超高效微生物固氮菌肥“丰田宝”的使用技术

介绍了丰田宝微生物固氮菌肥的作用特点、适用范围、使用方法和用量、前期的示范推广效果,以及与普通化肥相比的巨大优势,指出了其在无公害生态农业发展中的重要意义。

茶树根际固氮微生物固氮效能研究

对茶树根际固氮微生物的固氮效能的研究结果表明 :茶树根际固氮微生物固氮效能在 2 5mg葡萄糖以上株数少 ,大都在 10～ 2 0mg葡萄糖之间。生态因子对固氮效能有明显影响 ,优良的生态因子能提高固氮效能。

海洋微生物固氮作用研究进展

综述了固氮微生物和固氮基因的多样性以及不同海洋环境固氮基因的分子生态学研究等方面的新进展。近年来,利用分子生态学方法发现了大量不可培养的固氮微生物以及新的固氮基因nifH。对深海生物固氮研究表明,微生物固氮在向环境输出新氮方面具有重要作用。对近海微生物固氮研究表明,自然界高NH+4浓度下微生物依然存在固氮活性,而且固氮受到污染因子影响,为海洋微生物固氮研究提供了新的思路。

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。

新型氮肥对玉米根际土壤固氮微生物群落的影响

为探究长期施用新型氮肥对玉米连作体系根际土壤固氮微生物(nifH基因)群落的影响,采集长期定位试验(2014年始)玉米吐丝期根际土壤样品,以不施氮肥(N0)为对照,分析同常规尿素(CU)相比,3种新型氮肥[控释尿素(SU)、稳定性肥料(SF)、硫包衣尿素(SCU)]的施用对土壤固氮微生物群落的影响差异。结果表明:不施氮肥处理的固氮微生物nifH基因丰度高于施氮肥处理,不同氮肥处理中,稳定性肥料处理的固氮微生物nifH基因丰度(3.4×10^(6)copies·g^(-1))显著低于其他处理,pH(相对影响值为44.51%)和有机质(相对影响值为35.01%)是影响固氮微生物nifH基因丰度的主要因素。与不施氮肥相比,氮肥施用降低了固氮微生物nifH基因的丰富度及多样性,与常规尿素处理相比,新型氮肥提高了nifH基因的丰富度指数但降低了多样性指数。固氮微生物nifH基因属水平主导物种为Desulfovibrio(相对丰度为14.11%~33.39%)、Stenotrophomonas(相对丰度为2.66%~17.72%)和Bradyrhizobium(相对丰度为2.68%~6.32%)。是否施氮对土壤固氮微生物群落结构的变化有显著影响(P=0.001),但施用不同新型氮肥处理与常规尿素相比对群落结构变化无显著影响(P=0.1)。研究表明,施用新型氮肥提高了固氮微生物nifH基因丰富度,改变了固氮微生物的群落结构。

红树林固氮微生物及其生态功能研究进展

微生物固氮是红树林生态系统中氮素循环的一个关键环节,其产生的新氮源对红树林生态系统的氮素营养供给和初级生产力的提高有着重要意义。本文聚焦红树林固氮微生物的研究历史和现状,综述了红树林固氮微生物的群落结构、固氮速率及其测定方法,探讨了固氮微生物在红树林生态修复中的应用及其对红树林生境的指示作用,阐述了固氮微生物在耦合红树林碳、氮、硫元素循环的重要角色,并展望了红树林固氮微生物的研究前景和新视角。

黄土高原水蚀风蚀交错区固氮微生物群落多样性在生物结皮中的演变规律

生物土壤结皮在黄土高原的水土保持、养分补给等方面发挥着重要生态功能。固氮微生物是固氮过程的关键功能群,影响着土壤氮素平衡,然而黄土高原水蚀风蚀交错区严重的水土流失导致土壤养分大量损失,尤其是氮素。该区域生物结皮广泛发育,它们在干旱半干旱区土壤氮素积累过程中起着重要作用。但是该区域生物结皮不同发育阶段中的固氮潜力、固氮微生物群落多样性及其关键环境控制因子尚不清楚。以黄土高原水蚀风蚀交错区为研究区,三种生物结皮类型和裸地对照为研究对象,采用Illumina HiSeq平台对nifH基因扩增产物进行生物信息学分析,揭示了固氮潜力及微生物群落多样性的分布规律。结果表明,生物结皮演替显著影响固氮酶活性、nifH基因丰度和固氮微生物α-多样性,各值均在苔藓结皮最高,显著高于其它演替阶段,且生物结皮层高于结皮下层土壤。在固氮微生物群落组成上,裸地以变形菌门的红螺菌目、酸硫杆菌目和根瘤菌目为主;而在藻结皮、地衣结皮和藓结皮阶段,均表现为蓝藻门的念珠藻目占绝对优势,是固氮微生物的关键类群,其中Trichormus、念珠藻属是优势固氮物种;与藻结皮、地衣结皮相比,藓结皮中念珠藻目的相对丰度显著降低,而变形菌门的红螺菌目、酸硫杆菌目和根瘤菌目的丰度明显上升。除此之外,蓝杆藻属、鱼腥藻属、斯克尔曼氏菌属、瘤胃梭菌属在藻结皮、地衣结皮、藓结皮也占明显优势。念珠藻目以及Trichormus的丰度与固氮酶活性、nifH基因丰度呈显著正相关关系,而与红螺菌目、酸硫杆菌目、梭菌目、根瘤菌目呈显著负相关;Trichormus相关的物种在黄土高原生物结皮氮输入过程中可能发挥着关键作用。生物结皮演替通过改变土壤pH值、有机质、全氮、含水量等理化特征而影响了微生境,通过环境筛选和物种重排作用对固氮微生物群落进行综合调控,其中pH与土壤全氮(TN)发挥着关键作用。

极端环境固氮微生物研究进展

生物固氮是整个地球氮素循环中的重要环节,是极端环境初始生产力的主要来源,对全球生态系统的影响巨大,长期以来备受国际关注。本研究对近年来有关海洋(包括深海)、南北极地、高山、高原、冰川等极端环境固氮微生物及其作用研究进展进行了简要综述,同时就今后相关研究方向提出一些设想与展望。

紫云英季土壤固氮微生物对外源碳氮投入的响应

【目的】分析不同外源有机物料(稻草、葡萄糖)及氮素投入对紫云英季土壤固氮微生物的调控作用,为我国南方紫云英-水稻轮作体系中秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用盆栽试验,共设7个处理,即CK(对照,不添加有机物料和氮)、稻草等量添加并配施不同量氮素(分别表示为Rs、RsN1和RsN2,对应C/N比分别为66、25和13);等秸秆碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素(即Glc、GlcN1、GlcN2)、调整C/N比与秸秆添加相应处理保持一致。采集紫云英快速生长期土壤样品,利用Illumina Miseq PE300高通量测序和绝对定量PCR技术分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【结果】单独添加外源秸秆或葡萄糖处理的土壤C/N与对照无明显差异,但增施氮肥后C/N比呈下降趋势,GlcN2处理土壤C/N显著低于对照;对于土壤速效养分,Rs和RsN1处理土壤NO3--N含量与CK类似,但RsN2处理明显增加了60%;而添加葡萄糖处理土壤NO3--N含量整体较高(增幅为35%-79%);稻草单独添加或与氮素配施对土壤速效磷含量无明显影响,添加葡萄糖处理则显著降低其含量,降幅为16%-24%,但不同氮水平之间无明显差异。不同处理土壤nifH基因拷贝数为80.4×106-140.5×106 g-1土,稻草和葡萄糖添加处理nifH基因拷贝数较CK呈增加趋势,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加导致固氮微生物α-多样性较CK整体降低,但α-多样性对氮素的响应因碳源种类而异,即稻草添加后增加氮素供应(RsN1和RsN2)处理土壤固氮微生物物种数目和Chao 1指数较Rs显著降低,降低幅度分别为6%-11%和13%-15%,而添加葡萄糖后增施氮肥则对α-多样性有一定促进作用。PCoA结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因碳源种类差异而聚集为不同组别,受氮水平供应的影响相对较小。属水平上不同物种对外源碳、氮添加的响应存在明显差异:慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)相对丰度最高,而外源碳、氮添加后较CK明显降低,且稻草添加处理的降低幅度(12.3%-19.7%)小于葡萄糖添加处理(31.6%-40.5%);第二优势菌属(地杆菌,Geobacter)对碳源添加的响应趋势与Bradyrhizobium相反,与CK相比,葡萄糖添加处理Geobacter相对丰度的增加幅度(170%-270%)明显大于秸秆添加处理(25.0%-54.6%)。同时,多元回归树、RDA及相关性分析表明土壤固氮微生物丰度、多样性和群落结构组成主要受土壤NO3--N和速效磷的影响较大。【结论】氮素供应对固氮微生物多样性和群落结构的调控作用受碳源种类(或秸秆和葡萄糖中碳源有效性差异)影响;同时,不同碳源添加后造成土壤速效磷含量的差异也可能是影响紫云英季土壤固氮微生物群落组成的重要环境因子。

喀斯特土壤固氮微生物群落与植被、土壤的关系

固氮微生物作为土壤中重要的功能微生物群之一,其与地上植物群落、土壤环境之间的关系尚不清楚。在桂西北的环江县、都安县和大化县选取喀斯特典型植被类型(草丛、灌丛、次生林)建立样方,通过植被调查、测定土壤理化性质和构建克隆文库的方法,研究了土壤固氮微生物群落的结构与组成,分析了固氮微生物群落与植物群落、土壤理化性质之间的关系。结果表明:研究区典型植被类型土壤中的优势固氮微生物为慢生根瘤菌。Mantel相关性分析表明植物群落与固氮微生物群落显著相关(r=0.6116,P=0.011);结合PCo A分析和Venn图可看出,植物群落组成与结构越相似,土壤固氮微生物群落结构与组成也越相似。CCA分析前两轴的解释率之和仅为22.72%,其中总氮、有效态钾、有效态钙对固氮微生物群落的影响显著,这表明本研究涵盖的土壤理化性质指标并不能完全解释固氮微生物群落的变异,需要补充更多的土壤数据进行更深入的研究。由此可见,在喀斯特生态恢复过程中,不仅要关注地上植被群落的恢复与重建,同时也应重视地下功能微生物群落的恢复与重建。

祁连山高寒草原碱性土壤固氮微生物数量及固氮基因(nifH)群落结构研究

对祁连山高寒草原碱性土壤可培养固氮菌数量、固氮基因(nifH)群落结构及其理化性质进行了研究.结果表明:固氮菌数量在土层0～40cm处于3.6×105～0.21×105 CFUs.g-1之间,除了海拔3 001m的土样AQ4外,其他3个土样固氮菌数量随着土壤深度的加深而减小.固氮菌数量与地下生物量呈显著正相关性,与有机碳、可溶有机氮、速效磷和速效钾呈正相关性,而与pH值和全盐呈负相关性.通过基因测序得到的37个固氮基因nifH克隆中,蓝藻门占41%,变形菌门占8%,厚壁菌门占14%,未知菌株占37%;蓝藻门在除了AQ4外的土样中普遍存在,并且是AQ1的优势固氮菌群.此外,还发现了4个新的nifH基因,分别是AQ1-12(KC412109)、AQ4-3(KC412133)、AQ4-4(KC412133)、AQ4-5(KC412133),其中后三者是土样AQ4的优势种群.

氮肥减施对花生根际土壤固氮微生物多样性的影响

设置施氮N3(64 kg/hm^2)、减量施氮N2(51 kg/hm^2)、减量施氮N1(34 kg/hm^2),不施氮N0共4个施氮水平,对花生单作、玉米花生间作体系中花生根际土壤样品运用Illumina MiSeq高通量测序技术测序并分析固氮微生物的多样性。结果表明,在单作花生根际土中固氮微生物的多样性和丰度随着氮肥的减施表现出升高的趋势,而在间作花生根际土中固氮微生物的多样性和丰度则随着氮肥的减施出现降低的趋势。对24个花生根际土壤样品进行测序分析得到,固氮微生物可操作分类单元(OTUs)在分类学门、科和属水平上可归类为8个门、29个科和37个属,其中在门水平上有3个优势类群,共占所有门的97.7%以上,分别为变形菌门(Proteobacteria)、细菌未分类门(p_unclassified_k_,norank_d_Bacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)。氮肥减施条件下固氮微生物群落结构在单作花生根际土壤中比较相似,在间作花生根际土壤差异较大。试验表明,氮肥减施有利于单作花生根际土壤固氮微生物的生长,增强固氮微生物相对土壤中其他微生物的竞争优势,提高固氮微生物的多样性和丰度。而氮肥减施不利于间作花生根际土壤固氮微生物的生长繁殖,降低了间作花生根际土壤固氮微生物的多样性和丰度。

固氮类微生物产氢机理研究进展

氢是一种无污染的新型、高效能源,受到广泛的重视。微生物制氢是氢能开发研究的一项重要内容。至今 已知的具有产氢活性的微生物有“光合细菌”(photosynthetic bacteria,PSB)、藻类(algae)和非光合细菌(non-photo- synthetic bacteria)。对固氮类微生物的产氢机理及影响产氢的因素、光合产氢的能量利用等进行综述。

甘肃地区道地药材根际固氮微生物分离鉴定

为调研甘肃中药材种植区的固氮微生物资源,从党参、黄芪和当归3种药材种植地的根际土壤中分离具有固氮酶活性的微生物,单菌株纯化并进行分子生物学鉴定,最后通过乙炔还原法检测各菌株的固氮酶活性。结果表明:这3种作物的根际土壤中固氮微生物资源丰富,共分离得到28株具有固氮酶活性的菌株,经鉴定主要为根瘤菌属、芽孢菌属、单孢菌属、无色杆菌属和粘着箭菌属等,固氮酶活性为53.5 C_2H_2nmol·(h·ml)-1~295.3 C_2H_2nmol·(h·ml)^(-1),无色杆菌属的固氮酶活性较高。此研究为下一步筛选适合中药材生长的微生物固氮菌肥的菌种提供一定的理论依据。

汞胁迫对普通白菜生长及土壤固氮微生物群落结构和丰度的影响

采用盆栽试验方法,以普通白菜品种四季小白菜为试材,应用荧光定量PCR和高通量测序(Illumina MiSeq)技术研究不同浓度汞胁迫对普通白菜生长及土壤固氮微生物nifH基因丰度、群落结构、多样性指数的影响。结果表明:低浓度汞处理对普通白菜生长有促进作用,增加了固氮微生物丰度和群落丰富度,而中、高浓度汞处理则表现抑制作用。在门和属水平上,变形菌门、厚壁菌门和慢生根瘤菌属、固氮螺菌属、地杆菌属、根瘤菌属为优势类群;高浓度汞处理降低了变形菌门、固氮螺菌属、地杆菌属、根瘤菌属的相对丰度,增加了厚壁菌门、慢生根瘤菌属的相对丰度。汞浓度越高对土壤固氮微生物群落结构影响越大,土壤pH、铵态氮含量和硝态氮含量是固氮微生物丰度和群落结构变化的主要影响因素。

非豆科作物和固氮微生物在协助菌影响下形成类根瘤

用果胶细菌处理禾本科，十字花科和葫芦科植物幼苗根系，根毛随着果胶细菌处理的时间而逐渐损伤、消除。然后，分别接种田菁根瘤菌，花生根瘤菌，扁豆根瘤菌，自生固氮菌和固氮螺菌；幼苗移栽２０～２５ｄ左右，根系即被感染而结瘤。白菜结瘤率可达９５％，黄瓜结瘤率为５０％左右。根瘤的石蜡包埋切片在光学显微镜下，可以明显地见到从根瘤的外皮层细胞至靠近中柱细胞，均有细菌分布。菌株ＯＲＳ５７１和１４７－３在白菜上形成的根瘤用乙炔还原分析法测定，表现明显的固氮酶活性。

稻田土壤固氮微生物的多态性研究方法进展

稻田土壤固氮微生物群落的地理分布和多样性,为生物固氮在农业实践中的高效应用提供了有力证据。实验室中传统的微生物分离、培养和分类方法,在反映土壤微生物的基因信息上有很大的局限,因此目前逐渐地被分子生物学的方法替代。PCR(聚合酶链式反应)-DGGE(变性梯度凝胶电泳)技术能够很好地分离PCR产物中的具体基因,为在时间与空间上追踪优势菌株提供了新的方法。该文以PCR-DGGE技术为主,阐述了利用分子生物学技术研究稻田土壤固氮微生物多样性的基本原理及研究进展。

茶树根际固氮微生物群落组成及生态位

根据生态学原理和方法,对茶树根际固氮微生物组成及生态位研究表明:茶树根际固氮微生物大致可分为3 大类10个种类,个体数量丰富;从时间生态位宽度指数和多样性指数测定得到,6,8 月分根际固氮微生物种类、个体数最多,生长发育旺盛,固氮作用最大,对土壤氮贡献也最大;从空间生态位宽度指数B和多样性指数H′测定得到,0～20cm 土层H′、B值大于20～40cm 土层的H′、B;从时间、空间二维生态位宽度测定得到,一年四季茶园根际固氮微生物的优势种为梭状固氮菌、芽孢杆菌、真菌类、杆状固氮菌4

不同土壤对茶树根际固氮微生物的影响

在地球上，生物固氮是土壤——植物——动物系统中氮素最大的源泉，因此，对土壤固氮微生物进行研究具有十分重要的意义［１］。茶树根际是摄取养分的主要区域，历来受到人们的重视［２］。近年来，笔者对不同土壤类型的茶园中茶树根际固氮微生物的组成，出现机率以及一年...

酸性红壤上玉米不同部位固氮微生物群落丰度和组成特征

【目的】发挥微生物固氮功能可降低农田化学氮肥的投入,对于缓解土壤酸化具有重要意义。固氮微生物广泛存在于植物体的各个部位,了解酸性土壤上作物不同部位固氮微生物群落特征,为挖掘其功能潜力提供数据支撑和理论基础。【方法】选择性状差异较大的耐铝玉米品种先玉335和铝敏感品种Mo17为试验材料,在酸性红壤上种植1个月后,收集玉米地上部、根部和根际土壤样品,分析玉米生物量、养分含量和根际土壤基本理化性质;采用实时荧光定量PCR和高通量测序技术,以nifH基因为标靶,分析不同玉米品种、不同取样部位(叶部、根部和根际土壤)固氮微生物群落的丰度、多样性和结构组成。【结果】先玉335地上和地下生物量显著高于Mo17,但是植株氮、磷浓度和根际土壤pH、铵态氮和速效钾含量却低于Mo17。实时荧光定量PCR结果显示,nifH基因丰度在玉米不同部位间的差异程度明显大于玉米品种间的差异,其中根部丰度显著高于根际土壤和叶部,而且先玉335根部nifH基因丰度要高于Mo17。高通量测序分析显示,变形菌门(Proteobacteria)和蓝藻门(Cyanobacteria)是固氮微生物的优势门,根际土壤和根部的优势菌属是慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium),而叶部优势菌属是细鞘丝藻属(Leptolyngbya),多数优势菌属相对丰度在玉米不同部位间呈现显著差异。取样部位显著影响固氮微生物群落多样性指数(Shannon指数和OTU数量),但同一部位品种间没有明显差异,其中根际多样性指数显著高于根部,两者均高于叶部。非度量多维尺度(NMDS)和PERMANOVA分析显示,取样部位对固氮微生物群落结构组成的影响程度显著高于品种的影响,根际土壤、根部和叶部三者之间的群落组成差异达到显著水平,而品种间仅仅根际土壤样品差异显著。【结论】酸性红壤上,玉米不同部位间的固氮微生物群落丰度、多样性和结构组成差异程度显著高于品种间的差异。根部固氮微生物丰度最高,暗示固氮潜力更大。叶部固氮微生物群落组成显著不同于根际土壤和根部,且有最低的丰度和多样性,这与叶片苛刻的环境条件密切相关。