模拟增雨对荒漠土壤古菌多样性的影响

为探讨生长季增雨对荒漠土壤中古菌群落结构的影响，根据内蒙古磴口多年平均降水量，设计了模拟增雨试验，包括对照、2个增雨时段（生长季前期与后期）、每个时段2个增雨梯度（50%与100%）共计5种处理。增雨后提取荒漠土壤总DNA，对古菌群落编码16S rRNA基因的V4区进行Hiseq测序，分析古菌群落丰度、多样性及结构组成等。结果表明：该地区荒漠土壤中古菌群落均以奇古菌门（Thaumarchaeota）和广古菌门（Euryarchaeota）为优势菌群。NMDS和3种非相似性分析（MRPP、ANOSIM和Adonis）表明，生长季前期增雨未显著改变古菌的群落结构，生长季后期增雨显著改变了古菌的群落结构，当生长季后期增雨量达到100%时，古菌丰富度和多样性显著降低。与氨氧化过程密切相关的奇古菌门（Thaumarchaeota）相对丰度在生长季后期100%增雨条件下显著增加，将促进荒漠土壤的硝化过程。Mantel检验发现荒漠土壤古菌群落结构受土壤湿度、土壤温度、土壤硝态氮含量的影响。未来全球变化背景下降水格局变化将会对荒漠土壤古菌群落结构产生影响，并可能影响氮循环过程。     

开垦对阿拉尔绿洲盐渍化荒漠土壤微生物群落的影响

近年来,以对天然荒漠进行开垦和耕作为标志的人类活动加速了中国西北干旱荒漠区的绿洲化进程,但这种土地利用方式的改变对干旱荒漠土壤微生物群落特征的影响及其机理尚不清楚。本研究利用qPCR和Illumina Miseq高通量扩增子测序技术对新疆阿拉尔绿洲开垦5年的棉花田（FS）和毗邻的天然荒漠（ND）的土壤细菌、古菌和真菌群落的生物量、多样性和群落结构进行了对比研究,揭示了驱动荒漠土壤微生物群落结构演变的主要因子。结果表明：（1）荒漠开垦为农田后,土壤细菌和真菌群落的生物量显著增加,而古菌群落生物量显著降低;细菌群落多样性明显提高,古菌群落的Shannon多样性指数显著降低,而真菌群落多样性没有显著变化。（2）盐渍化荒漠具有不同于其他干旱荒漠的土壤微生物群落结构,开垦显著改变了其土壤细菌、古菌和真菌的群落结构。其中,放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、螺旋体菌门和浮霉菌门细菌、乌斯古菌门和芽枝霉门真菌的相对丰度显著增加,而盐纳古菌门的相对丰度则显著降低。（3）土壤电导率（EC）、总有机碳（TOC）、全氮（TN）、全磷（TP）是影响细菌群落结构的关键因子;古菌群落结构的主要影响因子为植被盖度、地上生物量和丰富度、TP和AP;EC是影响真菌群落结构的关键因子。综上所述,盐渍化荒漠开垦后由于其原生植被群落、化学肥料的使用和土壤属性（EC、TP和AP）的改变不同程度地改变了荒漠土壤微生物群落特征。相对而言,细菌群落对土地利用方式的改变响应最为敏感,而古菌和真菌群落的多样性和结构则保持相对稳定。     

氮素和水分添加对贝加尔针茅草原土壤氨氧化微生物群落结构的影响（英文）

应用PCR-DGGE技术研究了连续2年氮素、水分添加处理对贝加尔针茅草原土壤氨氧化细菌(AOB)16S r RNA基因和古菌(AOA)amo A基因遗传多样性的影响。结果表明,土壤硝化势在水分添加低氮(N30)和非水分添加高氮(N300)处理下较对照显著升高(P0.05),在水分添加高氮(N200、N300)处理下较对照急剧下降(P0.05)。不同处理下氨氧化细菌的群落结构变化较氨氧化古菌敏感,氮素添加显著改变了氨氧化微生物的群落结构,在高氮素处理下,氨氧化细菌的多样性指数有下降的趋势,而古菌的多样性则有升高的趋势,表明氨氧化古菌在高氮素下生长比较活跃。发育树分析的结果表明,非水分添加处理下,氨氧化细菌的群落由亚硝化螺菌属的Cluster 1、Cluster 3和Cluster 4组成,水分添加处理下由亚硝化螺菌属Cluster 3、Cluster 4和亚硝化单胞菌属的Cluster 6组成,而氨氧化古菌群落在水分添加处理下主要由泉古菌门的Cluster 1、Cluster 2和water lineage组成,在非水分添加处理下主要由泉古菌门的Cluster 1、Cluster 2和Cluster 5组成,两种水分输入机制下,氨氧化微生物群落的不同组成说明,水分在调节氨氧化微生物群落结构方面有重要作用。此外,氨氧化细菌群落多样性与全氮,NH4+和NO3-的含量呈显著负相关,而古菌群落与其呈显著正相关,说明氨氧化细菌与古菌对氮素和水分添加有不同的且互补的反应机制。     

湿地生态系统中主要功能微生物研究进展

阐述了湿地生态系统中主要功能微生物的多样性特点,以及主要功能微生物群落结构多样性在地域、环境、湿地类型中的差异;概括了主要功能微生物在湿地中污染物的降解、温室气体释放等方面的作用;概述了氨氧化微生物、产甲烷古菌和甲烷氧化细菌、反硝化细菌和真菌以及硫酸盐还原菌与硫氧化细菌等主要功能微生物的相关研究进展;总结了植被和养分元素对湿地生态系统中微生物影响的研究成果。针对各种外在因素影响湿地微生物的详细机制尚不明确,湿地生态系统中植被与微生物多样性的关系存在争议,以及湿地微生物在净化污水、温室气体排放等方面功能类群及分布特点研究相对匮乏等问题,提出了湿地功能微生物研究的发展方向。     

氮输入和互花米草入侵下闽江河口潮滩土壤甲烷氧化速率研究北大核心CSCD

通过室内培养实验,研究了自然状态(对照)、外源铵态氮(NH_4Cl)和硝态氮(KNO_3)的3种浓度输入(1 g/m^2、2 g/m^2和4 g/m^2氮)和互花米草入侵下,闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)潮滩土壤甲烷氧化速率。结果表明,与自然状态下相比,总体上,氨态氮输入促进了短叶茳芏潮滩土壤甲烷氧化,且随着氮输入浓度的增加,其促进作用逐渐增大;而硝态氮输入却抑制了短叶茳芏潮滩土壤的甲烷氧化,输入的硝态氮浓度越高,甲烷氧化速率越小;氮输入对潮滩土壤甲烷氧化速率无显著影响。互花米草(Spartina alterniflora)潮滩土壤的甲烷氧化速率高于短叶茳芏潮滩,互花米草入侵使潮滩土壤的甲烷氧化速率增加了22.66%。低、高浓度氮输入与互花米草入侵共同作用促进了潮滩土壤甲烷氧化,而中浓度氮输入与互花米草入侵共同作用却抑制了潮滩土壤甲烷氧化。潮滩土壤甲烷氧化速率与输入氮的类型、浓度、培养时间和土壤类型等有关。     

黄河三角洲湿地土壤中功能微生物群落的结构特征和影响因素研究进展北大核心CSCD

黄河三角洲湿地拥有丰富的微生物资源,明确该湿地的功能微生物群落结构特征及其驱动因素,对黄河三角洲湿地环境保护与土壤微生物资源的合理开发与利用具有重要意义。概述了参与黄河三角洲湿地土壤地球化学循环的功能微生物群落的组成,总结了土壤含盐量、土壤深度、植物类型、水淹状况和湿地类型等因素对微生物群落结构的影响。综述结果表明,黄河三角洲湿地土壤中亚硝基菌属(Nitrososphaeria)和根瘤菌属(Rhizobium)微生物介导的氮循环、真菌、固碳细菌、甲烷氧化细菌和产甲烷菌介导的碳循环、解磷菌和丛枝菌根真菌介导的磷循环、delta-变形菌纲下的硫酸盐还原菌介导的硫循环,在区域地球化学循环和污染物降解中起到重要作用;子囊菌门、变形杆菌门、厚壁菌门和放线菌门微生物是功能微生物群落的优势耐盐微生物;通过分析黄河三角洲湿地土壤中与污染物降解相关的功能微生物,对利用土著植物和耐盐微生物构建被污染土壤的原位生物修复系统进行了展望,以期从微生物角度为黄河三角洲湿地的保护和生态修复提供参考依据。     

氮输入和互花米草入侵下闽江河口潮滩土壤甲烷氧化速率研究

通过室内培养实验,研究了自然状态(对照)、外源铵态氮(NH_4Cl)和硝态氮(KNO_3)的3种浓度输入(1 g/m~2、2 g/m~2和4 g/m~2氮)和互花米草入侵下,闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)潮滩土壤甲烷氧化速率。结果表明,与自然状态下相比,总体上,氨态氮输入促进了短叶茳芏潮滩土壤甲烷氧化,且随着氮输入浓度的增加,其促进作用逐渐增大;而硝态氮输入却抑制了短叶茳芏潮滩土壤的甲烷氧化,输入的硝态氮浓度越高,甲烷氧化速率越小;氮输入对潮滩土壤甲烷氧化速率无显著影响。互花米草(Spartina alterniflora)潮滩土壤的甲烷氧化速率高于短叶茳芏潮滩,互花米草入侵使潮滩土壤的甲烷氧化速率增加了22.66%。低、高浓度氮输入与互花米草入侵共同作用促进了潮滩土壤甲烷氧化,而中浓度氮输入与互花米草入侵共同作用却抑制了潮滩土壤甲烷氧化。潮滩土壤甲烷氧化速率与输入氮的类型、浓度、培养时间和土壤类型等有关。     

椒江化工园区附近潮间带沉积物中微生物群落结构及其对环境因子的响应

为了研究滨海化工园区附近潮间带沉积环境中的微生物群落结构,揭示化工园区排污对附近沉积环境中微生物的多样性及群落影响,同时也为揭示滨海化工园区附近潮间带环境中微生物群落的多样性和复杂性。选择浙江省台州市椒江化工园区附近潮间带沉积物微生物群落为研究对象,利用Illumina Mi Seq高通量测序技术,在椒江化工园区附近潮间带的沉积物中,共鉴定出古菌和细菌16门43科76属176种,其中,变形菌门丰度最高,其序列数占总序列数的62.4%;ACE指数和Chao指数的平均值分别为232和233,Shannon多样性指数平均值为4.44,Simpson多样性指数平均值为0.033,表明潮间带沉积物中微生物群落的多样性水平较高,化工园区南、北端附近潮间带沉积物中微生物群落的多样性水平差异较小;沉积物中绿弯菌门、浮霉菌门物种数量等与多数环境指标显著负相关,装甲菌门、脱铁杆菌门和待定菌群OD2、TM8物种数量则与多种重金属、多环芳烃和多氯联苯化合物含量显著正相关。     

南极欺骗岛土壤细菌群落结构和多样性分析

采用基于16S r DNA克隆文库的非培养方法和传统培养方法相结合的手段,对南极欺骗岛土壤细菌群落结构及多样性进行了初步分析。对来自16S r DNA克隆文库的118个阳性克隆进行测序和序列比对,结果显示细菌来自放线菌门(Actinobacteria)、变形杆菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)3大门的39个操作分离单元(OTU),其中优势菌群为放线菌门和变形杆菌门,分别占65.25%和28.81%。放线菌门的主要优势属为鱼孢菌属(Sporichthya)、类诺卡式氏菌属(Nocardioides)、束缚菌属(Conexibacter)、Gaiella和节杆菌属(Arthrobacter)。变形杆菌门的主要优势属为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、硫杆菌属(Thiobacillus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)和热单胞菌属(Thermomonas)。采用6种培养基对细菌进行培养和分离,共得到57株菌,来自放线菌门、变形杆菌门、拟杆菌门和厚壁菌门4大门的13个OTU,其中优势菌群为放线菌门和变形杆菌门,分别占57.89%和31.58%。优势属是放线菌门的节杆菌属(Arthrobacter)、雷夫松氏菌属(Leifsonia)和变形杆菌门的假单胞菌属(Pseudomonas)。本论文为研究欺骗岛土壤细菌多样性以及有益菌种资源的开发和利用奠定了基础。     

吉林敦化臌囊薹草泥炭沼泽土壤甲烷产生速率和氧化速率

以地处长白山区的吉林省敦化市大石头镇东明林场臌囊薹草(Carex schmidtii)泥炭沼泽为研究对象,于2019年7月15日,采集臌囊薹草草丘、丘下和丘间0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm深度的土壤样品,采用室内培养法,培养土壤样品,在连续培养的24 d中,从培养土壤样品的培养瓶中抽取气体样品,测定土壤甲烷的产生速率和氧化速率。研究结果表明,在实验的第24天,臌囊薹草草丘0～30 cm深度土壤的甲烷产生速率最大,为(156.55±83.37)μg/(g·d),在实验的第6小时,土壤甲烷氧化速率最大,为(1.38±0.11)μg/(g·d),二者显著高于丘下和丘间土壤,丘下和丘间土壤甲烷产生速率和氧化速率无显著差异;在垂直方向上,在实验的第24天,草丘10～20 cm深度土壤甲烷产生速率最大;在实验的第16天,丘间10～20 cm深度土壤甲烷产生速率最大;在实验的第12天,丘下0～10 cm深度土壤甲烷产生速率最大;草丘对土壤甲烷的氧化作用在甲烷释放过程中占主导地位,可以有效减少甲烷的排放量,对沼泽碳输出具有重要的调控作用。     

Sources of organic matter for bacteria in sediments of Lake Rotsee,Switzerland

Determination of carbon sources and microbial activity in lake sediment is important for understanding organic carbon preservation and methane production. This study aimed to determine the organic carbon sources and microbial activity over the last 140 years in sediments of methanotrophic Lake Rotsee (Switzerland). We investigated phospholipid-derived fatty acid biomarkers and their stable carbon isotope signatures in the sediments of this eutrophic lake. Strong bacterial activity in the sediment deposited during the 1920s–1960s could account for the relatively low ratio of long-chain to short-chain fatty acid ((C24 + C26 + C28)/(C14 + C16 + C18), TAR_FA) values, which is consistent with low TOC/TN ratios in the sediment deposited during that interval. The carbon stable isotope records, both bulk and compound-specific, showed greater values at such times, although the offset between the bulk and fatty acids decreased. This implies that the microbial community residing at sediment depths deposited in the 1960s preferentially utilised the compounds derived from the enhanced surface-water productivity at that time. This observation contrasts with data from the depth intervals before and after, when a major portion of the labile organic matter was derived from methane-sourced production. In sediments deposited before ca. 1964, the overall very low fatty acid δ¹³C values suggest that labile carbon was primarily derived from methanotrophs.     

土地利用方式对白浆土氧化甲烷的影响

白浆土在不同土地利用方式下CH4氧化潜力存在显著差异。天然草甸表层土氧化大气CH4的潜力最大,如果被开垦成人工林、旱田和水田,则氧化潜力分别降低64%、98%和117%。土壤透气性下降,甲烷氧化细菌数量减少以及活性降低,可能是土地利用方式改变后白浆土氧化CH4潜力下降的主要原因。白浆土氧化大气CH4潜力具有明显的垂直分异:草甸和林地土壤氧化大气CH4的潜力随着土壤深度的增加而减小;旱田土壤中耕作层下残存的有机质含量较高的层次仍保留了较强的氧化大气CH4潜力,氧化CH4速率是耕作层的13倍;即使是在大气中培养,水田土壤整个剖面仍排放CH4,最低层CH4排放率最小。供试白浆土氧化大气CH4速率与土壤有机碳、碱解氮和全氮含量显著正相关,与pH和土壤含水量(%WHC)负相关。在一定的温度和水分条件下,土壤有机碳含量是决定白浆土氧化大气CH4速率的一个最重要因素。     

Temporal changes in the contribution of methane-oxidizing bacteria to the biomass of chironomid larvae determined using stable carbon isotopes and ancient DNA

Freshwater lakes are important sources of methane (CH₄) emissions, by organic matter degradation under anaerobic conditions (methanogenesis). Previous studies suggest that lakes contribute up to 16 % of natural emissions. About 60 % of the CH₄ produced is used as an energy source by methane-oxidizing bacteria (MOB—methanotrophs), which could support higher trophic levels, especially Chironomidae (Diptera). Because biogenic methane has a very low stable carbon isotope value, evidence of methane-derived organic-matter assimilation can be tracked by stable carbon isotope analysis in consumers such as chironomids. In some cases, however, chironomid δ¹³C values are not low enough to unambiguously demonstrate methanotroph assimilation and an alternative line of evidence is required. Analysis of ancient DNA (aDNA) from the methanotroph community preserved in lake sediment provides reliable information about past methane oxidation in freshwater lakes. A combination of these two approaches was used to study a sediment core from the deepest zone of Lake Narlay (Jura, France), which covers the last 1,500 years of sediment accumulation. Results show a significant change ca. AD 1600, with an increase in the proportion of MOB in the total bacteria community, and a decrease in chironomid head-capsule δ¹³C. These trends suggest assimilation of MOB by chironomid larvae, and account for up to 36 % of the chironomid biomass. The data also provide information about the feeding behavior of chironomids, with evidence for preferential assimilation of methanotroph type I and the NC10 phylum. The combination of aDNA analysis and carbon stable isotopes strengthens the reliability of inferences about carbon sources incorporated into chironomid biomass.     

碳同位素技术在湿地甲烷排放中的应用综述

碳同位素技术对碳元素在生态系统中的迁移动态具有示踪作用,有助于研究生态系统中碳元素的源与去问题,在生态系统碳循环研究中发挥着极其重要的作用。重点阐述了碳同位素技术在湿地甲烷的产生、传输过程中的应用,并对将来该方面的研究方向作出展望。     

Stable isotope composition of microfauna supports the occurrence of biologically fixed nitrogen from cyanobacteria in desert soil food webs

Biological soil crusts of the arid Southwest US are habitat for a greater diversity of microfauna than soils with absent or physically disturbed crusts. The cyanobacteria of desert soil crusts fix nitrogen biologically, but it is not known whether these cyanobacteria are consumed by microfauna and are a significant component of the soil food web. We suspect that stylet-bearing nematodes and tardigrades are the most likely microfauna to graze on cyanobacteria, so we used natural abundance stable isotopes to test whether cyanobacteria are indeed a significant component of their diet in the field. We found that stable isotope composition of microinvertebrate biomass supports the hypothesis that cyanobacteria are a potential prey item in the food chain leading up to tardigrades and dorylaim-type nematodes in desert soils, but does not support the same hypothesis for Tylenchidae in these communities. Continued development of stable isotope methods may help to refine our understanding of feeding behaviors in belowground desert soil food webs.     

湿地甲烷氧化测定方法及主要控制因子研究综述

湿地甲烷氧化是控制湿地甲烷通量的重要因子.本文对湿地甲烷氧化的测定方法与主要控制因子进行了综述.湿地甲烷氧化的测定方法主要包括未添加甲烷氧化抑制剂培养法和添加甲烷氧化抑制剂培养法.湿地甲烷氧化是诸多因子综合作用的结果,控制湿地甲烷氧化的因子包括湿地生态系统类型、温度、土壤湿度、底物、pH值等.比较而言,底物的浓度(甲烷和氧化性物质)以及土壤湿度是更为重要的环境因子.     

湿地甲烷氧化测定方法及主要控制因子研究综述

湿地甲烷氧化是控制湿地甲烷通量的重要因子.本文对湿地甲烷氧化的测定方法与主要控制因子进行了综述.湿地甲烷氧化的测定方法主要包括未添加甲烷氧化抑制剂培养法和添加甲烷氧化抑制剂培养法.湿地甲烷氧化是诸多因子综合作用的结果,控制湿地甲烷氧化的因子包括湿地生态系统类型、温度、土壤湿度、底物、pH值等.比较而言,底物的浓度(甲烷和氧化性物质)以及土壤湿度是更为重要的环境因子.     

湿地甲烷产生的测定方法及主要控制因子研究综述

湿地甲烷排放是湿地甲烷产生、传输和氧化过程的综合作用的结果,其中,甲烷产生是甲烷排放的先决条件.本文对湿地甲烷产生的测定方法以及控制湿地甲烷产生的主要因子进行了综述.湿地甲烷产生的测定方法包括厌氧培养法和添加甲烷氧化抑制剂的方法,比较而言,运用厌氧培养法的研究成果较多,而且也较为成熟,对于培养土样的选择,鲜土与干土培养均有实例.许多因子控制着湿地甲烷的产生过程,包括温度、土壤水、pH值和底物等,其中,甲烷产生所需的底物因子最为重要.     

湿地甲烷产生的测定方法及主要控制因子研究综述

湿地甲烷排放是湿地甲烷产生、传输和氧化过程的综合作用的结果,其中,甲烷产生是甲烷排放的先决条件.本文对湿地甲烷产生的测定方法以及控制湿地甲烷产生的主要因子进行了综述.湿地甲烷产生的测定方法包括厌氧培养法和添加甲烷氧化抑制剂的方法,比较而言,运用厌氧培养法的研究成果较多,而且也较为成熟,对于培养土样的选择,鲜土与干土培养均有实例.许多因子控制着湿地甲烷的产生过程,包括温度、土壤水、pH值和底物等,其中,甲烷产生所需的底物因子最为重要。