快来围观！多项土壤微生物组合作成果荣登中科院1区Top期刊！

　　氮循环（NitrogenCycle）过程是指氮元素在地球生物圈、土壤圈等之间迁移转化和周转循环的过程，是生物圈内基本的物质循环之一。氮循环与微生物息息相关，许多氮转化反应都是由微生物构成的复杂网络而实现的，在地表氮循环的建立与氮循环的平衡方面微生物起了主导作用。
　　本期为大家带来发表在土壤科学领域Top期刊《Geoderma》（IF7。422Q1）和植物科学领域Top期刊《FrontiersinPlantScience》（IF6。627Q1）上的两篇微生物组研究成果。这两项成果应用高通量测序方法，探究了微生物在农田、高原不同土壤生态系统中对氮元素的驱动调节作用，挖掘了微生物在氮循环过程中的参与机制。
　　奥维森科技为这两项研究提供了微生物组学测序及分析服务。下面让小奥带大家一起来详细看下吧！
　　01hrMgO和海泡石生物炭复合材料对土壤玉米系统中氮分配和氮循环细菌动态的影响：基于15N尿素的田间示踪研究
　　合作单位
　　福建农林大学
　　研究背景
　　研究发现，玉米等谷物的氮肥利用效率（NUE）和回收率很低，并且与氮素在环境中的损失有关。生物炭土壤改良剂是减少氮损失、提高NUE和作物生产力的潜在方案，对微生物群落产生影响，然而效果并不理想。MgO和海泡石与生物炭的复合材料具有影响玉米土壤系统中NUE的潜能。此外，土壤氮含量和植物生长阶段也会对氮肥吸收、氮在植物部位的分布和NUE产生影响，同时玉米基因型、生育期和施肥类型也显著影响土壤中微生物群落分布和功能。
　　因此，本研究利用15N示踪技术评价大田施用MgO和海泡石生物炭复合材料对土壤氮循环、氮肥利用、氮回收、NUE和玉米产量的影响，探究了解这些改性生物炭对玉米不同生育期土壤性质、氮循环酶以及氮循环细菌和基因拷贝分布变化的影响。
　　样本采集与处理
　　本研究设置5个处理，每个处理3个重复，分别为对照组（C，无处理）；施加15N尿素组（F）；施加生物炭F组（BF）；施加MgO生物炭复合材料F组（MgOBF）和施加海泡石生物炭复合材料F组（SBF）。土壤样本取样位置分别是垄（020和2040cm）和垄沟（020cm）的2个深度。在玉米生长期的第59天（V12）、第75天（BS）和第95天（PM）进行土壤和植物取样，分别代表营养、生殖和成熟阶段。PM阶段的土壤样本用于高通量测序，研究样本中微生物的组成。
　　测序区域和平台
　　细菌16SV3V4区域；IlluminaMiSeqPE300
　　研究结果
　　1。生物炭生物炭复合材料对土壤氮素动态的影响
　　与F处理相比，BF和SBF组NH4浓度较低，说明NH4被生物炭硝化或吸附。而MgOBF组土壤中NH4的保留量降低，说明MgO改性生物炭表面对NO3的吸附优于NH4。在BS和PM阶段，BF组NO3浓度明显高于其他处理，原因是改性提高了生物炭的NO3保留率。BF、MgOBF和SBF组在PM阶段尿素酶活性有所增加，与这些处理中尿素酶代谢基因拷贝丰度的增加有关。与对照和F处理相比，生物炭改良土壤中丰富的有机氮影响了蛋白酶活性。
　　2。生物炭改性生物炭对土壤氮素回收与流失的影响
　　与单一施肥处理不同，生物炭处理减少了土壤中15N肥料流失，这与MgOBF组植物和土壤中较高的15N回收率结果相一致。此外，3个采样阶段中各处理总15N的回收情况无显著差异，表明大部分氮肥损失发生在V12期之前的生长早期。
　　3。生物炭改性生物炭对玉米植株氮吸收、肥料氮回收率、氮利用效率和产量的影响
　　与F和BF处理不同，V12期MgOBF和SBF组对肥料氮吸收减少，对土壤氮的吸收相应增加，因此玉米植株的总氮含量较高。在BS和PM阶段，MgOBF同时促进了土壤氮和肥料中氮元素的吸收。MgOBF组高总氮回收率是由于该组中氮的保留量有所增加，并且缓慢释放。此外，生物炭处理组的NUE值高于F处理。生物炭改性生物炭使氮回收和利用率增加归因于其促进了氮的吸附、保留和缓释。
　　4。生物炭改性生物炭对土壤微生物群落多样性的影响
　　生物炭处理组土壤细菌多样性和丰富度有所增加。与其他处理相比，MgOBF和SBF组改善的土壤pH值和化学性质影响了微生物的分布。同样，在PM阶段，MgOBF和SBF的OTU数量显著高于BF，这与土壤性质和可溶性有机碳含量的改善有关。
　　5。土壤氮循环细菌和基因拷贝的变化
　　MgOBF和SBF组中变形菌门在BS和PM阶段富集，MgOBF组中高比例的丙型变形菌通过硝酸盐呼吸产生NH4，可能有助于改善氮的保留。此外，在PM阶段，MgOBF和SBF中放线菌的丰度比BF中增加，放线菌与可溶性有机碳（DOC）、NO3之间存在正相关关系。这与RDA结果中在PM阶段丙型变形菌与NH4呈正相关关系，在BS阶段放线菌和NO3之间存在正相关关系的结果一致。
　　研究结论
　　1。MgO改性生物炭增强了氮肥的保留、玉米的全氮吸收、NUE和植物土壤系统的恢复。同样，MgOBF和SBF组中氮循环酶活性的增加加速了氮的固定矿化周转，从而增加了土壤氮的吸收。
　　2。与BS期不同，PM期土壤细菌的多样性和结构具有功能特异性，特别是在生物炭改良土壤中。这与MgOBF和SBF组中氮循环酶活性以及参与脲酶代谢、硝化和同化性硝酸盐亚硝酸盐减少的关键基因拷贝数的增加有关。
　　3。与海泡石改性生物炭或原始生物炭相比，MgO改性生物炭在改善土壤肥料氮保留、NUE、玉米产量和植物土壤系统中氮的回收方面具有很大的前景。
　　参考文献
　　〔1〕IbrahimMM，WuF，ChenY，etal。ImpactsofMgOandsepiolitebiocharcompositesonNpartitioninganddynamicsofNcyclingbacteriainasoilmaizesystem：Afieldbased15Nureatracerstudy〔J〕。Geoderma，2023，429：116236。
　　02hr退化作用降低了青藏高原高寒湿地固氮细菌的多样性
　　合作单位
　　青海大学
　　研究背景
　　氮循环是全球重要的生物地球化学过程之一，主要由微生物介导，而固氮是微生物氮循环的关键过程。固氮细菌群落组成是决定土壤固氮能力的关键生物学因素，有助于了解陆地生态系统的氮循环。
　　过去几十年中，青藏高原土壤氮含量减少，生态环境发生了退化，并且伴随着土壤理化性质的显著变化，而土壤固氮菌与土壤理化性质的关系尚不清楚。因此，研究高寒湿地退化过程中固氮菌组成的变化及其与土壤环境的关系，有助于理解人为干扰和气候变化下高寒湿地土壤微生物的变化机制和氮循环过程。
　　样本采集与处理
　　本研究随机选取3条样品线，每条样品线从高寒湿地向外延伸，处于不同退化阶段（无退化，ND；轻微退化，LD；重度退化，SD）。每条采样线每隔25米采集一次土壤样品，其中每个退化阶段各两个取样点。采集的土壤样本用于检测土壤的物理和化学性质及高通量测序。
　　测序区域和平台
　　功能基因nifH；IlluminaMiSeqPE300
　　研究结果
　　1。固氮细菌的多样性
　　随着高寒湿地的退化，Chao1、Observedspecies、PDwholetree和Shannon指数均呈下降趋势，表明高寒湿地的退化使固氮菌的多样性显著下降。
　　2。固氮细菌群落组成
　　PCoA结果显示，不同退化阶段的固氮菌聚集性较强，与PERMANOVA结果一致。在退化的不同阶段，不同分类水平优势种存在显著差异，包括变形菌、放线菌、伯克氏菌和地杆菌等。这些结果表明，高寒湿地的退化会显著改变固氮细菌群落。
　　3。影响固氮细菌的因素
　　固氮细菌多样性与有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）和土壤碳磷比关系更密切。TOC与固氮细菌的丰度和多样性密切相关，反映了固氮细菌对碳或能量的依赖性。RDA结果显示，TOC、土壤含水量（SWC）和TN是影响固氮菌门丰度的主要环境因子。土壤微生物与土壤有机质、氮、磷等多种元素的循环密切相关。
　　研究结论
　　1。高寒湿地土壤固氮菌群落结构和多样性随退化程度的不同而变化，变形菌门是土壤固氮细菌群落的主要门。
　　2。在湿地退化过程中，固氮菌物种组成发生了显著变化。湿地退化不同阶段土壤水分和养分条件对固氮细菌群落分布影响较大。高寒湿地的退化显著改变了固氮菌群落的组成，降低了固氮菌的多样性。
　　3。结果表明，TOC、SWC和TN是影响固氮细菌群落组成的主要环境因子。
　　参考文献
　　〔1〕LiC，LiX，YangY，etal。DegradationreducesthepersityofnitrogenfixingbacteriainthealpinewetlandontheQinghaiTibetPlateau〔J〕。FrontiersinPlantScience，2022，13：939762。