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水旱轮作对土壤微生物群落构建过程的影响机制 总被引：5，自引：1，他引：5
为探究稻田生态系统微生物学机制,采集水旱轮作稻田土壤,并以相同土壤母质下长期淹水的藕田土壤以及旱作的果树土壤为对照,研究了稻田生态系统细菌群落结构以及基于零模型的群落构建机制。结果表明:旱作和水旱轮作两个生态系统,由于频繁耕作以及施肥管理等农业措施形成特定的生态位格局,确定性过程主导群落构建。旱作生态系统下确定性过程占78.6%,随机性过程占10.7%;相对于旱作,由于水旱轮作的淹水条件,土壤肥力积累,水体连通性较好等特性导致内部环境变化缓和,其随机性过程(39.3%)影响增加,确定性过程(50.0%)下降;同理,长期淹水的水生生态系统中随机性群落构建(50.0%)成为主导过程。群落构建影响细菌群落结构和功能,因此随机性生态过程的增强进一步增加了细菌多样性以及物种生态网络的交互度和稳定性,增强了微生物抵抗外部环境扰动的能力,该过程有助于维持农田生态系统功能的稳定性和可持续性。 相似文献
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人工纳米材料对植物—微生物影响的研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
随着纳米科技的快速发展和纳米产品的广泛使用,人工纳米材料(ENMs)的环境生态效应研究逐渐成为国内外关注的热点。本文整合了ENMs的毒性机制,综述了ENMs对植物和微生物影响方面的研究进展。此外,鉴于植物与微生物之间存在的密切联系,进一步概述了植物和微生物对ENMs生态效应的反馈作用,揭示了植物和微生物的相互作用可影响ENMs对植物-微生物体系的生态效应。因此,将植物-微生物以及土壤作为一个整体是全面评价ENMs生态效应的关键,也是未来研究的发展方向。最后分析了目前研究中方法和技术等方面中存在的不足,提出了以后研究中应关注的重点。 相似文献
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科学施肥是实现农业增产和土壤健康的重要手段。深入认知土壤微生物驱动的养分元素循环过程对于评价和指导科学施肥具有极为重要的意义。近年来不同施肥策略对土壤微生物影响的认知虽取得长足进步,但多限于单一养分元素的影响。土壤养分元素循环过程及与碳循环过程具有不可分割性,互作和协同也是土壤微生物的重要特性之一。因此,揭示土壤微生物介导的养分元素的耦合会更有助于我们全面了解农田土壤养分循环过程和指导科学施肥。笔者研究团队多年来以中国科学院封丘农业生态试验站养分平衡长期定位试验为平台,利用土壤微生物学、分子生态学、微量热和同位素测定等技术,系统研究了不同施肥策略下潮土微生物介导的碳、氮、磷元素循环及耦合过程。本文综述相关研究成果。对于缺磷潮土,磷肥施用能够提高微生物生物量碳氮、转化酶活性、脲酶活性、呼吸强度及微生物代谢活性等,使得微生物能够保障土壤养分转化与作物养分吸收,增加潮土综合碳氮汇效应,“高效低排”地为生态系统服务;与之相反,缺施磷肥条件下,即使长期施用其它养分如氮肥,潮土微生物代谢效率仍然低下,且代谢过程会损失更多碳氮素,不利于潮土碳氮累积,致使土壤质量无法提高,还加剧了生态环境的污染。在阐明了微生物对潮土养分的响应与反馈后,还进一步揭示了潮土碳磷耦合的微生物学机制,提出了“缺磷耗碳,增碳活磷”的理论框架。长期缺磷使得外源碳经由微生物转化进入潮土有机碳库的比例减少,却增加了外源碳的净矿化量,使得更多外源碳以CO2形式排放到大气,即缺磷潮土不利于外源碳向潮土有机碳的转化。但是,外源碳的添加能够长效刺激缺磷潮土中微生物的增殖,特别是解磷微生物。该过程可以使得土壤化学固持的磷素转移到微生物体内,增加了潮土中潜在有效磷含量,后续可以提供给植物利用,即外源碳的添加能够通过解磷微生物活化土壤中不可利用态磷素。最后,对今后农田土壤养分耦合循环的微生物学研究方向和内容进行了展望。这些结果会加深对科学施肥重要性的认知,有助于指导调控土壤微生物更好地服务农田生态系统。 相似文献
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磁性纳米粒子介导分离（magnetic nanoparticle-mediated isolation, MMI）技术是从复杂微生物群落中鉴定分离具有特定代谢功能活性物种的有力工具。针对我国江西鹰潭水稻土三种不同施肥模式（不施肥CK、化肥NPK和有机肥OM）,利用MMI技术定向富集活性纤维素降解细菌。结果表明,与不施肥相比,施肥可提高微生物数量和活性,增加拟杆菌门与厚壁菌门（特别是紫单胞菌科与类芽孢杆菌科）等活性纤维素降解细菌的占比,同时降低活性微生物种间依赖性,进而加速羧甲基纤维素钠的降解;此外,有机肥还增加了微生物生态网络中的潜在生态功能模块数量,因而效果好于化肥。以上结论与基于DNA稳定性同位素核酸探针（DNA-based stable isotope probing,DNA-SIP ）技术的结论一致,进而证明了MMI技术用于鉴定分离活性纤维素降解菌的可行性,同时本结果也为农田秸秆的资源化管理提供理论依据和实际指导。 相似文献
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近地层臭氧浓度升高对稻麦轮作农田土壤生物学特性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
利用中国臭氧FACE(free-air O3concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高)试验平台,通过对稻麦轮作农田土壤微生物生物量碳、土壤脱氢酶、蔗糖转化酶活性的测定,研究了近地层臭氧浓度升高条件下,2009年和2010年两年土壤生物学特性的响应。结果发现,1.5倍环境臭氧浓度下(≈70 nmol/mol),土壤微生物生物量碳有上升趋势,土壤脱氢酶和蔗糖转化酶活性显著增强(P<0.05)。土壤微生物对土壤碳源利用能力增强和数量的增加势必会加快土壤有机质的分解和周转,以致在大气臭氧浓度升高的一定阶段内可能会增大稻麦轮作农田温室气体的排放。 相似文献
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微量热法在土壤微生物研究中的应用进展 总被引：1，自引：0，他引：1
一切生命过程都伴随着热效应。微量热法可对这些热效应进行精确的跟踪,并表征其过程。微量热法已广泛应用于医药、生化等研究领域,但在土壤微生物研究中却鲜有应用。本文简要介绍微量热法的原理和实验方法,综述其在土壤微生物研究中的应用现状并展望其应用前景,以期为土壤微生物研究提供新的思路和技术。 相似文献
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潮土农田微生物研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
土壤微生物对不同施肥的响应和反馈对于评价和解释科学施肥具有极为重要的意义。本文总结了本课题组在我国华北平原潮土碳、氮、磷循环相关微生物对不同施肥,特别是对单施有机肥的响应方面的研究结果,明确了潮土地力提升过程中的微生物学机制。长期定位试验研究结果表明,长期平衡施肥,特别是施用有机肥能够显著增加潮土中有机碳和养分含量,特别是磷含量,进而改变土壤微生物群落结构,提高微生物生物量碳、转化酶活性、呼吸强度及微生物功能多样性(碳代谢活性),并且土壤微生物代谢熵与代谢热显著降低。相反,在缺素特别是缺磷条件下,土壤微生物不仅代谢效率低下,而且代谢过程会散逸相对多的热量、排放相对多的CO2,导致土壤质量明显下降。长期施用氮肥可增强潮土硝化活性、增加氨氧化细菌的数量和多样性,且无机氮肥比有机氮肥影响更显著;但是,科学施用氮肥的前提是必须合理地添加磷肥,才能更好地促进潮土作物生长、减少氮素损失和提升土壤地力。对于缺磷的潮土,长期施用磷肥,尤其是平衡施肥使得作物对菌根真菌(AMF)依赖性下降,进而导致土壤中AMF多样性下降,更多的土壤养分分配给其他微生物,有利于潮土农田地力的可持续性。潮土中一种土著微生物Bacillus asahii对长期施用有机肥的响应最为显著,该物种需要2~4 a会成为潮土中优势微生物,其有着独特的生理特征和丰富的代谢多样性,能够加速和促进其他微生物对潮土有机质累积和磷素循环过程的作用,在作物生长和土壤地力中起到"领军性"的作用。以上认知加深了对长期施用有机肥提升华北平原潮土地力过程中微生物学机制的认识,有助于指导调控土壤微生物更好地服务农田生态系统。 相似文献
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两种典型水稻土中秸秆碳转化的微生物过程 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】研究土壤中秸秆腐解速率、腐解过程中微生物群落结构变化和参与秸秆腐解的功能微生物群落组成,为揭示土壤有机质转化和积累的微生物学机制提供理论依据。【方法】以我国亚热带两种典型水稻土——常熟乌栅土和鹰潭红壤性水稻土为研究对象,设置不添加秸秆（CK）和添加 13C标记的水稻秸秆（RS）处理,厌氧恒温培养38 d,在培养过程中定期测定气体释放量,研究秸秆矿化速率的动态变化;采集土壤样品,利用 13C-PLFA-SIP技术分析参与秸秆降解的微生物群落的动态变化。【结果】培养前12 d,秸秆降解缓慢,此时秸秆对土壤有机质（SOM）产生正激发效应;培养12-18 d秸秆快速降解,18 d后趋缓。培养结束时,秸秆碳在红壤性水稻土和乌栅土中的矿化率分别为24%和33%。秸秆碳对CO2和CH4贡献率随培养时间的延长而增加,在培养末期分别为53%-60%和54%-57%。添加秸秆可以提高土壤微生物生物量及微生物活性,乌栅土微生物活性高于红壤性水稻土。16:0（一般细菌）是参与秸秆分解主要类群,i16:0和i15:0（G +细菌）和18:1ω9c（真菌）也是参与秸秆分解的重要微生物类群。随培养时间增加,G +细菌和放线菌的相对丰度增加,G -细菌呈降低趋势。红壤性水稻土和乌栅土PLFAs中标记利用秸秆碳的PLFAs的比例分别为27%-32%和18%-24%。真菌和一般细菌对秸秆碳的利用效率较高,而土壤原有有机质（SOM）矿化主要与G -和放线菌相关联。添加秸秆造成乌栅土和红壤性水稻土两种水稻土微生物群落结构呈现明显差异,但分解利用外源秸秆碳的微生物群落结构相似,而分解利用SOM微生物群落结构有差异。【结论】秸秆厌氧降解过程中秸秆碳的矿化滞后于土壤自身SOM;不同本底微生物活性和多样性是影响秸秆碳矿化速率的重要因素;添加秸秆后不同土壤微生物群落结构的差异主要是参与SOM降解的微生物差异,土壤原SOM是导致这种差异的重要因素。 相似文献
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采用灭菌以及未灭菌的湖南石门砷（As）污染土壤（145.70 mg kg-1）的盆栽试验,研究光合细菌(Rhodopseudomonas palustris)的不同施用方式对烟草(Nicotiana tabacum L.)生长和As吸收的影响。结果表明,种植在未灭菌土壤中的烟草全部染病并死亡。在灭菌土壤中,菌液接种进入土壤处理的光合细菌数量都显著低于原始接种量。与对照相比,施用光合细菌对烟草生物量、可溶性糖、叶绿素含量以及净光合速率没有显著影响。但施用光合细菌菌液处理的烟叶净光合速率有升高的趋势;光合细菌接入土壤中的处理的烟草地上部分干重也出现增加的趋势。此外,移栽后接种光合细菌菌液处理的烟叶硝态氮含量显著低于其它处理。施用光合细菌菌液处理的土壤pH显著低于对照处理,但是土壤水溶性As含量以及烟草As含量在各处理间没有表现出显著的差异。可见,高As污染土壤中,光合细菌的生长繁殖受到抑制,光合细菌没有发挥积极的作用,但其仍然表现出可观的应用前景。 相似文献
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菇菜套作对土壤微生物群落的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
套作是防治连作障碍的有效方法之一,但是蔬菜和可食用菌之间的套作机理研究鲜见报道,尤其是其土壤微生物学机制。本研究建立菇菜套作体系,利用实时荧光定量PCR和PCR-DGGE技术研究土壤细菌和真菌群落的变化。结果表明,菇菜套作显著提高了番茄生物量,且其番茄果实产量最高,硝酸盐含量最低。与对照相比,菇菜套作下土壤细菌和真菌基因拷贝数量均无显著变化;DGGE指纹图谱表明,不同处理下的细菌群落无明显差异,但是菇菜套作下真菌群落结构发生了分异,主要表现为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)和稻黑孢菌(Nigrospora oryzae)代表型条带的强度的下降。 相似文献