全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 9 期摇 摇 2012 年 5 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
不同土地覆被格局情景下多种生态系统服务的响应与权衡———以雅砻江二滩水利枢纽为例
葛摇 菁,吴摇 楠,高吉喜,等 (2629)
…………………
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放牧对小嵩草草甸生物量及不同植物类群生长率和补偿效应的影响 董全民,赵新全,马玉寿,等 (2640)……
象山港日本对虾增殖放流的效果评价 姜亚洲,凌建忠,林摇 楠,等 (2651)………………………………………
城市景观破碎化格局与城市化及社会经济发展水平的关系———以北京城区为例
仇江啸,王效科,逯摇 非,等 (2659)
………………………………
……………………………………………………………………………
江河源区高寒草甸退化序列上“秃斑冶连通效应的元胞自动机模拟 李学玲,林慧龙 (2670)…………………
铁西区城市改造过程中建筑景观的演变规律 张培峰,胡远满,熊在平,等 (2681)………………………………
商洛低山丘陵区农林复合生态系统光能竞争与生产力 彭晓邦,张硕新 (2692)…………………………………
基于生物量因子的山西省森林生态系统服务功能评估 刘摇 勇,李晋昌,杨永刚 (2699)………………………
不同沙源供给条件下柽柳灌丛与沙堆形态的互馈关系———以策勒绿洲沙漠过渡带为例
杨摇 帆,王雪芹,杨东亮,等 (2707)
………………………
……………………………………………………………………………
桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落叶降解和养分释放 曾昭霞,王克林,曾馥平,等 (2720)…………………
江西九连山亚热带常绿阔叶林优势种空间分布格局 范摇 娟,赵秀海,汪金松,等 (2729)………………………
秦岭山地锐齿栎次生林幼苗更新特征 康摇 冰,王得祥,李摇 刚,等 (2738)………………………………………
极端干旱环境下的胡杨木质部水力特征 木巴热克·阿尤普,陈亚宁,等 (2748)………………………………
红池坝草地常见物种叶片性状沿海拔梯度的响应特征 宋璐璐,樊江文,吴绍洪,等 (2759)……………………
改变 C源输入对油松人工林土壤呼吸的影响 汪金松,赵秀海,张春雨,等 (2768)……………………………
啮齿动物捕食压力下生境类型和覆盖处理对辽东栎种子命运的影响 闫兴富,周立彪,刘建利 (2778)………
上海闵行区园林鸟类群落嵌套结构 王本耀,王小明,王天厚,等 (2788)…………………………………………
胜利河连续系统中蜉蝣优势种的生产量动态和营养基础 邓摇 山,叶才伟,王利肖,等 (2796)…………………
虾池清塘排出物沉积厚度对老鼠簕幼苗的影响 李摇 婷,叶摇 勇 (2810)…………………………………………
澳大利亚亚热带不同森林土壤微生物群落对碳源的利用 鲁顺保,郭晓敏,芮亦超,等 (2819)…………………
镜泊湖岩溶台地不同植被类型土壤微生物群落特征 黄元元,曲来叶,曲秀春,等 (2827)………………………
浮床空心菜对氮循环细菌数量与分布和氮素净化效果的影响 唐莹莹,李秀珍,周元清,等 (2837)……………
促分解菌剂对还田玉米秸秆的分解效果及土壤微生物的影响 李培培,张冬冬,王小娟,等 (2847)……………
秸秆还田与全膜双垄集雨沟播耦合对半干旱黄土高原玉米产量和土壤有机碳库的影响
吴荣美,王永鹏,李凤民,等 (2855)
………………………
……………………………………………………………………………
赣江流域底泥中有机氯农药残留特征及空间分布 刘小真,赵摇 慈,梁摇 越,等 (2863)…………………………
2009 年徽州稻区白背飞虱种群消长及虫源性质 刁永刚,杨海博,瞿钰锋,等 (2872)…………………………
木鳖子提取物对朱砂叶螨的触杀活性 郭辉力,师光禄,贾良曦,等 (2883)………………………………………
冬小麦气孔臭氧通量拟合及通量产量关系的比较 佟摇 磊,冯宗炜,苏德·毕力格,等 (2890)…………………
专论与综述
基于全球净初级生产力的能源足迹计算方法 方摇 恺,董德明,林摇 卓,等 (2900)………………………………
灵长类社会玩耍的行为模式、影响因素及其功能风险 王晓卫,赵海涛,齐晓光,等 (2910)……………………
问题讨论
中国伐木制品碳储量时空差异分析 伦摇 飞,李文华,王摇 震,等 (2918)…………………………………………
研究简报
森林自然更新过程中地上氮贮量与生物量异速生长的关系 程栋梁,钟全林,林茂兹,等 (2929)………………
连作对芝麻根际土壤微生物群落的影响 华菊玲,刘光荣,黄劲松 (2936)………………………………………
刈割对外来入侵植物黄顶菊的生长、气体交换和荧光的影响 王楠楠,皇甫超河,陈冬青,等 (2943)…………
不同蔬菜种植方式对土壤固碳速率的影响 刘摇 杨,于东升,史学正,等 (2953)…………………………………
巢湖崩岸湖滨基质鄄水文鄄生物一体化修复 陈云峰,张彦辉,郑西强 (2960)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*336*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄05
封面图说: 在交配的雨蛙———雨蛙为两栖动物,世界上种类达 250 种之多,分布极广。 中国的雨蛙仅有 9 种,除西部一些省份
外,其他各省(区)均有分布。 雨蛙体形较小背面皮肤光滑,往往雄性绿色,雌性褐色,其指、趾末端多膨大成吸盘,便
于吸附攀爬。 多生活在灌丛、芦苇、高秆作物上,或塘边、稻田及其附近的杂草上。 白天匍匐在叶片上,黄昏或黎明
频繁活动,捕食能力极强,主要以昆虫为食。 特别是在下雨以后,常常 1 只雨蛙先叫几声,然后众蛙齐鸣,声音响亮,
每年在四、五份夜间发情交配。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 9 期
2012 年 5 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 9
May,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:“十一五冶支撑计划“沃土工程冶资助(2006BAD25B04);公益性行业科研专项(200803033)
收稿日期:2011鄄03鄄15; 摇 摇 修订日期:2011鄄07鄄19
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: acuizj@ cau. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201103150321
李培培,张冬冬,王小娟,王小芬,崔宗均.促分解菌剂对还田玉米秸秆的分解效果及土壤微生物的影响.生态学报,2012,32(9):2847鄄2854.
Li P P, Zhang D D, Wang X J, Wang X F, Cui Z J. Effects of microbial inoculants on soil microbial diversity and degrading process of corn straw returned
to field. Acta Ecologica Sinica,2012,32(9):2847鄄2854.
促分解菌剂对还田玉米秸秆的分解效果及
土壤微生物的影响
李培培1,2,张冬冬1,王小娟1,王小芬1,崔宗均1,*
(1. 中国农业大学生物质工程中心,中国农业大学农学与生物技术学院,北京摇 100193;
2. 河南农业大学资源与环境学院,郑州摇 450002)
摘要:为了探明促分解菌剂的应用对还田玉米秸秆的促分解效果及对土壤微生物群落结构的影响,选用 3 组促分解菌剂,编号
依次为 ND、NK和 NS,于 2009 年 10 月至 2010 年 4 月期间,在河北省农林科学院辛集实验站冬小麦鄄玉米轮作田对玉米秸秆还
田地进行了接种试验。 在接种后的 15、25、145 和 160 d 分别测定秸秆残重率和秸秆残渣中 C / N,结果表明与未施菌剂对照
(CK)相比,3 组菌剂均在一定程度上加快了玉米秸秆的分解,其中以菌剂 ND促分解效果最好,NK次之,NS 较差,三者的最高
促分解效果分别比 CK提高了 14. 3% 、7. 7%和 1. 6% ,主要促分解效果都出现在早期(前 25 d),且菌剂促进秸秆残渣中 C / N降
低的效果也在早期明显。 采用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)检测菌剂对玉米秸秆降解过程中土壤细菌和真菌群落结构的影
响,结果表明,与不接种 CK相比,接种菌剂主要在早期对土壤细菌和真菌的群落结构产生较大的影响,而后期对土壤微生物群
的影响不明显。 秸秆还田后接种促分解菌剂,能在接种早期有效加快秸秆分解,而随接种后时间的推进,其促进效果逐渐减弱,
与之对应,土壤微生物群落结构早期差异明显,其后差异逐渐减小。
关键词:促分解菌剂;玉米秸秆;秸秆残重率;微生物群落
Effects of microbial inoculants on soil microbial diversity and degrading process
of corn straw returned to field
LI Peipei1,2, ZHANG Dongdong1, WANG Xiaojuan1, WANG Xiaofen1, CUI Zongjun1,*
1 Center of Biomass Engineering, College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China
2 College of Resource and Environment, Henan Agricultural university, Zhengzhou 450002, China
Abstract: Returning crop straw to field is one of the common methods to improve soil organic matter and achieve sustainable
development of agriculture. However, corn straw is composed mainly of highly polymerized lignocellulose with a high carbon
to nitrogen (C:N) ratios, and it degrades slowly in the field. The difficulty of straw degradation in a short time hampers the
seedling growth and farming operation. In some place farmers burn crop straw after harvest in order to immediately sow the
next crop, which contributes to environmental pollution and greenhouse gas emissions. Acceleration of straw degradation in
the field is urgently needed, and utilization of microbial inoculants is a safe and effective method. To reveal the effects of
microbial inoculants on degrading process of corn straw and soil microbial diversity after straw was returned to the field, an
incubation experiment was carried out in the field. The experiment was conducted in the winter Wheat鄄maize rotation of the
high yield area located around Hebei Academy of Agriculture and forestry Sciences, North China Plain from Oct 2009 to Apr
2010, and three different microbial inoculants (ND, NK and NS) were used in this study. The residual weights and C / N
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ratios of corn straw in different inoculated treatments were measured to estimate the degrading enhancement of the three
inoculants at four different sampling times of 15d, 25d, 145d and 160d. The results showed that the degradation of corn
straw could be enhanced by inoculation in early period (first 25d), and residual percentages of corn straw in ND, NK and
NS were 14. 3% , 7. 7% and 1. 6% lower than that in CK, respectively. C / N ratios of corn straw in inoculant treatments
decreased more rapidly than that in CK, and the decreases were also showed up in early stage. In order to find the effects of
microbial inoculants on soil microbial diversity, V3 region of bacterial 16S rDNA and D1 region of fungal 26S rDNA gene
sequences were detected by denaturing gradient gel electrophoresis ( DGGE), and Cluster analyses based on the band
similarity in migration and intensity between lanes were used to understand the distance of each lanes. Furthermore bands of
the three inoculants were used to study the relationships between inoculation and soil microbial diversity, and dominant
bands of bacteria and fungi were excised from DGGE gels and sequenced to get further microbial information. The results
showed that most bands from inoculants, which matched to Bacillus fusiformis (97% ), Chloroflexus bacterium (87% ),
Uncultured Clostridiales bacterium (99% ) and Uncultured compost bacterium (92% ) were detected in early stage and
disappear in later stage, and some band from inoculants were not detected. Soil bacterial and fungal composition responded
to each added microbial inoculants in early stage. Compared with CK, adding microbial inoculants after straw returning to
the field could effectively accelerate corn straw degradation in early period, and soil microbial diversity was accordingly
different in early period and gradually went to the same level in late stage of the inoculation.
Key Words: microbial inoculants; corn straw; corn straw residue; soil microbial diversity
秸秆还田是增加土壤有机质含量,全面提升地力的有效途径,对促进农业的可持续发展起到重要作
用[1鄄2]。 近几年,随着农业机械化程度的提高,秸秆直接还田因其省工省力日益为农民所接受。 但是秸秆还
田后,大量的秸秆被翻埋到土壤中,因分解速度慢而影响后季作物生根;秸秆降解时微生物与作物争夺养分,
造成作物的氮饥饿现象等一系列问题[3],不利于该技术的推广。 因此加快秸秆在田间快速分解是目前面临
的一个热点问题。 秸秆在土壤中的降解主要是由微生物及其它因素共同作用下实现有机废弃物资源化、无害
化的过程[4]。 为了加快秸秆在田间的降解速度,国内外学者对秸秆分解过程中的土壤微生物活动进行了一
系列理论和实践研究[4鄄6]。 大量研究表明接种微生物菌剂于秸秆还田土壤中,能影响秸秆降解过程,加快秸
秆的分解速度,提高秸秆中营养元素的释放并能增加作物产量[7鄄8]。 上述的还田秸秆促解促腐研究大多停留
在养分供应和土壤物理化学性质的改变上,少有接种促分解菌剂后对土壤微生物影响的深入报道,尤其是未
培养微生物群的变化。 因此比较接种菌剂后不同时间段秸秆促进分解快慢变化等特征和揭示土壤微生物变
化特征,为进一步提高菌剂的使用效果及研究土壤微生物生态系统都具有重要意义。 本文对机械化玉米秸秆
还田情况下,接种 3 种促分解菌剂后的秸秆分解情况进行比较研究,评价促解效果较好的菌剂和最佳分解的
时期,并采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究接种菌剂对土壤细菌和真菌群落多样性的影响,为秸秆还
田促分解菌剂在田间的使用及促分解技术提供理论依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 试验材料
供试菌剂:本实验室制备(ND),中国农业科学院提供(NK),购买商业菌剂(NS),共 3 种菌剂。
1. 2摇 试验地点
试验于 2009 年 10 月—2010 年 4 月在河北省石家庄辛集市马庄试验站进行,该地区属于一年两熟常年小
麦鄄玉米轮作。 选择从未接种过微生物菌剂的田块作为试验地,土壤为潮土。 当季玉米机械收割后,用秸秆还
田机将秸秆打碎至 5—20 cm左右。 试验地土壤的基本理化性状为:pH值 7. 8,有机质 15. 3 g / kg,底肥为复合
肥(N鄄P2O5 鄄K2O含量为 13鄄18鄄0)1125 kg / hm2,返青后追尿素 375 kg / hm2。
8482 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
1. 3摇 试验方法
1. 3. 1摇 田间实验设计
摇 摇 试验设置 3 种菌剂处理和一个不接菌空白对照,共 4 个处理,每个处理重复 3 次。 小区面积 3 m伊4 m,各
个处理间随机排列,处理间间隔相同面积的保护区,防止菌剂间的污染。 收集田间经粉碎机打碎后的玉米秸
秆,在实验室内烘干备用。 试验开始前先灌溉,保证土壤足够的水分含量。 分别将 3 种菌剂按照约 1012CFU /
m2 的接种量将菌剂与土壤拌匀后,于 2009 年 10 月 13 日均匀撒施在划分好的小区内,然后旋耕机旋耕 10 cm
深度。 小麦播种后,同一天于行间埋入装有 10 g烘干玉米秸秆和 10 g行间土壤的尼龙网袋(20 cm伊20 cm),
孔径为 20 目,袋中加入土壤以增加秸秆与土壤的接触,埋深为 8—10 cm,每个小区 4 个。 试验开始后,共 4 次
取样时间:接种的第 15 天、第 25 天、翌年春天气温回升至 10 益以上后,第 145 天和第 160 天。 每次取样从各
个小区内取出一个尼龙小袋,并在 5—10 cm左右深度取土壤样品,用于土壤微生物 DNA提取。
1. 3. 2摇 土壤及秸秆样品理化性质的测定
全碳测定采用重铬酸钾湿氧化法;总氮测定采用凯氏定氮法;土壤 pH值测定为水土比 2. 5颐1,应用 pH 计
(HORIBA B2212,Japan)测定。
1. 3. 3摇 玉米秸秆残留量
在每个取样日将尼龙小袋从田间取出,带回实验室洗去泥土,60 益烘干称重,计算残留率。
1. 3. 4摇 DNA的提取
将每次取得的土壤样品保存于-20 益。 4 次取样结束后,应用土壤 DNA 提取试剂盒(MoBio PowerSoilTM
DNA Isolation kit, MoBio Laboratories, Inc. , Carlsbad, CA)提取土壤样品及 3 种菌剂的总 DNA,具体操作参见
试剂盒说明书。
1. 3. 5摇 PCR鄄DGGE分析土壤微生物群落变化
引物对 357f鄄GC 和 517r[9],用来扩增细菌的 16S rDNA的 V3 区片段。 PCR 反应体系和条件参考文献报
道[10];引物对 NL1鄄GC (5忆 GCACGGGGGGGCATATCAATAAGCGGAGGAAAAG鄄3忆其中 GC鄄clamp 序列为 5忆 鄄
CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGG鄄3忆) 和 LS2 (5忆 鄄TTCCCAAACAACTCGACTC鄄3忆) [11]扩增真菌的
26S rDNA 的 D1 区,真菌 PCR反应体系和细菌相同。 PCR反应条件为:95 益预变性 5 min, 95益变性 1 min,
52 益 退火 45 s,72 益延伸 1 min,共 30 个循环,最后延伸 6 min。 扩增产物用 2%琼脂糖检测。
DGGE条件及分析方法参见文献[10,12]。 其中细菌所用变性剂梯度为 35%—55% (100%的变性剂组成为
尿素 7 mol / L, 甲酰胺体积分数为 40% );真菌所用变性剂梯度为 20%—60% 。 测序工作委托上海生工生物
工程技术服务有限公司完成。
1. 4摇 DGGE图谱分析及数据统计
使用 Quantity One软件(version 4. 6. 2, Bio鄄Rad, USA)对 DGGE条带进行识别,利用 UPGMA (非对称加
权算术平均数)算法[13]根据条带强度及位置进行处理间聚类分析。 图谱中的每个条带代表了 1 种细菌或真
菌类群,条带的明暗(光密度大小)反映该种群在样品中的相对丰度[14]。 秸秆分解残重数据用 SAS8. 0 软件
进行(ANVOA)显著性分析。
1. 5摇 基因序列分析
根据测序获得的细菌 16S rDNA 和真菌 26S rDNA 基因片段,查询互联网数据库 BLAST(DDBJ)进行检
索,获取序列登录号和对应最大相似菌株。
2摇 结果与分析
2. 1摇 菌剂对玉米秸秆的分解效果
接种菌剂处理 ND、NS和 NK与不接菌对照 CK在 15、25、145、160 d 的玉米秸秆残留率见图 1。 总体上,
和未使用菌剂的对照 CK比,3 种菌剂处理的秸秆残留率均降低,表现一定的促分解效果。 秸秆还田早期促分
解效果比较明显,第 15 天取样,接种菌剂 ND、NK和 NS的秸秆残留率分别是 69. 8% (初始添加 10g)、76. 4%
9482摇 9 期 摇 摇 摇 李培培摇 等:促分解菌剂对还田玉米秸秆的分解效果及土壤微生物的影响 摇
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摇 图 1摇 不同菌剂处理下,不同取样日期玉米秸秆降解残留率
Fig. 1摇 Percentage of corn straw residues of four inoculations in
different sampling days
和 82. 5% ,而 CK 的秸秆残留率为 84郾 1% ,菌剂处理的
促分解效果分别比 CK 高出 14. 3 、7. 7 和 1. 6 个百分
点。 其中 ND、NS 和 CK 相比达到差异显著水平(P<
0郾 05)。 第 25 天取样,菌剂 ND、NK 和 NS 处理的秸秆
残留量分别为 68. 1% 、68. 8%和 73. 1% ,CK 的残留量
为 74. 5% ,促分解效果分别比 CK 高出 6郾 4、5. 7 和 1. 4
个百分点,但是仅有 ND 和 CK 比达到差异显著水平
(P<0. 05);翌年春天 145d 的第 3 次取样,菌剂处理
ND、NK和 NS的残重分别为 51. 5% 、53. 7%和 57. 2% ,
CK为 57. 4% ,并且它们之间并未达到差异显著水平
(P>0. 05),同样,第 4 次取样结果类似。 3 种促分解菌
剂中以 ND效果最好;菌剂对玉米秸秆的促分解效果在
施用菌剂的早期起作用,随接种后时间推移,促分解效
果逐渐降低。
2. 2摇 秸秆分解过程中 C / N变化
表 1摇 不同菌剂处理对玉米秸秆 C / N的影响
摇 摇 Table 1 摇 Effects of microbial inoculants on C / N of the corn
straw residues
处理
Treatments N / % C / % C / N
0 d 0. 55(依0. 019) 48. 62(依2. 98) 87. 97
15d
CK 0. 59(依0. 081) 46. 04(依1. 93) 77. 94
ND 0. 60(依0. 002) 42. 35(依3. 00) 70. 59
NK 0. 62(依0. 017) 41. 320(依0. 35) 66. 69
NS 0. 59(依0. 001) 42. 39(依0. 37) 72. 02
25d
CK 0. 79(依0. 004) 42. 83(依0. 86) 54. 22
ND 0. 74(依0. 001) 40. 80(依2. 31) 54. 95
NK 0. 77(依0. 006) 39. 09(依1. 13) 51. 06
NS 0. 73(依0. 007) 41. 60(依0. 83) 57. 11
145d
CK 0. 85(依0. 005) 37. 85(依0. 64) 44. 62
ND 0. 89(依0. 005) 39. 54(依0. 52) 44. 26
NK 0. 93(依0. 081) 37. 91(依1. 21) 40. 85
NS 1. 03(依0. 066) 36. 21(依0. 34) 35. 11
160d
CK 1. 01(依0. 081) 34. 65(依0. 70) 34. 19
NK 1. 02(依0. 033) 35. 98(依1. 24) 35. 44
ND 1. 06(依0. 071) 34. 90(依0. 27) 33. 06
NS 0. 80(依0. 034) 37. 42(依0. 73) 46. 90
摇 摇 由表 1 看出,总体上,随着秸秆的分解,C 含量逐
渐减小,N含量逐渐增加,C / N 逐渐减小。 同一取样
时间,菌剂处理的秸秆无论是碳含量的减小和氮含量
的增加速度均比 CK 快。 在第 15 天取样,CK 的 C / N
为 77. 94,ND、NK 和 NS 分别比 CK 低 7. 35,11郾 25,
5郾 92,第 25 天取样时,CK的 C / N为 54. 22,ND、NK和
NS 分别比 CK 低-0. 73,3. 4,2. 89。 之后的取样处理
间 C / N差异也越来越小。 施用促解菌剂对秸秆 C / N
的影响只是在 15d比较明显,而且它们之间差异没有
达到显著水平(P>0. 05)。
2. 3摇 土壤真菌多样性变化
对接种菌剂 ND、NS、NK和未接种 CK第 25 天和
第 160 天的土壤样品提取 DNA,进行 PCR鄄DGGE 条
带分析,同时将菌剂本身的 DGGE 图谱与之进行比
较。 DGGE图谱的条带变化反映了微生物群落结构
的改变。 接种菌剂后第 25 天和 160 天的真菌 DGGE
图谱及聚类分析分别见图 2A 和图 2B,左侧为菌剂
ND的条带。 利用引物对 NL1 和 LS2 对真菌的 26S
rDNA进行扩增,菌剂 NK 和 NS 没有检测到 PCR 产
物,因此它们很可能是完全由细菌组成的。
对较明亮的条带对应的优势菌进行测序分析,条
带 1 对应的 Chaetomium globosum(98% )只出现在接
种 NS的第 25 天;条带 2 对应的 Fungal sp. (97% )只
出现在接种 NK 的第 25 天;条带 3 和条带 5 对应的
Uncultured Sordariales(99% )和 Aporothielavia leptoderma(95% )在第 160 天的全部样品中检测到明亮条带,在
接种 ND和 CK的第 25 天也能检测到;条带 4 为菌剂 ND的主要条带,相似菌为 Pseudacrobeles sp. (97% )在接
0582 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
种 ND的第 25 天比较明亮,其余处理中均没有明显检出,条带 7 对应的相似菌 Ascobolus crenulatus(98% )和条
带 4 类似;条带 6 对应的 Uncultured Paecilomyces(99% )仅在接种 NS的第 25 天检测到明亮条带;条带 8 对应
的 Fungal endophyte(92% )仅在接种 NS 的第 25 天检测到明亮条带,其余均呈现模糊条带。 根据图 2B,第 25
天真菌聚类分析表明各处理间的相似度较低,差异较大, CK 和接种 3 种菌剂处理之间存在明显的微生物群
落多样性差异。 第 160 天,3 种菌剂接种处理与 CK聚在一处,处理间真菌多样性差异逐渐缩小。
图 2摇 PCR鄄DGGE技术检测接种 3 种菌剂(ND、NK和 NS)后的土壤真菌结构变化及 DGGE聚类分析
Fig. 2摇 Changes of fungal diversity after inoculating the three microbial inoculants (ND、NK and NS)by DGGE (A) and Clustering analysis
result (B)
图 3摇 A PCR鄄DGGE技术检测接种 3 种菌剂(ND、NK和 NS)后的微生物变化
Fig. 3摇 Changes of bacteria diversity after inoculating the three microbial inoculants (ND、NK and NS)by PCR鄄DGGE (A) and Clustering
analysis result (B)
2. 4摇 土壤细菌多样性变化
接种菌剂后第 25 天和 160 天的细菌 DGGE图谱及聚类分析见图 3(A和 B),菌剂本身的 DGGE图谱与之
1582摇 9 期 摇 摇 摇 李培培摇 等:促分解菌剂对还田玉米秸秆的分解效果及土壤微生物的影响 摇
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比较。 与真菌条带变化类似,在第 25 天,各个处理间土壤细菌的距离较远,微生物结构差异比较大。 随着接
种时间,在第 160 天时 3 种接种菌剂处理和 CK 聚在一起,细菌的多样性差异性变小。 在细菌 DGGE 胶上回
收 16 条比较明亮的条带进行基因序列分析,这些条带所代表的相似菌株见表 2。
条带 a、b、c和 e为菌剂 ND本身的组成条带,条带 e和 f为菌剂 NK的组成条带,条带 d、f和 g为 NS的组
成条带,对应的相似菌分别见表 2。 其中,条带 a、b和 c在 25 d的 ND处理中十分明亮,但是除了 25 d 的 NK
处理没有对应条带出现外,在其它处理中也有比较明亮的条带出现;条带 e 在 25d 的 NK处理中最明亮,条带
d在早期的接种中并没有检测到,而 160 d的处理中有条带出现,条带 f 仅在 160 d 的 NS 处理中出现。 除了
菌剂微生物自身条带外,土壤中出现的其它优势条带,如条带 h出现在 25 d的 ND、NS和 CK处理中,160 d没
有检测到;条带 i在 25 d的所有处理中表现明亮,在 160d 条带均模糊;条带 j在 25 d 的 CK、160 d 的 NK、NS
和 CK中出现;条带 k只出现在 160 d的 ND中;条带 l和 m只在 25 d的 ND处理中条带明亮;条带 o 在 25 d
的 NK处理中最亮;条带 n和 p在 160 d出现,25 d 没有检测到。 另外还有很多条带太过模糊而没有测序分
析,条带的出现消失及明暗变化表示细菌群落结构的改变。
表 2摇 DGGE条带对应的相似菌株
Table 2摇 Closest relatives of bacteria excised from DGGE gel
条带 Bands 登录号Accession numbers
近缘种名称
Closest relatives
相似率
Similatry / %
a GU645023 Bacillus fusiformis. 97
b HM467203 Chloroflexi bacterium 87
c AB198476 Uncultured Clostridiales bacterium 92
d FJ693705 Pseudomonas sp. 100
e HM467210 Uncultured compost bacterium 99
f HM467204 Uncultured bacterium 91
g GU971616 alpha proterobacterium 99
h HM467200 Flavobacterium sp. 96
i HM467201 Uncultured Flavobacterium sp. 92
j HM467205 Sphingomonas melonis 94
k HM467206 Stenotrophomonas sp. 87
l HM467207 Uncultured alpha proteobacterium 100
m HM467208 Uncultured bacterium 87
n HM467209 Uncultured Gemmatimonadetes bacterium 98
o HM467211 Uncultured Bacteroidetes bacterium 90
p HM467212 Cellulosimicrobium sp. 97
3摇 讨论与结论
通过本文的研究,秸秆促分解菌剂 ND、NK和 NS 均表现一定的促分解效果,其中以 ND菌剂的促分解效
果最好。 在 15 d时它们的促分解效果最明显,比 CK分别高出 14. 3% ,7. 7%和 1. 6% ,25 d时候分别比 CK高
6. 4% ,5. 7%和 1. 4% ,之后促分解效果逐渐减弱,秸秆残渣中的碳氮比含量比较也是菌剂促分解效果的佐
证。 ND菌剂是本实验室研制的专门用于秸秆直接还田使用的复合菌群包含细菌和真菌,具有很好应用前
景。 3 种菌剂的促分解效果均表现在早期,后期不明显,推测这一原因是早期易于分解的碳水化合物成分多,
微生物的分解活动旺盛[15],而经过冬天低温的冲击或是菌剂微生物和土壤土著微生物间的一系列复杂的竞
争演替等一系列人为不可控的因素,最终第二年春天,随着易于分解的降解底物的减少菌剂微生物逐渐失去
促进效应。 本试验证明接种秸秆还田促分解菌剂发挥功效有一定的时间限制,建议在秸秆促分解菌剂的利用
上,抓住有利分解的早期,使用有效的菌剂,采取一些土壤调控措施加快分解。 另外,在菌剂的开发上,建议根
据菌剂使用的环境有针对性地选择效果持久、活性强的微生物菌种。
2582 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
应用基于细菌 16S rDNA基因片段的的微生物分子生态学技术,在不同时间对接种不同菌剂后的土壤微
生物群落结构进行分析,结果表明菌剂的使用在一定程度上影响土壤微生物结构组成。 应用基于 DNA 的分
子方法不依赖于培养,有效避免了培养方法的这一缺陷[16],最大限度的反映环境样品中微生物多样性。 秸秆
还田是一项重要的农业措施,对农田生态系统具有重要的影响,众多研究应用 DGGE 技术报道了秸秆还田后
土壤细菌群落多态性的变化[16鄄18]。 本研究不但证明了秸秆还田对土壤微生物多样性的影响,并进一步指出
接种促分解菌剂能对土壤细菌和真菌结构产生重要的影响。 本文结合菌剂本身的 DGGE 图谱分析接种后土
壤微生物的变化,接种早期检测出大部分菌种微生物出现在各自接种后的土壤中,芽孢杆菌 (Bacillus
fusiformis)、绿弯菌(Chloroflexus bacterium)、梭菌(Uncultured Clostridiales bacterium)和堆肥细菌(Uncultured
compost bacterium)等,它们大部分都是和木质纤维素分解及产物代谢相关的微生物类型;但是还有部分菌种
微生物没有检测到,如菌剂 NS 中的变形菌(alpha proterobacterium)和假单孢菌(Pseudomonas sp. )等,都没有
在接种土壤中明显的检测到,这也可能是菌剂 NS 促分解效果较差的原因之一。 因此,影响土著土壤微生物
变化的因素一部分来自于菌种本身,但是尚存在有不可知的因素,需要进一步的研究。 本文所用菌剂中,菌剂
NK和 NS并没有检测到真菌组成,但是在 25 天时其对应接种土壤的真菌组成和未接菌 CK也不一致,这种变
化可能是来自于菌剂中的细菌或其它接种因素,有报道表明土壤中细菌和真菌间存在着竞争或者合作的
关系[19]。
Zhao等[16]人接种微生物肥料到添加滤纸的土壤中发现接菌促进了滤纸的分解并明显影响了不同时期的
细菌及真菌群落结构组成。 也有研究表明[20鄄21]接种菌剂对土壤土著微生物影响很小,但目前还没有报道证
明引入外来有益微生物会对土壤原有种群产生负面影响。 由于土壤环境是一个巨大的缓冲体系,生态系统复
杂而稳定,土壤微生物活性与群落结构受各种因素影响,不易于外来菌种微生物的成功定殖并发挥功效,前人
称土壤的这种抑制作用为土壤抑菌作用[22]。 因此在实践中不应盲目夸大秸秆还田促分解菌剂的接种效应。
根据本实验结果,接种菌剂早期促分解效应明显,接种微生物菌剂对土壤细菌和真菌组成产生较大的影响,而
且不同菌剂对土壤微生物的变化产生不同的影响,但是这种影响是暂时和局部的,随着时间及秸秆的逐渐分
解,土壤微生物多样性趋于一致。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 9 May,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Responses and weigh of multi鄄ecosystem services and its economic value under different land cover scenarios: a case study from
Ertan water control pivot in Yalong River GE Jing, WU Nan, GAO Jixi,et al (2629)……………………………………………
Influence of grazing on biomass, growth ratio and compensatory effect of different plant groups in Kobresia parva meadow
DONG Quanmin, ZHAO Xinquan, MA Yushou, et al (2640)
……………
……………………………………………………………………
Stocking effectiveness of hatchery鄄released kuruma prawn Penaeus japonicus in the Xiangshan Bay, China
JIANG Yazhou, LING Jianzhong, LIN Nan,et al (2651)
……………………………
……………………………………………………………………………
The spatial pattern of landscape fragmentation and its relations with urbanization and socio鄄economic developments: a case study
of Beijing QIU Jiangxiao, WANG Xiaoke, LU Fei, et al (2659)…………………………………………………………………
Cellular automata simulation of barren patch connectivity effect in degradation sequence on alpine meadow in the source region
of the Yangtze and Yellow rivers, Qinghai鄄Tibetan Plateau, China LI Xueling, LIN Huilong (2670)……………………………
Evolution law of architectural landscape during the urban renewal process in Tiexi District
ZHANG Peifeng, HU Yuanman, XIONG Zaiping, et al (2681)
……………………………………………
……………………………………………………………………
Competition for light and crop productivity in an agro鄄forestry system in the Hilly Region, Shangluo, China
PENG Xiaobang, ZHANG Shuoxin (2692)
…………………………
…………………………………………………………………………………………
Evaluation of forest ecosystem services based on biomass in Shanxi Province LIU Yong, LI Jinchang, YANG Yonggang (2699)……
Research on the morphological interactions between Tamarix ramosissima thickets and Nebkhas under different sand supply
conditions:a case study in Cele oasis鄄desert ecotone YANG Fan, WANG Xueqin, YANG Dongliang, et al (2707)……………
Litter decomposition and nutrient release in typical secondary and primary forests in karst region, Northwest of Guangxi
ZENG Zhaoxia, WANG Kelin, ZENG Fuping, et al (2720)
……………
………………………………………………………………………
Spatial patterns of dominant species in a subtropical evergreen broad鄄leaved forest in Jiulian Mountain Jiangxi Province, China
FAN Juan, ZHAO Xiuhai, WANG Jinsong,et al (2729)
……
……………………………………………………………………………
Characteristics of seedlings regeneration in Quercus aliena var. acuteserrata secondary forests in Qinling Mountains
KANG Bing, WANG Dexiang, LI Gang,et al (2738)
…………………
………………………………………………………………………………
Xylem hydraulic traits of Populus euphratica Oliv. in extremely drought environment
AYOUPU Mubareke, CHEN Yaning, HAO Xingming, et al (2748)
…………………………………………………
………………………………………………………………
Response characteristics of leaf traits of common species along an altitudinal gradient in Hongchiba Grassland, Chongqing
SONG Lulu, FAN Jiangwen, WU Shaohong,et al (2759)
…………
…………………………………………………………………………
Changes of carbon input influence soil respiration in a Pinus tabulaeformis plantation
WANG Jinsong, ZHAO Xiuhai, ZHANG Chunyu, et al (2768)
…………………………………………………
……………………………………………………………………
Effects of different habitats and coverage treatments on the fates of Quercus wutaishanica seeds under the predation pressure of
rodents YAN Xingfu, ZHOU Libiao, LIU Jianli (2778)……………………………………………………………………………
Nested analysis of urban woodlot bird communities in Minhang District of Shanghai
WANG Benyao, WANG Xiaoming, WANG Tianhou, et al (2788)
……………………………………………………
…………………………………………………………………
Production dynamics and trophic basis of three dominant mayflies in the continuum of Shenglihe Stream in the Bahe River Basin
DENG Shan, YE Caiwei, WANG Lixiao, et al (2796)
……
……………………………………………………………………………
Effects of sedimentation thickness of shrimp pond cleaning discharges on Acanthus ilicifolius seedlings LI Ting, YE Yong (2810)……
Utilization of carbon sources by the soil microbial communities of different forest types in subtropical Australia
LU Shunbao, GUO Xiaomin, RUI Yichao,et al (2819)
………………………
……………………………………………………………………………
Soil microbial community characteristics under different vegetation types at the Holocene鄄basalt Platform, Jingpo Lake area,
Northeast China HUANG Yuanyuan, QU Laiye, QU Xiuchun,et al (2827)………………………………………………………
Effect of Ipomoea aquatica Floating鄄bed on the quantity and distribution of nitrogen cycling bacteria and nitrogen removal
TANG Yingying, LI Xiuzhen, ZHOU Yuanqing,et al (2837)
……………
………………………………………………………………………
Effects of microbial inoculants on soil microbial diversity and degrading process of corn straw returned to field
LI Peipei, ZHANG Dongdong, WANG Xiaojuan, et al (2847)
………………………
……………………………………………………………………
Effects of coupling film鄄mulched furrow鄄ridge cropping with maize straw soil鄄incorporation on maize yields and soil organic carbon
pool at a semiarid loess site of China WU Rongmei,WANG Yongpeng,LI Fengmin,et al (2855)…………………………………
Residues and spatial distribution of OCPs in the sediments of Gan River Basin LIU Xiaozhen,ZHAO Ci,LIANG Yu,et al (2863)…
Analysis on population fluctuation and properties of the white鄄backed planthopper in Huizhou in 2009
DIAO Yonggang, YANG Haibo, QU Yufeng, et al (2872)
………………………………
…………………………………………………………………………
Evaluation acaricidal activities of Momordica cochinchinensis extracts against Tetranychus cinnabarinus
GUO Huili, SHI Guanglu, JIA Liangxi, et al (2883)
………………………………
………………………………………………………………………………
Stomatal ozone uptake modeling and comparative analysis of flux鄄response relationships of winter wheat
TONG Lei,FENG Zongwei,Sudebilige,et al (2890)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Review and Monograph
Calculation method of energy ecological footprint based on global net primary productivity
FANG Kai, DONG Deming, LIN Zhuo, et al (2900)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
Behavioral patterns, influencing factors, functions and risks of social play in primates
WANG Xiaowei,ZHAO Haitao, QI Xiaoguang,et al (2910)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Discussion
Spatio鄄Temporal changing analysis on carbon storage of harvested wood products in China
LUN Fei,LI Wenhua,WANG Zhen,et al (2918)
……………………………………………
……………………………………………………………………………………
Scientific Note
Variations in allometrical relationship between stand nitrogen storage and biomass as stand development
CHENG Dongliang,ZHONG Quanlin, LIN Maozi, et al (2929)
………………………………
……………………………………………………………………
Effect of continuous cropping of sesame on rhizospheric microbial communities
HUA Juling,LIU Guangrong,HUANG Jinsong (2936)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of clipping on the growth, gas exchange and chlorophyll fluorescence of invasive plant, Flaveria bidentis
WANG Nannan, HUANGFU Chaohe, CHEN Dongqing, et al (2943)
……………………
……………………………………………………………
Influence of vegetable cultivation methods on soil organic carbon sequestration rate
LIU Yang, YU Dongsheng, SHI Xuezheng,et al (2953)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
Integrated matrix鄄hydrology鄄biological remediation technology for bank collapse lakeside zone of Chaohu Lake
CHEN Yunfeng, ZHANG Yanhui, ZHENG Xiqiang (2960)
………………………
………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
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