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粉垄耕作木薯根际与非根际土壤的细菌群落结构多样性差异

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西南农业学报 2022年第4期35卷 729-739页

作者：覃锋燕杨慰贤彭晓辉黎亮武阳太亿周佳韦茂贵申章佑广西大学农学院南宁530004 广西农业科学院经济作物研究所南宁530007 广西高校作物栽培学与耕作学重点实验室/广西大学南宁530004

【目的】分析粉垄耕作下的木薯根际和非根际土壤理化性质及细菌群落多样性差异,为优化现有木薯栽培方法提供理论依据。【方法】以常规耕作和粉垄耕作2种耕作方式栽培木薯,利用高通量测序技术和生物信息学手段,结合土壤农化分析方法,分... 详细信息

【目的】分析粉垄耕作下的木薯根际和非根际土壤理化性质及细菌群落多样性差异,为优化现有木薯栽培方法提供理论依据。【方法】以常规耕作和粉垄耕作2种耕作方式栽培木薯,利用高通量测序技术和生物信息学手段,结合土壤农化分析方法,分析不同耕作方式对木薯根际与非根际土壤理化性质及主要优势细菌群落结构多样性的影响。【结果】木薯根际土壤细菌群落的Alpha(α)多样性显著高于非根际土壤(P细菌群落的分类和系统发育Beta(β)多样性存在显著差异。物种群落组成分析结果表明,木薯根际土壤的主要优势菌门为放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、厚壁菌门和酸杆菌门,主要优势菌纲为α-变形菌纲、放线菌纲、芽孢杆菌纲和γ-变形菌纲。在分类操作单元(OTU)水平,粉垄耕作与常规耕作方式木薯根际与非根际的土壤细菌群落组成存在显著差异。细菌群落相对丰度与环境因子的相关分析和冗余分析(RDA)结果显示,pH、有机质含量、有效磷含量和亚硝酸还原酶活性对细菌群落变化具有显著影响,尤其对放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、厚壁菌门和酸杆菌门分布的影响更明显。【结论】木薯粉垄耕作方式通过改善土壤耕作层的物理结构而减少木薯逆境胁迫,使得其根际土壤pH及有机质、有效磷和速效钾含量大于非根际土壤,进而引起根际土壤细菌群落多样性和丰富度均大于非根际土壤,其中根际土壤细菌群落α多样性显著高于非根际土壤。木薯根际土壤与非根际土壤细菌群落多样性的差异主要体现在根际土壤中芽孢杆菌属、芽单胞菌属、Ellin6067属和马赛菌属的丰度显著高于非根际土壤。

关键词：木薯粉垄耕作根际土壤细菌群落结构多样性高通量测序

磷石膏和碱蓬对盐渍化土壤水盐及细菌群落结构的影响

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环境科学 2023年第4期44卷 2325-2337页

作者：刘月杨树青张万锋娄帅内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 内蒙古师范大学旅游学院呼和浩特010022

盐渍土改良是农田土壤环境不可忽视的重要问题,土壤盐分的改变势必会影响土壤细菌群落.试验基于河套灌区中度盐渍土,以当地无改良措施枸杞园为对照(CK),设施加磷石膏(LSG)、枸杞间种碱蓬(JP)及施加磷石膏和枸杞间种碱蓬(LSG+JP)的改良处... 详细信息

盐渍土改良是农田土壤环境不可忽视的重要问题,土壤盐分的改变势必会影响土壤细菌群落.试验基于河套灌区中度盐渍土,以当地无改良措施枸杞园为对照(CK),设施加磷石膏(LSG)、枸杞间种碱蓬(JP)及施加磷石膏和枸杞间种碱蓬(LSG+JP)的改良处理,探究枸杞生育期内不同改良方式对土壤水分、盐分、养分和细菌群落结构多样性的影响.结果表明,相较CK,在开花期至落叶期LSG+JP显著降低了土壤EC值和pH值(P细菌群落组成的重要因素,相关性热图显示变形菌门和拟杆菌门与EC值呈极显著负相关(P细菌群落结构多样性,有利于河套灌区盐渍土长效改良和维护土壤生态健康.

关键词：磷石膏碱蓬细菌群落结构多样性盐碱地改良高通量测序

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铅锌矿区土壤细菌群落多样性分析

东北林业大学学报 2012年第1期40卷 58-61页

作者：任广明张琦曲娟娟闫立龙孙兴滨东北农业大学哈尔滨150030 哈尔滨工程大学东北林业大学

对黑龙江省铅锌矿区土壤重金属污染与土壤中细菌群落结构多样性间的关系进行了研究,并分析了土壤的理化性质和土壤酶活性。PCR-DGGE图谱、DGGE聚类分析图谱、细菌群落丰富度(S)均表明土壤细菌群落结构随着重金属污染程度的加剧发生了相... 详细信息

对黑龙江省铅锌矿区土壤重金属污染与土壤中细菌群落结构多样性间的关系进行了研究,并分析了土壤的理化性质和土壤酶活性。PCR-DGGE图谱、DGGE聚类分析图谱、细菌群落丰富度(S)均表明土壤细菌群落结构随着重金属污染程度的加剧发生了相应变化,Shannon-Weaver指数达极显著水平差异(P性与非矿区土壤酶活性均存在极显著差异(P性呈显著负相关。可见,铅锌矿区重金属污染导致土壤环境质量发生变化,严重影响着土壤中细菌群落结构多样性。

关键词：重金属污染变性梯度凝胶电泳细菌群落结构多样性土壤酶活

一株具有烟草甲毒杀作用的苏云金芽孢杆菌对烟叶的影响

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南方农业学报 2022年第6期53卷 1568-1576页

作者：胡逸超苏赞雷薇陈义昌邹克兴陈琦邹承武广西中烟工业有限责任公司技术中心广西南宁530001 南宁国拓生物科技有限公司广西南宁530001 广西大学农学院/植物科学国家级实验教学示范中心广西南宁530004

【目的】明确一株具有烟草甲毒杀作用的苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)在醇化过程中对烟叶的影响,为烟叶仓库中应用Bt菌剂防控烟草甲的可行性和安全性评价提供参考依据。【方法】按照0.1 g Bt菌剂处理1 kg烟叶的比例作处理... 详细信息

【目的】明确一株具有烟草甲毒杀作用的苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)在醇化过程中对烟叶的影响,为烟叶仓库中应用Bt菌剂防控烟草甲的可行性和安全性评价提供参考依据。【方法】按照0.1 g Bt菌剂处理1 kg烟叶的比例作处理,以未喷施Bt菌剂的烟叶作为对照,在仓库中贮藏12个月后,每隔2个月采集醇化阶段烟叶,对总糖、还原糖、氯、总植物碱、钾、总氮和淀粉等7项常规化学成分,以及香气质、香气量、杂气、刺激性、透发性、柔细度、甜度、余味、浓度和劲头等10项感官品质进行测定和评估。同时对醇化24个月的烟叶样品使用16S rDNA扩增子测序,比较分析喷施Bt菌剂和未喷施Bt菌剂的烟叶细菌群落结构多样性变化。【结果】Bt菌剂处理后,烟叶的7项常规化学成分均未出现显著变化(P>0.05);而感官质量的5项指标出现显著性差异(P性和甜度的评吸得分表现为对照组优于处理组;处理组和对照组的细菌种类存在明显差异,在处理组中,纲、目、科和属分类中相对丰度最高的分别为杆菌纲(Bacilli,95.9%)、芽孢杆菌目(Bacillales,95.9%)、芽孢杆菌科(Bacillaceae,96.0%)和芽孢杆菌属(Bacillus,95.9%),而在对照组中,相对丰度最高的分别为丙型变形菌纲(Gammaproteobacteria,47.6%)、肠杆菌目(Enterobacteriales,31.3%)、肠杆菌科(Enterobac-teriaceae,33.7%)和志贺氏大肠杆菌属(Escherichia-Shigella,22.9%)。处理组和对照组的Alpha多样性指数中Ob-served species指数和Chao1指数存在显著差异,处理组的细菌群落丰富度显著低于对照组,Beta多样性分析证明2组间的群落结构存在显著差异。【结论】使用苏云金芽孢杆菌处理后,烟叶中的细菌群落结构发生显著变化,但对烟叶化学成分和感官质量的影响较小,不造成烟叶品质的下降,说明在仓储中使用该菌株防控烟草甲的经济风险较小。

关键词：苏云金芽孢杆菌烟叶醇化化学成分感官质量细菌群落结构多样性

不同培肥措施对采煤塌陷区复垦土壤微生物特性的影响

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不同培肥措施对采煤塌陷区复垦土壤微生物特性的影响

作者：李彦山西农业大学

学位级别：硕士

本文以山西省襄垣县洛江沟采煤塌陷区复垦土壤为研究对象,研究五种培肥措施对不同复垦年限土壤碳氮代谢相关酶活性、碳代谢微生物多样性、氮代谢功能基因丰度以及四种培肥措施对细菌群落结构多样性的影响,以期明确采煤塌陷区复垦土壤微... 详细信息

本文以山西省襄垣县洛江沟采煤塌陷区复垦土壤为研究对象,研究五种培肥措施对不同复垦年限土壤碳氮代谢相关酶活性、碳代谢微生物多样性、氮代谢功能基因丰度以及四种培肥措施对细菌群落结构多样性的影响,以期明确采煤塌陷区复垦土壤微生物学特性对培肥措施和复垦进程的响应关系,为复垦土壤微生态环境质量提升提供重要科学依据。主要研究结果表明:(1)土壤脲酶、蛋白酶、纤维素酶和蔗糖酶活性均随着土壤复垦年限的增加而增加,但4种酶活性仍总体低于周边农田熟土,高于未复垦生土。复垦8a土壤4种酶活性总体高于复垦4a土壤,同一复垦年限下不同培肥处理间4种酶活总体表现为化肥配施生物有机肥(MCFB)>化肥配施有机肥(MCF)>单施有机肥(M)>单施化肥(CF)>不施肥对照(CK),其中复垦8a土壤MCFB处理下4种酶活性较CK处理分别高266.9%、214.7%、444.8%和443.3%,且与CF处理差异显著。不同培肥处理和复垦年限下4种酶活性则总体以蔗糖酶活性最高。综合来看,经过连续8年复垦,化肥配施生物有机肥较其他培肥措施更大程度上提高土壤酶活性。(2)利用Biolog-ECO技术,分析5种培肥措施下不同复垦年限土壤微生物的碳源利用特征、多样性指数的变化规律。表明复垦4a土壤AWCD值随着培养时间变化顺序为MCFB>MCF>M>CF>CK,而复垦8a土壤AWCD值表现为M>MCFB>MCF>CF>CK。复垦土壤糖类和氨基酸类碳源微生物活性相对较高,而利用胺类、双亲化合物类碳源微生物生物量活性相对较低。其中MCFB较其他处理可提高复垦土壤微生物对羧酸类、氨基酸类碳源的利用程度。主成分分析表明,相对于生土和熟土,不同培肥处理土壤中微生物对碳源利用差异性不大,但化肥配施生物有机肥(MCFB)处理土壤微生物能更大程度利用E4,L-苏氨酸、H1,a-D-乳糖、E4,L-苏氨酸、E1,a-环状糊精和G3,a-丁酮酸。复垦土壤氮代谢多样性指数结果表明,不同处理之间Simpson优势度指数(D)差异不显著,但M和MCF处理可相对提高Mclntosh指数(U)和香浓指数(H’),表明有机无机配施或化肥配施生物有机肥培肥可更大程度提高复垦土壤的微生物群落多样性和均匀度。(3)采用荧光定量q-PCR技术,研究5种培肥措施对不同复垦年限土壤氮转化功能基因丰度,表明复垦土壤5种功能基因丰度总体表现为AOA-amoA>AOB-amoA>nisS、nirK>nifH,初步判断复垦土壤氮循环过程中硝化作用强于反硝化作用,并优于固氮作用。随复垦年限增加土壤中5种功能基因丰度均显著增加,复垦8a土壤AOAamoA和AOB-amoA基因拷贝数较复垦4a土壤增加1.62-4.92倍,nirS和nirK基因拷贝数分别增加1.57-3.49倍和1.70-3.15倍,nifH基因拷贝数增加了0.43-0.78倍,以AOAamoA和AOB-amoA基因增加幅度最大。不同培肥处理之间5种功能基因丰度均表现为MCFB>MCF>M>CF>CK,表明有机无机配施更有利于增加复垦土壤微生物多样性,经过连续8a复垦,化肥配施生物有机肥处理的nifH基因丰度与周边农田熟土差异不显著。(4)利用Illumina HiSeq高通量测序技术对土壤细菌群落进行测定,分析不施肥对照(CK)、单施化肥(CF)、单施有机肥(M)和有机肥配施菌肥(MB)4种培肥措施对不同复垦年限土壤(3a和7a)土壤细菌群落结构多样性的影响,深入揭示复垦区细菌群落多样性的关键因素。由细菌稀释曲线得出,测序量达到饱和后,OTU观测值以MB处理最多,其次为M和CFB处理,CK最少;在Alpha(α)多样性分析结果显示,丰富度指数均以MB处理最高,CF处理最低,说明有机肥配施菌肥有利于提高土壤细菌物种的数量,化肥的施用则降低了土壤细菌物种的数量。丰度前20热图分析中,变形菌门(Proteobacteria)在各施肥处理中均占较大比例,在M处理和MB处理中均升高;与CK相比,拟杆菌门(Bacteroidetes)在CF、M和MB处理中均降低,表明有机肥配施菌肥使得土壤细菌群落结构发生了变化。综上所述:化肥配施生物有机肥能显著提高复垦土壤4种酶活性以及氨氧化菌、反硝化细菌、固氮细菌基因丰度,从而有可能提高土壤碳代谢以及氮代谢能力;有机配施菌肥对土壤某些常见细菌种群多样性有显著提高;随着复垦年限增长,培肥效果更加显著。因此有机肥配施菌肥与化肥配施生物有机肥两种培肥方式是适合山西煤矿复垦区域农业持续发展有效培肥措施。

关键词：复垦土壤培肥措施酶活性碳代谢功能多样性氮转化基因丰度细菌群落结构多样性

武汉市东湖、南湖、汤逊湖水体水质及其基于PCR-DGGE技术的细菌多样性分析

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武汉市东湖、南湖、汤逊湖水体水质及其基于PCR-DGGE技术的细菌多...

作者：陶新园中南民族大学

学位级别：硕士

随着城市工业化的发展,湖泊污染现状日益严重,微生物是湖泊中物质循环和能量流动的重要参与者,微生物群落结构的变化与湖泊水质密切相关。本研究对武汉市城市湖泊东湖、南湖、汤逊湖2013年10月份、12月份,2014年2月份、4月份、8月份的p... 详细信息

随着城市工业化的发展,湖泊污染现状日益严重,微生物是湖泊中物质循环和能量流动的重要参与者,微生物群落结构的变化与湖泊水质密切相关。本研究对武汉市城市湖泊东湖、南湖、汤逊湖2013年10月份、12月份,2014年2月份、4月份、8月份的pH、温度、氨氮、总氮、总磷、COD指标进行测定,运用综合营养指数法对三个湖泊进行评价,并运用PCR-DGGE技术对三个湖泊的细菌群落结构多样性进行分析。东湖水体综合营养指数随月份呈现规律性变化趋势为:10月份>8月份>12月份>2月份>4月份,10月份水体综合营养指数较大,为68.60,水体属于中度富营养化,4月份水体综合营养指数较小,为56.43,水体属于轻度富营养化。南湖水体综合营养指数随月份变化趋势为:12月份>10月份>8月份>2月份>4月份,12月份水体综合营养指数较大,为107.50,4月份水体综合营养指数较最小,为96.72,水体属于极重度富营养状态。汤逊湖水体综合营养指数随月份变化趋势为:10月份>12月份>8月份>2月份>4月份,10月份水体综合营养指数较大,为89.00,4月份水体综合营养指数较小,为73.81,水体属于重度富营养状态。2014年2月份东湖四个区域水体综合营养指数变化趋势为:D区域>A区域>B区域>C区域,东湖C区域水体综合营养指数较低为53.32,属于轻度富营养,东湖D区域水体综合营养指数较高为65.22,属于中度富营养,四个区域细菌数目与综合营养指数成正相关。南湖三个区域水体综合营养指数变化趋势为:南湖A区>南湖C区>南湖B区,南湖B区区域水体综合营养指数较低,为94.14,南湖A区区域水体综合营养指数较高,为107.31,三个区域水体属于重度富营养状态,三个区域细菌数目与综合营养指数成正相关。汤逊湖渔场区域和非渔场水体综合营养指数分别为93.41和72.21,表明渔场区域水体富营养化状态比非渔场严重,渔场区域细菌总数也高于非渔场区域。提取2014年2月东湖、南湖、汤逊湖不同区域的水样的细菌总DNA,以细菌16S r DNA V3区通用引物进行降落PCR扩增,产物进行变性凝胶电泳(DGGE)。东湖四个区域细菌群落结构多样性变化趋势与水体综合营养指数变化趋势一致,为D区域>A区域>B区域>C区域,D区域细菌多样性指数较大为3.0265,C区域采样点样品的香农指数较小为2.6955。南湖三个区域细菌多样性指数变化趋势和水体综合营养指数变化趋势一致,为A区>南湖C区>南湖B区,南湖A区的香农指数较大为3.2903,南湖B区香农指数较小为3.1439。汤逊湖渔场区域综合营养指数大于非渔场区域,渔场区域细菌多样性指数也大于非渔场区域,分别为3.1160和2.9458。三个湖泊不同区域水体细菌群落结构多样性指数的变化趋势与富营养化程度变化趋势一致。选取2014年4月南湖A区、南湖B区、东湖、汤逊湖各3个取样点进行PCR-DGGE,分析其细菌群落结构多样性。12个样品共检出29条位置不同的条带,样品的细菌多样性指数与水体综合营养指数变化趋势一致,为南湖A区>南湖B区>汤逊湖>东湖;特异性条带测序结果显示19个优势条带中,地位分类不明确的有11个,α-Proteobacteria、β-Proteobacteria、ε-Proteobacteria分别有1个,η-Proteobacteria有3个,Bacteroidetes有2个;典型对应分析表明湖水中微生物群落结构主要与氨氮(NH3-N)和总氮(TN)相关联。

关键词：武汉城市湖泊水质综合营养指数 PCR-DGGE 细菌群落结构多样性

秸秆腐解液对玉米幼苗根际土壤生态微环境的影响

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秸秆腐解液对玉米幼苗根际土壤生态微环境的影响

作者：乔天长东北农业大学

学位级别：硕士

中国作为全世界每年秸秆生产量最大的国家,目前农作物秸秆年生产量达8亿t,黑龙江省作为我国保证粮食产量的重要生产基地,在全国有着举足轻重的作用。为了研究黑龙江省三江平原地区秸秆还田对下茬作物的影响。国家开展了专项课题研究。... 详细信息

中国作为全世界每年秸秆生产量最大的国家,目前农作物秸秆年生产量达8亿t,黑龙江省作为我国保证粮食产量的重要生产基地,在全国有着举足轻重的作用。为了研究黑龙江省三江平原地区秸秆还田对下茬作物的影响。国家开展了专项课题研究。在我国北方小麦—玉米两熟种植制度下,玉米秸秆连年还田已显著影响了小麦的生长发育,而在黑龙江省农田生态系统中,目前连作玉米是否有自毒效应,这还不明确,玉米秸秆还田的正面影响也不明确。本文以室内腐解模拟田间还田状态,探讨不同还田量即不同腐解强度的玉米秸秆腐解液对后茬玉米苗期根系生长、根系土壤酶活性、根系土壤理化性质及根际土壤微生物的影响,通过探索玉米秸秆还田后对下茬玉米幼苗的影响,完善秸秆还田的理论和技术,为避免秸秆还田的他感负效应、合理的茬口选择和优化种植制度提供科学依据。本试验以玉米为研究对象,根据不同的玉米秸秆腐解时间(0,60,120,180d),提取腐解液后设置成三个浓度(0.5,0.25,0.125gDW/ml)。以清水为对照,以盆栽方式探究对玉米苗期根际生态环境的影响,通过测定幼苗在四叶、五叶、六叶期根系生理特征、根系活力、土壤酶活性、土壤理化性质、土壤微生物数量以及在五叶期时土壤细菌群落结构多样性,形成主要研究结果如下:玉米秸秆腐解液对玉米幼苗根长、根表面积、根体积、根干重的影响,随腐解液浓度增加,有“低促高抑”的化感效应;随腐解天数的增加,对其影响先增大后减小,在60、120d腐解液处理下与对照差异显著,玉米幼苗四叶、五叶、六叶期,表现出在腐解120d、低(0.125gDW/ml)浓度处理下各项根系指标达到最大值,在腐解120d、高(0.5gDW/ml)浓度处理下达到最小值;随叶龄增加,其影响逐渐减弱。玉米幼苗根际土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化物酶的活性随腐解液浓度的增加而增加;随着玉米秸秆腐解天数的增加,呈现先升高后降低的趋势;随叶龄增加,腐解液对根际土壤酶活性的影响逐渐减弱。玉米幼苗根系活力随着秸秆腐解液浓度的增大先升高后降低;低(0.125gDW/ml)、中(0.25gDW/ml)浓度下对根系活力的促进作用也随叶龄增加逐渐减弱。玉米秸秆腐解液改变了幼苗根际土壤的理化性质,120d腐解天数,高浓度(0.5gDW/ml)玉米秸秆腐解液改善了幼苗生长的土壤养分环境。玉米秸秆腐解液对幼苗根际土壤细菌、真菌、放线菌数量的影响,随腐解浓度升高,幼苗根际土壤细菌数量增加,真菌、放线菌数量减少。随腐解天数增加,幼苗根际土壤细菌、放线菌数量先增多后减少,真菌数量先减少后增多。本试验利用高通量测序技术研究土壤细菌群落结构多样性及组成的结果表明:玉米秸秆腐解液提高了土壤细菌菌群的多样性水平并改变了玉米幼苗根际土壤细菌群落结构组成。180d腐解天数,低浓度(0.125gDW/ml)处理下土壤细菌菌群多样性水平最高。

关键词：玉米秸秆腐解液根系生长土壤酶活性土壤理化性质微生物数量细菌群落结构多样性