冬季农田不同深度土层及小麦根际土壤细菌群落结构和共现网络分析

为探究冬季农田不同深度土层及小麦根际土壤细菌的多样性和群落结构,采集不同深度的农田土壤(0≤FG-A≤5 cm、5<FG-B≤10 cm、10<FG-C≤15 cm、15<FG-D≤20 cm)及小麦根际土壤,对细菌16S rRNA的V4区扩增并进行高通量测序,分析土壤样品中细菌的多样性和种群结构。结果表明:在门水平上,变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为优势菌门;在属水平上,节杆菌属(Arthrobacter)和Gp6分别在小麦根际和土壤柱状样中占据优势。此外,酸杆菌门丰度与pH值呈正相关,与NH+4-N和TOC含量呈负相关。样本聚类显示GJ、FG-A和FG-B相互聚类。共现网络分析表明,变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门(Bacteroides)在网络中共现性较高,不同模块之间的细菌组成以及相互作用均具有独特性。

农田土壤中辛基酚聚氧乙烯醚降解菌的分离

研究针对采自上海孙桥农业园区8个不同来源的农田表层土壤样品(旱田、水田、大棚中的不同作物土壤),以辛基酚聚氧乙烯醚(OPEOn)为唯一碳源培养,在好氧条件下,观察其生物降解情况,并初步分离得到了六株OPEOn降解菌株(1个真菌,5个细菌),它们能够不同程度地降解OPEOn,利用气相色谱仪(GC)对降解产物进行了表征和鉴别,分别从3个土壤样品中分离得到的菌株对OPEOn降解得最为彻底,为后续研究工作的深入奠定了生物学基础。

农田土壤中氨氧化细菌群落多样性研究进展

氨氧化细菌(AOB)在全球氮循环中具有重要作用,与农田土壤潜在硝化率(PNR)的高低有直接关系。基于长期定位试验氨氧化细菌的研究报道,综述在我国主要农田土壤中氨氧化细菌多样性和丰富度对不同肥料处理、种植方式的响应,旨在为提高土壤硝化能力、促进碳氮良性循环、构建健康土壤提供参考。

黑龙江省不同纬度耕作土壤中可培养细菌群落结构解析

土壤微生物作为土壤生态系统重要的组成部分,土壤细菌占土壤微生物的90%以上。该研究采用传统稀释涂布培养法研究塔河、带岭、帽儿山3个不同纬度耕作土壤中可培养细菌群落结构及其多样性。结果表明:不同地区耕作土壤可培养细菌数量大小顺序为塔河>带岭>帽儿山。芽孢杆菌属(Bacillus)和固氮菌属(Azotobacte)为塔河、带岭及帽儿山样地土壤中共同的优势菌属。3个样地之间的多样性水平存在差异,其中帽儿山样地耕作土壤可培养细菌的多样性指数(H'=1.84)、丰富度指数(R=1.86)最高,多样性指数、丰富度指数和均匀度指数之间的密切关系可以反映微生物群落特征具有一致性。微生物类群聚类分析结果表明,帽儿山样地与塔河样地相似性较高,与带岭样地相似性较低。典型相关关系分析排序轴前两轴分别解释了塔河、带岭及帽儿山样地耕作土壤可培养细菌变异的76.3%、71.8%和89.9%,且3个样地CCA排序轴1均与总氮(TN)显著相关(相关系数分别为-0.89、0.74和0.99),与速效钾(AK)显著相关(相关系数分别为-0.82、0.70和-0.65)。由此可知,土壤微生物群落结构是由各理化性质共同作用形成的。

细菌强化修复电子废弃物污染农田土壤研究

通过富集、驯化、分离,从清远市电子废弃物拆解区污染土壤中得到四种耐性菌株,经菌落形态、扫描电镜分析以及16S r DNA技术鉴定得出菌株HS-01、JH-02、YB-03、JY-04分别为海水芽孢八叠球菌(Sporosarcina aquimarina)、佐吕间湖生芽孢八叠球菌(Sporosarcina saromensis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)。选取非矿山型东南景天(Sedum alfredii)为实验植物,在温室盆栽实验条件下,强化修复模拟的Cd、Cu、Pb污染土壤。结果显示添加细菌JH-02的东南景天地上部重金属提取量相对最高,JY-04次之,均显著高于其他各组(P<0.05);重金属形态分析显示细菌JH-02与JY-04对土壤重金属的活化作用相对最好,可交换态含量明显高于其他两种细菌组与未加菌组(P<0.05)。实验结果表明,JH-02与JY-04这两种细菌可能通过代谢活动产生的分泌物溶解了土壤中重金属,最终促进了东南景天的提取以及根部重金属向茎叶中转移,可达到强化修复的效果,具有一定的应用前景。

拉萨市林周县白朗村农田土壤原核微生物多样性分析

开展拉萨市林周县农田土壤微生物多样性的研究,以期探究不同农田类型微生物群落结构差异。从林周县农田土壤分离细菌和放线菌,应用16S rDNA序列分析,并结合经典分类法对获得的菌株进行分类鉴定,确定农田土壤微生物群落结构。结果表明:细菌分属为6个属15个种,放线菌分属于13个种。出现频率和相对丰度显示,林周县白朗村农田土壤细菌优势种为Bacillus cereus和Bacillus simple,放线菌的优势种为Streptomyces pseudogriseolus、Streptomyces ciscaucasicus和Streptomyces flavogriseus。农作物类型对林周县白朗村农田土壤细菌和放线菌群落组成没有显著影响。

银川平原农田土壤细菌群落结构与驱动因子分析

土壤微生物是农田生态系统不可或缺的组成部分,维持微生物多样性是农业绿色可持续发展的重要基础。文中调查采集了银川平原147个农田土壤样品,基于16S rDNA高通量测序技术分析土壤细菌多样性及区域分布特征,并采用相关分析、方差分解分析(VPA)等方法分析了空间、气候、土地利用和土壤性质等21个环境因子对土壤细菌多样性和群落结构的影响。结果表明,银川平原农田土壤细菌多样性差异性显著,银北样区(YB)土壤细菌Pielou指数和Shannon指数显著高于银南样区(YN)。Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)和Planctomycetes(浮霉菌门)是银川平原农田土壤细菌优势菌群,不同菌群在样区间的分布具有明显差异。相关分析显示纬度与Shannon指数呈正相关,全盐、全钾和速效钾与Shannon指数呈负相关,土地利用方式与优势菌群相关性最强,全盐与拟杆菌呈极显著正相关。VPA分析表明土地利用方式、纬度、土壤含水量、容重、机械组成、全盐和全氮对土壤细菌整体群落结构具有显著性影响,土地利用方式和全盐的整体解释度最高,是影响银川平原农田土壤细菌多样性和群落结构的主要因子。

农田污染土壤及活性污泥中菲、萘降解复合菌群的驯化及其物种多样性分析

从焦化厂附近农田污染土壤及污水处理厂的活性污泥中驯化筛选到4个菲、萘复合降解菌群,其中驯化自活性污泥的复合菌群96 h内对菲、萘的降解效率分别达到85.90%和79.45%,驯化自污染土壤的复合菌群对菲和萘降解效率分别为52.63%和52.15%。为比较不同复合降解菌群的物种结构及多样性,进一步采用Illumina Miseq高通量测序技术测定16S rDNA的V3~V4区序列。4个复合菌群共产生420 771条优化序列,聚为10 696个操作分类单元(OTU),且各菌群中绝大多数OTU是其独有的。不同菌群的物种丰度大小排序为:污染土壤来源的菲降解菌群>活性污泥来源的萘降解菌群>污染土壤来源的萘降解菌群>活性污泥来源的菲降解菌群,物种多样性大小排序为:污染土壤来源的菲降解菌群>活性污泥来源的萘降解菌群>活性污泥来源的菲降解菌群>土壤来源的萘降解菌群。从属分类水平看,污染土壤来源的菲降解菌群中优势菌有肠杆菌属(Enterobacter)(38.21%)、丛毛单胞菌属(Comamonas)(32.78%)和不动杆菌属(Acinetobacter)(20.49%),萘降解菌群中有肠杆菌属(85.16%)和不动杆菌属(9.67%);活性污泥来源的菲降解菌群中优势菌为寡养食单胞菌属(Stenotrophomonas)(90.58%),萘降解菌群中为不动杆菌属(52.74%)和肠杆菌属(40.11%)。本研究证明驯化自焦化厂附近农田污染土壤以及活性污泥的菲、萘降解菌群的物种丰度及多样性均非常高,是用于治理多环芳烃污染土壤或水体的重要资源。

镉吸附细菌的分离及其对土壤镉的固定

【目的】探究镉吸附细菌是否能够高效固定土壤有效镉(Cd),为土壤有效Cd的微生物固定提供理论依据。【方法】利用含Cd2+牛肉膏蛋白胨液体培养基对细菌进行Cd的耐受性测试筛选出镉抗性强的菌株;通过16S rRNA基因相似性及系统进化分析鉴定耐镉细菌,将菌细胞加入含CdCl2溶液中进行Cd^2+吸附效率测定;通过土培模拟实验,测定土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、CEC、有效Cd及微生物数量来分析镉吸附细菌对镉污染土壤的影响。【结果】从德阳鱼腥草根际土壤中分离获得的57株细菌对Cd^2+表现出不同程度的抗性,并从中筛选出3株耐Cd优势细菌普罗威登斯菌属(Providencia)DY8、芽孢杆菌属(Bacillus)DY3和芽孢杆菌属(Bacillus)DY1-4。其对溶液中的Cd2+表现出较好的吸附作用,吸附效率随着Cd^2+浓度升高而降低。DY8、DY3、DY1-4能使镉污染土壤中有效Cd含量分别降低72.11%、68.55%、62.32%,同时显著提高镉污染土壤中碱解氮、有效磷的含量。【结论】Cd污染农田土壤中含有丰富的耐Cd微生物资源,Cd吸附细菌能降低土壤中有效Cd的含量,且能有效改善土壤养分条件。

黄土丘陵区退耕还林还草对土壤细菌群落结构的影响

为了探究黄土丘陵区退耕还林还草工程对土壤细菌群落的影响,本文以宁南山区玉米农地为对照,人工柠条地和天然草地为退耕还林还草的处理,利用Illumina二代高通量测序技术Mi Seq对土壤细菌的16S rRNA V3~V4可变区进行测序,研究3种植被下土壤细菌的α多样性、物种组成和丰富度,并结合土壤理化性质探讨影响细菌群落结构的环境因素.3种土壤样品中共检测到细菌29门,76纲,135目,250科,375属,682种,主要的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes),主要的优势菌纲为α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、放线菌纲(Actinobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)、嗜热油菌纲(Thermoleophilia)、芽单胞菌纲(Gemmatimonadetes)、杆菌纲(Bacilli)、δ-变形菌纲(δ-Proteobacteria).与耕地相比,林地的优势菌主要是变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),草地的是放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria).柠条林地的土壤微生物多样性最高.通过RDA分析发现,影响本研究区域土壤细菌分布的最主要环境因子是全氮和有机质.研究表明通过退耕还林与还草工程明显地改善了土壤肥力和环境状况,改变了土壤细菌群落组成.

青藏高原农田土壤氨氧化古菌和细菌数量与活性及对氨氧化过程的贡献

氨氧化过程是硝化过程的第一步,也是限速步骤,主要由氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)参与完成,但是关于土壤中AOA和AOB的活性及对氨氧化作用的相对贡献尚不清楚,AOA和AOB数量与氨氧化速率之间是否存在相关关系仍然存在争议.采用荧光定量PCR并结合乙炔(C_(2)H_(2))和1-辛炔抑制法对青藏高原林芝、拉孜、桑珠孜和桑日地区小麦、青稞、油菜土壤中AOA和AOB的数量与活性进行定量测定.结果表明:在所有土壤样品中,AOB数量[每克干土中拷贝数为(2.34±0.84)×10^(5)-(2.65±1.07)×10^(6)]均显著高于AOA数量[每克干土中拷贝数为(0.20±0.10)×10^(4)-(4.02±0.39)×10^(4));土壤pH是影响AOB数量的关键因素,土壤总磷和铵态氮是影响AOA数量的关键因素.拉孜(2.42±0.73 mg kg^(-1) d^(-1))和桑珠孜(3.24±1.15 mg kg^(-1) d^(-1))所有农田作物土壤中氨氧化速率均显著高于林芝(1.17±0.43 mg kg^(-1) d^(-1))和桑日(0.88±0.57 mg kg^(-1) d^(-1)),并且拉孜和桑珠孜农田土壤中氨氧化速率由AOB主导,林芝和桑日农田土壤中氨氧化速率由AOA主导.4个地区均是小麦和油菜土壤中氨氧化速率显著高于青稞土壤,但AOA和AOB活性与农作物类型无关.土壤氮磷比是影响AOA活性的主要因素,而土壤pH和总碳是影响AOB活性的主要因素.此外,AOA和AOB数量与总的氨氧化速率及AOA、AOB活性均无相关关系.总的来说,本研究表明AOA和AOB在青藏高原农田土壤氨氧化中均起到重要作用,并且通过氨氧化微生物amoA基因数量推测AOA和AOB活性以及二者对氨氧化作用的相对贡献不可行,需要通过直接测定AOA和AOB活性才能准确衡量,上述结果对于理解青藏高原农田生态系统氨氮去除过程以及减缓硝酸盐流失、降低温室气体氧化亚氮排放具有重要意义.(图1表4参44)