不同林龄杉木人工林土壤理化性质以及微生物对碳源利用的差异,明确林龄对土壤微生物功能多样性的影响,为杉木人工林可持续经营管理提供理论依据。【方法】在福建武夷山脉选择3、12和38年生的杉木人工林,采用Biolog-ECO法研究不同林龄杉木人工林表土层(0~20cm)土壤微生物对碳源的利用特征,并对土壤微生物利用各类碳源的特性进行热图分析、主成分分析(PCA)和相关性分析,揭示利用碳源的差异及导致差异的主要影响因素。【结果】不同林龄杉木人工林土壤微生物群落的代谢活性、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、McIntosh多样性指数和McIntosh均匀度指数均随林龄的增加而增加。在96~168h培养时间内,38年生杉木人工林土壤微生物群落的代谢活性显著高于12年生和3年生(P<0.05)。38年生对酚酸类、胺类和氨基酸的利用强度较大,12年生对酚酸类、多聚物和氨基酸的利用强度较大,3年生对多聚物、羧酸和碳水化合物的利用强度较大,并且38年生土壤微生物群落代谢碳水化合物、氨基酸、羧酸和胺类的强度显著高于3年生,而12年生和3年生土壤微生物群落对6类碳源的利用率差异不显著(P>0.05)。热图分析结果表明:38年生和12年生杉木人工林土壤微生物群落能够代谢31种碳源底物,而3年生杉木人工林土壤微生物群落仅能代谢19种碳源底物。环境因子中,土壤pH、全氮、速效钾和碳氮比能够显著影响微生物群落的代谢功能。【结论】38年生杉木人工林表土层(0~20cm)土壤微生物群落代谢活性和多样性最高,3年生最低,pH、全氮含量随林龄的增加而上升,碳氮比则随林龄增加而下降,因此林龄是驱动杉木人工林土壤生物学和非生物性质变化的重要因素。