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玉米大豆间作对喀斯特区土壤理化性质及微生物碳代谢特征的影响

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作物学报 2025年第1期51卷 273-284页

作者：钱玉平宿兵兵高吉星阮粉花李亚伟茅林春滇西应用技术大学普洱茶学院云南普洱665000 兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院作物研究所甘肃兰州730070 浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310000

为探明喀斯特区玉米大豆带状复合种植对土壤理化性质及微生物群落结构多样性的影响,本研究设置玉米大豆间作(MSI)、玉米单作(MM)和大豆单作(SM) 3种模式,采用Biolog-ECO微孔培养法,旨在揭示玉米大豆种植模式对土壤微生物碳源代谢活性、... 详细信息

为探明喀斯特区玉米大豆带状复合种植对土壤理化性质及微生物群落结构多样性的影响,本研究设置玉米大豆间作(MSI)、玉米单作(MM)和大豆单作(SM) 3种模式,采用Biolog-ECO微孔培养法,旨在揭示玉米大豆种植模式对土壤微生物碳源代谢活性、多样性以及土壤性质的影响及其机制。结果表明,与MM及SM相比, MSI土壤微生物群落丰富度指数(McIntoshindex)分别显著提高了11.90%和58.40%,平均颜色变化率(averagewellcolordevelopment, AWCD)分别显著增加了24.50%和80.10%,羧酸类、氨基酸类和酚酸类碳源的平均相对吸光度分别显著提高了34.50%、63.70%和61.80%;碳源代谢指纹图谱表明,MSI模式中土壤微生物通过提高衣康酸的代谢活性进而增加了对羧酸类碳源的利用,通过提高L-苯丙氨酸、L-苏氨酸和甘氨酰-L-谷氨酸的代谢活性从而增加了氨基酸类碳源利用,通过提高吐温40、吐温80和肝糖的代谢活性从而增加了对多聚类碳源的利用;同时, MSI处理土壤SOC分别较MM和SM显著提高8.50%和72.84%, NH_4~+-N和TN含量分别较SM处理显著增加46.70%和33.30%;主成分分析表明,提取的2个主成分解释了碳源利用总变异的79.69%,种植模式对碳源代谢的综合利用能力表现为MSI>MM>SM,其中MSI土壤微生物群落对羧酸类、氨基酸类和多聚类代谢利用能力最强;冗余分析则表明,显著影响碳源代谢利用的2个环境因子分别是TN (53.50%)和SOC (30.90%),其中TN促进了羧酸类和氨基酸类碳源的代谢利用, SOC加强了胺类和酚酸类碳源的利用。综上可见,玉米大豆间作模式土壤微生物碳代谢的偏好性主要由微生物群落结构多样性引起,同时又受土壤全氮和有机质含量的调控,表明微生物群落结构与土壤理化因子间的互作可能是大豆玉米复合种植增产增效的一个关键因素。

关键词：玉米大豆土壤微生物碳源代谢活性土壤理化性质 Biolog-ECO

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封育对蒿类荒漠草地土壤微生物碳源利用特征的影响

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草业学报 2025年第1期 29-40页

作者：阿斯太肯·居力海提孙宗玖于冰洁迪达尔·比苏力旦李美莎敬一胜新疆农业大学草业学院新疆草地资源与生态自治区重点实验室西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室

为探究蒿类荒漠草地土壤微生物碳源利用特征对封育的响应规律，以新疆昌吉回族自治州呼图壁县和玛纳斯县蒿类荒漠草地为对象，采取野外实地调查及室内分析相结合的方法，对封育内外土壤微生物碳源利用特征进行测定，并结合植被特征、土... 详细信息

为探究蒿类荒漠草地土壤微生物碳源利用特征对封育的响应规律，以新疆昌吉回族自治州呼图壁县和玛纳斯县蒿类荒漠草地为对象，采取野外实地调查及室内分析相结合的方法，对封育内外土壤微生物碳源利用特征进行测定，并结合植被特征、土壤理化性质对其驱动因素进行分析。结果表明：1）封育后蒿类荒漠草地地上生物量及凋落物生物量分别显著增加142.53%～250.05%和135.68%～259.84%(P碳源利用程度均明显增加，且两个土层表现一致（P>0.05）;3）封育后微生物群落功能多样性除呼图壁样地0～10 cm土层外，其余土层McIntosh指数和Shannon-Wiener指数分别增加14.72%～47.01%和36.29%～74.76%，而Simpson指数降低1.09%～7.53%(P>0.05)。封育提高了蒿类荒漠草地微生物多样性；4）通过冗余分析，发现封育下蒿类荒漠草地0～10 cm土层微生物碳源主要驱动因子为土壤有机碳和凋落物，而30～50 cm土层则为土壤全磷和地上生物量。综上所述，封育加强了蒿类荒漠草地土壤微生物的代谢活性，推动了蒿类荒漠草地生态系统的养分循环和转化（有机碳、全氮和全磷），提高了蒿类荒漠草地微生物多样性，促进了蒿类荒漠退化草地的恢复。

关键词：封育蒿类荒漠草地碳源代谢活性微生物碳源多样性 Biolog-ECO法

来源：博看期刊

秸秆炭化还田对滴灌棉田土壤微生物代谢功能及细菌群落组成的影响

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环境科学 2020年第1期41卷 420-429页

作者：王晶马丽娟龙泽华闵伟侯振安石河子大学农学院新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室

通过5 a田间定位试验,研究持续秸秆直接还田和炭化还田对滴灌棉田土壤微生物功能多样性以及细菌群落组成的影响.试验设置3个处理:单施化肥(对照,CK)、秸秆直接还田+化肥(ST)和秸秆炭化还田+化肥(BC).秸秆直接还田和炭化还田均显著提高... 详细信息

通过5 a田间定位试验,研究持续秸秆直接还田和炭化还田对滴灌棉田土壤微生物功能多样性以及细菌群落组成的影响.试验设置3个处理:单施化肥(对照,CK)、秸秆直接还田+化肥(ST)和秸秆炭化还田+化肥(BC).秸秆直接还田和炭化还田均显著提高土壤有机质、全氮及速效养分含量,其中秸秆炭化还田的作用更显著.秸秆直接还田处理土壤微生物碳源代谢活性最高,其次是秸秆炭化还田,均显著高于对照.秸秆直接还田主要促进了碳水化合物类和胺类碳源的代谢;秸秆炭化还田显著提高多聚物类碳源的代谢.秸秆直接还田和炭化还田显著提高土壤细菌群落多样性.与对照相比,秸秆直接还田显著增加变形菌门、放线菌门、拟杆菌门以及黄单胞菌科、酸微菌科、微杆菌科和噬纤维菌科的相对丰度;秸秆炭化还田处理酸杆菌门、芽单胞菌门、硝化螺旋菌门以及Blastocatellaceae (Subgroup4)菌科、芽单胞菌科、亚硝化单胞菌科的相对丰度显著增加.相关性分析表明黄单胞菌科、酸微菌科与碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类、胺类碳源代谢显著正相关,噬纤维菌科、微杆菌科与碳水化合物类、胺类碳源代谢显著正相关,Blastocatellaceae (Subgroup4)菌科、芽单胞菌科、亚硝化单胞菌科与多聚物类碳源代谢显著正相关.持续秸秆炭化还田显著增加滴灌棉田土壤养分,改变细菌群落组成,提高多聚物类碳源的代谢活性.

关键词：秸秆直接还田秸秆炭化还田滴灌棉田碳源代谢活性细菌群落组成

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耕作措施对玉米田耕层土壤微生物群落功能多样性的影响

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干旱地区农业研究 2020年第5期38卷 15-22页

作者：陆思旭贺丽燕王旭东西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100

为研究秸秆还田基础上不同耕作措施对土壤微生物群落功能多样性的影响,本文以渭北旱塬玉米田为研究对象,采用Biolog-ECO方法研究了6种耕作措施,即连年翻耕(C/C)、连年免耕(N/N)、连年深松(S/S)、免耕/深松隔年轮耕(N/S)、翻耕/免耕隔年... 详细信息

为研究秸秆还田基础上不同耕作措施对土壤微生物群落功能多样性的影响,本文以渭北旱塬玉米田为研究对象,采用Biolog-ECO方法研究了6种耕作措施,即连年翻耕(C/C)、连年免耕(N/N)、连年深松(S/S)、免耕/深松隔年轮耕(N/S)、翻耕/免耕隔年轮耕(C/N)和深松/翻耕隔年轮耕(S/C)对土壤微生物碳源代谢能力的影响。结果表明,不同耕作措施下碳源代谢活性(AWCD)随培养时间的延长均逐渐增加,免耕、少耕的各耕作处理下碳源代谢活性较C/C处理显著提高了12.70%~54.54%,其中N/S和N/N处理的微生物多样性指数(丰富度指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数)显著高于C/C处理。主成分分析对第1和第2主成分起分异作用的主要碳源是氨基酸类、糖类和羧酸类物质,且是该地区土壤微生物利用的主要碳源。冗余分析表明有机碳(SOC)是影响微生物碳源代谢特征的主要因素。研究表明,从微生物群落碳源代谢角度考虑,N/S处理下的土壤微生物活性和功能多样性较高,是适宜该地区的耕作措施。

关键词：玉米田耕层土壤耕作措施土壤微生物功能多样性碳源代谢活性碳源利用

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种植年限对健康三七根际土壤微生物活性和功能的影响

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土壤 2023年第1期55卷 132-139页

作者：常亚锋于文豪陈厚朴曹琪魏富刚张金波蔡祖聪赵军南京师范大学地理科学学院南京210023 文山苗乡三七科技有限公司云南文山663000 江苏省土壤利用与农业可持续发展工程研究中心南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023

为研究种植年限对健康三七根际土壤微生物活性和功能的影响,以种植一年和二年的健康三七根际土为研究对象,采用荧光素二乙酸酯水解法、实时荧光定量PCR及Biolog微平板法等技术手段分析土壤微生物活性、氮素循环功能基因丰度、碳源代谢... 详细信息

为研究种植年限对健康三七根际土壤微生物活性和功能的影响,以种植一年和二年的健康三七根际土为研究对象,采用荧光素二乙酸酯水解法、实时荧光定量PCR及Biolog微平板法等技术手段分析土壤微生物活性、氮素循环功能基因丰度、碳源代谢活性及其功能多样性。结果表明,与未种植过三七的土壤相比,三七种植能够显著提高土壤微生物的活性、氮素循环功能基因丰度(nifH和细菌amoA)、碳源代谢活性及其功能多样性,且随着种植年限的增加,健康三七根际微生物活性及其功能逐渐增强。同时,种植年限能够改变健康三七根际微生物的碳源利用特征;但是,根际微生物对酚酸类物质的代谢能力并未随三七种植年限的增加而增加。这也从侧面说明,根际酚酸物质降解能力的不足可能是导致其积累并驱动根际微生态失衡和形成连作障碍的重要原因。这些研究结果不仅为深入了解健康三七根际微生物活性及其代谢功能特征提供了数据支撑,也为解析三七连作障碍的形成机理提供了一定的理论依据。

关键词：三七种植年限根际微生物碳源代谢活性连作障碍根际健康

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转Bt和Bt+CpTI基因棉对土壤微生物群落影响的研究

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转Bt和Bt+CpTI基因棉对土壤微生物群落影响的研究

作者：王成鹏南京林业大学

学位级别：硕士

本研究以两对转基因抗虫棉中棉41、GK-12及其亲本非转基因常规棉中棉23、泗棉3号为材料，选择了江苏、湖北、河南三个棉花种植区作为试验点，2010—2011年连续两年，分别于棉花生长的苗期、蕾期、花铃期、吐絮期、衰老期采集棉花根围表... 详细信息

本研究以两对转基因抗虫棉中棉41、GK-12及其亲本非转基因常规棉中棉23、泗棉3号为材料，选择了江苏、湖北、河南三个棉花种植区作为试验点，2010—2011年连续两年，分别于棉花生长的苗期、蕾期、花铃期、吐絮期、衰老期采集棉花根围表层土壤（0—20cm），研究了长期种植转基因抗虫棉对土壤微生物群落的影响。利用平板培养计数方法研究了转基因抗虫棉对土壤中可培养细菌、真菌、放线菌、需氧型固氮菌、反硝化细菌和亚硝化细菌数量的影响;利用Biolog Eco板培养方法研究了转基因抗虫棉对土壤微生物碳源代谢活性的影响;利用PCR-DGGE方法比较了转基因棉与常规棉棉田土壤细菌群落多样性及真菌群落多样性之间的差异;利用磷脂脂肪酸技术研究了转基因抗虫棉种植对土壤微生物群落结构多样性的影响。同时比较了不同转基因抗虫棉品种及同一品种转基因抗虫棉在不同棉花种植区对土壤微生物影响的差异。主要研究结果如下： 1、种植转基因抗虫棉对土壤可培养微生物数量有一定影响，2种转基因棉花品种对土壤可培养微生物数量影响存在差异。在棉花整个生育期间，转Bt基因抗虫棉土壤可培养微生物数量略低于常规棉，吐絮期细菌数量显著低于常规棉;转Bt+CpTI基因抗虫棉土壤可培养微生物数量略高于常规棉，转Bt+CpTI基因抗虫棉对土壤真菌、放线菌数量影响较大，在苗期、花铃期、吐絮期土壤真菌数量显著高于常规棉，苗期放线菌数量显著高于常规棉;转基因抗虫棉对土壤固氮菌、反硝化细菌、亚硝化细菌数量没有显著影响。 2、种植转基因抗虫棉对土壤微生物碳源代谢活性也有一定影响，并且与转基因棉花品种和棉花种植区有关。转Bt基因抗虫棉棉田土壤微生物碳源代谢活性略低于常规棉，在吐絮期有显著性差异;转Bt+CpTI基因抗虫棉棉田土壤微生物碳源代谢活性略要高于常规棉，但是仅在盐城实验地，蕾期出现显著性差异。 3、PCR—DGGE结果表明，相同生育期，转基因棉与常规棉田土壤细菌、真菌群落都具有较高的相似性，转基因棉种植没有造成土壤细菌、真菌群落多样性产生显著性改变。 4、利用PLFA方法研究表明，种植转基因棉对土壤微生物PLFA种类和含量没有显著影响，不会造成土壤微生物生物量及微生物群落种群结构发生显著性改变。 5、棉田土壤微生物数量、群落多样性呈现显著性季节变化，不同生育期差异较大。

关键词：转基因抗虫棉土壤微生物碳源代谢活性 PCR-DGGE 群落相似性磷脂脂肪酸方法

黄河三角洲土壤微生物驱动的碳氮时空变化研究

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黄河三角洲土壤微生物驱动的碳氮时空变化研究

作者：曹富倩山东师范大学

学位级别：硕士

黄河三角洲环境复杂,生物多样性丰富,是研究土壤微生物驱动碳氮时空变化最有优势的天然实验室。本研究选取黄河三角洲四种典型样地包括滩涂裸地、翅碱蓬群落样地(Suaeda salsa(L.)Pall.)、芦苇与翅碱蓬混生群落样地(*** australis(Cav.)... 详细信息

黄河三角洲环境复杂,生物多样性丰富,是研究土壤微生物驱动碳氮时空变化最有优势的天然实验室。本研究选取黄河三角洲四种典型样地包括滩涂裸地、翅碱蓬群落样地(Suaeda salsa(L.)Pall.)、芦苇与翅碱蓬混生群落样地(*** australis(Cav.)*** Steud.+***)以及芦苇与柽柳混生群落样地(***+Tamarix chinensis Lour.),分别在四个不同季节采集了四种样地0-20cm根系层的土壤样本。采用16S rRNA高通量测序技术和Biolog微平板法等方法,主要探讨了植被差异对微生物群落以及碳氮循环的时空动态变化,进一步分析了微生物群落组成多样性及功能与碳氮循环之间的关系。为黄河三角洲生物地化循环和可持续发展提供理论支持,并对改善黄河三角洲盐渍化土壤具有重要的科学和指导意义。对于了解黄河三角洲土壤质量状况,探究碳氮源代谢与微生物多样性的关系等有一定实践意义。研究结果表明:(1)土壤理化指标分析发现在芦苇与柽柳混生群落样地中根系土壤的质量整体高于其他样地,此样地中全氮、有机质和速效磷的含量最高。翅碱蓬群落样地中速效氮的含量最高,滩涂裸地中速效钾、阳离子交换量(CEC)和pH值最高。可见植物根系作用、植物凋落物、微生物作用活性与土壤理化性质之间是相互影响的。湿地植物的生长有利于改善黄河三角洲土壤的盐碱化,增强土壤肥力,促进土壤碳氮的循环,土壤又可反作用于植物使其更好的生长。(2)微生物群落分析结果表明,微生物组成存在的时空差异明显,芦苇与翅碱蓬混生群落样地土壤中微生物的多样性在春季和冬季最高,而在芦苇与柽柳混生群落样地中夏季和秋季最高。微生物组成在门水平上,放线菌门(Actinbacteria)在夏季相对丰度升高,秋冬季逐渐减少。在纲水平上,放线菌纲(Actinomycetes)和酸微菌纲(Acidimicrobiia)的相对丰度也在夏季升高。科水平上的厌氧绳菌科(Anaerolineaceae)和芽单胞菌科(Gemmatimonadaceae)占主导地位。属水平的优势菌主要有盐单胞菌属(Halomonas)、浮霉菌属(Planctomyces)等。(3)功能微生物相对丰度结果分析表明,随这季节的变化,固氮菌相对丰度变化较大,而氨氧化细菌(AOB)、完全氨氧化细菌(Comammox)、亚硝酸氧化细菌(NOB)和反硝化细菌(DNB)四个季节均在芦苇与柽柳混生群落样地中的相对丰度最高。聚类分析发现,与碳氮相关的功能基因丰度随着季节产生明显变化。春季在滩涂裸地中功能基因的丰度最高。夏季在芦苇与翅碱蓬混生群落样地中功能基因的丰度最高。秋季在滩涂裸地和芦苇与翅碱蓬混生群落样地中的功能基因的丰度都较高。冬季在芦苇与翅碱蓬混生群落样地和芦苇与柽柳混生群落样地中功能基因的丰度最高。(4)土壤微生物碳源代谢活性的结果表明,春季和冬季较高,夏季秋季较低,有植被生长的样地土壤微生物碳源代谢活性大于滩涂裸地。春季,芦苇与柽柳混生群落样地中土壤微生物的碳源代谢活性最高。夏季与秋季,各样地之间的差距不明显。而在冬季,芦苇与翅碱蓬混生群落样地中的代谢活性最高。不同样地土壤中微生物利用的主要碳源类型不同,夏季滩涂裸土和芦苇与柽柳混生群落样地之间利用的类型相似性最高,而在秋季,翅碱蓬群落样地和芦苇与柽柳混生群落样地之间碳源最相似。土壤中氨氧化速率与样地微生物群落多样性指数成正比。夏季氨氧化速率降低,冬季氨氧化速率升高,并且土壤反硝化速率表现出与氨氧化速率相同的趋势。(5)相关性分析发现,驱动四个季节土壤碳氮循环的主要微生物不同。春季土壤微生物反硝化速率和氨氧化速率与完全氨氧化细菌(Comammox)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)相关性最大。夏季硝化螺旋菌属(Nitrospira)与土壤氨氧化速率呈正相关,而与反硝化速率呈负相关。秋季硝酸盐异化还原成铵(DNRA)作用菌与土壤氨氧化速率呈显著正相关,而与反硝化速率呈负相关。冬季土壤碳源代谢活性与紫色杆菌属(Janthinobacterium)呈正相关。

关键词：碳源代谢活性微生物群落的组成功能微生物氨氧化速率反硝化速率