基于Biolog技术倒置/常规A^2/O工艺不同碳源类型条件下微生物群落代谢活性的差异

基于分别运行倒置/常规A2/O工艺的试验系统,研究不同碳源类型条件下两系统微生物群落代谢活性的差异。实验结果表明,不论在何种进水碳源类型条件下,倒置A2/O工艺系统微生物基于Biolog所计算的AWCD(平均色度)值均高于常规A2/O工艺,分别提高15.22%和9.16%,倒置A2/O工艺微生物对碳源的代谢能力以及其代谢活性均高于常规A2/O工艺;进水中挥发性脂肪酸所占比例对工艺微生物群落代谢活性有着显著影响,该比例从60%提高到100%时,倒置A2/O系统和常规A2/O系统AWCD平均值分别提高39%和32%,说明挥发性脂肪酸所占比例越高,对应的微生物群落代谢活性越强;不同工艺的微生物群落结构对进水条件变化的适应程度不同,倒置A2/O工艺系统和常规A2/O工艺系统中的显阳性碳源种类分别减少了2种和4种,说明倒置A2/O工艺系统微生物在进水条件变化时群落结构变化的程度小于常规A2/O工艺。

利用BIOLOG技术分析蓝莓园土壤微生物群落的碳代谢特征

采用Biolog技术分析绥棱和伊春2处蓝莓园中3个蓝莓品种‘美登’、‘北陆’、‘笃斯’以及清耕(对照)土壤微生物群落的碳代谢特征。结果表明:栽植蓝莓提高了土壤微生物群落碳代谢的强度和多样性。3个品种之间比较,‘笃斯’显著(P<0.05)高于‘美登’和‘北陆’,后两者之间差异不显著(P>0.05)。主成分分析(耦合分析强度和多样性)结果表明,‘笃斯’土壤微生物碳代谢特征与另外两个蓝莓品种‘美登’和‘北陆’之间的差异较大,而后两者之间的差异较小。另外,取样地点(不同蓝莓园)对土壤微生物碳代谢特征也有一定的影响。研究的结果可为制定蓝莓园土壤管理措施提供一定的理论依据和新的思路。

基于Biolog FF技术解析辐射对产黑色素短梗霉代谢活性的影响

【目的】分析辐射对短梗霉代谢活性的影响,研究真菌耐辐射机理机制。【方法】分离鉴定一株产黑色素短梗霉,并进行菌株的^(60)Coγ射线照射试验。根据菌株的耐辐射能力,设置^(60)Coγ射线0、2500、5000和10000 Gy 4个辐射剂量,采用Biolog FF技术检测不同辐射下菌株对FF微平板中碳源的利用程度,分析辐射对产黑色素短梗霉代谢碳源活性的影响。【结果】不同辐射剂量下菌株AWCD值存在明显差异。随着辐射剂量的升高,细胞代谢活性明显下降,羧酸类和氨基酸的利用呈下降趋势,而碳水化合物的利用率呈上升趋势。随着辐射剂量增加,菌株对碳源的利用率发生了变化。在Biolog FF微平板95种碳源中,共有46个碳源被利用,其中7种碳源利用率随辐射剂量上升而增加。其中,D-核糖,蔗糖,D-阿拉伯糖,L-阿拉伯糖的利用率增加最为明显。【结论】辐射能明显降低产黑色素短梗霉的代谢活性,其在高剂量辐射下碳源利用类型会发生明显的改变,可能是该菌辐射应激和适应的一种有效机制。

Biolog技术监测淡豆豉发酵炮制过程中微生物种类动态变化

目的:监测淡豆豉发酵炮制过程中微生物种类的动态变化,为揭示淡豆豉炮制机制提供参考。方法:采用Biolog微生物自动鉴定系统对从不同发酵时间点淡豆豉样品中分离出的优势细菌、酵母菌和霉菌进行鉴定。结果:在整个发酵炮制过程中,枯草芽孢杆菌为主要优势细菌。发酵第3天优势细菌以枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌为主,优势霉菌为黄曲霉、寄生曲霉,优势酵母菌是汉氏德巴利氏酵母。发酵第6天细菌种类增多,出现了枯草芽孢杆菌、松鼠葡萄球菌、抗辐射不动杆菌、铅黄肠球菌,霉菌为寄生曲霉,酵母菌为汉氏德巴利氏酵母、瘦果红酵母和白吉利丝孢酵母A。"再闷"3 d优势细菌为枯草芽孢杆菌、赫氏埃希菌,优势霉菌为黑曲霉,优势酵母菌为瘦果红酵母。"再闷"15 d优势细菌为枯草芽孢杆菌和产酸克雷伯菌,未见霉菌出现,酵母菌以海隐球酵母和罗伦隐球酵母占优势。结论:淡豆豉发酵炮制过程中出现了微生物菌群此消彼长的动态变化,枯草芽胞杆菌作为优势菌种始终参与。

BIOLOG在土壤微生物群落功能多样性研究中的应用

一直以来,微生物的研究人员都无法解决关于微生物群落实验中的一些技术问题。BIOLOG技术的出现,为研究人员提供了新的研究思路。为了更好地描述土壤的微生物群落所具有的多样性功能,生物学家致力于对该实验的研究。BIOLOG技术是一种比较简单且快捷的研究方法,能够为研究人员提供比较基础的培养方法,使微生物在实验中反映出微生物群落的代谢多样性。笔者从BIOLOG技术释义角度出发,深入研究了实验研究的相关原理,找出了实验中将会存在的问题,并给出了合理的解决措施,期望能够为土壤的微生物群落实验提供借鉴。

烟草青枯病拮抗菌的高通量筛选及其复配菌群防效评估

构建烟草青枯病的高效生防菌群对生物防控病害至关重要。本研究从高抗烟草青枯病的品种岩烟97根际高通量分离细菌,通过平板喷雾对峙法和趋化特异性检测筛选出趋化性的青枯菌拮抗细菌,采用启发式算法选取拮抗单菌株并组合成生防菌群。通过盆栽试验评估复配菌群对感病烤烟品种红花大金元的抗病效果,利用荧光定量PCR技术检测其对根际土壤中的青枯菌的消减,通过Biolog碳源芯片技术分析该菌群对烟草根际微生态的影响。结果表明,共筛选到青枯菌拮抗菌109株,其中抑菌圈直径超过20 mm的菌株25株,从中优选了3株相互之间具备相容性、具有趋化基因CheA与生物膜形成能力的拮抗菌,组合成复配菌群(Y364+Y832+Y878)。16s DNA分子鉴定表明,Y364、Y832和Y878分别为烟磺假单胞菌(Pseudomonas nicosulfuronedens)、德里假单胞菌(Pseudomonas delhiensis)和高原芽胞杆菌(Bacillus altitudinis)。最终盆栽试验表明,复配菌群防效为79.75%,比单一菌株平均防效高36.22个百分点,发病率较Y364、Y832、Y878处理分别降低33.33、45.68和35.80个百分点,根际土壤青枯菌的数量显著低于CK,对根际土壤微生物功能多样性增加最大。该复配菌群具有潜在的协同增效和根际定殖能力,可为烟草青枯病的生物防治提供更多的生防资源。

烟草赤星病菌的Biolog代谢表型分析

为了解我国烟草赤星病的2种主要致病菌链格孢菌Alternaria alternata和长柄链格孢菌Alternaria longipes的碳氮源代谢表型。采用Biolog表型芯片技术分析了2株链格孢菌(中等致病力的CQ1和GZ11)及2株长柄链格孢菌(强致病力的HuN2和弱致病力的YN4)对PM1、PM2微孔板中190种碳源物质和PM3微孔板中95种氮源物质的代谢情况。结果发现,4株赤星病菌均能代谢PM1-PM3微孔板中24.21%的碳源和86.31%的氮源。不同致病力菌株间的碳氮源代谢能力表现出一定差异,长柄链格孢菌的强致病力菌株HuN2比弱致病力菌株YN4对D-甘露糖、D-木糖、D-甘露醇、b-环糊精、L-缬氨酸、D-天门冬酰胺、腺苷和i-赤藓糖醇等物质的代谢更显著;链格孢菌的中等致病力菌株CQ1比GZ11对L-鼠李糖、海带多糖和二羟基丙酮的代谢更好;弱致病力菌株YN4比强致病力菌株HuN2和中等致病力菌株CQ1、GZ11对水杨苷的代谢更明显。表明烟草赤星病菌的不同种群菌株对碳氮源的代谢情况总体趋势一致,但不同致病力菌株间存在一定差异。

植物源有机物料对果园土壤微生物群落多样性的影响

【目的】苹果园土壤肥力持续下降,禽畜废弃物肥源严重不足,施用植物源有机肥成为生产中改善果园土壤状况的重要措施之一。本试验利用BIOLOG微平板技术研究了盆栽条件下添加植物源有机物料及其腐殖化过程驱动因子对果园土壤微生物群落多样性的影响,探讨葡萄糖、尿素和蚯蚓在植物源有机物料向土壤碳库转化中的作用,为揭示果园土壤质量的演变机制提供参考。【方法】取苹果园0—20 cm土层土壤,与苹果枝条、玉米秸秆和果园杂草粉碎物混合,栽植2a生苹果砧木山定子幼苗,分别添加尿素、葡萄糖和蚯蚓,利用BIOLOG微平板技术进行土壤微生物群落多样性分析。不同处理的土壤浸提液在BIOLOG生态测试板中培养,取培养96 h时微平板光密度值进行多样性指数计算,分别用丰富度指数S表示被微生物群落利用的基质数量,多样性指数表示反应孔与对照孔光密度值之差和整块板总差的比值,均匀度指数E表示可培养微生物的种类均匀度,优势度指数Ds用于评估某些最常见种的优势度。对土壤微生物群落利用BIOLOG微平板中六类碳源(碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类、芳香族类和胺类)的情况进行主成分分析,明确不同处理微生物对碳源利用能力的差异。【结果】有机物料种类、小分子有机物和蚯蚓数量均对平均吸光值(AWCD值)有显著影响,在培养0~24 h,玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓(T4)和果园杂草+葡萄糖(T9)处理的AWCD值明显高于其他处理,微生物群落的活性较强,碳源开始利用较早。24~96 h时,AWCD呈指数增长,120 h后趋于平缓,以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓(T4)、苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓(T2)、果园杂草+葡萄糖(T9)处理斜率最大,其次为玉米秸秆+尿素+6条蚯蚓(T6)和苹果枝条+尿素(T1)处理;小分子有机物种类对微生物群落丰富度指数(S)和优势度指数(Ds)的影响显著,丰富度指数(S)以苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓(T2)最大,优势度指数(Ds)以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓(T4)最大,各处理的多样性指数(H)和均一度指数(E)差异不显著;对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物类和多聚物类。【结论】与秸秆和杂草处理相比,苹果枝条处理土壤微生物群落多样性较丰富,加入葡萄糖为土壤微生物提供可迅速利用的碳源,微生物功能多样性也显著增加;蚯蚓活动对微生物群落多样性的影响比葡萄糖小,尿素对微生物群落多样性的影响也较小,但同时添加尿素和葡萄糖有助于微生物多样性的增加。

白三叶返园对苹果园土壤微生物群落的影响

为了解苹果(Malus pumila)园中覆盖和埋置白三叶(Trifolium repens)对土壤微生物群落的影响,采用尼龙袋法将新鲜的白三叶覆盖和埋置到苹果园中,分别在白三叶降解1、3、6个月时,利用Biolog微平板法检测土壤微生物群落的功能多样性。结果表明,覆盖和埋置白三叶均可使苹果园土壤微生物代谢活性显著提高(P<0.05),微生物的多样性除6个月外显著增加、丰富度显著增加,均匀度显著降低(P<0.05),群落结构发生变化,且覆草处理大于埋草,同时,白三叶降解时间的长短也影响土壤微生物群落。土壤微生物群落主成分分析结果显示,不同返园方式间主要对羧酸类碳源的利用有差异,而导致不同降解时间土壤微生物群落代谢差异的主要是糖类。说明在苹果园覆盖和埋置白三叶可改变土壤微生物群落,而覆盖白三叶对微生物群落结构的改善情况显著优于埋置白三叶。

油松、虎榛子不同林型根际土壤微生物多样性研究

为了了解油松、虎榛子不同林型中微生物区系的变化及功能多样性变化规律,揭示在自然森林生态系统中虎榛子的存在对油松促生作用机制,笔者以油松、虎榛子不同林型根际土壤为研究对象,采用传统分离方法和BIOLOG分析技术对其不同林型根际土壤微生物进行分离、鉴定,以及功能多样性的测试分析。结果表明:油松、虎榛子混交林根际土壤微生物数量最多、分布较均匀,稳定性最好;油松、虎榛子混交林根际土壤功能多样性指数显著高于2种纯林。

马铃薯健株与黄萎病株根际土壤真菌群落结构及其对碳源利用特征

【目的】通过研究马铃薯健康植株与黄萎病株的根际土壤真菌群落结构与功能多样性的差异,明确土壤真菌群落结构与黄萎病发生之间的关系,为最终从微生物生态学的角度解释马铃薯黄萎病的发生原因及其生态防控提供理论依据。【方法】以河北省坝上地区马铃薯健株与黄萎病株的根际土壤为研究对象,分别利用实时荧光定量PCR(real-time PCR)和高通量测序(Illumina MiSeq)技术检测根际土壤中大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)ITS基因拷贝数量并分析真菌群落结构变化,结合冗余分析(RDA)明确真菌群落结构与土壤养分的相关性。同时利用Biolog-ECO平板法比较健株与黄萎病株根际土壤微生物对碳源的利用能力。【结果】马铃薯黄萎病的发生与土壤中大丽轮枝菌ITS基因拷贝数量存在相关性,在病株根际土壤中病原菌数量高,而在健株根际土壤中未检测到病原菌。高通量测序分析表明,病株根际土壤真菌多样性指数低于健康植株,但多样性差异不显著。在群落组成的门水平上,与健株根际土壤相比,病株根际土壤中的子囊菌门(Ascomycota)和丝孢菌门(Mortierellomycota)相对丰度上升幅度分别为20.68%和16.16%,而担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度下降51.43%。在属水平上,病株根际土壤中轮枝菌属(Verticillium)、青霉属(Penicillium)、维希尼克氏酵母属(Vishniacozyma)、红酵母属(Rhodotorula)和芽枝霉属(Cladosporium)的相对丰度呈上升趋势,增加倍数分别为71.96、3.62、6.11、15.38和6.24倍,而小不整球壳属(Plectosphaerella)、Guehomyces、葡萄穗霉属(Stachybotrys)、赤霉属(Gibberella)、曲霉属(Aspergillus)菌群的相对丰度下降幅度分别为45.10%、61.41%、96.87%、45.85%和44.39%。真菌群落组成与土壤养分的冗余分析(RDA)表明,健株根际土壤优势群落的相对丰度(如小不整球壳属、Guehomyces、葡萄穗霉属、赤霉属、曲霉属)与硝态氮、有机质和pH呈正相关,而黄萎病株根际土壤优势群落的相对丰度(如轮枝菌属、链格孢属、刺盘孢属、被孢霉属、腐质霉属、青霉属、维希尼克氏酵母属、红酵母属和芽枝霉属)与无机磷和速效磷呈正相关。不同根际土壤的AWCD值表明,病株根际土壤微生物对碳源的利用能力高于健株。进一步分析发现,与健株相比,病株土壤微生物对羧酸类碳源的利用能力显著提高,而对氨基酸类、胺类、碳水化合物类、聚合物类和双亲化合物类碳源利用能力差异不显著。【结论】病株的根际土壤真菌多样性降低和群落结构改变是马铃薯黄萎病发生的重要特征,其中轮枝菌属菌群的相对丰度显著提高是最主要特征,并且真菌群落结构受土壤养分影响。同时,病株根际土壤微生物对羧酸类碳源利用能力显著提高。

不同腐烂病发病程度核桃根区土壤微生物多样性分析

【目的】研究土壤微生物数量和功能多样性与核桃腐烂病之间的关系,为核桃腐烂病微生物调控技术研究奠定良好的理论基础。【方法】以健康、轻度、中度和重度4类不同病害程度的12年生核桃树为试材,采用可培养微生物计数和Biolog生态板测定其根区土壤微生物数量和功能多样性的异同,分析其与病害程度之间的相关性。【结果】不同腐烂病发病程度核桃根际土壤三大可培养微生物类群数量差异显著。与健康土壤相比,不同发病程度土壤细菌数量呈先上升后下降趋势,轻度、中度发病土壤分别提高了15.67%和12.28%,重度发病土壤则下降了33.46%。轻度、中度和重度发病土壤放线菌数量分别下降了47.33%、32.98%和19.27%,真菌数量分别下降了49.32%、22.68%和42.68%。Biolog碳源利用表明,核桃腐烂病不同发病程度土壤微生物多样性也存在显著差异。从144 h的AWCD值可以看出,腐烂病发病较轻的核桃根区土壤中,微生物活性最高,健康土壤降低了12.03%,中、重度发病土壤分别降低了14.56%和18.42%。轻度发病土壤的Shannon丰富度指数(H)高于健康和中、重度发病土壤。健康和轻度发病的土壤微生物对糖类和氨基酸类碳源有较强的利用能力,而腐烂病发病较重的土壤中利用糖类、氨基酸类和酚酸类碳源的微生物在减少。主成分分析表明,发病程度不同的核桃根区土壤微生物群落有一定的差异。31种碳源中,糖类和氨基酸类碳源决定着主成分的分异。【结论】腐烂病发病程度较重的土壤中微生物活性低于健康和腐烂病发病程度较轻的土壤。根据土壤微生物利用的不同碳源,设计出合理的微量元素肥料,将有望减轻核桃腐烂病病害的发生。

转基因水稻对土壤微生物群落结构及功能的影响

以非转基因水稻为对照,以变性梯度凝胶电泳(DGGE)和Biolog技术为手段,研究了2种转基因水稻对土壤微生物群落结构及功能的影响。结果显示:转基因水稻仅在生长发育旺盛期对土壤细菌数量有显著影响;且不同品种转基因水稻土壤微生物间的遗传距离大于转基因水稻与对照间土壤微生物的距离,即2个转基因水稻品种对土壤微生物群落遗传多样性的影响均不显著;在水稻抽穗期,2种转基因水稻与其对照的土壤微生物群落在72h时的平均光密度呈现显著差异,而到了成熟期则差异不显著。土壤微生物群落多样性指数和均匀度指数也表现出类似趋势。本试验证明,在水稻生长发育旺盛时期,Mclntosh指数(u)是一个有效区分转基因水稻和非转基因水稻土壤微生物群落多样性的指标。

沙坡头生物结皮中微生物多样性初探

以沙坡头生物结皮(BSC)为研究对象,采用Biolog鉴定系统,通过碳源利用分析、功能多样性分析和聚类分析,对BSC微生物的多样性进行了研究。结果表明:BSC微生物群落代谢的平均颜色变化率(AWCD)在培养初期(0～24h)值很小处于适应期,中后期(24～168 h)AWCD值逐渐增强处于指数期,可能由于监测时间不是足够长,所以稳定期和衰亡期表现得不明显;BSC微生物能够利用羧酸类、聚合物类、碳水化合物类、酚类化合物类、氨基酸类和胺类6类碳源,其中对羧酸类碳源的利用率最高,对胺类碳源的利用率最低;BSC中微生物群落多样性指数为3.99,微生物群落均匀度指数为1.44;指纹聚类分析表明,当聚合水平>8.6时,BSC微生物可分为6类。研究表明,Biolog技术能够简便、快速、有效地反映BSC中的微生物活性及其变化情况。

单施和配施有机物料对沙化土壤微生物群落功能多样性的短期影响

为探讨施用有机物料对宁夏沙化土壤的改良效果,以当地易得的杨树枝条、玉米秸秆、牛粪为原料在2015年4~10月期间进行桶栽试验,采用Biolog技术研究了有机物料单施和配施对宁夏沙化土壤微生物群落功能多样性的短期影响。结果显示:(1)施用有机物料使土壤微生物利用碳源总量增加,微生物代谢活性增强。其利用比例较高的碳源类型为氨基酸类、胺类和碳水化合物类。(2)单施有机物料比配施有机物料对微生物代谢的促进作用强;单施杨树枝条粉碎物的土壤微生物平均颜色变化率在所有处理中最大,而且微生物各种多样性指数也有明显提高。(3)对各类碳源的利用强度与土壤易氧化有机碳、全氮含量和碳氮比之间表现出了密切的关系,微生物多样性指数则与土壤易氧化有机碳和无机氮存在紧密联系。本研究表明,土壤施入杨树枝条粉碎物后微生物代谢活性增强、土壤质量提高,对土壤改良有积极作用。

石油污染土壤微生物群落代谢特征分析

选用Biolog技术研究某油田采油区4种不同石油污染梯度下土壤微生物群落特征变化情况。研究表明:(1)石油烃污染程度与土壤微生物碳源代谢能力存在一定关联性,随着石油烃污染梯度的增加,土壤微生物代谢活性呈先升高后降低的趋势。(2)土壤微生物对碳源的相对利用率与石油污染程度有关,重度污染地区碳源利用率为"聚合物>胺类≈氨基酸>羧酸>碳水化合物≈酚类"。(3)土壤微生物群落代谢特征及功能多样性与石油污染程度密切相关,污染严重地区土壤微生物群落结构变化显著,种群数量及常见物种少、均一性差。

固态发酵酒醅中微生物群落的分析鉴定方法浅析

白酒固态发酵环境开放,多种微生物共同作用以决定白酒的香型及好坏。对固态发酵中微生物群落的分析可以进一步了解白酒的形成过程,微生物的分离鉴定方法就显得尤为重要。该文主要介绍了固态发酵酒醅中微生物的主要分离鉴定方法,论述其原理并讨论各自的优缺点。

猫儿山不同海拔植被带土壤微生物群落功能多样性

为研究中亚热带森林土壤微生物群落功能多样性特征及其随海拔梯度的变化,应用Biolog微平板技术,对猫儿山不同海拔植被带(常绿阔叶林(EBF)、落叶阔叶混交林(DBF)、针阔混交林(CBF))土壤微生物群落功能多样性差异进行了比较。结果表明,不同海拔植被带土壤微生物群落功能多样性差异显著。土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,随着海拔升高,土壤AWCD值逐渐降低,大小顺序为EBF>DBF>CBF。土壤微生物群落Shannon指数和丰富度指数的总体趋势为EBF最高,DBF次之,CBF最低。不同海拔植被带土壤微生物群落均匀度指数之间差异不显著。不同海拔植被带土壤微生物对不同碳源的利用能力存在差异,其中EBF利用率最高,CBF利用率最低,氨基酸类、胺类和酯类碳源为各海拔植被带土壤微生物利用的主要碳源。主成分分析结果表明,主成分1和主成分2分别能解释变量方差的40.42%和15.97%,在主成分分离中起主要贡献作用的是酯类、胺类和氨基酸类碳源。土壤理化性质与土壤微生物群落功能多样性之间的相关性分析结果表明,微生物群落多样性的Shannon指数与全钾(TK)呈极显著正相关(P<0.01),与含水量呈极显著负相关(P<0.01),与总有机碳(TOC)、全氮(TN)、速效氮(AN)、有效P(AP)之间的相关性显著(P<0.05)或极显著(P<0.01),且为负相关。土壤TK含量和含水量可能是造成不同海拔土壤微生物群落功能多样性差异的主要原因。

五大连池新期火山熔岩台地不同植被类型土壤微生物群落的功能多样性

土壤微生物群落是陆地生态系统的重要生物活性成分,其结构和功能多样性直接影响到系统的碳、氮等生态过程,微生物群落功能多样性与地上植被类型变化密切相关,开展植被类型对土壤微生物群落功能多样性的影响研究具有重要意义。以五大连池新期火山熔岩台地苔藓、草本、灌丛、矮曲林、针阔混交林5种典型植被类型为对象,利用BIOLOG微孔板法研究不同演替阶段植被类型土壤微生物群落功能多样性特征。结果表明:不同植被类型土壤微生物群落功能多样性存在显著差异。平均颜色变化率(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,大小顺序为:苔藓>针阔混交林>矮曲林>草本>灌丛。灌丛土壤微生物多样性指数与其他植被类型间差异显著。主成分分析结果表明,主成分1和主成分2分别能解释变量方差的56.24%和29.59%,不同植被类型下土壤微生物的碳源利用格局差异主要是由氨基酸类和带磷基糖类引起,二者合计解释总变异量的47.51%。冗余分析表明,速效磷、铵态氮、C∶N和pH对微生物功能多样性具有显著的影响,羧酸类、氨基酸类、酯类和胺类的降解更易受到环境因素的影响。研究结果为进一步探讨植被类型与土壤微生物之间在植被演替过程中的关系提供参考。

新疆连作棉田施用生物炭对土壤养分及微生物群落多样性的影响

【目的】研究生物炭处理对新疆连作棉田土壤养分和微生物多样性的影响,为农业废弃物的合理利用和防治棉花连作障碍提供科学依据和理论指导。【方法】在大田覆膜滴灌栽培条件下,测定土壤养分含量,并采用常规培养法,结合Biolog微平板技术对连作棉田根际和非根际土壤可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行分析,研究施用生物炭对新疆石河子垦区灰漠土和风沙土土壤养分和微生物多样性的影响。灰漠土试验分别设生物炭+常规NPK施肥(BC+CK)和常规NPK施肥(CK)两种,生物炭施用量22.5 t·hm-2;风沙土设低量生物炭+常规NPK施肥(BC1+CK)、高量生物炭+常规NPK施肥(BC2+CK)和常规NPK施肥(CK)3种,低量生物炭施用量22.5 t·hm-2,高量生物炭施用量45 t·hm-2。【结果】施用生物炭对新疆连作棉田根际和非根际土壤pH和养分有一定的影响。和常规施肥相比,灰漠土pH降低或差异不显著,风沙土则显著升高。有机质含量两组灰漠土根际土壤分别增加36.1%和7.9%,非根际土壤分别增加32.8%和15.4%;风沙土低量生物炭和高量生物炭根际土壤分别增加63.6%和295.1%,非根际土壤分别增加93.5%和108.8%。灰漠土其余养分含量规律不明显,风沙土速效磷和速效钾含量有增加趋势,速效氮含量降低。施用生物炭对新疆连作棉田根际土壤细菌和真菌数量有提升作用,风沙土作用效果好于灰漠土。两组灰漠土根际土壤细菌数量分别提高2.2%和72.1%,真菌数量分别提高80.0%和83.3%;风沙土低量和高量生物炭处理细菌数量分别提高16.1%和35.7%,真菌数量均提高了300.0%。同时施用生物炭提高了灰漠土根际和非根际土壤纤维素分解菌和自生固氮菌的数量,但亚硝化细菌数量有降低趋势;风沙土根际和非根际土壤5类生理菌群的数量均显著提高。土壤微生物群落碳源利用表明,施用生物炭土壤微生物活性差异不显著或显著提升,但风沙土根际土壤微生物的作用效果好于非根际土壤;根际土壤Shannon指数有升高趋势。【结论】总体而言,施用生物炭能提高新疆灰漠土和风沙土连作棉田根际土壤养分和微生物多样性,且风沙土的改良效果好于灰漠土。