植物凋落物在土壤有机质形成过程中扮演重要角色,在局域尺度上其分解速率与土壤生境密切相关.不同土壤基质下的凋落物分解快慢不同,进而影响土壤碳周转及养分利用效率.与叶凋落物分解密切相关的微生物群落主要来源于叶凋落物际,这些微生物群落在土壤养分循环和有机物分解过程中发挥着至关重要的作用,然而目前关于叶凋落物际中微生物群落动态变化的研究还相对较少.研究以喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)的叶凋落物为研究对象,通过高通量测序研究不同土壤(有机土、铁铝土、冲积土)和分解阶段(30％、60％、90％)下叶凋落物际细菌群落的动态变化及其对凋落物分解的影响.结果表明:随着分解的进行,叶凋落物际细菌群落多样性逐渐升高,并且群落多样性水平越高(Alpha多样性:有机土＞冲积土＞铁铝土),其分解速率越快(k:有机土＞冲积土＞铁铝土).研究进一步发现,叶凋落物际细菌群落组成变化受土壤类型和分解阶段显著影响(P＜0.001),但前者作用效应更大.具体而言,不同土壤基质下的叶凋落物际优势菌不同,有机土和冲积土基质中均由变形菌门(Proteobacteria)主导(分别占55.33％和53.10％),铁铝土基质中则以放线菌门(Actinobacteriota)为主(占比为63.95％).受分解阶段影响,不同土壤基质下叶凋落物际各优势菌门的平均相对丰度在分解后期均有所下降,而以绿弯菌门(Chloroflexi)为代表的寡营养菌(oligotrophic taxa)在分解后期显著增加(P＜0.05),与分解前期相比增加了 5.66-413.80倍.此外,在不同土壤中,叶凋落物际细菌群落构建均受确定性过程影响,其共现网络复杂度在冲积土、有机土、铁铝土中依次降低,变形菌门和放线菌门在整个叶凋落物际细菌群落的构建和维持中扮演着关键角色.研究揭示了不同土壤基质调控叶凋落物际细菌群落组成及多样性进而影响凋落物分解过程,这为深入理解叶凋落物际细菌群落在生态系统养分循环过程中的关键作用提供了数据支撑.

氮沉降通常会加剧土壤磷限制,微生物和植物将采取策略抵消这种负面影响.然而,氮添加下土壤微生物和/或植物如何影响土壤生物有效磷尚不明确.基于野外氮添加实验,测定了生长季(4月)和非生长季(10月)罗浮栲林根际和非根际土壤理化性质,微生物生物量,磷酸酶活性以及根系形态和养分,并通过生物学方法量化了四种形式的生物有效磷,包括氯化钙-磷(CaCl2-P),柠檬酸-磷(CA-P),盐酸-磷(HCl-P)和酶-磷(Enz-P).研究结果表明,非生长季大多数生物有效磷表现为根际含量高于非根际,而生长季根际土壤CaCl2-P和CA-P含量显著低于非根际土壤.氮添加显著增加了生长季非根际土壤CA-P含量,同时显著降低了非生长季根际土壤CaCl2-P和Enz-P含量和显著增加了非生长季根际土壤HCl-P含量,但两个季节的总生物有效磷含量均保持不变.两个季节中,氮添加下植物细根比根长、比表面积和组织密度均存在不同程度的降低,但菌根侵染率显著增加,这说明氮添加下植物倾向于通过与菌根真菌合作而非改变根系形态来截留土壤中可直接获取的有效磷.从非生长季生物有效磷含量的动态来看,氮添加下植物根系和/或微生物通过释放质子活化矿质结合态无机磷对维持罗浮栲林土壤生物磷至关重要.总之,短期氮添加下维持了土壤有效磷的潜在供应.研究有助于进一步理解微生物和植物对低磷亚热带地区氮负荷的适应机制,可为制定缓解土壤磷限制的可持续策略提供理论依据.

藓结皮是荒漠生物土壤结皮的重要类型,在荒漠生态系统碳固定与碳排放过程中具有重要作用.研究长期氮添加对藓结皮光合生理活性和土壤有机碳(SOC)组分的影响,有助于理解藓结皮光合生理活性特征与荒漠生态系统土壤碳固存之间的关系及其调控因子.为此,研究依托古尔班通古特沙漠野外长期(13a)氮添加实验,以齿肋赤藓形成的藓结皮为研究对象,选取0(N0)、1.0(N1)、3.0 g N m-2 a-1(N3)三种氮处理,阐明长期氮添加对藓结皮光合生理活性和SOC组分的影响.结果表明:(1)相比对照,长期氮添加对结皮层颗粒有机碳(POC)与矿物结合态有机碳(MAOC)含量无显著影响,但显著减少了 0-5 cm 土层POC和MAOC含量的积累;(2)N1处理显著提高了叶绿素和非结构性碳水化合物(NSC)含量,而N3处理叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及NSC的含量分别显著降低了 50.94％、42.49％、46.71％和50.85％;(3)可溶性糖的含量在N1处理下显著增加,N3处理则显著抑制了其积累,脯氨酸的含量随氮浓度呈显著下降的趋势,长期氮添加对可溶性蛋白含量无显著影响;(4)相关性分析表明,长期氮添加、光合生理活性与POC和MAOC含量无显著相关性,酸碱度、微生物量碳氮、电导率、硝态氮和铵态氮皆显著影响POC和MAOC的含量积累.研究揭示了长期氮添加对藓结皮的光合生理活性和SOC组分的影响,且光合生理活性的响应无法有效反映SOC组分变化,为理解荒漠生态系统中氮沉降对生物土壤结皮的影响提供数据支持.

土壤消毒是一种防治土传病害的有效措施.化学熏蒸和生物熏蒸是目前常用的土壤消毒技术.然而,关于化学熏蒸和生物熏蒸对土壤微生物群落影响异同性的研究仍鲜有报道.研究以未熏蒸土壤为对照,向土壤中添加0.1％、0.2％和0.5％(质量分数)芥菜籽粕和0.1％(质量分数)威百亩,探究芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸下土壤微生物群落的变化及二者之间的差异.结果表明:芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸对土壤微生物群落的影响具有相似性也有差异性.芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸会显著改变土壤细菌及真菌群落结构(P＜0.01),熏蒸材料的种类和用量而不是熏蒸时间对土壤细菌和真菌群落结构产生了显著影响(P＜0.01).在杀灭有害微生物方面,0.5％芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸能够降低土壤中镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度.在富集有益微生物方面,芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸能够富集土壤中芽孢杆菌属(Bacillus)和马杜拉放线菌属(Actinomadura),其中0.5％芥菜籽粕熏蒸能够富集藤黄色单胞菌属(Luteimonas)和野野村氏菌属(Nonomuraea),威百亩熏蒸能够富集小单胞菌属(Micromonospora)和青霉菌属(Peniclillium).在微生物功能方面,0.5％芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸增强了土壤细菌化能异养和需氧化能异养功能,减弱了土壤真菌病害相关功能,0.5％芥菜籽粕熏蒸还增强了土壤细菌硝酸盐还原和碳氢化合物降解功能.综上,芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸能够通过富集芽孢杆菌属和马杜拉放线菌属等有益微生物和消减镰刀菌属有害微生物来调控土壤微生物群落,使土壤具有预防土传真菌病害和促进作物生长的潜力.

氯嘧磺隆被广泛应用于农业生产活动中,长期大量使用会导致其残留在土壤中,对生态系统造成潜在危害.本文以绿肥植物田菁为对象,通过发芽实验和盆栽实验,测定田菁种子发芽率、植株生长指标、土壤氯嘧磺隆含量和微生物群落结构,研究了田菁对除草剂氯嘧磺隆的耐受性,对氯嘧磺隆污染土壤的修复效果,以及对土壤微生物群落的影响.结果表明:田菁对氯嘧磺隆(≤1 mg·L-1)具有较高的耐受性并且能显著降低土壤中氯嘧磺隆的残留量.0.4 mg·kg-1氯嘧磺隆处理下,田菁提高了土壤微生物群落的丰富度和多样性.1mg·kg-1氯嘧磺隆处理下,田菁根际土壤中微生物群落的丰富度与多样性减少.此外,田菁提高了根际土壤中变形菌和酸杆菌的数量,其中变形菌效果最为明显.

反硝化过程是生态系统气态氮损失的主要途径,然而其速率一直难以量化.15N同位素自然丰度法是量化陆地生态系统尺度反硝化速率的有效方法,但是该方法需要考虑反硝化过程中的氮氧同位素分馏效应.目前关于陆地土壤反硝化作用分馏系数的研究主要集中在森林和农田,对于草地土壤的研究十分有限.基于此,本研究以我国不同地区的4种典型草地土壤(大兴安岭、多伦、额尔古纳和刚察)为对象,通过室内厌氧培养实验测定土壤微生物群落反硝化作用的硝酸盐消耗速率,并借助瑞利分馏模型拟合出N和O同位素分馏效应(ε)及其比值(△δ180∶△δ15N).结果显示,草地土壤15ε为21.6‰～32.0‰(27.1‰±2.1‰),18ε为10.4‰～15.7‰(12.9‰±1.1‰).研究发现,不同环境之间15e存在一定差异,可能归因于不同类型土壤理化性质和反硝化微生物群落组成的差异.此外,不同研究所用计算方法的差异、底物硝酸盐浓度、硝酸盐异化还原反应以及开放环境中可能发生的硝化作用等都会在不同程度上影响15ε的计算.对于18ε来说,年均温和年均降水是影响18ε的重要因素.草地土壤△δ18O∶△δ15N比值为0.38～0.49(0.46±0.03),低于以往陆地和水体生态系统以及微生物纯培养的研究.亚硝酸盐的再氧化和与水之间的氧同位素交换可能是造成△δ18O∶△δ15N差异的重要原因.综上所述,不同草地生态系统土壤反硝化分馏效应存在一定差异,在定量评估陆地生态系统反硝化作用速率时需综合考虑气候类型和生态系统等变量.

柑橘黄龙病(citrus Huanglongbing,HLB)是柑橘产业健康长久发展的重大威胁.原生生物是微生物家庭的重要一员,在维护植物健康中起着不可估量的作用.本研究分析了健康与患黄龙病柑橘根际土原生生物多样性和群落结构,探究了影响原生生物群落的关键土壤化学因子.结果表明,纤毛虫门(Ciliophora)、绿藻门(Chlorophyta)、丝足虫门(Cercozoa)是健康与患黄龙病柑橘根际土的优势类群.黄龙病的发生不仅造成根际土壤中原生生物群落多样性显著降低,还导致土壤化学指标中总氮、总磷、碱解氮、速效磷和有机质含量及pH值均有所降低.RDA分析表明,Protosteliida、硅藻门(Diatomea)、隐藻门(Cryptophyceae)和叶足亚门(Heterolobosea)与速效磷呈正相关;Protalveolata与碱解氮和pH呈正相关;丝足虫门、MAST-12、顶复门(Apicomplexa)和Schizoplasmodiida与各项化学指标均呈显著负相关.相关性分析表明,黄龙病菌与捕食型和光营养型原生生物呈显著负相关.总体而言,柑橘黄龙病菌侵染引发土壤化学特性变化,显著改变了根际区域原生生物的多样性与结构,土壤有机质、总氮和pH是影响原生生物结构的关键因子.本研究有助于了解患黄龙病对柑橘根际土原生生物群落结构、多样性和土壤化学性质的影响,为柑橘黄龙病的绿色防控提供参考.

微生物残体是土壤有机碳的主要组分,其对人工混交林的响应目前尚不清楚.以我国亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)纯林和杉木-火力楠(Michelia macclurei)混交林0～20 cm 土壤为研究对象,以氨基糖为微生物残体标识物,采用基于革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比值确定的细菌残体转换系数,研究了长期杉木-火力楠混交对土壤微生物残体积累的影响.结果表明,与杉木纯林相比,杉木-火力楠混交林0～10cm土壤细菌残体含量降低了 25.3％,进而导致土壤有机碳含量降低了 11％.混交林中细菌残体的降低主要归因于大团聚体内细菌残体含量的降低.林木混交并未影响0～20 cm 土壤微生物残体含量以及微生物残体对土壤有机碳的贡献.以上结果表明,火力楠引入杉木林35年后降低0～10 cm 土壤细菌残体和土壤有机碳的固持,可能不利于维持长期土壤肥力.

作为中国重要粮食生产基地的东北农田,由于不合理利用,土壤有机碳含量出现逐年下降的趋势.本研究以辽宁省典型作物玉米和水稻土壤为对象,共采集444份土壤样品,分析土壤有机碳及其组分(微生物生物量碳、死亡残体碳和可溶性有机碳)的含量,并解析影响有机碳的关键因素.结果表明:水稻田土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)含量和MBC/SOC值均高于玉米田土壤,而水稻田土壤可溶性有机碳含量、细菌残体碳、真菌残体碳和土壤残体碳总量低于玉米田土壤;相关分析显示,玉米田和水稻田的SOC与MBC和微生物残体碳具有显著正相关性;回归分析显示,水稻田SOC与MBC和微生物残体碳的斜率较低;随机森林模型分析显示,土壤C/N和真菌残体碳是玉米田和水稻田土壤SOC的关键影响因素,但两者对玉米田土壤SOC的解释度更高;玉米田和水稻田SOC组分及关键影响因素存在显著差异,微生物周转过程对玉米田SOC影响更大,土壤性质对水稻田SOC含量起到主要影响.本研究为科学调控东北农田土壤有机碳提供基础数据和理论基础.

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。