宁夏荒漠草原典型灌丛根际土壤酶活性及微生物代谢多样性

开展荒漠灌丛根际土壤酶活性和微生物代谢多样性研究,对于荒漠土壤的生态修复具有重要意义。运用可见分光光度法和Biolog微平板法,对宁夏白芨滩荒漠草原内柠条、沙冬青、毛刺和猫头刺4种典型的豆科灌丛不同发育期根际土壤酶活性及微生物代谢功能多样性进行了研究。结果表明:不同灌丛各发育期根际土壤的酶活性存在显著差异。从灌丛种类来看,沙冬青根际土壤脲酶活性均显著高于其他3种灌丛,毛刺根际土壤碱性磷酸酶活性均显著低于其他灌丛。从发育期来看,营养期沙冬青根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性显著高于其他时期,柠条根际土壤脲酶和蔗糖酶活性显著低于其他时期;盛花期柠条根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性、沙冬青根际土壤蔗糖酶活性、猫头刺根际土壤脲酶和脱氢酶活性显著高于其他时期;果实期沙冬青根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性最高,柠条根际土壤蔗糖酶和脱氢酶活性最高;毛刺的盛花期和果实期根际土壤中酶活性普遍较低。不同灌丛各发育期根际土壤微生物群落代谢多样性大多存在显著差异。4种灌丛根际土壤平均颜色变化率(average well color development,AWCD)均随培养时间的延长而逐渐增加,碳源利用类型主要为碳水化合物、氨基酸和羧酸。柠条营养期根际土壤中微生物分布较均匀,代谢活性强,生长旺盛。主成分分析(principal component analysis,PCA)显示,营养期沙冬青、毛刺和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似;盛花期柠条、沙冬青和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似;果实期柠条和沙冬青、毛刺和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似。随着发育期的变化,土壤微生物碳源利用模式发生不同程度的变化。冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示,酶活性和微生物代谢功能与土壤理化性质关系密切。脲酶与铵态氮(NH_(4)^(+)-N)正相关;碱性磷酸酶与土壤含水量(SWC)显著正相关;蔗糖酶与全氮(TN)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、土壤有机质(SOM)和全磷(TP)正相关,且与TN显著正相关;TN、有效磷(AP)、TP、速效钾(AK)和亚硝态氮(NO_(2)^(-)-N )显著影响脱氢酶活性。NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N 、TP、AP和NO_(3)^(-)-N是影响微生物代谢多样性的主要理化因子。该研究结果对于了解宁夏荒漠根际土壤微环境以及微生物群落对环境响应特征具有积极意义。

不同微生物菌肥对连作番茄品质、土壤性质及微生物活性的影响

采用棚内划区试验,设置连作土常规施肥(CK1),连作土化肥减施30%(CK2),连作土化肥减施基础下分别施用细菌型芽孢杆菌(XJ)、真菌型木霉菌(ZJ)、放线菌型链霉菌肥(FJ)及其组合性处理(XZ、XF、ZF、XZF),探索不同微生物菌肥对连作番茄品质、土壤性质及微生物活性的影响,为微生物菌肥应用于连作番茄生产提供参考。结果表明,与CK1相比,化肥减施30%处理影响了土壤理化性质(pH值、SOC、HU、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、AP、AK)、酶活性(SUE、CAT、SUC、CEL)、微生物量(MBC、MBN、MBP)、土壤微生物呼吸速率、果实品质(维生素C、LYC、TSSC、TOA、TSS),产量降低。与CK2相比,化肥减施基础下施用微生物菌肥可改善土壤性质,提升土壤酶活性,增加亚硝化螺菌和亚硝化单胞菌为主的土壤氨氧化微生物丰度,提高番茄品质;但不同种群菌肥间存在竞争作用,整体以ZX、FJ处理存在较优值,与CK1相比,二者产量分别显著提高15.32%、13.98%。综上,合理施用微生物菌肥可以促进番茄品质、改善土壤性质及提高微生物活性,然而不同微生物菌肥组合效果存在较大差异,链霉菌不宜与其他菌肥组合使用;因此,建议在连作番茄土壤中单施链霉菌肥或木霉菌配施芽孢杆菌菌肥。

2种杀菌剂对茉莉根际土壤酶活性和微生物碳源代谢多样性的影响

本研究在人工温室大棚条件下,以白绢病染病茉莉植株根际土壤为材料,分析比较2种杀菌剂(氟啶胺和戊唑醇)处理对土壤理化性质、土壤酶活性及土壤微生物群落碳源代谢多样性的影响。结果表明:在2种不同浓度杀菌剂处理前后,茉莉根际土壤理化性质各项指标具有显著差异。50%氟啶胺处理后,土壤pH和有机质含量分别降低14.8%和18.8%,而50%戊唑醇处理后,有机质含量则显著增加,增幅高达76.8%;50%戊唑醇对土壤全氮、有效磷、速效钾的影响最为显著,其中,全氮最高增幅为77.8%;有效磷最高增加了1.3倍;速效钾最高增幅达2.1倍。杀菌剂对茉莉根际土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性具有显著影响。50%氟啶胺处理后,蔗糖酶活性显著降低92.8%;50%戊唑醇处理后,脲酶活性显著降低,较喷施前减少41.9%;杀菌剂处理后酸性磷酸酶活性均呈递增的变化趋势。比较2种杀菌剂处理后土壤微生物群落的碳源代谢多样性发现,CK的平均每孔颜色变化率(AWCD)最低,2种杀菌剂处理后,AWCD均降低,且戊唑醇对AWCD的抑制作用最显著。总体上,杀菌剂处理后,土壤微生物Shannon-Wiener多样性指数(H)与McIntosh均匀度指数(U)均呈下降趋势,各处理间的Simpson优势度指数(D)无显著差异;土壤微生物群落对6类碳源的代谢能力具有一定的抑制作用。土壤微生物群落碳源利用能力的主成分分析表明,氨基酸类和碳水化合物2类碳源的利用率相似,多聚物类和羧酸类相似。本研究结果可为评估杀菌剂处理后茉莉根际土壤微生物的生态功能提供科学依据。

稳定性铯对土壤养分、酶活性与微生物群落功能多样性的影响

铯(Cs)与钾(K)的化学行为极其相似,进入人体后的Cs大量聚集到肌肉和肝脏中。为研究稳定性铯-133(133 Cs)的生物毒性,本研究采用133 Cs,通过微宇宙培养试验,设置3个铯处理浓度:5 mg·kg^(-1)Cs(CK),100 mg·kg^(-1)Cs(L)和500 mg·kg^(-1)Cs(H),研究了金属铯对土壤理化性质和微生物群落功能多样性和酶活性的影响。结果表明,Cs处理中有机质含量和速效钾与CK相比显著减少(P<0.05),在H处理中分别降低了13.54%和8.37%。Cs显著降低了转化酶、磷酸酶、脲酶和脱氢酶活性(P<0.05),且随着Cs浓度的增加,其抑制效应增强,在H处理中分别减少了21.1%,22.5%,22.6%和21.8%。Cs显著降低了Shannon多样性指数、Shannon均匀度指数和碳源利用丰富度指数(P<0.05)。以上结果表明金属铯污染显著降低土壤微生物群落的功能多样性,降低了土壤养分含量,抑制了土壤酶活性,该研究为133 Cs污染土壤的风险控制提供理论基础。

改变碳输入对森林土壤微生物碳源代谢功能影响的研究进展

凋落物和根系向土壤的碳输入是森林生态系统营养物质循环的重要环节。全球气候变化和人类活动导致凋落物和根系向土壤碳输入的质和量发生变化,对土壤微生物碳源代谢产生的影响存在很大不确定性。本文综述了改变碳输入对森林土壤微生物碳源代谢功能的影响研究进展。主要结果如下:(1)凋落物添加对土壤微生物碳源代谢功能的影响还存在不一致的结果,随气候带和林型而变化。(2)大多研究表明去除凋落物降低了土壤微生物碳源代谢功能。(3)去除根对微生物碳代谢功能的影响还存在不确定性,随气候带和林型而变化。(4)同时去除凋落物和根系降低土壤微生物碳源代谢功能。(5)凋落物添加和去除对土壤微生物碳源代谢功能的影响主要是由土壤碳含量、养分可利用性等土壤理化性质和土壤微生物群落结构的变化而产生影响的。本综述可加深对凋落物和根系对土壤碳代谢过程和碳汇功能影响的认知,可为森林恢复提供理论依据。

沼液配施化肥对大葱产量和土壤养分、微生物及酶活性的影响

明确沼液替代化肥的合适比例以及沼液对大葱产量和土壤养分、微生物含量以及酶活性的影响,可为沼液的合理施用提供理论依据。试验设计了不施肥(CK)、化肥(CF)、沼液替代25%化肥氮(25BS)、沼液替代50%化肥氮(50BS)、沼液替代75%化肥氮(75BS)、沼液替代100%化肥氮(100BS)6个处理,分析了大葱产量及土壤养分含量、磷脂脂肪酸含量和碳氮磷循环相关酶活性,并通过偏最小二乘法路径模型(PLS-PM)探究上述指标的因果关系。结果表明,与CK相比,CF和各沼液处理(25BS、50BS、75BS和100BS)均能显著提高大葱产量(P<0.05),并且大葱产量随沼液替代化肥比例的增加呈先增加后降低趋势,其中50BS处理的大葱产量最高,达59.9 t·hm^(−2)。施用沼液可有效改善土壤养分状况,与CK相比,施用沼液显著提高土壤有机碳(SOC,19.5%~65.8%)、全氮(TN,40.5%~69.6%)、铵态氮(NH_(4)^(+),26.8%~77.4%)、硝态氮(NO_(3)^(−),30.1%~41.9%)、速效磷(AP,10.5%~40.6%)、速效钾(AK,5.4%~8.5%)含量。施用沼液可有效提高土壤微生物含量以及土壤酶活性,与CK相比,施用沼液显著提高细菌、真菌、放线菌等微生物的磷脂脂肪酸含量(P<0.05),降低了革兰氏阳性细菌∶革兰氏阴性细菌的比例(P<0.05),有助于提高土壤碳、氮、磷相关循环酶活性(P<0.05);但是,随着沼液替代比例的增加,细菌、革兰氏阳性细菌、真菌、总磷脂脂肪酸含量以及碳、氮、磷相关循环酶活性均呈先增加后降低的趋势(P<0.05)。PLS-PM分析表明,沼液通过增加SOC、TN、NH_(4)^(+)、NO_(3)^(−)、AP含量,进而提高土壤微生物含量以及碳、氮循环酶活性,并提升大葱产量,但是过量的沼液可导致土壤电导率升高,并对土壤微生物活性和大葱生长产生抑制效果。本研究表明,短期施用沼液可显著提高大葱产量,有效改善土壤养分状况,并有利于土壤微生物含量以及酶活性提高,其中以沼液替代50%化肥氮的处理效果最优,但是沼液并不能完全替代化肥,施用过量的沼液容易造成土壤盐分累积,不利于大葱和土壤微生物的生长。

青藏高原典型冰川小流域土壤微生物生物量及胞外酶活性分布特征

土壤微生物释放的胞外酶是决定碳(C)、氮(N)、磷(P)生物地球化学循环的关键因素,为了阐明青藏高原典型小流域土壤微生物生物量和胞外酶活性沿海拔和土层的分布特征并揭示影响该分布格局的主要养分限制状况,于2021年8月采集了青藏高原廓琼岗日冰川小流域5个海拔梯度(4900 m;5000 m;5100 m;5200 m;5300 m)中4个土壤发生层(A层:腐殖质层、E层:淋溶层、B层:淀积层和C层:母质层)的土壤样品,定量分析了土壤基本理化性质、微生物生物量、胞外酶活性等指标。结果表明:1)微生物生物量碳氮磷的海拔差异变化规律不同,随着土层加深微生物生物量碳氮磷随海拔变化越小。同时,各海拔之间微生物生物量均有随土层加深而显著降低的趋势(P<0.05);2)四种酶活性的海拔间变化规律各异,但整体呈现随海拔升高而升高的趋势且在表层(A和E层)增长趋势更明显,而且随土层加深显著降低(P<0.05);3)该区域土壤微生物受到碳和磷共同限制,土层越深限制越高,而且海拔越高C限制越强,但P限制降低;4)青藏高原典型冰川小流域土壤微生物生物量和胞外酶活性在海拔和土层之间存在较明显的差异,可能是由于土壤养分含量的差别造成的。整体而言,青藏高原典型冰川小流域土壤养分含量影响土壤微生物生物量和胞外酶活性在海拔和土层之间的分布特征。为深入理解青藏高原冰川小流域土壤养分循环提供了数据基础和科学依据。

红根病感染对橡胶树根际土壤微生物群落和代谢物的影响

以景洪小勐养植胶区的健康和发病橡胶树根际土壤为研究对象,通过高通量测序和代谢组技术对土壤进行研究,以期揭示感染红根病后橡胶树根际土壤中微生物和代谢物的变化情况。结果发现健康和发病橡胶树根际土壤微生物群落结构及其土壤代谢物成分有很大差异。在发病土壤中酸杆菌门的相对丰度最高,比健康土壤高5.11%,放线菌门和变形菌门相对丰度小于健康土壤;在属分类水平,健康土壤中根瘤菌属相对丰度最高,其次为链霉菌属,而发病土壤中链霉菌属相对丰度最高;KEGG功能注释发现发病土壤和健康土壤在碳水化合物代谢、氨基酸代谢方面无明显差异,NOG数据库注释发现发病土壤中ABC转运蛋白和丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶均高于正常土壤;利用GC-MS非靶向代谢组学技术测定发现,与健康土壤相比,发病土壤中的蜡酸、甘油磷酸酯、胆固醇、胆甾烷-3,5,6-三醇、富马酸、豆甾醇、N-环己基甲酰氨等7个物质含量显著增加,而花生四烯酸和N-乙酰基-5-羟色胺含量显著降低。

宁南拱棚辣椒连作对土壤养分、酶活性及微生物量的影响

以“牛角椒巨丰一号”辣椒为试材,针对初始连作年限为1年(一号)、2年(二号)、9年(三号)、11年(四号)的4座拱棚,采用控制变量法,进行持续3年的土壤养分、酶活性以及微生物量测定,研究连作对土壤性状的影响,以期对宁南拱棚辣椒连作障碍的形成机理、消减措施等提供参考依据。结果表明:连作年限对微生量碳氮磷、主要养分指标(有机质、全氮、全磷、速效钾、速效磷、速效氮)及过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶影响显著(P<0.05)。土壤微生物量磷随着连作年限的增加整体呈下降趋势,而微生物量碳氮无明显趋势性变化。随着连作年限的增加,各大棚土壤养分整体均呈上升趋势,其中速效磷的增长最为显著,三号棚增加最多,比采样第1年分别增加了218.41%、523.20%;四号棚中全氮含量随连作年限增加而减少,有机质、全磷、速效钾无显著变化;速效氮随连作年限增加也无明显变化规律。土壤过氧化氢酶随连作年限无明显的变化规律,土壤脲酶在各个大棚均呈现明显的下降趋势,短期连作可以显著提高土壤蔗糖酶活性,但随着连作年限的增加又逐年下降,而土壤碱性磷酸酶短期连作与长期连作下均无明显变化。

不同氮肥与糖蜜配施对烟田土壤酶活性、温度和微生物群落的影响

为探究不同种类氮肥与糖蜜配施对烟草根际土壤环境的影响,以湖北省利川市海拔1 200 m处的植烟土壤为研究对象,以烟草专用肥为对照,探究了不同施肥组合对土壤微生物群落结构的变化以及对土壤酶活性和土壤温度的影响。结果表明:(1)土壤微生物测序结果表明,多肽能够提高硝化螺旋菌门的相对丰度,糖蜜的添加显著提高了微生物种群的数量和多样性;(2)氨基酸母液粉能显著提高脲酶活性(P<0.05),其中氨基酸母液粉与150 kg/hm^(2)糖蜜(M2)处理的脲酶活性最高,与对照组相比增加了68.5%;糖蜜的施加能显著提高蔗糖酶活性(P<0.05),多肽与450 kg/hm^(2)糖蜜(T4)处理的蔗糖酶活性最高,与对照组相比增加了63.1%;(3)糖蜜的施加能快速提高苗期土壤温度,烟苗移栽7 d后多肽与450 kg/hm^(2)糖蜜(T4)处理土壤温度最高,与烟草专用肥处理组相比提高了2.07℃;(4)相关性分析结果表明,土壤温度与微生物数量之间存在极显著的正相关关系(P<0.01),土壤中脲酶活性与土壤温度显著相关(P<0.05),蔗糖酶活性与土壤温度极显著相关(P<0.01)。研究表明,多肽与450 kg/hm^(2)糖蜜配施能够通过改良烟田土壤微生物群落结构,提高硝化螺旋菌门的物种丰度和化能异养型细菌功能的占比,增强土壤脲酶与蔗糖酶的活性,在烟草种植苗期提高烟田土壤温度,在解决高海拔地区低温导致的烟草苗期生长缓慢方面具有实际生产意义。

基于细胞水平高通量测序的土壤水分对活性微生物的影响研究

细胞水平高通量测序技术是从复杂土壤微生物群落中鉴定活性微生物的有力工具。针对我国东北典型水稻土,采用微宇宙控制试验,设置空白对照、湿润(60%田间持水量)和淹水(100%田间持水量)三种处理,通过土壤微生物细胞提取和高通量测序等技术研究了土壤水分对土壤活性微生物的影响规律。结果表明:土壤水分含量增加显著降低了土壤微生物呼吸活性,淹水土壤CO_(2)累积排放量是湿润土壤的87.1%。高通量测序分析表明,土壤DNA和细胞DNA两种水平均能较好地表征土壤优势的活性微生物类群,湿润和淹水土壤优势的门均为变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),而优势的属主要为假单胞菌属(Pseudomonas)。然而,不同水分状况下土壤活性微生物数量、多样性和群落结构发生明显分异。土壤水分增加显著增加了微生物数量,但降低了活性微生物多样性,优势的活性Pseudomonas在湿润状况下微生物丰度(6.7%)显著低于淹水土壤(11.6%)。微生物共存网络分析表明,高水分状况增加了土壤活性微生物间的负相关关系,进而强化了微生物间的竞争关系。湿润土壤正向网络关联度占比高达86.2%,显著高于淹水土壤(61.4%)。功能预测结果表明,土壤水分对生物固氮和硫相关的微生物代谢过程影响显著,且土壤总微生物水平和活性微生物水平上变化趋势一致。上述结果表明,土壤水分增加通过强化微生物群落间的竞争关系进而影响微生物区系及其功能。因此,适当的减少稻田土壤水分的管理方式对东北水稻土微生物功能稳定性具有重要意义。

两种母岩发育森林土壤微生物生物量碳代谢的差异性

针对不同母岩发育土壤的微生物生物量碳代谢特征及驱动因子不明确的科学问题,以石灰岩和碎屑岩两种母岩发育的森林土壤为研究对象,利用18O-H2O标记测定微生物生长速率、微生物呼吸速率、微生物生物量碳利用效率(CUE)以及微生物周转时间,并结合土壤理化性质、土壤有机质矿物保护特性和土壤酶活性以及微生物生物量和群落组成,明确岩性对森林土壤微生物生物量碳代谢的影响机制。结果表明:石灰岩发育土壤的pH和0.05mm~0.002 mm粒径含量高于碎屑岩发育土壤,而有机碳(SOC)、全氮(TN)、可溶性碳(DOC)、C︰P和N︰P却低于碎屑岩发育土壤(P<0.05);石灰岩发育土壤交换性钙镁(Ca+Mg)和游离态铁铝((Fe+Al)d)含量高于碎屑岩发育土壤,但非晶态铁铝((Fe+Al)o)含量则低于碎屑岩发育土壤;石灰岩发育土壤碳氮磷循环、相关酶活性均显著低于碎屑岩发育土壤(P<0.05);石灰岩发育土壤微生物生物量磷(MBP)高于碎屑岩发育土壤,但微生物生物量碳(MBC)、真菌细菌比(F︰B)和革兰氏阳性菌阴性菌比(G+︰G-)则显著低于碎屑岩发育土壤(P<0.05);石灰岩发育土壤微生物生长速率和周转速率显著高于碎屑岩发育土壤(P<0.05),但微生物呼吸速率和CUE在两种土壤之间差异并不显著。土壤微生物生长速率和微生物周转速率均与土壤pH、(Ca+Mg)︰(Fe+Al)o、(Ca+Mg)︰SOC、(Fe+Al)d︰SOC和革兰氏阴性细菌呈显著正相关(P<0.05),而与DOC、铁铝结合态有机碳、酶活性、MBC︰MBN、F︰B和G+︰G-比呈显著负相关(P<0.05)。此外,土壤CUE与MBC和MBC︰MBN呈显著负相关(P<0.05);微生物呼吸速率仅与酚氧化酶活性呈显著负相关(P<0.05)。两种岩石发育的森林土壤微生物生物量碳代谢受生物和非生物因素的控制,这一研究结果为解释不同母岩发育森林土壤有机碳库的差异提供参考。

土壤微生物和酶活性对冻融循环的响应

土壤冻融循环广泛存在于中、高纬度及高海拔地区,对土壤微生物、土壤酶活性、土壤养分转化及农业生产产生重要影响。本文基于国内外冻融模拟与野外原位试验研究结果,从冻融强度和频次角度阐述了冻融循环对土壤微生物群落结构、组成和土壤酶活性的影响,并分析了秸秆还田后土壤微生物及土壤酶活性对冻融循环的响应机制,提出了未来的研究应注重利用野外实测与室内模拟相互佐证的方法,加强对生长季和非生长季土壤碳库、微生物多样性及土壤酶活性的系统研究。

连续多年减氮配施生物炭对土壤酶活性、微生物群落及花生产量的影响

为研究不同比例氮肥与生物炭配施对土壤结构及微生态环境的影响,2020—2023年间通过大田试验,利用磷脂脂肪酸等方法,设置常规施肥(CK)、减氮15%+低量生物炭(RN_(15)B)、减氮30%+中量生物炭(RN_(30)B)、减氮45%+高量生物炭(RN_(45)B)、减氮60%+超高量生物炭(RN_(60)B)5个处理,采集0~20 cm土样,分析测定土壤结构、酶活性、微生物群落结构以及花生产量。结果表明,与CK相比,不同施肥年限下减氮配施生物炭能够提高土壤孔隙度、酶活性,改变微生物菌群结构。2023年时,RN_(60)B处理土壤容重最低,孔隙度最高,容重较CK显著降低8.61%(P<0.05),孔隙度显著提高6.30%;RN_(30)B处理土壤脲酶、过氧化氢酶活性均最高,较CK分别显著提高7.14%、8.84%,RN_(45)B处理土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶的活性均最高,较CK分别显著提高22.41%、18.61%;RN_(30)B、RN_(45)B、RN_(60)B处理细菌和放线菌的生物量较RN_(15)B处理分别显著提高6.19%、10.80%、9.34%和5.85%、10.58%、6.41%;花生产量表现为RN_(45)B>RN_(30)B>RN_(15)B>CK>RN_(60)B。相关分析表明,花生产量与过氧化氢酶活性、脲酶活性呈显著正相关关系;冗余分析表明,土壤细菌、放线菌、总菌落的生物量与土壤孔隙度、碱性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性、过氧化氢酶活性呈正相关关系,与土壤容重呈负相关关系,其中,土壤孔隙度(65.6%)和碱性磷酸酶活性(60.3%)为主要驱动因子。由此可知,减氮配施生物炭能够改善土壤物理结构和微生物群落结构,提高土壤酶活性以及花生产量。总体来说,RN_(45)B处理表现最佳。

纳米氧化镍长期暴露对活性污泥物化特性及微生物代谢的影响

为揭示纳米氧化镍(NiO NPs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,以活性污泥为研究对象,探讨了NiO NPs(0~200mg/L)长期暴露对序批式生物反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响.结果表明,低浓度(0~50mg/L)NiO NPs对活性污泥运行效能影响不显著,高浓度(100~200mg/L)NiO NPs对氨氮和COD去除有明显抑制作用,分别降低了8%和20%.随着NiO NPs的浓度增加,硝化过程关键功能酶氨单加氧酶(AMO)和羟胺氧化酶(HAO)活性分别降低55.71%和62.09%,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增加了113.06%.同时,NiO NPs对活性污泥絮凝性产生负面影响,污泥平均粒度增加,絮体形状松散,絮凝性略有降低.胞外聚合物(EPS)整体呈下降趋势,高浓度下蛋白质(N-H,C=O)和多糖(C-O,C-C,C-O-C,C-O-H)相关官能团的强度减弱,三维荧光蛋白特征峰强度大幅降低.但死亡微生物的生物分解和应激反应促进了EPS中微生物代谢和酪氨酸蛋白类物质生成.此外,活性污泥中微生物群落的多样性和稳定性均受到NiO NPs的影响.PICRUSt2预测显示,微生物的代谢和遗传信息处理相关的代谢通路均受到NiO NPs的显著抑制.因此,NiO NPs通过改变微生物群落结构和代谢通路影响活性污泥硝化作用和有机物的去除.

秸秆及其生物质炭输入对毛竹林土壤氨氧化微生物与氮循环相关酶活性的影响

【目的】探讨不同外源碳(玉米Zea mays秸秆及其生物质炭)输入对亚热带毛竹Phyllostachys edulis林土壤氨氧化微生物和氮循环相关酶活性的影响,以揭示其对土壤硝化作用的生物学机制。【方法】以亚热带毛竹林为研究对象,设置3个处理:对照(不施用)、施用玉米秸秆(5 t·hm^(-2))和施用玉米秸秆生物质炭(5 t·hm^(-2)),进行为期1 a的野外试验。于试验的第3个月和第12个月采集土壤样品,利用荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)及高通量测序技术分析不同处理下毛竹林土壤氨氧化微生物群落结构特征、酶活性与总硝化速率的变化规律。【结果】与对照相比,秸秆及其生物质炭处理显著改变了土壤氨氧化细菌(AOB)丰度和群落结构(P<0.05),而对氨氧化古菌(AOA)丰度和群落结构无显著影响;秸秆处理显著提高土壤氨氧化细菌丰度及其优势菌属亚硝化螺菌属Nitrosospira的相对丰度、蛋白酶活性和脲酶活性以及总硝化速率,而生物质炭处理则使其显著降低(P<0.05)。相关性分析表明:氨氧化细菌丰度及其优势菌属亚硝化螺菌属的相对丰度、蛋白酶活性和脲酶活性与铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、水溶性有机氮(WSON)和土壤总硝化速率呈正相关(P<0.05)。冗余分析表明:土壤NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、微生物生物量氮(MBN)和水溶性有机氮质量分数对氨氧化细菌群落结构存在显著影响(P<0.05)。【结论】秸秆生物质炭输入通过降低土壤NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和水溶性有机氮质量分数,从而降低土壤氨氧化细菌丰度及其优势菌相对丰度,削弱氮循环相关酶活性,进而抑制土壤硝化作用。与秸秆直接输入相比,秸秆生物质炭有利于减少毛竹林土壤氧化亚氮气体排放以及土壤氮素损失。

间作紫苏对猕猴桃根际土壤微生物、酶活性及果实品质的影响初探

分析猕猴桃间作紫苏对根际土壤微生物群落、土壤养分、酶活性以及猕猴桃果实品质的影响,旨在探究猕猴桃间作紫苏的间作效应,为进一步推广和应用猕猴桃园间作紫苏模式提供理论依据。主要通过宏基因组测序技术研究间作条件下土壤微生物群落变化。试验设计5个处理:M1201+112500株/hm^(2)(LH)、M626+112500株/hm^(2)(ZH)、M1201+75000株/hm^(2)(LL)、M626+75000株/hm^(2)(ZL)、猕猴桃单作(CK)。结果表明:LH、ZH处理的土壤有机质、碱解氮含量在紫苏开花期显著下降,速效磷含量在紫苏收获期显著降低而速效钾含量显著上升;猕猴桃根际土壤细菌为优势菌,主要细菌属为Bradyrhizobium、Streptomyces、Pseudomonas等,主要真菌属为Abelia、Homo、Mus等,均在间作处理中有较大提升,LH处理丰度最高;相关性分析发现,Bradyrhizobium和土壤β-木糖苷酶活性、速效磷含量均呈负相关关系,Abelia和土壤酸性磷酸酶活性、土壤亮氨酸氨基肽酶活性均呈正相关关系。与CK相比,LH、ZH处理的差异基因主要富集在糖鞘脂的生物合成-神经节系列(glycosphingolipid biosynthesis-ganglio series)和酰胺生物合成过程(amide biosynthetic process),有助于增加植物抗性;间作处理能较大幅度地提高猕猴桃果实还原型抗坏血酸、可溶性固形物、可溶性糖含量,降低总酸含量。综上,猕猴桃间作紫苏改变了土壤微生物群落结构(如显著提升了Bradyrhizobium的丰度),有助于改善果实品质。猕猴桃园建议推广LH种植模式即M1201+112500株/hm^(2),同时应补充种植紫苏带走的土壤养分。

白芍根腐病病株与健株根际土壤微生物群落及酶活性变化

【目的】研究白芍根腐病病株和健株土壤根际微生物群落结构变化以及土壤环境因子、微生物群落与白芍根腐病之间的关系,为白芍根腐病的防治提供理论依据。【方法】采用野外调查研究方法,利用Illumina MiSeq高通量测序技术对白芍健株和病株的根际土壤微生物多样性进行测序,并对土壤养分及酶活性进行分析。【结果】与白芍健株相比,病株根际土壤有机质含量显著增加,速效钾含量显著降低,土壤碱性磷酸酶、过氧化物酶显著增加。病株根际土壤细菌丰富度和多样性减少,真菌丰富度和多样性增加。病株根际土壤细菌群落中变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidota)、Sumerlaeota的相对丰度显著高于健株,绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteriota)、Ethylomirabilota、厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度显著下降。鞘氨醇单胞菌属(Sphin⁃gomonas)、Chthoniobacter、Subgroup7、Saccharimonadales在病株根际土壤中的相对丰度高于健康植株。病株根际土壤真菌群落中子囊菌门(Ascomycota)相对丰度增加,担子菌门(Basidiomycota)相对丰度减少,接合菌门(Zygomycota)相对丰度显著高于健株。土壤pH、有机质、有效磷、速效钾、水溶性盐、碱性磷酸酶、过氧化物酶、脲酶、蔗糖酶是影响白芍根际土壤微生物群落变化的重要因子,主要与细菌优势菌门Chloroflexi、Methylomirabilota、Actinobacteriota,真菌优势菌门Chytridiomycota、Basidiomycota、Ascomycota的变化密切相关。【结论】芍药根际土壤中土赤壳属(Ilyonectria)、白粉属(Erysiphe)、镰刀菌属(Fusarium)等有害真菌相对丰度显著增加,养分失衡、酶活性变化是导致白芍根腐病发病的重要原因。

不同稻田冬茬绿肥对土壤养分、酶活性和微生物数量的影响

本研究通过分析上海青浦地区不同稻田冬茬绿肥翻压后的土壤养分性质、酶活性和微生物数量等指标,采用灰色关联度分析,综合筛选出最有利于土壤培肥的、适宜当地种植的稻田冬茬绿肥轮作模式。本试验设置3个稻田冬茬绿肥处理:紫云英处理(ZY)、蚕豆处理(CD)、油菜处理(YC)。结果表明:(1)不同绿肥轮作模式对于土壤pH、土壤全氮和全磷含量影响均未达到显著性水平,CD和ZY处理土壤全钾含量无显著差异,但均显著高于YC处理;土壤有机质含量顺序为CD>YC>ZY;ZY处理土壤有效磷含量比CD和YC分别高出12.60%和28.70%,YC处理则速效氮和有效钾含量均为最高水平。(2)各绿肥处理的过氧化氢酶和纤维素酶活性无显著性差异,CD处理和YC处理下土壤脲酶活性均显著高于ZY处理,CD处理土壤蔗糖酶活性分别比ZY和YC高出22.10%和55.17%。(3)CD处理土壤细菌、真菌和放线菌数量均处于最高水平,均显著高于ZY处理。(4)绿肥产量与土壤有机质含量、土壤脲酶活性、土壤真菌数量和放线菌数量均呈现显著正相关,其中与土壤脲酶活性的相关性较高(P<0.001);水稻产量与土壤有机质含量和土壤放线菌数量存在显著正相关(P<0.01)。(5)采用灰色关联度分析对16个指标进行综合评价,加权关联度顺序为CD>YC>ZY。综合比较,水稻蚕豆轮作是最适宜试验地区的稻田冬茬绿肥轮作模式。

宁北盐碱地土壤微生物的分离和抗菌活性筛选

从宁北盐碱土壤中分离得到具有一定形态特征的单菌落45株,利用基因组提取技术,对菌株16S rRNA序列进行测序及菌属鉴定。结果显示,有16株放线菌,含13株链霉菌属,3株拟无枝酸菌属。抗菌活性实验结果表明,16株菌株均具有抑菌活性,其中,12株菌株次级代谢产物对普通变形杆菌具有显著抗菌活性,12株菌株次级代谢产物对金黄色葡萄球菌具有明显抑制活性,9株菌株次级代谢产物对白色念珠菌具有一定的生长抑制活性。研究表明,从宁北盐碱土壤中分离得到的微生物菌株具有较强抗菌或抑菌活性,不仅丰富了特殊生境微生物资源,也为进一步从活性菌株中分离抗菌活性先导化合物奠定了基础。