为促进木麻黄生长并解决根际土壤微生物群落结构和功能异常问题,本研究从木麻黄根瘤中筛选出具备固氮(N)、产细胞壁降解酶(蛋白酶和纤维素酶)、产生长素(IAA)、产铁载体、产氨气(NH3)、溶解磷酸盐等多种功能的8株菌株,其中LB08、LB 18、LB 19、LB42、LB46、LB63和LB69为类芽孢杆菌,LQ10为布鲁氏菌.菌液浸种试验显示:8株菌株均对木麻黄幼苗生长具有促进效果,其中菌株LB69显著提高了木麻黄种子萌发率和幼苗活力,增幅分别达19.7％和28.3％;菌株LQ10显著提升了根长和根系活力,增幅分别为48.2％和334.4％;菌株LB18和LB42分别对初期芽长和生物量积累具有最显著的促进效果,增长率分别为22.4％和32.8％.此外,浸种后幼苗多酚氧化酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶等的同工酶谱条带数增多,个别条带增强,酶亚型多样性增加,抗逆能力增强.综上,本文所述8株菌株的添加对植物生长及抗氧化酶活性具有促进效果,有成为生物肥料的潜力.

钝化剂可以使土壤重金属由活性态向稳定态转化,降低重金属的迁移和生物可利用性,实现重金属污染土壤的修复.有机碳是反映土壤质量和健康的重要指标,其转化过程对大气化学、全球碳循环起到决定性作用,受到利用方式、农艺措施和治理修复活动的影响.钝化剂的施用一方面会改变土壤结构、团聚体组成和pH、阳离子交换率(CEC)等理化性质,影响土壤有机碳的动态变化;另一方面可以调控土壤微生物群落结构、多样性,改变有机碳转化酶的活性,从而影响土壤有机碳的转化.上述影响受到钝化剂种类、施用量及施用时间等多方面因素的调控.本文论述了不同钝化剂施用条件下,土壤有机碳组分及其变化情况,并探讨了钝化剂对土壤有机碳转化影响的作用机制.未来应基于作用机制,开发兼具固碳增汇与重金属钝化功能的新型钝化剂,并揭示钝化剂施用后土壤有机碳周转及稳定性有机碳的时空分布规律.

目的:探讨无下尿路症状的女性2型糖尿病周围神经病变(DPN)患者的尿液菌群特征。方法:采用横断面调查研究，收集南方医科大学南方医院2017年5月至2018年8月收治的2型糖尿病且无下尿路症状的女性患者30例，17例合并糖尿病周围神经病者为DPN组，13例未合并糖尿病周围神经病变者为nDPN组。两组患者均行神经传导功能检查和美国泌尿外科学会症状指数问卷(AUA-SI)。收集两组患者的清洁中段尿标本并进行DNA提取，采用Illumina测序平台进行扩增和高通量测序，原始数据导入QI-IME软件分析样本微生物的α和β多样性，采用LEfSe软件分析两组间具有显著差异的菌群。结果:DPN组糖尿病病程明显短于nDPN组[(4.12±3.28)年与(8.03±6.11)年， P＝0.03]。DPN组视网膜病变例数明显多于nDPN组(6例与0例， P＝0.03)，两组间其余临床资料及生化指标差异均无统计学意义( P>0.05)。α多样性分析结果显示，与nDPN组相比，DPN组的尿液菌群丰富度显著下降(sobs指数67.24±40.25与108.69±57.18， P＝0.03；chao指数81.36±47.99与122.55±55.70， P＝0.04；ace指数88.58±55.03与125.78±53.03， P＝0.04)，但两组间群落多样性差异无统计学意义(shannon系数1.53±1.11与1.91±0.87， P＝0.26；simpson指数0.48±0.34与0.34±0.20， P＝0.41)。β多样性分析结果显示，DPN组与nDPN组的菌群结构差异无统计学意义( P>0.05)。LEfSe分析结果显示，在菌科水平，DPN组支原体科相对丰度显著高于nDPN组(Metastats值0.52±0.01与0.01±0.00001， P＝0.02)；在菌属水平，DPN组芽孢杆菌属、杜氏菌属、纤毛菌属、变形杆菌属、丙酸菌属、假黄色单胞菌属、蛭弧菌属、不可培养土壤细菌属等8个菌属相对丰度均降低( P<0.05)。 结论:无下尿路症状的女性2型糖尿病周围神经病变患者的尿液菌群明显不同于无周围神经病变患者，其菌群丰富度降低，支原体科细菌可能为DPN患者的潜在生物标志物。

根际微生物在植物养分获取以及碳、氮循环中发挥着重要作用,而植物细根(包括吸收根和运输根)与根际微生物群落关系密切.阐明火后森林恢复过程中先锋树种细根性状的变化与根际微生物群落的关系,可为基于细根和根际微生物动态的火后植被恢复管理提供理论支持.该研究以大兴安岭30年时间序列火烧迹地先锋树种白桦(Betula platyphylla)为研究对象,利用16SrRNA高通量测序技术,分析了火后恢复过程中白桦根际细菌群落结构与土壤性质和细根性状的关系.结果表明,火后恢复时间显著影响土壤pH、吸收根性状和根际细菌α多样性.随火后时间的增加,土壤pH呈先升高后下降再升高的趋势,吸收根比根长和比表面积呈先升高后下降的趋势.火后9年是白桦根际细菌α多样性逐渐回升的转折点.不同火后恢复时间根际细菌群落主要优势门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)和酸杆菌门(Acidobacteriota),主要优势属为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium).玫瑰弯菌属(Roseiarcus)、酸球菌属(Acidipila)以及分枝杆菌属(Mycobacterium)等优势属的相对丰度在不同火后恢复时间中差异显著.根际细菌α多样性主要受土壤pH和吸收根比根长的显著影响,细菌群落结构变化受细根的碳、氮含量和运输根磷含量的影响.综上,细根、土壤和微生物之间的互作共同影响了根际细菌的群落结构及多样性,从而塑造了根际环境,促进火后生态系统的恢复.

低甲烷排放转基因水稻是实现水稻低碳生产的理想材料.土壤微生物驱动了稻田甲烷的产生,低甲烷排放转基因水稻土壤微生物群落组成的变化不仅影响稻田甲烷排放,也关系到土壤微生态系统的稳定性.通过对细菌16S rRNA基因、真菌ITS基因的高通量测序及mcrA、nifH、amoA和nirS等功能基因的荧光定量PCR,分析了低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)与野生型水稻(MH86)土壤微生物群落间的差异.结果显示:稻田土壤细菌群落的α-多样性指数在86R27-3与MH86间无明显差异,且仅在水稻分蘖期86R27-3的土壤真菌群落多样性指数Shannon、Simpson及均匀度指数Pielou_e显著高于MH86(P＜0.05);β-多样性分析表明土壤细菌或真菌群落组成在86R27-3与MH86间均没有显著差异;但在水稻齐穗期:86R27-3 土壤的放线菌门(Actinobacteria)、罗泽真菌门(Rozellomycota)的相对丰度显著高于MH86(P＜0.05),而酸杆菌门(Acidibacteria)、子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度显著低于MH86(P＜0.05);土壤微生物群落功能预测显示,86R27-3 土壤氮、硫和锰代谢细菌功能群丰度显著低于MH86(P＜0.05),如分蘖期的土壤硝酸盐还原、硝酸盐呼吸、硫代硫酸盐呼吸及硫呼吸,齐穗期和成熟期的好氧亚硝酸盐氧化及成熟期的锰氧化等;与MH86相比,86R27-3的土壤真菌功能群丰度有减有增,如在水稻不同生育期内的其未定义腐生物银耳目、嗜热囊菌科、镰刀菌属及韦斯特氏菌功能群丰度显著降低(P＜0.05),而其分蘖期的动物内共生体腐生生物毕赤酵母属和未定义腐生物马勃科功能群丰度显著提高(P＜0.05).定量PCR分析表明86R27-3 土壤中的产甲烷细菌mcrA基因丰度显著低于MH86(P＜0.05),同时,土壤固氮菌nifH基因、氨氧化细菌amoA基因及反硝化细菌nirS基因的丰度在86R27-3土壤中也显著降低(P＜0.05).综上所述,低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)对土壤细菌或真菌的群落组成没有影响,但可引起主要细菌或真菌种类的相对丰度及某些细菌或真菌功能群丰度发生变化,并显著降低了稻田土壤微生物功能基因丰度.

藻类结皮形成和发育,能够提高土壤稳定性并增加土壤有机质含量,为微生物生长、繁殖和草本植物拓殖创造条件.因此,藻类结皮潜在功能对后续生物结皮及生态系统演替具有重要意义.然而,古尔班通古特沙漠藻类结皮营养循环相关微生物及潜在功能机制尚不清楚.以古尔班通古特沙漠不同区域藻类结皮为研究对象,采用宏基因组测序技术,研究藻类结皮微生物群落及碳氮循环功能基因特征.研究结果表明蓝藻菌门、变形菌门、放线菌门是藻类结皮中主要微生物类群,在沙漠固碳和氮循环中起到重要作用.微生物α多样性结果显示仅物种丰富度指数在三个区域内存在显著差异.β多样性结果显示藻类结皮未因沙漠局部气候及理化因子差异产生微生物群落分化.而微生物群落功能基因对环境变化响应要比微生物群落更为敏感,沙漠东部和西部藻类结皮功能基因产生显著分化.三个区域微生物功能基因中还原型三羧酸循环是自养生物固碳主要途径,而卡尔文循环是光合生物固碳的主要途径,其中rpiA和rbcS基因更易受到降水影响.鞘脂单胞菌属、念珠藻属和伪枝藻属在参与固碳过程中表现出的差异,可能是导致固碳功能基因产生分化的原因之一.氮循环主要途径以硝酸盐还原为主,大部分氮素通过硝酸盐同化作用被土壤微生物转化为铵盐,少量氮素被反硝化为一氧化二氮和一氧化氮流失.沙漠藻类结皮固氮作用较弱,仅有念珠藻属和伪枝藻属参与,且存在nifH、nifD、nifK三个功能基因.这些固氮功能基因更易受到土壤中硝态氮含量的影响.硝化过程仅注释到氨单加氧酶或甲烷单加氧酶编码pmoABC-amoABC基因,而hao和nxrA、nxrB基因均未注释获得.

丛枝菌根真菌(AMF)在草地生态系统中广泛分布,对维持草地生态系统生产力和稳定性具有重要意义,而中国天然草地生态系统AMF群落的分布特征及其驱动机制尚不明确.该研究以常见的18种草地类型为研究对象,通过野外调查不同植物群落特征,分析土壤理化性质和AMF群落特征,探究中国草地生态系统不同草地类型土壤AMF群落特征及其驱动因素.结果表明,近明球囊霉属(Claroideoglomus)、隔球囊霉属(Septoglomus)、多孢囊霉属(Diversispora)、根孢囊霉属(Rhizophagus)、无梗囊霉属(Acaulospora)、球囊霉属(Glomus)和双型囊霉属(Ambispora)在不同草地类型AMF群落中占据优势地位(相对多度＞15％).不同草地类型AMF群落在物种组成和多样性上存在差异,且紫花针茅(Stipa purpurea)草地AMF群落多样性和稀有可操作分类单元(OTU)(相对多度＜0.1％的OTU)占比相对较高.结构方程模型表明,AMF群落多样性受植物群落多样性和土壤pH的显著影响,而AMF群落组成受温度、土壤含水率和植物群落组成的显著影响.综上所述,中国天然草地AMF资源丰富,且不同草地类型AMF群落存在较大差异.草地生态系统植物群落特征对AMF群落特征具有强烈的驱动作用,保护植物多样性对于维持土壤微生物群落稳定性具有重要意义.

本研究以西双版纳热带森林生态系统恢复前期的白背桐群落、中期的崖豆藤群落和后期的高檐蒲桃群落为研究对象,采用高通量测序技术测定土壤氨氧化细菌(AOB)群落的干湿季变化特征,分析热带森林生态系统恢复过程中土壤理化环境变化对AOB群落组成及多样性的影响.结果表明:热带森林恢复显著影响土壤AOB优势门的相对丰度及其季节变化.变形菌门相对丰度均值在恢复前期达最大(71.3％),而放线菌门则在恢复后期达最大(1.0％);变形菌门和放线菌门丰度的干湿季变幅分别在恢复前期和后期达最大.热带森林恢复显著影响土壤AOB优势属相对丰度及其季节变化.亚硝化螺菌属和亚硝化毛杆菌属相对丰度均值在恢复后期达到最大,分别为66.2％和1.5％,而亚硝化弧菌属则在恢复前期达最大,为25.6％;亚硝化螺菌属和亚硝化弧菌属相对丰度的干湿季变幅最大值出现在恢复前期,而亚硝化毛杆菌属丰度的变幅则在恢复中期达最大.AOB群落Chao1、Shannon和Simpson指数均沿热带森林恢复进程显著增加且在湿季高于干季.典范对应分析表明,土壤易氧化碳是AOB群落多样性和放线菌门丰度变化的主控因子;土壤容重和温度是变形菌门丰度变化的主要影响因子;土壤pH、微生物生物量碳、含水率、铵态氮、容重和温度是亚硝化螺菌属、亚硝化毛杆菌属和亚硝化弧菌属的主控因子.因此,热带森林恢复主要通过改变土壤温度、容重及易氧化碳含量而调控优势类群的丰度变化,从而促进AOB群落多样性.

强还原土壤灭菌(RSD)方法是修复退化设施蔬菜地土壤的有效措施,但以绿肥为碳源的RSD方法田间应用是否有效还未明确.本研究以退化设施蔬菜地土壤为对象,设置6个处理:未施肥对照(CK)、未施肥+淹水覆膜(FF)、施用鸡粪有机肥(OM)、施用鸡粪有机肥+淹水覆膜(OMR)、田菁绿肥还田(TF)和田菁绿肥还田+淹水覆膜(TR),研究强还原处理和施用有机肥对土壤微生物群落组成、多样性和稳定性的影响.结果表明:与CK相比,OMR和TR处理显著降低了细菌Chaol指数,改变了细菌和真菌的群落结构,同时显著提高了芽孢杆菌、红球菌、梭状芽孢杆菌和青霉菌的相对丰度;TR处理显著降低了尖孢镰刀菌的相对丰度.冗余分析和曼特尔检验发现,土壤铵态氮和可溶性有机碳含量是影响细菌群落变化的关键因子,而土壤pH是影响真菌群落变化的关键因子.内聚力分析表明,OMR和TR处理显著提高了细菌群落稳定性,但2个处理之间的差异不显著;TR处理也显著提高了真菌群落稳定性,且显著高于OMR处理.可见,以绿肥为碳源的RSD是改善土壤健康的有效修复措施.

生物炭作为土壤调理剂在农业生产和环境修复中备受关注.本研究对宁夏贺兰山东麓的葡萄园施用不同量的生物炭对其土壤理化性质和细菌群落结构的影响进行了试验.设置 0、5、10 和 15 t/hm2 四种不同生物炭施用量的田间处理,施用6 个月后测定表层0～20 cm土壤的理化性质,并通过高通量测序技术分析土壤微生物的群落组成.结果显示,施用生物炭后土壤中有机碳、全氮、全磷含量和pH均有不同程度地提高.施加生物炭可以增加土壤细菌的丰富度和多样性.不同生物炭施用量下的优势菌门为放线菌门(Actinobacteria,36.66%～37.64%)、变形菌门(Protebacteria,18.74%～22.42%)、绿弯菌门(Chloroflexi,9.72%～15.03%)、酸杆菌门(Acidobacteria,5.14%～8.94%)和厚壁菌门(Firmicutes,3.7%～6.7%).优势菌纲为放线菌纲(Actinobacteria,23.09%～28.88%)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,13.41%～14.4%).土壤pH(P=0.229)和有机碳(P=0.237)是对细菌群落影响最大的环境因子.