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稻草还田土壤病毒类群与细菌氮循环相关基因的关联
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作者 陈玮玮 铁梅 +6 位作者 周昌敏 孙丽丽 顾文杰 卢钰升 邓盾 徐培智 解开治 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第4期631-643,共13页
【目的】病毒是稻田土壤微生物群落的重要组成部分,在调节宿主群落和土壤元素生物地球化学循环过程中发挥着不可忽视的作用。探析稻草还田下稻田土壤病毒与宿主相互作用机制以及辅助代谢基因(AMGs)的表达,有助于揭示病毒在稻田土壤氮循... 【目的】病毒是稻田土壤微生物群落的重要组成部分,在调节宿主群落和土壤元素生物地球化学循环过程中发挥着不可忽视的作用。探析稻草还田下稻田土壤病毒与宿主相互作用机制以及辅助代谢基因(AMGs)的表达,有助于揭示病毒在稻田土壤氮循环过程中的深远影响,为了解病毒在土壤元素生物地球化学循环过程中的作用提供新视角。【方法】长期稻草还田定位试验位于广东省惠州市,始于2015年。选择稻草不还田对照(CK)、1.1倍稻草还田(S1,单季稻草还田量7075 kg/hm^(2))、1.2倍稻草还田(S2,单季稻草还田量7750 kg/hm^(2))、1.3倍稻草还田(S3,单季稻草还田量8425 kg/hm^(2))、稻草全量还田(S,单季稻草还田量6400 kg/hm^(2))5个处理土壤样品,采用宏基因组和宏病毒组测序技术,分析了稻田土壤病毒、细菌以及AMGs结构。【结果】稻田土壤病毒优势科为圆环病毒科(Circoviridae)、微小噬菌体科(Microviridae)、双生病毒科(Geminiviridae)和类双生病毒科(Genomoviridae),但仍有84.62%~93.92%病毒科未被分类或未知。稻草还田量对稻田土壤病毒的影响显著,S处理中圆环病毒科(Circoviridae)的丰度显著增加(P<0.05),S1、S2和S3处理中类双生病毒科(Genomoviridae)的丰度显著降低,而未分类或未知病毒科的相对丰度显著增加(P<0.05)。稻田土壤优势细菌门为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria),稻草还田量和水稻生育期对土壤优势细菌门均无显著影响。共检测到8条病毒contigs携带有机氮转化基因glnA、gltD、gdhA和ncd2/npd,这些病毒contigs在稻草还田处理中的丰度几乎全部高于CK。宿主预测结果表明,2条携带氮循环基因的病毒contigs宿主为假单胞菌门(Pseudomonadota)和放线菌门(Actinomycetota),其余病毒contigs未预测到宿主。细菌ncd2/npd基因丰度与微生物量氮含量呈显著正相关(P=0.015,n=10),而与铵态氮、硝态氮总量之间没有显著相关性(P=0.108,n=10)。偏最小二乘路径模型显示,稻草还田显著影响了稻田土壤细菌的α多样性(P<0.0007);细菌携带的有机氮转化基因ncd2/npd显著影响了稻田土壤微生物量氮的含量(P<0.0039)。【结论】稻草还田显著影响稻田土壤中病毒类群的相对丰度,促进病毒所携带的有机氮转化基因表达出更多的辅助代谢基因,进而有利于土壤氮循环。高稻草还田量通过影响土壤病毒和细菌的α多样性,间接影响细菌携带的ncd2/npd基因的相对丰度,最终对有机氮转化过程产生重要影响。 展开更多
关键词 稻田土壤 稻草还田 病毒 细菌 氮循环相关基因
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根际微生境中生化过程的原位可视化研究进展
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作者 顾文杰 刘冲 +4 位作者 王丹 李雅莹 卢钰升 吴杭涛 解开治 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1387-1395,共9页
根际及近根际区域(根际微生境)进行着活跃的物质交换和能量流动,大部分陆地生态系统中碳、氧和矿质元素等关键生源要素循环的生化过程都发生在根际微生境中。根际微生境空间动态过程的可视化对于准确捕捉和量化根际界面物质迁移转化过... 根际及近根际区域(根际微生境)进行着活跃的物质交换和能量流动,大部分陆地生态系统中碳、氧和矿质元素等关键生源要素循环的生化过程都发生在根际微生境中。根际微生境空间动态过程的可视化对于准确捕捉和量化根际界面物质迁移转化过程和功能至关重要。过去几十年中,采用二维成像方法进行营养元素、酶和微生物等多种生化过程的同步原位可视化研究取得了重要进展。本文系统总结了根际化学环境、微生物环境和代谢物原位可视化研究的最新方法与研究进展,讨论了多参数成像技术在根际微生境研究中的应用前景,并对根际生化过程原位可视化研究的未来发展方向及亟待解决的问题进行了展望。为进一步提高根际原位可视化技术的研发与应用,深入解析微生境中生化过程与机制,需要在以下几方面重点展开研究:1)开展操作简单、耗时少、成本低的可视化技术开发,并进行多参数及多手段耦合的兼容性验证;2)从样品制备和数据整合等方面,开发根际三维及四维可视化方法,探索根际微生境的时空动态可视化;3)研发便携式仪器,开展根际原位可视化技术的田间应用。 展开更多
关键词 根际微生境 多参数成像技术 原位可视化
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甲咪唑烟酸对水稻田土壤微生物数量及土壤酶活性的影响 被引量：1
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作者 孙丽丽 黎婉玲 +5 位作者 张纯 顾文杰 李雅莹 卢钰升 姜礼尧 王丹 《广东农业科学》 CAS 2022年第10期87-95,共9页
【目的】监测除草剂甲咪唑烟酸对稻田土壤可培养微生物数量、除草剂耐受菌数量及土壤酶活性的影响,为施用除草剂对农田土壤生态的影响提供参考依据。【方法】采用平板计数法监测水直播和旱直播模式稻田土壤可培养微生物及除草剂耐受菌... 【目的】监测除草剂甲咪唑烟酸对稻田土壤可培养微生物数量、除草剂耐受菌数量及土壤酶活性的影响,为施用除草剂对农田土壤生态的影响提供参考依据。【方法】采用平板计数法监测水直播和旱直播模式稻田土壤可培养微生物及除草剂耐受菌数量。土壤脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定,土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定,过氧化物酶活性采用邻苯三酚-乙醚提取法测定,土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定。【结果】在种植一茬水稻后,水直播模式甲咪唑烟酸除草处理土壤过氧化物酶活性显著提升30%,旱直播模式甲咪唑烟酸除草处理脲酶活性显著提升136.2%,酸性磷酸酶活性显著提升9.6%。两种直播模式甲咪唑烟酸除草处理较人工除草处理真菌总数差异不显著。水直播模式甲咪唑烟酸处理细菌总数及除草剂耐受细菌数量分别下降28.7%、29.5%,放线菌总数下降2 4.2%,除草剂耐受放线菌数量下降40.7%;旱直播模式甲咪唑烟酸处理对细菌影响不大,放线菌总数下降26.7%,除草剂耐受放线菌数量下降45.9%。【结论】水直播模式施用甲咪唑烟酸能够有效提升稻田土壤过氧化物酶活性,旱直播模式施用甲咪唑烟酸能够有效提升土壤酸性磷酸酶和脲酶的活性。水直播模式施用甲咪唑烟酸会抑制土壤细菌的生长;无论是水直播模式还是旱直播模式,施用甲咪唑烟酸都会抑制土壤放线菌的生长。 展开更多
关键词 甲咪唑烟酸 除草剂耐受菌 土壤酶活 水稻土 除草方式
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氮肥与生物炭、有机肥配施对菜心生长及养分积累的影响
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作者 李晓晴 杨佳雨 +8 位作者 陈少明 李柳峰 黄文茵 宋钊 陈潇 常静静 顾文杰 李静 张白鸽 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2150-2160,共11页
【目的】研究氮肥配施生物炭、有机肥对菜心生长和养分积累的影响,为优化菜心养分管理策略、推动菜心提质增效生产提供科学依据。【方法】于2022年和2023年,在广东省蔬菜新技术研究重点实验基地开展连续两年的田间试验,采用裂区试验设... 【目的】研究氮肥配施生物炭、有机肥对菜心生长和养分积累的影响,为优化菜心养分管理策略、推动菜心提质增效生产提供科学依据。【方法】于2022年和2023年,在广东省蔬菜新技术研究重点实验基地开展连续两年的田间试验,采用裂区试验设计。主因素为氮肥用量,包括不施氮(−N)和优化氮肥用量(N 135 kg/hm^(2),+N)处理;副因素为有机肥(+M)和生物炭(+C)处理。在收获期取样测定菜心生物量、养分含量,并计算养分积累量,并监测2023年菜心生长期内叶面积、生物量及养分积累量的动态变化。【结果】有机肥和生物炭施用均能提高菜心生物量,但施用效果受施氮量的影响,在−N条件下,+C和+M处理两年生物量较−N处理分别平均提高了18.6%和84.5%,而在+N条件下,+C和+M处理生物量比+N处理分别平均增加了10.1%和48.3%。不论是否施用氮肥,有机肥对菜心生物量的提升效果均优于生物炭,−N+M处理两年生物量分别比−N+C增加了19.2%和88.9%,+N+M处理两年生物量较+N+C分别高27.0%和41.1%。氮肥与生物炭、有机肥配施主要提高了收获期菜心氮含量,−N+C、−N+M处理在2022和2023年菜心收获期氮积累量分别较−N处理增加了38.6%、94.4%和51.3%、226.2%,+N+C、+N+M处理在2022年和2023年菜心氮积累量较+N处理分别提高了5.0%、42.1%和31.7%、132.1%。与−N处理相比,−N+C处理菜心收获期磷、钾、镁和硼积累量两年间无显著性差异,而−N+M处理菜心磷、钾、钙和镁积累量均显著提高。无论施氮与否,有机肥对菜心不同生育期生物量和叶面积的促进作用均优于生物炭。【结论】氮肥与生物炭或有机肥配施均能促进菜心生长,提高菜心生物量和养分积累量,不论是否施氮肥,有机肥的施用效果优于生物炭。因此,在高产、高效菜心生产中应结合生物炭和有机肥特点进行合理施用。 展开更多
关键词 氮 生物炭 有机肥 菜心 配施
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长期培肥降低稻田土壤硝化和反硝化细菌功能基因丰度并减缓氮素周转 被引量：2
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作者 陈会巧 马慧霞 +6 位作者 张桥 孙丽丽 周昌敏 顾文杰 卢钰升 徐培智 解开治 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1630-1642,共13页
【目的】硝化和反硝化细菌在稻田土壤氮循环中起着十分重要的作用。研究长期有机物料还田条件下红壤区稻田土壤硝化和反硝化细菌群落及功能基因丰度,有助于揭示土壤硝化和反硝化过程中的微生物机制,为红壤区稻田氮高效利用和管理提供参... 【目的】硝化和反硝化细菌在稻田土壤氮循环中起着十分重要的作用。研究长期有机物料还田条件下红壤区稻田土壤硝化和反硝化细菌群落及功能基因丰度,有助于揭示土壤硝化和反硝化过程中的微生物机制,为红壤区稻田氮高效利用和管理提供参考。【方法】基于40年水稻长期施肥定位试验,选择其中的不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、早稻施绿肥紫云英(M1)和早稻施绿肥紫云英+晚稻秸秆还田(M2)处理小区采集土壤样品,利用宏基因组测序和荧光定量PCR技术,通过对典型反硝化细菌nirK、nirS和硝化细菌amoA、hao进行基因标记,分析了土壤硝化和反硝化细菌群落结构和多样性。【结果】nirK、nirS型反硝化细菌和AOB(amoA)、hao细菌主要隶属于变形菌门(Proteobacteria)。所有处理中nirK型反硝化细菌的优势属为Ardenticatena菌属、硝化螺菌属(Nitrospira)和罗河杆菌属(Rhodanobacter),且M2处理土壤中罗河杆菌属相对丰度显著高于其他处理(P<0.05)。nirS型反硝化细菌中类固醇杆菌属(Steroidobacter)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)分别在M2和NPK处理中占比最高,分别达到33%和29%。AOB(amoA)细菌中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)在CK和M1处理中占比最高,分别为30%和32%;变形菌门中的甲基单胞菌属(Methylomonas)在M2处理中占比最大;硝化螺菌属(Nitrospira)在CK处理中的占比显著高于其他处理。hao细菌中地杆菌属(Geobacter)相对丰度在各处理中占比最高。冗余分析显示,土壤速效氮(P=0.002)、有效磷(P=0.006)和有机碳(P=0.002)是nirK型和nirS型反硝化细菌群落组成变化的主导因子,土壤有机碳(P=0.008)、有效磷(P=0.01)、速效钾(P=0.008)是hao细菌群落结构变化的关键因子,速效氮(P=0.004)、有效磷(P=0.004)和全磷(P=0.002)是AOB(amoA)群落结构产生变化的关键因子。Spearman相关性分析表明,土壤有机碳、全氮和铵态氮与功能基因amoA、hao和反硝化功能基因nirK、nirS的丰度都呈现极显著(P<0.01)负相关关系。【结论】土壤有效磷、速效氮和有机碳是影响细菌群落结构的主要环境因子。长期培肥降低了土壤硝化和反硝化功能基因的丰度,减缓了土壤氮素循环的周转,提高了土壤氮素的稳定性。 展开更多
关键词 长期施肥 稻田土壤 硝化微生物 反硝化微生物 功能基因
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