竹豆间种对柑橘园土壤化学性质及微生物碳源代谢特征的影响

选择红壤丘陵区典型柑橘园,设置清耕、自然生草和竹豆间种3种种植模式,研究不同种植模式下柑橘园土壤化学性质、微生物生物量、微生物碳源代谢特征变化,并探明主导碳源代谢特征变化的土壤环境因素。结果表明,相对于清耕和自然生草种植模式,竹豆间种模式下柑橘园土壤pH提高了24.03%和21.65%,有机碳、碱解氮、有效磷、速效钾分别提高了19.40%和25.14%、14.02%和18.61%、2.69和3.12倍、63.40%和1.14倍。柑橘园土壤微生物生物量碳受种植模式影响不显著,但是竹豆间种显著提高了土壤微生物碳源利用能力(Average well color development,AWCD)和均匀度指数。竹豆间种模式下土壤微生物对于酰胺、氨基酸、酚类和多聚物等多个大类碳源的代谢强度显著高于其他处理,清耕模式下土壤微生物对于糖类尤其是赤藓糖醇、葡萄糖-1-磷酸、D-纤维二糖的代谢强度显著高于其他处理。逐步回归分析结果表明,微生物的碳源利用能力和土壤有机碳密切相关,而pH是影响微生物功能多样性及多个特异性碳源代谢强度的首要因素。冗余分析结果表明,柑橘园土壤微生物碳源利用模式受土壤环境因素影响的大小顺序为:pH>有效磷>碱解氮>有机碳>速效钾。因此,竹豆间种能够缓解柑橘园土壤酸化,提高土壤养分含量,改善微生物群落结构和功能多样性,有利于柑橘园土壤生态健康和可持续利用。

中国东北黑土土壤剖面微生物群落碳源代谢特征

利用Biolog Eco微平板培养法,对中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站农田(CL)、恢复草地(GL)和人工林地(FL)土壤剖面不同深度土壤中微生物群落碳源代谢特征进行研究。理化性质结果显示,有机碳、全氮和碱解氮含量随深度增加逐渐减少,p H则是上层土壤低于底层。可培养微生物数量从表层(0—20 cm)到底层(180—200 cm)逐渐减少,在表层(0—20 cm)3种可培养微生物数量均为草地>农田>林地。可培养微生物主要生活在近地表0—60 cm土层中,在60—200cm土层中3种利用方式下可培养细菌、真菌和放线菌数量基本相同。Biolog结果显示,在0—40 cm土层中微生物群落活性最大,底层(180—200 cm)土壤微生物群落活性最小。3种利用方式剖面微生物群落Shannon多样性指数和碳源利用数量从表层到底层逐渐减少,并且与SOC和TN呈极显著正相关关系(P<0.05)。与农田相比恢复草地和人工林地剖面20—40 cm土层中微生物群落对各类碳源的利用强度都较高,说明没有农业机械作业的植被自然生长条件下根系会打破原来农田中的犁底层,促进表层(0—20 cm)以下微生物群落活性。碳源利用率和主成分分析结果表明长期不同植被覆盖已经改变了剖面微生物群落碳源代谢特征,而且根系已经影响到100 cm的微生物群落,但还没有影响到180—200cm中的微生物群落。

根系互作对谷子和花生间作体系根际微生物碳代谢的影响

间作系统因其产量优势及生态功能在全世界都广泛应用,尤其是禾本科与豆科作物的优势组合,但该间作体系中作物根系互作对碳代谢特性的影响尚不明确。通过2年田间试验结合盆栽模拟根系分隔(根系无互作;根系部分互作;根系完全互作)方法,采用Biolog技术研究了不同种植模式对谷子和花生籽粒产量、土地生产力及土壤微生物碳源利用特征的影响。2017~2018年田间试验结果表明,2种间作模式下土地当量比(LER)均大于1,尤其是谷子-花生2∶2模式LER于2018年达到1.36,表明禾本科作物谷子与豆科作物花生体系是具有产量优势的间作系统。室内盆栽研究结果表明,间作模式下谷子的生物量与产量分别增加了49.0%和92.6%,花生则增加了11.1%和44.6%,谷子与花生的收获指数(HI)也显著增加。与完全分隔无根系互作相比,根系互作促进了根际微生物碳源利用效率,谷子与花生根际微生物对31种碳源平均利用率分别增加了19.6%和72.2%。土壤微生物对6大碳源种类的平均利用以糖类和氨基酸类为主,对酚酸类利用率最低。主成分分析结果表明,间作与部分间作花生对根际土壤碳源利用率显著高于谷子与花生单作,而单作花生对碳源利用率最低。Shannon指数和Simpson指数研究结果表明,间作提高了土壤群落微生物多样性和均匀度。禾本科作物谷子与豆科作物花生间作体系通过根系互作提高了生物量积累,促进了地下部根际微生物对底物碳源利用,增强了微生物群落结构多样性,这对深入解读地下根系互作驱动的间作体系优势互补机理具有重要意义。

芝麻香型白酒酿造过程中乳酸菌分离及其碳源利用特征

通过可培养的手段,从芝麻香型白酒酒醅中分离筛选出32株乳酸菌,共计7种,其中Pediococcus pentosaceus和Pediococcu sacidilactici的菌株数量较多。其次是Lactobacillus acetotolerans、Lactobacillus paracasei、Lactobacillus fermentum等。这些可培养乳酸菌普遍能够利用葡萄糖,但对糊精等其他物质的利用能力差异比较大。相较于Pediococcus,Lactobacillus对糊精的利用能力较好。Lactobacillus良好的糊精利用能力,为其在窖池发酵中后期葡萄糖较少的情况下仍能大量生长提供了保障。

棘洪滩水库空气微生物群落代谢特征

采用BIOLOG方法比较分析棘洪滩水库与青岛市区空气微生物群落碳源代谢特征,结果表明,棘洪滩水库不同季节空气微生物碳源代谢强度和碳源代谢类型与市区街道存在差异,且夏、冬季碳源代谢强度与市区街道存在显著性差异(P<0.01);棘洪滩水库McIntosh指数不同季节差异较大,夏季小于市区街道,冬季较市区街道高;棘洪滩水库夏、冬季空气微生物碳源代谢强度与温度、湿度、风速等环境因子相关性与市区街道一致,但相关性强弱程度存在差别.

基于梯度稀释法分析细菌多样性对土壤碳代谢的影响

为探究土壤微生物多样性对土壤碳代谢过程的影响,利用梯度稀释法(处理D1、D3和D5分别为稀释10-1、10-3和10-5倍)改变土壤样品中原始土壤微生物群落的多样性,以探究土壤微生物群落多样性减少对土壤碳代谢的影响。进行为期6周的预培养实验,以消除梯度稀释法对土壤样品中微生物群落丰度的影响,并通过Q-PCR和高通量测序测定预培养结束后3种土壤样品中细菌丰度及其基因多样性指数(ACE、Chao1、Shannon),以验证预培养实验结果。后加入等量葡萄糖(0.5g/100g干土)继续培养,并于培养期间测定3种处理土壤的碳矿化速率,进行biolog ECO板实验,分析计算各土壤样品中细菌的功能多样性指数(Shannon指数(H)、Simpson指数(D)、McIntosh指数(U))及碳源代谢强度。结果表明:(1)3种处理土壤样品碳矿化速率及累积碳矿化量大小排序为:D1> D3> D5,且D1与D3、D5处理均有显著差异(P<0.05)。(2)D1处理下土壤样品中微生物群落的孔平均颜色变化率(AWCD)、功能多样性指数(Shannon指数(H)、McIntosh指数(U))均显著高于D3、D5处理(P<0.05)。(3)对31种碳源吸光度做主成分分析(PCA)分析,发现3种稀释处理下土壤样品的碳源利用模式存在差异,且D1处理下的土壤微生物群落对碳源的代谢功能大于D3、D5处理。因此,该研究表明土壤微生物多样性的减少会降低土壤的碳矿化速率及其碳源代谢强度,对土壤碳代谢过程产生一定程度的不利影响。

放牧强度对环青海湖地区高寒草原土壤微生物群落碳代谢特征的影响

为了解青藏高原环青海湖地区放牧对土壤微生物群落碳代谢特征的影响,于2010年在青海省刚察县(N37°21′10″,E100°4′49″)高寒草原,设置围栏封育的禁牧对照组(CK)和牧草利用率分别为30%(G3)、40%(G4)、50%(G5)、60%(G6)和70%(G7)的5个放牧强度控制处理实验,于2014年7月采集土壤样品,运用Biolog-ECO微平板技术分析环湖地区土壤微生物群落碳源代谢特征的分布特征和变化规律.结果显示:(1)研究区域的土壤微生物主要利用碳源类型为氨基酸类和碳水化合物类;(2)放牧处理下土壤微生物群落主要碳源利用类型与利用率相似,与禁牧组显著不同;(3)禁牧和G4处理下土壤微生物的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Mc Intosh指数显著高于G3和G6、G7草原,与土壤有机碳和全氮含量变化规律相似.以上研究结果表明,放牧活动能显著影响环青海湖地区高寒草原土壤微生物群落代谢特征,禁牧和中度放牧(G4)有利于维持较高的土壤微生物群落多样性.

红壤区灾害受损不同林型恢复过程中土壤微生物群落对碳源的利用

为探究福建省南平市洪涝灾害受损区不同林型自然恢复过程的土壤微生物群落变化特征,以该区毛竹林、杉木林和次生阔叶林等3种主要林型为研究对象,采用Biolog-ECO板技术研究林地受损、受损自然恢复7年(自然恢复)和未受损3个阶段的土壤微生物群落碳源代谢多样性.结果表明:对不同林型而言,杉木林和次生阔叶林自然恢复样地对6类碳源利用情况优于受损样地,微生物整体活性优于未受损样地,而毛竹林仅对3类碳源利用较好,微生物整体活性低于未受损样地.杉木林和次生阔叶林自然恢复样地微生物多样性指数H、E和D显著优于受损样地(P < 0.05),而毛竹林2个样地差异不显著.林型与恢复阶段的交互作用显著影响了除多聚物外的其他碳源与H、E、D.对3种林型恢复类型土壤微生物群落具有分异作用的主要碳源是氨基酸类、碳水化合物类和羧酸类.综上所述,3种林型自然恢复过程中土壤微生物总体活性上升,但次生阔叶林和杉木林微生物群落恢复程度好于毛竹林.

玉米秸秆还田对黑土微生物群落功能多样性的影响

为了解玉米秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用ECO-Biolog微平板法,分析了以无玉米秸秆还田为对照(CK),6000 kg·hm^(-2)(S1)、9000 kg·hm^(-2)(S2)、12000 kg·hm^(-2)(S3)和15000 kg·hm^(-2)(S4)四个秸秆还田量的土壤微生物碳源代谢特征。结果表明:随着玉米秸秆还田量的增加,土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)也随之增加,24~96 h的AWCD值变化迅速,96 h后进入平稳期,S4处理AWCD值始终大于其他处理;秸秆还田对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响(P>0.05),但与CK相比,S4处理McIntosh指数显著增加了57.5%(P<0.05);主成分分析结果显示,秸秆还田影响着土壤微生物群落碳代谢能力,S1、CK、S2和S3处理在PC1和PC2上出现显著的分异,糖类、多聚物类、羧酸类碳源是研究区域内土壤微生物利用的主要碳源。因此,在东北黑土区增加玉米秸秆还田量能够提高土壤微生物对碳源的利用能力,提升黑土肥力。