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Abundance and Diversity of RuBisCO Genes Responsible for CO_2 Fixation in Arid Soils of Northwest China

Pedosphere 2015年第1期25卷 150-159页

作者： TANG Zhi-Xi fan fen-liang WAN Yun-fan WEI Wei LAI Li-Ming State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change Institute of Botany Chinese Academy of Sciences Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization Institute of Agricultural Resources and Regional Planning Chinese Academy of Agricultural Sciences Ministry of Agriculture Key Laboratory of Agro-Environment and Climate Change Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture Chinese Academy of Agricultural Sciences

Arid soils where water and nutrients are scarce occupy over 30% of the Earth's total surface. However, the microbial autotrophy in the harsh environments remains largely unexplored. In this study, the abundance and diversity of autotrophic bacteria were investigated, by quantifying and profiling the large subunit genes of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase(Ru Bis CO) form I(cbb L) responsible for CO2 fixation, in the arid soils under three typical plant types(Haloxylon ammodendron, Cleistogenes chinensis,and Reaumuria soongorica) in Northwest China. The bacterial communities in the soils were also characterized using the 16 S r RNA gene. Abundance of red-like autotrophic bacteria ranged from 3.94 × 105 to 1.51 × 106 copies g-1dry soil and those of green-like autotrophic bacteria ranged from 1.15 × 106 to 2.08 × 106 copies g-1dry soil. Abundance of both red- and green-like autotrophic bacteria did not significantly differ among the soils under different plant types. The autotrophic bacteria identified with the cbb L gene primer were mainly affiliated with Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria and an uncultured bacterial group, which were not detected in the 16 S r RNA library. In addition, 25.9% and 8.1% of the 16 S r RNA genes were affiliated with Cyanobacteria in the soils under H. ammodendron and R. soongorica, respectively. However, no Cyanobacteria-affiliated cbb L genes were detected in the same soils. The results suggested that microbial autotrophic CO2 fixation might be significant in the carbon cycling of arid soils, which warrants further exploration.

关键词： autotrophic bacteria carbon cycling cbb L harsh environments real-time polymerase chain reaction

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长期不同施肥对红壤碳、氮、磷循环相关酶活性的影响

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应用生态学报 2015年第3期26卷 833-838页

作者：范淼珍尹昌范分良宋阿琳王伯仁李冬初梁永超南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

试验采用微孔板荧光法,选取不施肥（CK）、单施氮肥（N）、化学施肥（NPK）、单施粪肥（M）和粪肥与化学肥料混施（MNPK）5个处理,研究了长期不同施肥对祁阳旱地红壤碳、氮、磷循环相关酶[β-1,4-葡萄糖苷酶（βG）、纤维二糖水解酶（CB... 详细信息

试验采用微孔板荧光法,选取不施肥（CK）、单施氮肥（N）、化学施肥（NPK）、单施粪肥（M）和粪肥与化学肥料混施（MNPK）5个处理,研究了长期不同施肥对祁阳旱地红壤碳、氮、磷循环相关酶[β-1,4-葡萄糖苷酶（βG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-1,4-木糖苷酶（βX）、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶（NAG）和酸性磷酸酶（AP）]活性的影响.结果表明：与CK处理相比,长期N处理对βG、βX、CBH和NAG活性无影响,但降低了AP活性,而NPK、M、MNPK处理均显著增加了5种酶活性;相关性分析表明,5种土壤酶活性与硝态氮（0.465-0.733）、有效磷（r=0.612-0.947）、土壤呼吸（r=0.781-0.949）和作物产量（r=0.735-0.960）均呈显著正相关,βG、CBH和AP与p H显著正相关（r=0.707-0.809）,而仅有AP与土壤可溶性有机碳显著相关（r=-0.480）.表明所测5种土壤酶活性可作为评估不同施肥处理对红壤生产力影响的重要指标,但5种酶对氮肥引起的严重酸化的指示作用均非常有限.

关键词：施肥土壤酶微孔板荧光法红壤

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几种吡啶类化合物对土壤硝化的抑制作用比较

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中国生态农业学报 2012年第5期20卷 561-565页

作者：李兆君宋阿琳范分良梁永超中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部植物营养与肥料重点实验室北京100081

为了探明吡啶类化合物对土壤硝化作用的抑制效应,采用室内微宇宙试验,研究了2-氯-6（三氯甲基）硫酸盐、2-氯-6（三氯甲基）盐酸盐、吡啶混合物和吡啶X类化合物对潮土、红壤和水稻土中铵态氮硝化的抑制作用。结果表明,在35 d培养期内,... 详细信息

为了探明吡啶类化合物对土壤硝化作用的抑制效应,采用室内微宇宙试验,研究了2-氯-6（三氯甲基）硫酸盐、2-氯-6（三氯甲基）盐酸盐、吡啶混合物和吡啶X类化合物对潮土、红壤和水稻土中铵态氮硝化的抑制作用。结果表明,在35 d培养期内,吡啶类化合物处理土壤硝态氮含量明显低于对照（未添加吡啶类化合物）,吡啶类化合物对土壤中铵态氮的硝化抑制率介于2.91%~91.92%,抑制强度先逐渐升高后降低,在培养21 d时抑制强度达到峰值。不同类型吡啶类化合物对土壤中铵态氮的硝化抑制效果存在差异,吡啶盐酸盐类化合物优于其他几类化合物;吡啶类化合物对土壤中铵态氮的硝化抑制作用与土壤类型有关,对3种土壤中铵态氮的硝化抑制作用表现为潮土〉水稻土〉红壤。就同一土壤而言,硝化抑制强度随着吡啶类化合物用量的增加而增加。

关键词：吡啶类化合物黑土红壤潮土硝化抑制作用

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高供氮水平下不同硅肥对水稻茎秆特征的影响

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植物营养与肥料学报 2018年第3期24卷 758-768页

作者：刘红芳宋阿琳范分良李兆君梁永超中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部植物营养与肥料重点实验室北京100081 浙江大学环境与资源学院浙江杭州310058

【目的】倒伏是水稻生长的主要限制因子,不仅降低稻谷的产量,而且还影响其品质。因此,通过在两种氮水平条件下,研究硅肥对水稻茎秆特征及其抗倒伏的影响。【方法】以唐粳2号水稻品种为材料,在田间试验条件下,设不施硅(–Si)、硅酸钠(Si1... 详细信息

【目的】倒伏是水稻生长的主要限制因子,不仅降低稻谷的产量,而且还影响其品质。因此,通过在两种氮水平条件下,研究硅肥对水稻茎秆特征及其抗倒伏的影响。【方法】以唐粳2号水稻品种为材料,在田间试验条件下,设不施硅(–Si)、硅酸钠(Si1)和硅钙肥(Si2)三个硅处理(Si O2用量70 kg/hm^2),每个硅处理含正常和过量两个氮水平(分别为N 180和450 kg/hm^2)。水稻成熟期,测量株高、第1节和第2节长度、茎粗、旗叶和倒2片叶夹角、茎秆厚度和茎秆抗折力,分析水稻植株中硅和钾的含量,并观测了水稻茎秆的解剖显微结构。【结果】正常供氮水平(180kg/hm^2)下,施硅对水稻株高、节间长度、茎粗、旗叶和倒2片叶夹角均无显著影响。过量供氮条件下,施硅显著降低水稻基部第1节和第2节长度,倒2片叶夹角显著降低了20%(PSi1>–Si,施硅的水稻茎秆倒伏指数均显著低于不施硅处理,且过量供氮水平,施硅钙肥的倒伏指数比施硅酸钠的处理显著降低了6.2%(P<0.05);施用硅酸钠和硅钙肥的水稻产量分别显著增加12.3%和12.5%(P<0.05)。【结论】过量施用氮肥条件下,可增加水稻基部第1节和第2节壁厚度和茎粗,增加茎细胞层数和紧实度,从而提高茎秆的抗倒伏指数,显著提高水稻产量。供试土壤上硅钙肥效果好于硅酸钠。

关键词：硅氮水稻茎秆倒伏抗性产量

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土壤粒度对土霉素在黑土和红壤上吸附的影响

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农业环境科学学报 2010年第12期29卷 2357-2362页

作者：李兆君齐瑞环龙健范菲菲范分良梁永超中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部作物营养与施肥重点实验室北京100081 贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550001

为了探明土壤粒度对土霉素在土壤上吸附的影响,以性质差异显著的黑土和红壤为供试土壤,采用批量平衡法,研究了土霉素在不同粒度的2种土壤上的吸附行为。结果表明:(1)土霉素在不同粒度土壤上的吸附均分为快吸附和慢吸附2个过程,土壤类型... 详细信息

为了探明土壤粒度对土霉素在土壤上吸附的影响,以性质差异显著的黑土和红壤为供试土壤,采用批量平衡法,研究了土霉素在不同粒度的2种土壤上的吸附行为。结果表明:(1)土霉素在不同粒度土壤上的吸附均分为快吸附和慢吸附2个过程,土壤类型和不同粒度的同种土壤对土霉素吸附速率存在差异,Elovich模型、双常数模型对动力学吸附过程拟合效果最好;(2)3种等温吸附方程模型都可以较好地拟合研磨度不同的2种土壤对土霉素的吸附,相关系数(R2)在0.954～0.999之间,吸附参数kd、kf在2种土壤上均随着粒度的减小而增大。因此,在研究土霉素等四环素类抗生素在土壤上的吸附时选择合适的土壤粒度非常重要。

关键词：土壤粒度土霉素吸附

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新型硝化抑制剂对外源铵态氮在土壤中迁移转化及淋溶损失的影响

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西南农业学报 2011年第3期24卷 995-998页

作者：李兆君宋阿琳范分良梁永超中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部植物营养与肥料重点实验室北京100081

本文通过采用自制土柱装置,进行新型硝化抑制剂对氮素迁移转化及其淋溶损失的试验,探讨其对氮素垂直迁移和淋溶损失的影响,以及硝化抑制剂自身的有效性。结果表明:在27 d内,新型硝化抑制剂能显著抑制土壤铵氧化过程的发生,显著提高20 c... 详细信息

本文通过采用自制土柱装置,进行新型硝化抑制剂对氮素迁移转化及其淋溶损失的试验,探讨其对氮素垂直迁移和淋溶损失的影响,以及硝化抑制剂自身的有效性。结果表明:在27 d内,新型硝化抑制剂能显著抑制土壤铵氧化过程的发生,显著提高20 cm以上表层土壤铵态氮含量,降低表层土壤硝态氮含量;深层土壤地下水硝态氮浓度显著低于未加硝化抑制剂的对照土壤地下水的浓度,明显降低硝态氮垂直迁移的淋溶损失;不同的硝化抑制剂对土壤地下水氮素的迁移转化影响存在着显著的不同。

关键词：硝化抑制剂迁移转化淋溶土柱

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施硅对水稻白叶枯病抗性及叶片抗氧化酶活性的影响

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植物营养与肥料学报 2016年第3期22卷 768-775页

作者：刘红芳宋阿琳范分良李兆君梁永超中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部植物营养与肥料重点实验室北京100081 浙江大学环境与资源学院杭州310058

【目的】水稻白叶枯病是一种细菌性枯萎病害,是限制水稻生产的重要生物因素之一。通过田间接种白叶枯病菌,研究施硅对水稻叶片中丙二醛含量及抗氧化系统酶活性的影响及其抗白叶枯病的机理,为安全有效的防治病害提供理论依据。【方法】... 详细信息

【目的】水稻白叶枯病是一种细菌性枯萎病害,是限制水稻生产的重要生物因素之一。通过田间接种白叶枯病菌,研究施硅对水稻叶片中丙二醛含量及抗氧化系统酶活性的影响及其抗白叶枯病的机理,为安全有效的防治病害提供理论依据。【方法】以唐粳2号水稻品种为材料,2013年在河北省秦皇岛市进行田间试验,试验在两个施氮水平[N 180 kg/hm^2(正常供氮,N180),450 kg/hm^2(高量供氮,N450)]下设3个硅处理[不施硅(-Si),施硅酸钠(Si1,以Si O_2计,70 kg/hm^2),施硅钙肥(Si2,以SiO_2计,70 kg/hm^2)],在水稻孕穗期采用剪叶法接种白叶枯病菌,研究硅对接种后30 d水稻病情指数和第1 d、3 d、5 d、7 d和10 d水稻叶片中丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响。【结果】接种白叶枯病菌后,正常供氮水平,施硅处理的病情指数比不施硅处理平均降低17.8%(P<0.05);高量供氮水平,施硅钙肥的病情指数比不施硅降低15.1%(P<0.05),而施硅酸钠的病情指数差异不显著。接种白叶枯病菌后,施硅处理的水稻叶片MDA均低于不施硅处理,且在正常供氮水平第7 d和高量供氮水平第3 d、第7 d差异达显著水平。接种白叶枯病菌后,正常供氮水平第1 d、第7 d和高量供氮水平第1 d、第5 d,施硅处理的水稻叶片中SOD活性均显著高于不施硅处理,且第1 d施硅钙肥的叶片SOD显著高于施硅酸钠处理;接种白叶枯病菌后,施硅处理的水稻叶片中CAT活性均高于不施硅处理,但未达显著水平;高量供氮水平第1 d、第7 d和第10 d施硅处理的水稻叶片中APX活性均显著高于不施硅处理。【结论】施硅能提高感病水稻叶片中SOD、CAT和APX的活性,降低水稻叶片中MDA含量,有效清除植物体内活性氧(ROS),从而增强了水稻抗白叶枯病的能力;在高量供氮水平下,硅钙肥抵御白叶枯病效果好于硅酸钠。

关键词：硅氮水稻白叶枯病抗氧化酶活性

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转植酸酶基因(phyA2)玉米磷素营养的初步研究

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玉米科学 2014年第1期22卷 37-42页

作者：侯文通杨俐苹白由路范分良中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部植物营养与肥料重点实验室北京100081

在大田栽培条件下研究3种转phyA2基因玉米C63、C83-1-7和C84-1-14对土壤有机磷的利用能力及玉米磷素营养状况。初步结果表明,转phyA2基因玉米能有效利用土壤有机磷,与阴性对照相比,转phyA2基因玉米生长发育状况更好,磷素积累量更多,可... 详细信息

在大田栽培条件下研究3种转phyA2基因玉米C63、C83-1-7和C84-1-14对土壤有机磷的利用能力及玉米磷素营养状况。初步结果表明,转phyA2基因玉米能有效利用土壤有机磷,与阴性对照相比,转phyA2基因玉米生长发育状况更好,磷素积累量更多,可获得更高的生物量和子粒产量,转基因玉米C63、C83-1-7和C84-1-14单株磷积累量分别是阴性对照的7.8倍、1.6倍和2.5倍,单株子粒产量分别是阴性对照的5.5倍、1.5倍和2.1倍。在大田栽培条件下转phyA2基因玉米生长状况好于阴性对照。

关键词：玉米植酸酶基因土壤有机磷磷积累量子粒产量

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长期不同施肥对暗棕壤甲烷氧化菌群落特征与功能的影响

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环境科学 2010年第11期31卷 2756-2762页

作者：杨芊葆范分良王万雄梁永超李兆君崔喜安魏丹甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部作物营养与施肥重点实验室北京100081 黑龙江省农业科学院黑河分院黑河164300 黑龙江省农业科学院哈尔滨150086

不同施肥方式对我国旱地农田土壤甲烷氧化影响的微生物机制尚不明确.本研究利用PCR-DGGE和实时荧光定量PCR技术,结合甲烷氧化速率和土壤性质测定,探索了长期不同施肥条件下暗棕壤的"土壤性质-甲烷氧化菌群落特征-土壤甲烷氧化速率"关系... 详细信息

不同施肥方式对我国旱地农田土壤甲烷氧化影响的微生物机制尚不明确.本研究利用PCR-DGGE和实时荧光定量PCR技术,结合甲烷氧化速率和土壤性质测定,探索了长期不同施肥条件下暗棕壤的"土壤性质-甲烷氧化菌群落特征-土壤甲烷氧化速率"关系.结果表明,有机肥和无机肥配施处理显著降低了土壤甲烷氧化速率,降幅为61.2%,而单独施用有机肥或无机肥对暗棕壤甲烷氧化速率的影响不显著;与对照相比,有机肥处理土壤甲烷氧化菌多样性指数增加91.9%,有机肥和无机肥配施处理增加102.5%,而单施无机肥后土壤甲烷氧化菌多样性指数变化不明显;有机肥处理土壤的pmoA基因丰度显著增加,平均pmoA基因丰度为不施用有机肥的12.7倍;土壤甲烷氧化速率与甲烷氧化菌的群落结构和比活性呈显著正相关,相关系数分别为0.363和0.684,但与甲烷氧化菌群落丰度和多样性不相关;甲烷氧化菌的群落结构和比活性与土壤pH值、全氮和有机质含量呈显著正相关.上述结果说明,长期不同施肥可以通过改变暗棕壤的pH值、全氮和有机质含量等土壤性质,改变甲烷氧化菌群落结构和比活性,进而影响土壤甲烷氧化速率;有机肥和无机肥配施土壤甲烷氧化菌多样性和丰度大幅度增加,而甲烷氧化速率却显著降低,说明有机肥和无机肥配施土壤中只有部分微生物发挥了甲烷氧化活性,但有待进一步研究.

关键词：暗棕壤甲烷氧化菌 pmoA基因实时定量PCR 甲烷氧化速率冗余分析 Monte Carlo检验 PCR-DGGE

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玉米秸秆分解过程中细菌群落组成演化特征

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植物营养与肥料学报 2021年第1期27卷 45-53页

作者：王西亚吕继龙何萍范分良仇少君徐新朋赵士诚农业农村部植物营养与肥料重点实验室/中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

【目的】土壤中存在着大量的分解秸秆的微生物。研究秸秆分解过程中细菌群落组成的演化规律,对了解和调控农田微生物群体组成以促进秸秆分解具有重要意义。【方法】试验于2014年10月至2015年10月在河南省农业科学院原阳试验基地进行,将... 详细信息

【目的】土壤中存在着大量的分解秸秆的微生物。研究秸秆分解过程中细菌群落组成的演化规律,对了解和调控农田微生物群体组成以促进秸秆分解具有重要意义。【方法】试验于2014年10月至2015年10月在河南省农业科学院原阳试验基地进行,将成熟期玉米秸秆(茎和叶)烘干,剪成长1~2 cm、宽0.3~1 cm的碎片,称12 g样品(相当于8 t/hm^2)装入15 cm×10 cm的尼龙网包(孔径0.04 mm)内,于10月5日冬小麦出苗后埋置在小麦垄间。分别于埋置后0、1、2、4、7、10和12个月收集秸秆包和土壤样品。测定秸秆样品干物质量和碳氮含量,选择埋置了0、2、4、7和12个月的秸秆及其土壤样品分析细菌丰度及群落组成。【结果】秸秆埋入土壤后的前2个月内分解最快,然后逐步减慢,在1、2、4、7、10和12个月后分别降解了总生物量的19.2%、32.9%、44.2%、52.2%、66.8%和73.8%。秸秆埋入土壤后,秸秆和土壤中细菌丰度均显著增加,分别于第4和7个月达到最高后开始下降。秸秆细菌的丰度指标OTUs、ACE、Chao1和多样性指标Shannon随试验时间的延长逐步增加,而Simpson指数随试验时间延长逐步降低,而土壤中这些指标在试验过程中没有显著变化。与刚埋置秸秆时相比,埋置2个月后的秸秆细菌Bacteroidetes门相对丰度明显增加,主导细菌群为Bacteroidetes和Proteobacteria门。Actinobacteria丰度在埋置2个月后明显降低,然后又随试验时间延长逐步增加。Planctomycetes、Saccharibacteria、Verrucomicrobia、Acidobacteria、Chloroflexi和Gemmatimonadetes丰度在原始秸秆中较低,埋入土壤后随试验时间延长逐步增加。Sphingobacteriia、Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria和Flavobacteriia主导前期细菌纲组成,而Actinobacteria、Anaerolineae和Bacilli纲丰度在后期逐步增加。秸秆分解速率主要受其碳含量影响,秸秆细菌群落组成前期与秸秆碳含量相关,后期与秸秆氮含量相关。随着试验的进展,秸秆细菌群落组成与土壤中的细菌群落组成趋同。【结论】秸秆埋入土壤后前2个月的分解速率最高,随后逐步降低。秸秆分解前期细菌群落由富营养型组分Bacteroidetes和Proteobacteria门和Sphingobacteriia、Gammaproteobacteria、Flavobacteriia和Alphaproteobacteria纲主导,随后被逐步增加的贫营养型组分Actinobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi、Saccharibacteria门和Deltaproteobacteria、Actinobacteria纲等代替。秸秆碳氮含量变化是影响秸秆分解及其过程中细菌群落演化的主要原因。

关键词：作物秸秆秸秆分解速率细菌丰度菌群结构多样性

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