污水处理过程中微生物群落结构与功能关系研究

污水处理过程中,活性污泥系统的功能取决于占优势的微生物群落结构,而不同的污水处理系统对不同的微生物群落有富集作用。近年来针对活性污泥系统的微生物群落结构和功能不断进行研究,对提升污水处理效率有至关重要的意义。随着科技的进步,在高通量测序技术的辅助下,前人开展了大量关于活性污泥系统中微生物群落结构的研究,也获得了很多成果和关注,这些成果推动了我国的污水处理技术的提升。本文讨论了污水特征、污水处理工艺和参数对活性污泥系统中微生物群落结构和功能的影响,并且提出了提高污水处理效率的策略,旨在为提高我国污水处理技术提供一些理论性的参考。

土壤微生物群落结构与功能对铬与总石油烃复合污染的响应机制研究

铬与总石油烃的复合污染对土壤微生物生态系统的影响研究鲜有报导。采用HiSeq高通量测序、LEfSe、Tax4Fun、关联网络等方法探究了不同污染程度铬(Cr)与总石油烃(TPH)复合污染土壤中微生物群落结构与功能特征。结果表明,Cr与TPH均会对土壤菌群结构与功能产生较大影响,二者均降低了菌群alpha多样性。重度Cr与中度TPH复合污染土壤中拟杆菌门和厚壁菌门得以富集,而TPH重度污染提升了群落中变形菌门的含量。重度Cr与中度TPH复合污染土壤中微生物群落功能中更多地富集了核酸损伤修复层面的功能网络,而单独的重度TPH污染更多的是改变土壤菌群的碳源能量的代谢方式。通过关联分析发现Parvibaculum和Rhodoferax可作为TPH污染修复候选菌,Lactobacillus和Sulfurifustis可作为铬污染修复候选菌;暂未发现同时修复Cr与TPH复合污染的修复候选菌。本文从微生态角度为筛选生物修复菌种提供了新视角。

微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物群落结构与功能的影响

微塑料作为一种新污染物普遍存在于各类环境介质中,土壤环境中的微塑料污染已受到全球的广泛关注。该研究围绕农田土壤中微塑料污染这一主题,在总结分析国内外最新研究进展的基础上,综述了微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物生物量以及微生物群落结构与功能的影响。通过农业活动等途径进入农田土壤的微塑料会在非生物和生物作用下发生风化和降解,并对土壤理化性质、养分循环和污染物相互作用产生影响,进而影响微生物生物量、微生物群落结构与多样性、土壤酶活性,以及碳、氮循环和污染物降解等土壤生物地球化学过程,且微塑料对上述指标的影响与微塑料自身性质、土壤类型和暴露条件等多种因素有关。最后,对未来土壤微塑料的研究方向做了展望,以期为后续研究提供参考和思路。

生活垃圾填埋场微生物群落结构与功能

生活垃圾进入到卫生填埋场后,在微生物菌群的作用下经历了好氧、厌氧酸化、初期产甲烷以及稳定产甲烷阶段逐步达到稳定,同时其有机质最终生物转化为甲烷。对基于传统微生物技术与新发展的宏基因组等生物技术研究填埋场各阶段微生物菌群结构与功能的结果进行综述,发现生活垃圾组成异质化及垃圾所处环境不同造成了填埋场微生物群落因地各异。并提出了此环境群落变化的主要研究难点和研究方向。

间作与接种AMF对连作土壤微生物群落结构与功能的影响

为了探明间作种植模式和接种AMF对连作土壤的影响,试验选取马铃薯连作10年土壤为基质,采用两因素随机区组盆栽实验设计,研究间作及接种AMF对连作土壤微生物群落结构及功能的影响。结果表明:在不同间作模式及AMF接种后,连作土壤微生物群落结构、功能均有不同程度的差异。间作调控后马铃薯||玉米||蚕豆处理土壤细菌比例最高,放线菌次之,真菌最低;Biolog Eco板平均颜色变化率(AWCD)比对照高36.77%。间作并接种AMF(Gloumus etunicatum)后,土壤微生物功能多样性增强,土壤真菌的比例上升,细菌、放线菌的比例下降;马铃薯||蚕豆、马铃薯||玉米||蚕豆土壤孢子密度与其他处理有显著差异(P<0.05);马铃薯||玉米||蚕豆处理在培养96 h后的平均颜色变化率(AWCD)值比单作高48.96%。各处理土壤根际微生物群落在2种方式的调控下对碳水化合物、氨基酸碳源利用强度较高,对芳香化合物的利用能力较弱;调控后碳源利用类型开始从碳水化合物、胺类化合物向胺类化合物和多聚化合物利用类型转变。间作调控和AMF调控对土壤微生物群落功能多样性的增加可能存在一定的叠加效应。土壤微生物群落结构、功能多样性的变化是多种因子综合作用的结果。

马铃薯间作栽培对土壤微生物群落结构与功能的影响

为揭示作物种间作用对土壤微生物的影响机制,本研究通过田间定位试验,采用磷脂脂肪酸(PLFA)等方法,研究马铃薯与蚕豆、马铃薯与荞麦间作下土壤微生物群落结构及功能的变化规律。结果表明,与单作马铃薯相比,马铃薯/蚕豆、马铃薯/荞麦间作后土壤细菌、放线菌生物量均有所提高,革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌比值升高。培养120 h时,马铃薯/荞麦间作较马铃薯/蚕豆间作土壤平均颜色变化率(AWCD)高,土壤微生物对主要碳源化合物的利用能力增强;与马铃薯单作相比,马铃薯/蚕豆间作土壤微生物群落的丰富度、均匀度指数分别降低了35.6%、47.0%,但优势度指数增加了2.07倍;马铃薯/荞麦间作土壤微生物群落的丰富度指数降低了13.7%,但均匀度和优势度指数分别增加了8.8%和3.4%。多元分析(RDA)结果表明,间作栽培条件下土壤微生物群落组成及功能多样性与土壤全氮、速效磷、速效钾有相关关系。综上,马铃薯与不同作物间作栽培能够改变土壤微生态环境,影响土壤微生物群落结构及功能多样性。本研究为宁夏南部山区马铃薯合理间作作物选择提供了科学依据。

渡良濑游水地土壤微生物群落结构与功能研究

利用BIOLOG和磷脂脂肪酸(PLFA)技术,研究了受足尾铜矿废水影响下的日本西那须地区渡良濑游水地东、西两侧土壤生物学特性、微生物群落结构及功能变化。结果表明:东侧(对照区)土壤全铜含量为45.07mg/kg,有效态铜含量为0.42 mg/kg,同西侧相比,平均降低了19.32%和89.95%。土壤呼吸速率主要受土壤有效态铜、土壤有机质和C/N的影响。随土层深度增加,土壤微生物量氮和溶解性氮都迅速减小,东侧土壤具有较强的氮矿化能力。渡良濑游水地东、西两侧0-5 cm土层土壤的微生物群落生理代谢剖面在培养48 h后出现明显变化;土壤微生物群落的平均颜色变化值(AWCD)随培养时间的延长,趋于平缓增加。在48 h时培养后,西侧位点土壤的AWCD值与东侧相比,分别下降了40%,34%和16%;除B位点样品在20-40 cm土层深度的AWCD略高于其它3个位点外,其余样品的AWCD无明显差异。渡良濑游水地东侧土壤微生物对单一碳源底物的利用能力较高,土壤微生物群落利用碳源的功能多样性也较高。渡良濑游水地西侧区域C位点土壤的格兰仕阳性菌、格兰仕阴性菌、放线菌数量均显著高于东侧A位点,但渡良濑游水地东侧区域土壤3大类群微生物中细菌和放线菌比例更高。在渡良濑游水地自然恢复30多年后,东、西两侧土壤微生物群落结构与功能仍存在较明显的差异。

生草栽培对南丰蜜橘园土壤微生物群落结构与功能特征的影响

为探究橘园生草对土壤微生物群落结构与功能特征的影响,本研究以南丰蜜橘(Citrus reticulita Blanco cv.Kinokuni)为研究对象,设置行间播种白三叶草(Trifolium repens)、黑麦草(Lolium multiflorum)、自然生草和清耕4个处理,采用荧光定量PCR技术和Illumina HiSeq高通量测序技术,研究不同生草条件下南丰蜜橘园土壤微生物的群落结构与功能特征。结果表明,橘园生草有利于增加土壤有机质和氮、磷、钾的供应,改善土壤肥力。黑麦草处理显著提高了细菌群落ACE指数、真菌群落Chao1指数和Simpson指数,表明人工生草栽培可以提高微生物群落丰富度和多样性。橘园土壤中检测到24个细菌门类,其中变形菌门(30.94%~55.06%)、酸杆菌门(19.07%~33.14%)、绿弯菌门(7.54%~13.54%)和放线菌门(6.81%~13.41%)为优势菌门;检测到9个真菌门类,其中子囊菌门(44.94%~87.00%)、担子菌门(5.12%~12.99%)和被孢霉门(0.65%~13.46%)为优势菌门。主坐标分析结果表明,细菌和真菌群落组间差异大于组内差异。相关性分析表明,土壤有机质含量、速效磷含量、全钾含量、碱解氮含量和pH对细菌群落结构影响较大;有机质含量、速效磷含量、全磷含量、速效钾和全氮含量对真菌群落结构影响较大。综上,人工种植黑麦草和白三叶草不仅改善了土壤氮、磷、钾养分供应,而且显著提高了微生物群落丰富度和多样性,优化了土壤细菌和真菌群落结构,有利于促进南丰蜜橘产业的可持续发展。

民勤绿洲退耕地土壤微生物群落结构与功能多样性特征

为明确退耕阶段对土壤微生物群落结构和功能的影响,选取3个不同退耕阶段的荒漠绿洲区土壤为研究对象,通过宏基因组测序技术来研究不同阶段退耕地中土壤微生物群落的结构和功能多样性特征.结果表明,3个阶段退耕地土壤中放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度存在显著差异,为优势菌门.与退耕前期相比,退耕修复后期增加了群体感应、卟啉与叶绿素代谢、泛酸盐和辅酶A生物合成以及苯乙烯降解的功能基因比例,且相对丰度存在显著差异(P<0.05),表明不同退耕阶段改变了土壤微生物群落营养循环与能量代谢的功能潜力. RDA结果表明电导率(EC)、速效钾(AK)和全氮(TN)对土壤微生物功能组成具有显著影响,其中EC对微生物功能组成的影响最大.不同退耕阶段对土壤微生物群落结构和功能组成多样性具有显著影响,在民勤绿洲退耕地生态修复中,微生物群落结构和功能组成对不同阶段的土壤修复敏感性可综合相关指标进行考虑.

半纤维素分解菌群HMC的微生物群落结构及功能

为明确半纤维素分解菌群HMC(hemicellulolytic microbial consortium)的微生物群落结构及其在半纤维素降解中的潜在功能;该研究测定了其在降解半纤维素主链木聚糖及玉米芯的典型理化指标,并利用16S rDNA测序技术及生物信息学手段对其微生物群落结构及功能注释进行了宏基因组学分析。结果表明,HMC在7 d内能高效降解木聚糖和玉米芯,降解率达80%,木聚糖降解产生的高值产物包括还原糖、甲酸、乳酸及乙酸,最高浓度分别为1.30、0.50、1.19与1.23 mg/mL,HMC降解玉米芯时可累积挥发性脂肪酸浓度高达3.54 mg/mL。HMC是由厚壁菌门Firmicutes的多个属的微生物组成的复合微生物菌群,宏基因组分析揭示了HMC在木聚糖降解过程中的关键碳水化合物活性酶系;HMC的半纤维素降解酶系完整,包括19个木聚糖分解及下游产物代谢相关的酶;同时涵盖了乙酸、乳酸等半纤维素关键分解产物代谢相关的通路。HMC蕴含半纤维素及玉米芯高值生物转化的潜力,该研究为深入探究半纤维素在生物降解应用中的分子机制提供了重要线索,有助于推动天然半纤维素生物降解技术的发展。

不同颜色酱香型大曲微生物群落结构及功能比较

由于固态发酵的异质性,导致酱香型大曲常常出现黑色、褐色及黄色3种不同类型大曲,为了解其质量差异,对不同颜色大曲的微生物群落结构、酶活力和挥发性风味物质进行分析,并对其进行基因功能预测。基于微生物多样性组成,利用线性判别分析研究了3种颜色大曲微生物差异,通过PICRUSt2对其功能差异进行了预测,并基于相关性分析研究了微生物与酶活力和风味之间的关系,同时,比较了理化指标差异。结果表明,黄曲的特征微生物为嗜糖假单胞菌属(Pelomonas)、副球菌属(Paracoccus)、螯台球菌属(Chelatococcus)、嗜热真菌属(Thermomyces)和unclassified_Nectriaceae,褐曲的特征微生物为被孢霉属(Mortierella),黑曲的特征微生物为嗜热子囊菌属(Thermoascus)和镰刀菌属(Fusarium);3种颜色的大曲微生物的功能差异主要体现在碳水化合物代谢和氨基酸代谢;糖假单胞菌属、副球菌属和螯台球菌属主要影响苯甲醇、苯乙醇、苯酚和邻苯二甲醚的合成;被孢霉属与十六酸乙酯和酯化力呈正相关;嗜热子囊菌属和镰刀菌属是引起大曲高酯化力的关键微生物,黑曲的淀粉含量显著低于黄曲和褐曲,而水分、总酸和还原糖含量均高于黄曲和褐曲。该研究阐明了3种颜色大曲质量差异,其结果可为评价酱香型大曲质量提供参考。

黄精对麦曲微生物群落结构及其功能基因的影响

目的:探究分别添加2.5%及5%质量分数的黄精对麦曲微生物群落结构及功能基因的影响,在此基础上为今后黄精麦曲的选择提供理论参考。方法:通过宏基因组学技术对黄精麦曲中的微生物组成及功能基因进行注释,使用主成分分析、堆叠柱状图及聚类热图等方法分析黄精对麦曲的微生物群落结构及功能基因的影响。结果:添加质量分数为2.5%的黄精制作的麦曲(HJ100)物种丰富度及均匀度均高于质量分数为5%(HJ200)及未添加黄精的麦曲(PTMQ);三者在属、种水平上均存在差异,其中HJ100的优势属为Aspergillus、Paecilomyces、Rasamsonia、Limosilactobacillus、Rhizopus、Klebsiella、Pantoea及Puccinia;HJ200与PTMQ的优势属均为Asper-gillus、Paecilomyces及Rasamsonia;HJ100优势种为Paecilomyces varioti、Rasamsonia emersonii、Limosilactoba-cillus pontis、Pantoea agglomerans、Rhizopus microsporus及Puccinia striiformis,HJ200与PTMQ的优势种均为Paecilomyces varioti和Rasamsonia emersonii;与HJ200及PTMQ相比,HJ100所注释出的功能基因的相对丰度展现出更高的均匀性,同时又具有高丰度的与碳水化合物代谢、蛋白质和氨基酸代谢的功能基因,该基因与黄酒的品质直接相关;酿造实验表明HJ100酿造的黄酒在总糖和多糖含量等指标上均优于HJ200及PTMQ,可保障黄酒的功能性与品质,且HJ100具有与PTMQ及HJ200相同的发酵能力。结论:添加2.5%质量分数的黄精,能够提高麦曲物种丰富度及均匀度和品质,可用于今后的黄酒酿造。

不同轮作模式对稻田土壤肥力和微生物群落结构的影响

为了探索不同水稻轮作模式对稻田土壤微生物群落结构的影响,以及与土壤养分供给的关系,本研究采用高通量测序技术对3种不同轮作模式下(水稻-小麦轮作、水稻-紫云英轮作、水稻-休耕)土壤细菌和真菌的群落结构变化进行分析,并进一步探讨了微生物群落结构与土壤养分含量之间的相互关系。结果表明:水稻-紫云英轮作模式能够明显改善稻田土壤的综合肥力,紫云英连续翻压还田后显著提高了土壤中总氮(TN)和有效氮(AN)的含量。土壤微生物群落结构方面,不同种植模式对细菌群落结构的影响大于真菌。水稻-紫云英轮作模式中优势菌群如酸杆菌门(Acidobacteriota)和子囊菌门(Ascomycota)等的富集有助于促进土壤生态系统的养分循环与生态健康。不同种植模式条件下土壤养分的变化如TN、AN、总钾(TK)及速效钾(AK)等可能是导致土壤细菌和真菌群落结构发生变化的主要驱动因素。稻田土壤中细菌群落结构对于土壤养分变化的敏感性要高于真菌。综合来看,水稻-紫云英轮作模式是更加适合水稻生态可持续栽培的种植模式,能够明显改善稻田土壤的综合肥力和土壤微生态环境。

生草对山核桃林地土壤微生物群落结构和多样性的影响

山核桃林下设置3种人工生草(油菜、绵枣儿、野豌豆)及清耕(对照)4个处理,种植4年后,采用高通量测序技术分析各处理土壤微生物群落结构及多样性,研究不同处理微生物与环境因子关联性。结果表明:山核桃林下不同生草处理占优势地位的土壤细菌群落为酸杆菌门和变形菌门,油菜处理上层(0~10 cm)土壤较下层(20~40 cm)变形菌门的相对丰度提高71.41%;各生草处理占优势地位的真菌群落为子囊菌门、担子菌门和球囊菌门,上层(0~10 cm)土壤球囊菌门相对丰度较对照分别提高202.81%、193.90%、65.04%,各生草处理上层土壤细菌群落物种组成均匀度较高且物种丰富,油菜处理上层土壤Chao1、Shannon、Ace指数显著高于其他生草处理。土壤真菌群落的多样性指数各处理间均未达到显著性差异。树状聚类图显示,不同生草处理对土壤的细菌、真菌群落均具有显著的影响。基于门水平下土壤群落结构和环境因子的典范对应分析(CCA)可知,细菌群落结构与pH、全磷、有效磷呈极显著正相关,与有机质呈显著正相关;真菌群落结构与pH呈极显著正相关,与全磷、有效磷、过氧化氢酶呈显著正相关。这说明不同生草处理对山核桃林地土壤微生物影响较大,选择适宜的生草种类可改善土壤微生物群落结构,提高细菌群落物种组成均匀度及丰富度,其中油菜综合效果最好。

饲料中添加乳酸杆菌对红螯螯虾生长性能和肠道微生物群落结构的影响

试验旨在研究饲料中添加乳酸杆菌(Lactobacillus)对红螯螯虾生长性能和肠道微生物群落结构的影响。选取600尾初重(0.55±0.05) g的红螯螯虾虾苗,随机分为4组,每组3个重复,每个重复50尾虾苗。CA组、TB组、TC组和TD组分别在基础饲料中添加0、1.8×10^(5)、1.8×10^(6)、1.8×10^(7) CFU/g乳酸杆菌。试验期45 d。结果显示,与CA组相比,TB组和TC组红螯螯虾的末重、增重率和特定生长率显著升高(P<0.05),TC组饲料系数显著降低(P<0.05),TD组的生长性能未进一步增加。饲料中添加乳酸杆菌明显改变了红螯螯虾的肠道菌群结构,提高了肠道有益菌类的多样性和丰度,抑制条件致病菌的生长,该效应在前期尤其明显。研究表明,饲料中添加1.8×10^(6) CFU/g乳酸杆菌可以明显改善红螯螯虾的生长性能,增加红螯螯虾肠道有益菌的多样性和丰度,抑制条件致病菌的生长,有利于虾体健康。

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。

南四湖消落带底泥中磷及微生物群落结构研究

研究不同频率干湿交替条件下,南四湖消落带底泥磷形态变化及其与生物群落结构的关联性,可为维持南四湖消落带水生态系统健康及保障南四湖水质提供技术支持。文章模拟了南四湖消落带底泥不同频率干湿交替过程,通过高通量测序技术分析了底泥生物群落的变化特征。结果表明:在干湿交替过程中,底泥总磷、无机磷呈降低趋势,而有机磷基本保持不变;不同干湿交替过程中消落带底泥微生物群落结构比较稳定,但群落丰度变化显著;频繁干湿交替不利于消落带底泥保持微生物多样性;消落带底泥中蓝藻门(Cyanobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobiota)与底泥中NaOH-P呈显著负相关,变形菌门(Proteobacteria)与总磷则呈正相关。

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。

不同施肥措施对黄芩根际微生物群落结构的影响

探究不同施肥措施对黄芩根际细菌群落结构和种间互作关系的影响,为黄芩的合理施肥和提高土壤微生物多样性提供理论依据。采用高通量测序技术对不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施生物有机肥(NPKM)3个处理的野外黄芩根际土壤样本细菌多样性、群落结构和网络关系进行测定和分析。结果表明,与CK和NPK处理相比,NPKM处理显著增加了细菌多样性,增幅分别为11.51%和7.37%。与CK相比,NPK和NPKM处理均显著改变了细菌群落结构。不同处理中,变形菌门是丰度最高的门,其相对丰度均高于28%,此外,CK的优势菌群为寡营养型的酸杆菌门,NPK处理的优势菌群为富营养型的变形菌门和拟杆菌门,NPKM处理的优势菌群为能降解复杂有机物的放线菌门和绿弯菌门。网络分析的结果表明,黄芩根际土壤细菌各物种间的正相关性达64.32%,表明物种间主要呈现出互相合作的关系,与NPK处理相比,CK和NPKM处理的网络节点数分别增加了4.76%和5.95%,而边数则分别增加了12.13%和10.54%,说明仅施化肥不利于增强土壤微生物群落之间的联系和系统稳定性。综上所述,施用化肥,特别是化肥配施生物有机肥可以通过增强土壤细菌种间互作联系,优化群落组成,为黄芩生长提供更适宜的环境。

氮添加土壤微生物群落结构影响微生物碳利用效率

尽管近年来中国氮(N)沉降水平逐渐趋于稳定,但中国东南地区N沉降相比于其他地区仍处于较高水平。N沉降对陆地生态系统碳循环过程的影响不容忽视。微生物碳利用效率(CUE)是指微生物将吸收的碳转化为生物量碳的效率,高微生物CUE意味着高土壤有机碳存储潜力。因此,探究N沉降背景下微生物CUE的变化将有助于进一步认识陆地生态系统土壤碳存储的变化。然而,目前关于N沉降下微生物群落结构的变化如何影响微生物CUE鲜有报道。在福建省泉州市戴云山国家级自然保护区的罗浮栲林通过N添加模拟N沉降。实验共包括三个N添加处理:对照(CT,+0 kg hm^(-2)a^(-1))、低氮(LN,+40 kg hm^(-2)a^(-1))和高氮(HN,+80 kg hm^(-2)a^(-1))。测定不同处理土壤基本理化性质、微生物生物量、酶活性和CUE,并使用高通量测序对微生物群落结构和多样性进行测定。结果表明,N添加显著影响微生物CUE,随着N添加水平的增加,CUE逐渐增加;相反,土壤pH、可提取有机碳(EOC)和微生物生物量碳(MBC)均呈现下降趋势。N添加对土壤微生物群落α多样性总体上无显著影响。非度量多维度尺度(NMDS)分析表明,N添加显著改变了微生物的群落结构。尤其对于真菌而言,不同N添加处理的真菌群落明显分开为三簇。微生物CUE分别与土壤pH、EOC和真菌NMDS1呈显著的负相关关系,与矿质氮含量呈现显著正相关关系。随机森林分析表明,N添加下影响微生物CUE的类群主要是富营养菌(如变形菌门和子囊菌门)。研究表明N添加下,微生物CUE不仅受土壤养分有效性和pH的调控,同时还受土壤微生物群落结构的影响。未来进一步探究N添加下土壤微生物关键类群的变化可能有助于揭示森林生态系统碳存储过程。