开展氮沉降对森林土壤-微生物-胞外酶化学计量特征影响的研究,可为理解氮沉降对森林生态系统元素循环和养分限制的影响提供理论基础.本研究以云南松林为对象,于2019年开始进行氮沉降模拟试验,设置对照(CK,0g N·m-2·a-1)、低氮(LN,10 g N·m-2·a-1)、中氮(MN,20 g N·m-2·a-1)、高氮(HN,25 gN·m-2·a-1)4个处理,于2022年9月采集土壤样品(分为0～5、5～10、10～20 cm 土层)测定土壤有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮磷(MBC、MBN、MBP)以及碳氮磷获取酶活性.结果表明:与对照相比,氮沉降显著抑制了土壤有机碳含量、C∶N和C∶P,降幅分别为6.9％～29.8％、7.6％～45.2％和6.5％～28.6％;促进了土壤全氮含量和N∶P,增幅分别为10.0％～45.0％和19.0％～46.0％;对土壤全磷含量则无显著影响;除土壤C∶N和C∶P外,土壤养分含量及化学计量比均在0～5cm 土层最高.MN和HN处理显著抑制了土壤MBN,降幅为11.0％～12.7％,氮沉降下土壤MBC和MBP及相关计量比无显著变化;0～5 cm 土层的土壤微生物养分含量显著高于其余土层.氮沉降显著抑制了纤维素二糖水解酶和亮氨酸氨基肽酶活性(降幅为14.5％～16.2％和48.7％～66.3％);HN处理促进了 β-1,4-葡萄糖苷酶活性(增幅68.0％),但抑制了土壤酶化学计量碳氮比和氮磷比(降幅95.4％和88.4％);LN和MN处理促进了 β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性(增幅68.3％～116.6％),但抑制了土壤酶化学计量碳磷比(降幅14.9％～29.4％);碱性磷酸酶活性无显著变化;土壤酶活性均随土层加深而显著降低.相关性分析表明,土壤全氮、全磷、微生物养分与矢量角度(表征微生物氮或磷限制)均呈显著负相关,而矢量长度(表征微生物碳限制)与矢量角度始终呈显著正相关,代表微生物碳限制与磷限制之间协同促进.氮沉降在缓解云南松林微生物氮限制的同时逐渐向磷限制转变,此外,研究区还受到微生物碳限制,且微生物碳和磷限制的关系呈正比.

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.

关键种在群落结构、功能与稳定性方面具有重要作用,为探明不同放牧方式下高寒草甸植物群落关键种的变化特征及其影响因素,以青藏高原最主要的5种放牧方式(禁牧、非生长季放牧、传统放牧、生长季放牧和全年连续放牧)高寒草甸为对象,对群落特征、土壤理化特征和酶活性进行了系统研究,采用网络分析法和方差分解探究了不同放牧方式草地植物群落关键种变化特征及其影响因子,并利用优劣解距离法(TOPSIS)-多准则决策模型对不同放牧方式进行综合评价,以筛选最佳放牧方式,从而为高寒草甸科学管理及可持续利用供数据支撑.结果表明:(1)相较于全年连续放牧,禁牧、非生长季放牧、传统放牧及生长季放牧对禾本科、豆科、凋落物和杂类草生物量,群落地上和地下生物量,植物高度,禾本科盖度,多样性指数,土壤养分含量和土壤酶活性均有显著正效应.(2)禁牧样地的关键种为垂穗披碱草,非生长季放牧样地的关键种为冷地早熟禾、矮生嵩和赖草,传统放牧样地的关键种为赖草,生长季放牧样地的关键种为矮生嵩草,全年连续放牧样地的关键种为异针茅.其中,非生长季放牧样地植物群落物种间的关联性、互作强度、群落组织水平和稳定性均最高,而禁牧样地最低.(3)方差分解表明,土壤纤维素酶、脲酶和过氧化氢酶是影响高寒草甸植物群落关键种变化的最主要因素.(4)TOPSIS-多准则决策模型结果表明,非生长季放牧既能有效利用草地资源,又能维持较高的植物群落多样性和稳定性,是高寒草甸的理想放牧方式.研究结果对科学放牧管理制度的制定、草地生态系统稳定性与多功能性维持提供了科学数据支撑.

[目的]镰刀菌根腐病是世界范围内大豆生产上最具破坏性的土传病害之一,为获得对禾谷镰刀菌Fusarium graminearum具有较好拮抗效果的生防菌株.[方法]从健康大豆根际土壤分离细菌,平板对峙法筛选拮抗菌株,通过形态观察、生理生化特性、胞外酶活性及促生特性对菌株进行鉴定分析,采用盆栽试验进一步测定菌株生防及促生效果.[结果]筛选出的 4 株芽孢杆菌和 1 株假单胞杆菌对F.graminearum的抑菌率均达到 60%以上,对F.oxysporum,F.solani,F.longifundum以及 F.equiseti也均有一定的抑制作用,其发酵液及挥发代谢物均会影响F.graminearum的生长.5 株拮抗菌具有产蛋白酶、纤维素酶以及葡聚糖酶的活性,解磷、解钾、固氮以及产铁载体的能力.综合以上测试结果,菌株 20-8 具有较强的抑菌及大豆促生效果.根据形态特征及 16S rRNA序列分析,将菌株 20-8 鉴定为暹罗芽孢杆菌(Bacillus siamensis).该菌株的发酵上清液可以破坏F.graminearum菌丝体结构,无细胞发酵上清液可以显著抑制孢子萌发.室内盆栽防效测定结果表明,20-8 的稀释发酵液对F.graminearum引起大豆根腐病的防效可达 46.08%,并且促进大豆植株生长.[结论]筛选鉴定的暹罗芽孢杆菌 20-8 具有解磷、解钾、固氮以及产铁载体及多种胞外酶功能,其稀释发酵液具有较强的抗真菌活性及大豆促生能力,菌株 20-8 可以用于防治F.graminearum引起的大豆根腐病.

目的 采用层次分析(AHP)-熵权法综合评价天麻共生蜜环菌质量.方法 将采集到的6株天麻共生蜜环菌菌株的生理、生长、化学指标作为评价因子,通过AHP-熵权法计算各指标权重系数,构建综合质量评价体系,对蜜环菌菌株进行质量评估,并通过红天麻、杂交天麻伴播试验进行验证.结果 质量评价结果显示,胞外木聚糖酶活性、胞外纤维素酶活性、总糖含量权重较大,其中菌株N6、N3排名靠前.不同变型天麻伴播试验显示,菌株N5、N4伴播红天麻效果较好,菌株N6、N3伴播杂交天麻效果较好.结论 蜜环菌的胞外木聚糖酶活性、纤维素酶活性和总糖含量等指标与伴播天麻的效果相关性较强.本研究构建的质量评价体系与杂交天麻伴播试验结果基本一致,可为天麻优良共生蜜环菌的筛选提供参考.

[目的]研究乌梅木瓜汤对抗生素诱导的肠道菌群失调小鼠肠道菌群及消化酶活性的影响.[方法]将32只BALB/c小鼠随机分为4组,分别为正常组、模型组及乌梅木瓜汤低、高剂量给药组,每组8只.除正常组外其余三组小鼠均采用混合抗生素灌胃8 d诱导肠道菌群失调模型.造模成功后,乌梅木瓜汤低、高剂量组分别灌胃乌梅木瓜汤[3.77、7.54 g/(kg·d)]连续8 d,正常组与模型组给予等量无菌水,记录小鼠体质量的变化.末次给药后收集各组小鼠粪便,分别采用16S rRNA高通量测序技术、福林酚比色法、DNS比色法检测分析小鼠肠道菌群及酶活性的变化.[结果]与正常组相比,模型组小鼠肠道菌群多样性显著降低(P＜0.01或P＜0.05),变形菌门、疣微菌门、克雷伯氏菌属、大肠杆菌-志贺菌属等菌丰度显著升高(P＜0.01或P＜0.05),厚壁菌门、脱硫菌门、norank_f_Muribacu-laceae属、乳杆菌属丰度显著降低(P＜0.05),蛋白酶、淀粉酶及纤维素酶活性显著升高(P＜0.01).与模型组相比,乌梅木瓜汤干预明显改善菌群失调小鼠肠道菌群多样性(P＜0.05),显著降低蛋白酶、淀粉酶及纤维素酶活性(P＜0.01或P＜0.05),可显著增加菌群中norank_f_Muribaculaceae属、乳杆菌属等有益菌的丰度,减少变形菌门、克雷伯氏菌属、大肠杆菌-志贺氏菌属等条件致病菌的群落丰度性(P＜0.01或P＜0.05).[结论]乌梅木瓜汤可改善菌群失调小鼠肠道菌群结构及多样性,降低致病菌丰度、升高有益菌丰度,降低肠道消化酶活性,对菌群失调小鼠肠道微生态的平衡具有积极作用.

遮荫是苗木培育的关键措施,它可以通过影响根系向土壤释放分泌物的量改变土壤碳氮酶活性,进而影响土壤碳氮循环过程.然而,有关遮荫对土壤碳氮酶活性的影响及其与苗木生长之间的关系如何,研究较为缺乏.以杉木1年生幼苗"洋061"为研究对象,设置五个不同遮荫处理:不遮荫(CK)光强1157.82 μmol m-2 s-1、30％遮荫(T1)光强856.31 μmol m-2 s-1、55％遮荫(T2)光强 542.68 μmol m-2 s-1、70％遮荫(T3)光强 382.08 μmol m-2 s-1、85％遮荫(T4)光强 219.56 μmol m-2 s-1,比较不同遮荫处理对杉木幼苗生长、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和土壤碳氮代谢酶活性的影响.结果表明:(1)杉木苗高、不同器官生物量、根冠比和苗木质量指数均随光强减弱呈先升后降的趋势,除苗高和根冠比分别在T3和T1时最大,其余指标均在T2时最大,而地径则随光强的减弱逐渐变小;(2)土壤SOC含量对遮荫响应存在差异,T3处理下SOC含量显著低于CK,而在T4时显著高于CK,遮荫不同程度降低土壤TN含量,但不同处理间不存在显著差异;(3)土壤碳氮代谢酶对不同遮荫处理的响应存在一定的差异.与CK相比,不同遮荫处理显著改变土壤酶活性,其中土壤纤维素酶(S-CL)、土壤蔗糖酶(S-SC)、土壤酸性转化酶(S-AI)、土壤木质素过氧化物酶(S-LiP)活性在T4处理时最高;土壤过氧化氢酶(S-CAT)、土壤β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(S-NAG)、土壤几丁质酶(S-C)则在T3达到最大值;土壤多酚氧化酶(S-PPO)活性在T1处理下最大;T2遮荫强度时,土壤淀粉酶(S-AL)、土壤亚硝酸转化酶(S-NiR)活性最高;但遮荫还不同程度的降低了土壤脲酶(S-UE)、土壤硝酸转化酶(S-NR)活性.冗余分析发现,土壤酶活性对SOC、TN的解释度高达76.61％,表明S-LiP、S-AL、S-AI、S-PPO、S-CL与SOC具有较强的正相关关系,S-UE、S-NR对TN影响较大.综上所述,30％-55％遮荫即光照强度为542.68-856.31 μmol m-2 s-1是较适宜杉木幼苗生长的光照条件,这与该处理下提高土壤碳氮酶活性进而改善碳氮养分循环密切相关.

为研究不同轮作模式对桔梗根际土壤微生物及土壤酶活性的影响,从土壤微生态角度探寻一种无公害防治桔梗连作障碍的方式,以二年生桔梗为试材,采用盆栽试验的方法,以桔梗-桔梗(JG-JG)为对照,研究了桔梗-北沙参(JG-SS)、桔梗-玉米(JG-YM)、桔梗-防风(JG-FF)和桔梗-牛膝(JG-NX)不同轮作模式下对桔梗生长及土壤微生物和土壤酶活性的影响,分析筛选出桔梗的最优轮作模式.研究发现,JG-YM和JG-NX轮作模式下桔梗各生物量指标均优于其他处理;通过不同轮作种植模式对桔梗根际土壤微生物数量的影响研究发现,JG-SS、JG-YM、JG-NX、JG-FF细菌数量高于桔梗连作处理;JG-YM和JG-FF整体放线菌数量变化高于桔梗连作处理;JG-YM和JG-NX真菌数量与桔梗连作处理相比增长最为缓慢.通过不同轮作种植模式对桔梗根际土壤酶活性的影响研究发现,JG-NX的脲酶、蔗糖酶和纤维素酶活性高于其他四种处理.通过测定不同轮作模式下的桔梗生物量、桔梗根际土壤微生物数量和土壤酶活性,表明桔梗与牛膝或玉米轮作种植能改善种植土壤环境,缓解桔梗的连作障碍,可为桔梗的规范化种植奠定基础.

凋落物所处的土壤微环境是影响其分解的关键因素之一,然而在黄土高原广泛栽植的刺槐人工林中,土壤微环境随林龄增加如何改变、其对凋落物分解过程的影响趋势尚不清楚.为明确上述问题,以油松凋落物(典型的难分解凋落物)和白三叶凋落物(易分解)为对象,分别在林龄为 10、20、33 a和 43a的刺槐林地土壤表面进行为期 592 d的模拟分解试验,检测凋落物分解特征以及地表土壤理化生物学性质随林龄增加的变化趋势,并分析凋落物分解速率与土壤微环境指标间的关系.结果表明:(1)随林龄增加,油松凋落物的分解速率呈先小幅降低后提高的趋势,白三叶凋落物的分解速率持续提高(P＜0.05);(2)总体而言,随林龄增加林地表层土壤温度呈先降后增趋势,土壤湿度、有效磷含量和pH持续降低,而速效氮含量持续提高(P＜0.05);(3)林龄增加显著改变了林地土壤微生物群落结构,特别是在各分解时间点时均导致真菌属的明显演替现象.土壤中 9种凋落物分解酶的总酶活性和木质纤维素酶活性均在分解第108 天时随林龄增加呈先降后增趋势,而在分解第389 天和第592天时持续提高(P＜0.05).(4)油松凋落物分解速率仅与土壤总酶活性、真菌群落结构和铵态氮含量呈显著正相关,白三叶凋落物分解速率则与总酶和木质纤维素酶活性、细菌和真菌群落结构、温度和铵态氮含量显著正相关,而与土壤湿度和pH显著负相关(P＜0.05).综上所述,刺槐林龄增加引起的土壤理、化和生物微环境变化总体倾向于加速凋落物的分解过程.

以野生中国皱木耳菌株为试材,采用单因素试验及响应面法对其液体发酵培养基配方及培养时间等生物发酵过程进行优化,结果表明中国皱木耳液体菌种摇床培养适宜温度为28 ℃、转数为230r/min、培养基pH值为6,最佳碳氮源、无机盐及其添加量分别为果糖30 g/L、酵母浸膏2g/L、氯化钾2.5 g/L;进一步以菌丝生物量为响应值,依据Box-Benhnken设计预测最适发酵培养基配方为碳源果糖38.424 g/L、氮源酵母浸膏4g/L、氯化钾2.736 g/L.在相同培养条件下,7d时菌丝生物量干重实测值为2.163 6g/100mL,且为理论值的166.18％,说明本研究方法可行、结论可靠.通过测定纤维素酶活性及菌丝生物量,得到最佳培养时间为8 d,此时菌丝生物量最高可达(2.530 0±0.290 0)g/100 mL,纤维素酶活为82.586 6 U/mL.本研究优化了中国皱木耳液体菌种发酵生产条件,以期为中国皱木耳人工栽培时的液体菌种生产提供参考依据.