喀斯特地区植被不同演替阶段土壤细菌代谢多样性及其季节变化

基于土壤细菌代谢多样性和地上植被多样性具有协同关系的假设,利用BIOLOG技术研究西南典型喀斯特地区植被演替的不同阶段(草丛(T)、灌丛(S)、次生林(SF)和原生林(PF))土壤中细菌代谢多样性的分异特征,结果表明,植物群落和土壤细菌代谢Shannon's多样性指数分别遵循如下变化趋势:SF>PF>S>T,SF/PF>S>T,双因素方差分析结果显示,植被和植被与季节的交互效应对土壤细菌代谢Shannon's多样性有显著性影响(分别为P<0.001,P<0.05),季节变化没有显著影响(P>0.05);但同一植被下,独立样本t检验表明,细菌功能多样性仅在PF土壤中有显著的季节变化(P<0.01),而在其余土壤中季节变化不显著(P>0.05).多元方差和主成分分析表明,4种植物群落的土壤细菌利用碳源的模式具有显著差异(p<0.001);土壤细菌群落利用碳源的模式聚为3类:T、S(夏季)、SF(PF)和S(冬季).因此.植被的严重退化会降低土壤的微生物代谢多样性,而适度的人为干扰森林群落不会导致土壤细菌代谢功能的降低;灌丛土壤环境是植被演替过程中的过渡阶段,其孕育的土壤细菌具有森林阶段土壤细菌的部分特征.     

生活垃圾堆肥过程中细菌群落演替规律

应用PCR-DGGE技术研究生活垃圾堆肥过程中的细菌群落演替规律,对堆肥不同时期的宏基因组DNA进行提取,扩增16S rDNA的V3区,分析生活垃圾堆肥过程中细菌群落的变化. DGGE图谱表明,随着堆体温度的升高,DNA条带表现出了明显的动态变化,降温期出现了新的优势条带并趋于稳定,说明堆肥不同时期的细菌群落发生了更替. 对条带分布进行聚类分析,结果表明:以55 ℃为界,将14个堆肥样品划分为2个族,族间的相似性仅为13%,说明堆肥过程中常温期(<55 ℃)和高温期(>55 ℃)微生物群落结构差别较大. 对优势条带回收测序的结果表明:在升温期,堆肥堆体中检测到H. obtusa和人类排泄物中的细菌;但随着温度的升高,具有纤维素降解功能的嗜热微生物Clostridium thermocellum成为堆肥高温期的优势细菌;当堆体温度小于55 ℃时出现了大量的未培养微生物.      

堆肥过程多阶段强化接种对细菌群落多样性的影响

以生活垃圾为原料进行好氧堆肥,采用多阶段的方式强化接种功能微生物菌剂,利用PCR-DGGE方法并结合聚类分析和Shannon-Weaver指数变化来研究堆肥过程中多阶段强化接种对细菌群落多样性的影响,同时监测木质纤维素降解率的变化.结果表明,多阶段接种堆肥能有效提高堆体降温期和二次发酵期的温度;和普通接种堆肥相比可使半...     

典型生物滞留池细菌群落结构及多样性特征

为了解生物滞留池的细菌群落多样性特征,选取珠海市3个典型生物滞留池为样点,采集19个土壤样本,基于16S rRNA基因高通量测序技术,分析了生物滞留池的细菌群落结构及多样性,探讨了细菌群落与土壤因子的关系及生态功能。结果表明：珠海市生物滞留池的优势菌门(相对丰度>5%)为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria),还含有大量厚壁菌门(Firmicutes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、糖化细菌门(Saccharibacteria)、蓝菌门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)等细菌群落。生物滞留池细菌群落的多样性和丰富度较高,细菌群落结构受生物滞留池中植被类型的影响显著,受土壤深度的影响不显著。土壤因子分析发现,总有机碳(TOC)、总硫(TS)、总氮(TN)、铵氮(NH⁺₄-N)和硝酸盐氮(...     

北京大气降水中细菌气溶胶的多样性研究

利用16S rRNA基因测序分类学技术,分别以北京市区2011及2012年不同月份的降水样品中细菌的基因组DNA为模板,通过克隆、测序构建基因组文库,研究了北京市大气降水中细菌的群落结构组成及多样性变化.系统发育分析结果表明,变形菌门(Proteobacteria)(α-,β-,γ-)是北京市降水样品中细菌的优势菌群(75.6%~100%),另外包括拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、异常球菌门(Deinococcus-Thermus)、蓝藻门(Cyanobacteria)、硝化螺菌门(Nitrospira)、厚壁菌门(Firmicutes)共7个主要门类的细菌,以及未定菌(TM7).多样性指数分析结果显示,不同的降水样品,细菌群落结构组成及多样性均存在着差异性,冬季12月份雪水样品细菌群落结构多样性明显高于其他季节的样品,细菌群落多样性(Shannon,H)特点是,冬季秋季夏季.     

上海大气降水中细菌气溶胶的多样性研究

采用分子生物学技术16S rRNA克隆文库方法,以上海市2012年不同月份的大气降水样品为模板构建细菌16S rRNA克隆文库,对连续5个月的大气降水样品中细菌群落结构组成及多样性进行了研究,并对其群落结构的生物多样性、物种丰度及覆盖率等进行了分析比较.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)(α-,β-,γ-)是上海市降水样品中细菌的优势菌群(32.5%~94.1%),另外还包括拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)、蓝藻门(Cyanobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)共7个主要门类的细菌,以及未定菌(TM7).多样性指数分析结果显示,不同月份降水样品的细菌群落结构组成与多样性均存在着差异性,夏季6月样品的细菌群落生物多样性及物种丰度明显高于其它样品,其次是秋季8月的样品.     

黄海西北部沉积物中细菌群落16S rDNA多样性解析

为揭示黄海西北部海域不同站位沉积物中细菌群落的多样性,采用16S rDNA文库技术,对黄海西北部辽东半岛和山东半岛近岸5个站位的沉积物中不同季节的细菌群落特征进行解析和评价.结果表明,沉积物中微生物种类丰富,主要分布于5~10个已知的门,另外还存在大量未被认知的序列;各站位沉积物中优势菌均为变形细菌门,占文库序列的46%~60%,其中γ-和δ-变形细菌纲为门中优势类群,但在各个站位中存在明显系统发育学分歧.微生物种群在不同地理区域和季节都存在明显差异,不同功能类群与其特殊生境密切相关.     

北京大气降水中细菌气溶胶的多样性研究

利用16S rRNA基因测序分类学技术,分别以北京市区2011及2012年不同月份的降水样品中细菌的基因组DNA为模板,通过克隆、测序构建基因组文库,研究了北京市大气降水中细菌的群落结构组成及多样性变化.系统发育分析结果表明,变形菌门(Proteobacteria) (α-,β-,γ-)是北京市降水样品中细菌的优势菌群(75.6%~100%),另外包括拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、异常球菌门(Deinococcus-Thermus)、蓝藻门(Cyanobacteria)、硝化螺菌门(Nitrospira)、厚壁菌门(Firmicutes)共7个主要门类的细菌,以及未定菌(TM7).多样性指数分析结果显示,不同的降水样品,细菌群落结构组成及多样性均存在着差异性,冬季12月份雪水样品细菌群落结构多样性明显高于其他季节的样品,细菌群落多样性(Shannon, H)特点是,冬季>秋季>夏季.     

酒糟生物炭短期施用对贵州黄壤氮素有效性及细菌群落结构多样性的影响

为实现酱香型酒糟资源化综合利用和黄壤氮素有效性提升,采取田间培养试验,通过设置5个生物炭施用量0%(MB₀)、 0.5%(MB_0.5)、 1.0%(MB_1.0)、 2.0%(MB_2.0)和4.0%(MB_4.0),研究酒糟生物炭短期施用对贵州黄壤氮素有效性及细菌群落结构多样性的影响.结果表明,施用酒糟生物炭使土壤全氮(TN)和硝态氮(NN)含量分别提高35.79%～365.26%和122.96%～171.80%,微生物量氮(MBN)含量降低34.10%～59.95%,且随着生物炭施用量的增加,铵态氮/全氮(AN/TN)、硝态氮/全氮(NN/TN)和微生物量氮/全氮(MBN/TN)呈现出降低趋势.施用酒糟生物炭显著降低了土壤细菌OTU数量、群落丰富度和多样性,且随酒糟生物炭施用量的增加,该影响程度随之增加.与未施用酒糟生物炭MB₀处理相比,酒糟生物炭的施用显著改变土壤细菌群落结构,随着生物炭施用量的增加,拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度提高了1....     

生物炭添加对秸秆还田土壤细菌群落结构和多样性影响

为探讨生物炭对秸秆还田土壤细菌群落结构和多样性的影响,采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术结合克隆测序技术,对未添加(SW)和添加(SBW)生物炭秸秆还田土壤细菌群落结构和多样性进行表征.DGGE谱图和多样性分析结果表明,生物炭添加增加了秸秆还田土壤细菌DGGE图谱条带位置和灰度值及均匀度的变化,但两个处理土壤细菌群落Shannon-Wiener指数和丰富度没有显著差异(p0.05).聚类分析结果表明,SBW处理土壤细菌群落聚为5类,SW处理土壤细菌群落可聚为6类.DGGE条带测序和结构分析结果表明,生物炭添加导致秸秆还田土壤中Actinobacteria、Nitrospira消失和Spirochaetes、Gemmatimonadetes、Chloroflexi、WS3出现,并导致Firmicutes、Proteobacteria所占比例升高和Acidobacteria、Bacteroides所占比例降低,说明生物炭添加促进了秸秆还田土壤细菌群落组成结构变化.     

贵州茂兰喀斯特森林不同演替下土壤真核微生物多样性

真核微生物是茂兰喀斯特森林土壤微生物中的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量流动中扮演着重要角色.为了解茂兰喀斯特森林不同演替阶段下土壤真核微生物群落组成及其多样性,利用18S rDNA高通量测序技术研究了原生林(YSL)、灌木林(GML)、灌木丛(GMC)和草地(CD)这4种演替阶段下土壤真核微生物群落多样性.结果表明,在不同分类水平下,不同演替阶段土壤真核微生物群落组成相似.α多样性指数存在显著差异, Shannon指数与Simpson指数在不同演替阶段表现为:YSL>GMC>GML>CD. NMDS分析表明不同演替阶段土壤真核微生物群落结构存在差异; LEfSe分析表明,YSL中差异指示种数量高于GML、GML和CD.本研究结果为研究不同演替阶段下土壤真核微生物提供了理论基础.     

模拟酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区土壤细菌群落多样性的影响

为了分析酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区土壤细菌群落多样性的影响,以浙江省天目山国家级自然保护区毛竹扩张形成的竹阔混交林为研究对象,选取T₁（pH=4.0）、T₂（pH=2.5）两个模拟酸雨梯度,并以pH=5.5为对照（CK）,应用Illumina MiSeq高通量测试技术分析不同强度酸雨胁迫下土壤细菌群落组成和多样性变化及其关键影响因素.结果表明:①随着酸雨强度增加,竹阔混交林土壤w（TN）（TN为总氮）、w（OC）（OC为有机碳）、C/N和w（AN）（AN为碱解氮）显著升高,而pH、w（DOC）（DOC为可溶性有机碳）、w（MBC）（MBC微生物量碳）和w（MBN）（MBN为微生物量氮）显著下降（P < 0.05）.②与CK相比,模拟酸雨处理（T₁、T₂）显著降低了细菌群落的OTUs数量、Chao1指数和Ace指数（P < 0.05）.③竹阔混交林土壤细菌包括34门96纲247目401科698属,其中变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、放线菌门为3种处理下共有的优势菌门（相对丰度>1%）.变形菌门和放线菌门相对丰度在CK处理下最高,酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度在T₂处理下最高.与CK相比,Arthrobacter属和Elsterales属相对丰度变化显著,可作为酸雨胁迫下土壤细菌群落结构变化的指示种.主坐标（PCoA）分析和相似性检验结果显示,模拟酸雨改变了土壤细菌群落结构.④冗余分析（RDA）和相关性分析表明,不同酸雨处理的竹阔混交林土壤细菌多样性与土壤pH、w（TN）密切相关（P < 0.05）.研究显示,不同模拟酸雨处理下土壤细菌群落结构和多样性有明显差异,主要可能受到土壤pH、w（TN）的影响.      

芦芽山华北落叶松林土壤剖面细菌群落分布格局

微生物群落是维持森林土壤生态系统结构和功能的关键组分.细菌群落在土壤剖面上的垂直分布对森林土壤碳库和土壤营养循环具有重要影响.利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了芦芽山华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林腐殖质层及0～80 cm土层细菌群落特征,探究影响土壤剖面细菌群落结构的驱动机制.结果表明,细菌群落的α多样性随土壤深度的增加显著单调降低,群落结构在土壤剖面上有显著差异.放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度随着土壤深度增加而降低;酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度随土层深度的增加而增加.RDA分析结果表明,土壤NH⁺₄、 TC、 TS、 WCS、 pH、 NO^-₃和TP是决定土壤剖面细菌群落结构的重要因子,其中pH的影响最为显著.分子生态网络分析表明,凋落物层和亚表层土壤(10～20 cm)细菌群落的复杂性较高,深层(40～80 cm)土壤细...     

原始红松林退化演替后土壤微生物功能多样性的变化

为了全面了解原始红松林退化演替为次生林后土壤生境及土壤微生物功能多样性的变化规律,以小兴安岭典型的原始阔叶红松林、退化演替后先锋阶段的白桦林及亚顶级阶段的硬阔叶林为研究对象,采用Biolog-ECO微平板检测法,分析三者0~ < 10 cm和10~20 cm表层土的土壤微生物功能多样性变化规律.结果表明:各林型土壤微生物的AWCD值（平均颜色变化率）随培养时间的延长而增加,培养初期表现为原始阔叶红松林>硬阔叶林>白桦林;培养末期表现为原始阔叶红松林>白桦林>硬阔叶林,三者的AWCD值在0~ < 10 cm土层分别为1.06、0.86、0.81,10~20 cm土层分别为0.68、0.47、0.45,原始林显著高于次生林（P < 0.05）,说明原始林土壤微生物对单一碳源的代谢活性显著高于次生林;同一林型下土壤微生物的AWCD值均表现为0~ < 10 cm土层显著高于10~20 cm土层（P < 0.05）. Shannon-Wiener多样性指数、Simpson指数、McIntosh指数和Richness丰富度指数也均表现为原始林显著高于次生林（P < 0.05）.原始林土壤微生物对各类碳源的综合利用强度均大于次生林,不同林型下土壤微生物群落的优势碳源类型存在一定的差异,碳水类、氨基酸类、羧酸类和多聚物类碳源是原始林退化演替后土壤微生物群落在碳源利用上发生变化的敏感碳源.      

旅游对张家界国家森林公园土壤酶及微生物作用强度的影响

为了探明旅游对张家界国家森林公园土壤生物性状的影响,为保护土壤生态平衡,合理开发生态旅游提供理论依据,进行了旅游人为踩踏对土壤酶及微生物作用强度的影响研究。结果表明:背景区土壤的酶活性>缓冲区土壤的酶活性>活动区土壤的酶活性。背景区土壤的氨化作用强度与微生物活度>缓冲区土壤的氨化作用强度与微生物活度>活动区土壤的氨化作用强度与微生物活度,而硝化作用强度的变化则正相反。旅游显著影响了0～5cm土壤的酶活性及微生物作用强度;在5～15cm土壤和15～25cm土壤层中,背景区和缓冲区的酶活性和微生物作用强度差异不显著,而与活动区的差异显著。有机质分解相关的微生物氨化作用强度、纤维素酶活性、木聚糖酶活性、蛋白酶活性的影响主要是由于土壤有机质的投入减少而造成,而硝化作用强度则主要与踩踏引起的土壤板结造成亚硝酸盐的积累有关,踩踏严重,硝化作用强度大。不同土壤层的微生物作用强度及酶活性强弱是:0～5cm土壤>5～15cm土壤>15～25cm土壤。张家界国家森林公园土壤微生物作用强度及酶活性受到了人为踩踏的破坏,生态系统抵御外界干扰的能力也受到了旅游活动的破坏。     

不同海拔鬼箭锦鸡儿根际和非根际土壤细菌群落多样性及PICRUSt功能预测

鬼箭锦鸡儿作为我国北方高山和亚高山地区的主要建群植物,是区域生态系统的重要组成部分,但是很少有研究关注其对土壤生态系统的影响及其对环境变化的响应.因而,以鬼箭锦鸡儿为研究对象,采用高通量测序技术,分析了不同海拔鬼箭锦鸡儿根际和非根际土壤细菌群落多样性特征,并进行了功能预测分析.结果表明,所有样品共检测到43门、 112纲、 251目、 324科和542属,变形菌门、酸杆菌门和放线菌门是根际和非根际土壤中的优势菌群.虽然不同海拔之间,鬼箭锦鸡儿根际和非根际土壤细菌多样性指数和群落结构不存在显著差异,但是在同一海拔水平上,根际和非根际土壤细菌多样性指数和群落结构组成存在显著差异.PICRUSt功能预测表明,细菌群落主要涉及氨基酸代谢、碳水化合物代谢、辅助因子和维生素代谢等29个子功能,表现出功能上的丰富性,且代谢为最主要的功能.土壤细菌二级代谢通路预测基因相对丰度的变化与变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门等菌群丰度显著相关,并且土壤细菌预测功能基因组成的差异与土壤细菌群落结构的差异呈显著正相关,说明细菌群落结构与功能基因可能存在密切联系.研究初步探讨了不同海拔梯度下鬼箭锦鸡儿根际和非根际土壤细菌...     

磷石膏和碱蓬对盐渍化土壤水盐及细菌群落结构的影响

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<0.05),平均降低39.96%和7.25%;全生育期内LSG+JP显著提高了土壤有机质(OM)和速效磷(AP)含量(P<0.05),年平均提高81.85%和203.50%;开花期和落叶期LSG+JP显著提高了全氮(TN)含量(P<0.05),年平均提高48.91%.改良初期LSG+JP的Shannon指数较CK提高了3.31%和6.54%,Chao1指数较CK提高了24.95%和43.26%;土壤优势菌门为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门和酸杆菌门,优势菌属为鞘脂单胞菌属.开花期至落叶期改良处理的变形菌门相对丰度较CK增加了0.50%～16.27%,改良处理的放线菌门相对...     

太平湖国家湿地公园生态保育区草本植物区系及其在不同干扰下的多样性动态

为探明人类活动对太平湖国家湿地公园生态保育区草本植物多样性的影响,对该区域草本植物区系及其在不同干扰下的多样性动态进行了调查分析。结果表明:①该区共有草本植物25科,56属,68种,以禾本科(G ram ineae)、莎草科(Cyperaceae)和菊科(Compositae)为优势科,属的成分相对分散,该区草本植物均为寡种属和单种属,植物区系成分简单;②狗牙根(Cynodondactylon)为湿地公园生态保育区优势种群,在5个样地均形成优势群落,但在不同干扰类型下重要值有所变化;③吴家洲为无人区,狗牙根占绝对优势,植物演替处于初始阶段;④大湖冲农业干扰时间久远,农田杂草向滩涂湿地演替推进,物种α多样性各指数为5样地中最高;⑤轻微游憩活动造成营盘山草本植物多样性各指数较吴家洲高,近期建造的水泥游道、观台和篝火场地等对湿地景观造成了一定破坏;⑥苍耳(Xanthium sibiricum)因不被家畜食用、具化感作用,种子可随水和随家畜传播,造成石壁陈苍耳泛滥成灾,形成大面积优势群落,严重影响植被景观多样性和微生态系统的稳定性;⑦乌里村受渔业影响较大,滩地植被稀疏;⑧各样地草本植物β多样性显示,不同干扰类型已经对河口滩地的环境造成了影响,具体环境影响指标还有待于进一步研究。针对太平湖湿地公园生态保育区生物多样性保护存在的主要问题,提出了相应的保护和修复对策。     

长期施用氮肥对土壤细菌硝化基因多样性及组成的影响

以中国科学院桃源农业生态试验站水稻长期定位试验为平台(28°55′49.8″N,111°26′25.7″E),运用PCR、克隆文库构建等分子生物学技术研究长期单施氮肥(尿素)对亚硝化基因(amoA和hao)多样性及其群落结构的影响.结果表明,长期单施氮肥使amoA基因多样性降低(Shannon指数减少了11%),而ha...     

北京翠湖表流和潜流湿地对细菌多样性的影响

以北京翠湖湿地污水塘、表流湿地和潜流湿地3个单元为研究对象,在了解其水质的基础上,利用流式细胞仪和培养法分别测定微生物细胞总数目和可培养细菌的菌落数目,并采用PCR-DGGE和16S rDNA文库技术对样品的细菌多样性和优势群落结构进行分析.结果表明,翠湖表流和潜流湿地处理对化学需氧量、总氮和总磷的去除率分别达到42.33%、 52.92％和 41.4％;随湿地的逐级处理,总的微生物数量呈逐渐上升的趋势;而可培养的细菌数则表现为先降低后升高;污水塘的水流经表流湿地后,细菌的多样性指数H由3.081 9提高到3.285 0,随潜流湿地的进一步处理又降为3.0181;污水塘细菌的主要类群为Actinobacteria、Cyanobacteria、α-Proteobacteria,分别占38％、　18%和18%;表流和潜流湿地处理后最主要的细菌类群变为β-Proteobacteria,分别占32%和44%,Cytophaga/Flexibacter/Bacteroides（CFB）类群也明显增加,达24%.因此,北京翠湖表流和潜流湿地在去除有机物、氮和磷的同时,微生物数量、细菌多样性及优势群落都发生了明显变化,对水质可能造成危害的某些类群如Actinobacteria、Cyanobacteria比例减少,而β-Proteobacteria和CFB类群的细菌增加.