国家级大连刺参原种场核心区生态环境质量和微生物群落结构周年变化及其相关性分析

水产原种是良种培育的种质基础和保护生物多样性的核心,为全面掌握我国首家国家级刺参(Apostichopus japonicus)原种场核心保种区状况,本研究于2022年7月至2023年5月对该核心保种区的水环境、沉积物环境进行了周年检测,同时利用高通量测序方法分析了海水和沉积物微生物群落结构周年变化,进一步完成生态环境因子与微生物群落结构相关性分析。结果显示,海水水质良好,除春季活性磷酸盐,夏、秋、冬季铅元素和秋季镍元素含量符合Ⅱ类水质标准外,其他水质指标均符合Ⅰ类水质标准,保种区水体属于贫营养级;沉积物中除了秋季铬元素含量未达到Ⅰ类沉积物标准外,其他全部指标均符合Ⅰ类沉积物标准,表明保种区生态环境保护良好。对海水和沉积物四季微生物群落结构分析结果显示,核心区水体共获得3796个OTUs,4个季节水体中的Shannon指数在5.90±0.04~6.84±0.01之间,秋季最高,夏季最低;沉积物中共获得4151个OTUs,四个季节沉积物的Shannon指数在6.06±1.44~7.88±0.22之间,夏季最高,春季最低。PcoA分析显示,水体和沉积物在四季的菌群结构存在差异,且水体的菌群结构受季节影响变化相对于沉积物而言更为显著。对不同季节的水体和沉积物菌群LEfSe分析结果显示,在不同季节的水体和沉积物样品中分别筛选到73和66个显著差异菌群(P<0.05),其中冬季沉积物中的代表性差异菌群包含弧菌科(Vibrionaceae)、冷单胞菌科(Psychromonadaceae),需要警惕冬季弧菌对刺参健康的潜在威胁。环境因子与菌群结构的相关性分析结果表明,温度、pH、盐度是影响水体菌群结构的主要环境因子,有机碳、硫化物、重金属(铜、铅)是影响沉积物菌群结构的主要环境因子。上述研究结果为评估保种核心区生态环境、解析其风险因子和影响因素提供支撑,为我国刺参原种的高效保种提供科学依据。

贻贝肽对厚壳贻贝稚贝生长发育及微生物群落结构的影响

为探究海洋生物活性肽对厚壳贻贝(Mytilus coruscus)生长发育的影响,本研究以厚壳贻贝稚贝为实验对象,通过投喂不同浓度的贻贝肽(0、7、9、10、70和90 mg/L),测定壳长、壳高、湿重等指标,以确定最适贻贝肽浓度,并对投喂前后的稚贝微生物群落进行分析,实验周期为56 d。结果显示,相较于未投喂贻贝肽的对照组,投喂9 mg/L的贻贝肽显著促进稚贝生长,且壳长、壳高和湿重分别提升了27.37%、32.35%和115.49%;同时发现,高浓度贻贝肽(70 mg/L和90 mg/L)对厚壳贻贝稚贝产生了致死效应。通过16S rRNA基因扩增和测序对比分析了28 d和56 d贻贝肽投喂组与未投喂组的厚壳贻贝稚贝微生物组群落结构变化。研究结果显示,投喂9 mg/L贻贝肽改变了稚贝微生物群落结构组成,提高了拟杆菌门(Bacteroidota)和变形菌门(Proteobacteria)的丰度,降低了放线菌门(Actinobacteriota)的丰度;同时,属水平分析发现,贻贝肽投喂组有效增加了鲁杰氏菌属(Ruegeria)、黏着杆菌属(Tenacibaculum)、居海杆菌属(Maribacter)、栖砂杆菌属(Arenibacter)、十八碳杆菌属(Octadecabacter)和希瓦氏菌属(Shewanella)等有益菌的物种丰度,显著减少了红球菌属(Rhodococcus)、气单胞菌属(Aeromonas)等潜在致病菌的丰度。综上,贻贝肽能有效促进厚壳贻贝的稚贝生长发育,并且可以优化厚壳贻贝微生物群落结构,研究成果将为后续开展贻贝肽等海洋生物活性肽对贝类稚贝中间培育以及海水贝类养殖可持续发展提供基础和数据支撑。

苔藓结皮对高寒草甸土壤养分及微生物群落结构的影响

苔藓是高寒草甸中重要的植物群落组成部分。为探究苔藓结皮对高寒草甸土壤特性的影响,以高寒草甸不同坡度(平地、缓坡、陡坡)苔藓结皮土壤为研究对象,以没有苔藓结皮的土壤为对照,研究苔藓结皮对高寒草甸土壤养分和微生物群落结构的影响。结果表明:苔藓结皮覆盖显著(P<0.05)提高了高寒草甸土壤中有机质(20.4%~100.7%)、硝态氮(64.9%~161.5%)、铵态氮(93.8%~236.1%)、速效钾(24.3%~50.7%)和全氮(47.0%~67.0%)等养分含量;提高了土壤中酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度,增加了土壤细菌群落的丰富度和多样性,降低了土壤中鞭毛菌门(Mortierellomycota)和坡地子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度,降低了土壤真菌群落的丰富度和多样性;苔藓结皮覆盖后的高寒草甸土壤养分和微生物群落也受到坡度的影响,细菌多样性在平地中最高,缓坡地中多数土壤养分含量较高且真菌多样性也为最高。因此,苔藓结皮可以改善高寒草甸的土壤肥力和土壤微生物群落结构,在高寒草甸生态系统维持和演替中具有重要作用,这种作用和坡度有关。

海(咸)水入侵对莱州湾南岸含水层微生物群落结构的影响

为了探究海(咸)水入侵对含水层微生物群落结构影响及微生物丰度与环境因素关系,在莱州湾南岸白浪河下游沿岸3眼监测井内,采集各含水层中地下水和沉积物样品;根据高通量测序结果,研究海(咸)水入侵对含水层微生物群落结构影响。结果表明:地下水中微生物丰富度和多样性均高于沉积物中的;随着海(咸)水入侵的加剧,地下水中微生物的丰富度和多样性降低,沉积物中微生物的丰富度和多样性则呈现波动变化并有升高的趋势;地下水中微生物以变形菌门、拟杆菌门为主,而沉积物中以变形菌门、放线菌门为主,在门以下微生物群落结构差异性较大,涅斯特连科氏菌属可作为识别海(咸)水入侵的标志微生物;地下水的Cl-、HCO-3含量和酸碱度对微生物群落结构影响显著,溶解性总固体、化学需氧量、全盐量对沉积物中微生物群落结构影响显著。

四种红鳍东方鲀养殖系统的微生物群落多样性研究

为了查明红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)池塘养殖系统微生物群落特征,本研究采用16S rRNA高通量测序技术,设置了红鳍东方鲀单养系统、红鳍东方鲀-美洲帘蛤(Mercenaria mercenaria)二元混养系统、红鳍东方鲀-日本对虾(Penaeus japonicus)-美洲帘蛤三元混养系统和红鳍东方鲀-日本对虾传统混养系统四种红鳍东方鲀养殖系统,对这四种养殖系统的红鳍东方鲀肠道微生物、水体微生物和沉积物微生物群落结构和多样性进行了比较研究。研究表明,弯曲杆菌门(Campilobacterota)、变形菌门(Proteobacteria)、螺旋菌门(Spirochaetota)和厚壁菌门(Firmicutes)是红鳍东方鲀肠道微生物群落中优势菌门,其中弯曲杆菌门是其特有的优势菌门。变形菌门、脱硫杆菌门(Desulfobacterota)、拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门和绿弯菌门(Chloroflexi)为沉积物微生物群落中优势菌门;变形菌门、蓝细菌门(Cyanobacteria)、拟杆菌门和放线菌门(Actinobacteriota)为水体微生物群落中优势菌门。不同养殖系统的红鳍东方鲀肠道微生物α多样性未见显著差异,但不同系统的红鳍东方鲀肠道、沉积物和水体的微生物群落结构存在显著差异。红鳍东方鲀肠道微生物与环境微生物相似性较低,表明肠道微生物组成受环境微生物的影响较小。冗余分析表明,环境微生物群落结构和多样性受沉积物和水体环境因子的影响,其中盐度、氨氮、亚硝氮、硝氮和总氮与水体菌群群落结构显著相关,而亚硝氮、硝氮和总氮则与沉积物菌群群落结构显著相关。研究结果表明,不同混养模式显著影响红鳍东方鲀肠道及环境的微生物群落结构,养殖模式不同导致的环境理化因子变化可能是导致环境微生物群落结构差异的重要原因。

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。

长期施用新鲜与腐熟畜禽粪肥土壤溶解性有机质与微生物群落的特征及其关联性

【目的】研究新鲜与腐熟鸡/猪粪长期施用下土壤溶解性有机质(DOM)的光学组分特征及其与微生物群落多样性和组成间的内在联系,为红壤区绿色循环农业实施策略的制定提供土壤生态方向的理论依据。【方法】基于国家土壤质量广州红壤观测试验站连续11年(2011—2022)的玉米-玉米-包菜轮作定位试验,包括5个处理,分别为不施肥对照、腐熟鸡粪、新鲜鸡粪、腐熟猪粪和新鲜猪粪。采集表层土壤样品,利用Illumina MiSeq高通量测序测定微生物群落,同时分析土壤DOM紫外-吸收特征及荧光吸收特征,测定相关化学性质,基于多元分析解析主要影响因子。【结果】腐熟粪肥显著提高了土壤有机质含量(122.5%—354.8%),腐熟鸡粪能有效提高土壤速效磷(1697.2%—3455.3%)和全磷(587.5%—812.5%)含量,腐熟猪粪主要提高土壤碱解氮(286.6%—311.3%)和全氮(326.4%—373.6%)含量。畜禽粪肥施用均显著提高了土壤DOM含量(60.3%—227.8%),其中猪粪处理对有色溶解性有机质(CDOM)含量提升效果最佳(118.1%—231.7%),鸡粪处理则增加土壤荧光溶解性有机质(FDOM)含量(293.4%—834.9%),且腐熟粪肥效果更佳(834.9%)。FDOM特征指标中,施肥处理的自生源指数均低于对照组(33.2%—39.2%),但腐殖化指数均高于对照组(40.3%—43.3%)。经平行因子分析拆分出4个荧光组分,施肥处理均主要富集C3(含富里酸和胡敏酸的中分子类腐殖质)和C4组分(含类色氨酸的大分子类腐殖质),促进FDOM类蛋白质成分转化为类腐殖质物质,且腐熟粪肥处理土壤C3与C4组分的最大荧光强度更高。腐熟鸡粪处理土壤具有更高微生物群落丰富度(Chao 1指数:19065.6)和多样性(Shannon指数:5.6—6.0),在提高微生物群落α多样性方面更具优势。不同处理对土壤微生物群落组成的影响存在差异,鸡粪处理以富营养类群Proteobacteria(31.2%—33.0%)、Gemmatimonadetes(4.1%)为主,猪粪处理以寡营养高效碳利用类群Acidobacteria(21.0%—21.6%)和硝化细菌类群Nitrospirae(2.6%—3.4%)为主。门与科水平共线性网络均以正关联为主,其中关联数最多的菌属为Rhodobacteraceae。冗余分析及随机森林模型预测均显示微生物群落主要受速效钾和DOM中C3组分影响,其中氮循环相关微生物类群的响应较为明显。【结论】长期施用不同来源粪肥主要带来养分和有机物输入介导的腐熟成分差异,腐熟粪肥可更好地提升土壤DOM腐殖化程度,其中土壤速效养分和DOM腐殖化组分是影响土壤微生物群落结构的主要影响因素,氮循环相关微生物类群对其响应尤为明显,在长期施用畜禽粪肥的土壤中应加以关注。

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。

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。

微生物菌肥对魔芋根际土壤养分及真菌群落的影响

微生物菌肥是一种低碳、无污染、无毒无害的环境友好型肥料,不仅能活化和改良土壤,还可促进农作物生长,增强其抗逆性,提高其产量与品质。为阐明微生物菌肥对魔芋根际土壤真菌群落的影响,为魔芋栽培管理的肥料选择提供科学依据,以不施基肥处理为对照,采用高通量测序技术分析施用微生物菌肥和有机肥后魔芋根际土壤养分含量及真菌群落结构、数量和功能的变化。结果表明:与不施基肥处理相比,施用微生物菌肥和有机肥后,魔芋根际土壤中氮、磷、速效钾的含量均增加,其中氮含量分别增加2.23%和46.27%,磷含量分别增加9.09%和57.58%,速效钾含量分别增加17.47%和517.25%;群落丰富度指数(Sobs、ACE、Chao)、群落多样性指数(Shannon)、群落均一性指数(shannoneven)均表现为微生物菌肥>不施基肥>有机肥,表明施用微生物菌肥能有效提高魔芋根际土壤中真菌群落丰富度、真菌群落多样性及均一性。微生物菌肥和有机肥处理的土壤样品中Saitozyma、被孢霉(Mortierella spp)的群落丰度均高于不施基肥处理,而不施基肥处理中假单胞菌(Pseudeurotium spp)和ParapHaeospHaeria的丰度高于微生物菌肥和有机肥处理。微生物菌肥能显著提升魔芋根际土壤氮、磷、速效钾的含量,并对改善土壤真菌群落结构具有一定促进作用。

制革污泥渗滤液中特征污染物对土壤氨氮转化及微生物群落结构的影响

【研究目的】查明制革污泥渗滤液中特征污染物(Cr(Ⅲ)、盐分、有机质)对土壤NH_(4)^(+)−N转化和微生物群落结构的影响,为制革污泥的安全农用及土壤NH_(4)^(+)−N的污染防控提供理论依据。【研究方法】通过土壤培养实验,研究不同污染物影响下土壤中NH_(4)^(+)−N向NO_(3)^(−)−N的转化规律,并利用高通量测序对比分析不同条件下的微生物群落组成和结构变化特征。【研究结果】制革污泥渗滤液中特征污染组分对土壤中NH_(4)^(+)−N硝化过程的抑制程度排序为:Cr(Ⅲ)>盐分>有机质。外源Cr(Ⅲ)进入对土壤中NH_(4)^(+)−N的转化速率和转化量具有明显抑制作用,而土壤中盐分和有机质主要影响硝化作用的启动时间和降低硝化速率。随着土壤中Cr(Ⅲ)含量由100 mg/kg增加到250 mg/kg,培养90 d后NH_(4)^(+)−N的转化量由94.23%降低到19.38%。高浓度Cr(Ⅲ)和盐分在污染初期对土壤中微生物丰度和群落结构影响显著,随土壤老化过程中Cr(Ⅲ)生物有效性降低及微生物适应性增强,不同污染特征土壤中微生物群落结构和组成逐渐趋同,硝化功能菌(Nitrosospira、Nitrosomonas和Nitrosospira)丰度增加明显。【结论】冗余(RDA)分析结果表明,影响制革污染土壤中微生物群落结构演变的主要特征因子是Cr(Ⅲ)(R^(2)=0.53,P<0.01)、NH_(4)^(+)−N(R^(2)=0.59,P<0.005)和NO_(3)^(−)−N(R^(2)=0.53,P<0.01)。

二乙二醇丁醚好氧污泥微生物群落结构及降解途径分析

采用好氧生物法对二乙二醇丁醚(DGBE)进行降解,过程中逐步提升进水DGBE浓度考察其降解效果。分别在驯化前、驯化稳定期和高浓度驯化期获取活性污泥样品进行高通量测序分析,并基于降解中间产物推测出DGBE可能存在的降解途径。实验结果表明:DGBE质量浓度低于832.85 mg/L时,DGBE和COD的去除率分别可达到99%和93%以上,继续提升进水浓度则去除率出现下降趋势。DGBE驯化后活性污泥微生物的丰富度和多样性大幅降低,驯化稳定期的优势菌门为Proteobacteria(78.59%),优势菌属为Cupriavidus(42.44%)和Rhodanobacter(20.02%),高浓度驯化期Actinobacteriota(51.15%)超越Proteobacteria(43.41%)成为丰度最高的菌门,Nakamurella(49.81%)为主要优势菌属。检测到DGBE的主要中间产物包括乙二醇丁醚、丁醛和乙烯基正丁醚,分析其可能的降解途径为ω-β-氧化降解途径和次末端氧化导致的醚键断裂降解途径。

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。

基于土壤微生物群落结构的参地土壤改良研究进展

改良参地土壤是缓解参地资源紧缺、促进人参种植业健康持续发展的有效途径。综述土壤微生物群落结构改变与连作障碍关系,参地土壤化学消毒、农业改良和微生物防治对土壤微生物的影响。结果显示:微生物制剂可以通过调整土壤微生物群落结构、拮抗病原菌、激活养分等有效防治人参病害及改良参地土壤;开发高效、具有广谱抑菌活性的微生物混合菌剂,辅以化学消毒、农业改良等土壤改良技术是改良参地土壤及防治人参病害的关键。

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。

化肥减量配施有机肥对植烟土壤理化特性和微生物群落结构的影响

探究化肥减量配施有机肥对植烟土壤理化性质和微生物群落结构的影响,为烟草生产上肥料减量和有机肥的合理施用提供理论参考。以常规施肥不配施有机肥为对照(CK),采用Illumina高通量测序技术,结合生物信息学,分析化肥减量10%(T1)、化肥减量10%+芝麻饼肥(T2)、化肥减量10%+腐殖酸肥(T3)、化肥减量10%+芝麻饼肥+腐殖酸肥(T4)等不同处理下土壤理化性质和微生物群落结构的变化特征。结果表明,与CK相比,T1处理的植烟土壤养分含量和土壤酶活性均下降、土壤物理特性略有改善,配施有机肥使土壤养分和物理特性得到进一步改善,容重降低、含水率和孔隙度增加,T2和T4处理的有效磷、速效钾含量显著高于CK和T1处理,所有配施有机肥处理的土壤酶活性均显著增加。配施有机肥增加了植烟土壤中的细菌和真菌门类,其中优势细菌门类均为变形菌门和放线菌门,其次是厚壁菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、酸杆菌门,优势真菌门类为子囊菌门、子囊菌门盘菌亚门、被孢霉门、绿藻门、纤毛虫门、担子菌门。Alpha多样性指数表明,化肥减量降低了微生物群落的丰富度,但配施有机肥处理增加了细菌和真菌群落多样性指数,其中细菌群落丰富度提高更明显。RDA分析表明,影响土壤微生物群落结构与多样性的重要土壤理化因子包括有机质、速效钾、碱解氮、有效磷和土壤物理特性等,相对而言土壤理化因子对细菌群落结构的影响更大。综上,化肥减量配施有机肥对土壤养分、物理特性、土壤酶活性及微生物群结构有显著改善效果,尤其以同时配施芝麻饼肥和腐殖酸肥处理的效果更佳。

有机肥对玉溪植烟土壤有机质组分和微生物群落结构的影响

为进一步明确有机肥增施对植烟土壤微生态环境的影响及其内在相互作用,通过田间试验,在常规化学肥料基础上分别增施0、3000、6000和12000 kg·hm^(-2)有机肥,研究其对土壤有机质组分、理化性质及微生物群落特征的影响。结果表明,增施有机肥显著提升了植烟土壤pH及有机质和速效养分含量;随着有机肥施入量的增加,土壤颗粒有机质、水溶性有机碳、微生物量碳氮及轻组有机质含量均呈现增加趋势,其中有机质含量提升7%~28%,速效钾含量提升10%~61%,微生物量碳提升14%~20%,微生物量氮提升24%以上。增施有机肥处理提高植烟土壤细菌与真菌的ACE指数,土壤中变形菌门、担子菌门、枝顶孢霉属、假单胞菌属等有益菌群的丰度明显增加;Bryobacter、Haliangium等菌群丰度明显降低,且其丰度与土壤活性有机质含量呈负相关。综上所述,增施有机肥刺激了土壤有益微生物菌群的生长和繁殖,提高了植烟土壤活性有机质组分含量,改善了土壤理化性状。

不同种类和裂解温度生物质炭添加对稻田土壤微生物多样性和群落结构的影响

为探讨制备生物质炭的原材料和裂解温度对土壤微生物的影响,采用露天盆栽培养试验,分别将350、550、750℃裂解温度制成的玉米秸秆和水稻秸秆生物质炭添加到稻田土壤中培养60和360d,采用IlluminaNovaseq技术分析了其对稻田土壤细菌和真菌多样性和群落结构及差异微生物的影响。结果表明:添加两种生物质炭培养360d均使稻田土壤细菌丰富度、多样性提高,其中水稻秸秆生物质炭提高最为明显;土壤中细菌优势类群为浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteria)。土壤中真菌群落随着添加生物质炭培养时间的延长,其丰富度和多样性表现为先降低后升高的趋势;土壤中优势真菌类群为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota);真菌科水平物种丰度更加均匀,土壤中普遍检测出壶菌门(Chytridiomycota)和毛霉门(Mucoromycota)。培养60 d时,添加550℃裂解温度玉米秸秆生物质炭处理提高细菌和真菌丰富度和多样性的效果最好,不同裂解温度水稻秸秆生物质炭添加导致真菌群落存在不同的优势门类,改变了土壤微生物群落结构。综上,在稻田土壤中,与玉米秸秆生物质炭相比,水稻秸秆生物质炭施加360d后提高土壤微生物多样性效果更好。生物质炭原材料种类是影响土壤微生物多样性的重要因素,裂解温度能够影响微生物的群落结构,尤其是水稻秸秆生物质炭裂解温度对真菌群落结构的影响。

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。

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。