土壤微生物网络复杂性预测黄土高原造林恢复生态系统多功能性

人类活动导致黄土高原土地退化和生物多样性丧失,进而降低了生态系统功能。人工造林是该区域退化土地恢复的重要措施。现有的生态修复研究通常侧重于微生物群落物种多样性的恢复对单一生态系统功能的影响,而忽略了微生物间存在的相互作用与生态系统多功能性(Ecosystem multifunctionality, EMF)的关系。为探究造林恢复过程中土壤微生物多样性和网络复杂性与EMF的关系,本研究采用时空代换法(space-time substitution method),沿50年造林恢复时间序列,分析了黄土高原地区造林恢复对土壤微生物群落多样性、土壤微生物网络复杂性以及与土壤养分循环相关的10个生态系统功能指标的影响,明确了土壤微生物群落特征与EMF的关系。结果表明,随造林恢复时间序列的增加,土壤微生物群落的综合多样性、网络复杂性和EMF均呈现出显著增加后下降的趋势(P<0.05),其中土壤微生物综合多样性和网络复杂性在第8年达到最高值,EMF在第20年达到最大值。在未控制土壤环境因素时,细菌和古菌多样性与EMF无显著相关性,真菌多样性与EMF呈显著正相关(P<0.001);土壤微生...     

甘肃典型高寒草原退化植物瑞香狼毒对根际土壤微生物群落的影响研究

[目的] 瑞香狼毒（Stellera chamaejasme L.）为瑞香科狼毒属（Stellera）多年生草本植物,是我国草地退化的标志性植物之一。本研究旨在探究甘肃高寒草原主要毒草瑞香狼毒根际微生物群落结构及其与土壤环境因子和酶活性之间关系,为治理因瑞香狼毒入侵引起的草地退化提供理论依据。[方法] 采用Illumina MiSeq高通量测序技术对甘肃不同地区高寒草原的瑞香狼毒根际土壤微生物组成及多样性进行分析,并进一步分析土壤理化性质和酶活性与微生物群落的相关性。[结果] 不同地区瑞香狼毒根际土壤pH随海拔升高呈现上升趋势,土壤中大量和微量营养元素含量以及土壤酶活性的变化各异。在门水平上,子囊菌门（Ascomycota）、接合菌门（Zygomycota）和担子菌门（Basidiomycota）在根际土壤真菌中占优势地位;放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）在根际土壤细菌中属于优势类群。海拔2964 m样地的真菌和细菌OTU（operational taxonomic unit）数量和Shannon多样性指数均高于其他4个采样点（海拔2373、2608、2733、3280 m）。RDA（redundancy analysis）分析结果显示,瑞香狼毒根际土壤微生物不同,受土壤环境因子的影响不同;相关系数表明,土壤真菌多样性与土壤钾、磷、铁、钙、钼、海拔、土壤水分、过氧化物酶呈正相关,与土壤温度、多酚氧化酶、脱氢酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶呈负相关;土壤细菌与土壤pH、钾、磷、镁、钙、土壤水分呈负相关,与多酚氧化酶、过氧化物酶、脲酶、脱氢酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶呈正相关。[结论] 甘肃省不同地区高寒草原瑞香狼毒根际微生物群落组成和多样性差异明显,土壤理化性质与土壤真菌具有较强的正相关关系,而土壤酶则更多地影响着土壤细菌群落的组成和多样性。     

小麦/玉米轮作田根际微生物多样性分析

[背景] 小麦/玉米轮作是中国粮食作物主要种植模式之一,目前对小麦/玉米轮作田根际土壤微生物差异变化缺乏全面的了解。[目的] 明确小麦/玉米根际土壤微生物差异变化并了解其潜在功能。[方法] 以小麦/玉米根际土壤为材料,运用细菌16S rRNA基因和真菌rDNA ITS基因测序,分析小麦/玉米根际土壤微生物多样性。[结果] 玉米季微生物丰富度高于小麦季,而多样性无明显差异。放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为小麦季和玉米季根际土壤的优势细菌门,优势真菌门为子囊菌门（Ascomycota）。小麦季和玉米季共有细菌和真菌分别是631个和261个,小麦季特有细菌和真菌分别是38个和58个,玉米季特有细菌和真菌分别是25个和39个。LEfSe分析（LDA阈值为2）细菌和真菌表明,放线菌纲（Actinobacteria）和微囊菌目（Microascales）在小麦季富集,鞘脂单胞菌目（Sphingomonadales）和银耳纲（Tremellomycetes）在玉米季富集。小麦季、玉米季微生物代谢功能不同,与小麦季相比,玉米季养分循环的代谢通路丰富度较高,而参与氧化应激的代谢通路丰富度较低。[结论] 该研究结果对指导小麦/玉米轮作田管理具有理论和实践意义。     

上海大金山岛植被功能组成对草本植物、土壤动物和细菌多样性的影响

揭示植物群落对土壤动物和微生物多样性的上行调控效应有助于理解不同营养级生物多样性的维持机制。以往的研究主要集中在植物物种多样性对土壤动物和微生物多样性的影响,而关于植被功能组成自下而上的影响研究较少。以上海大金山岛13个植物群落为对象,在分析落叶木本植物占比与树木和草本物种多样性,以及土壤动物和细菌多样性的关系基础上,利用结构方程模型区分了落叶木本植物占比对土壤动物和细菌多样性的直接与间接影响效应。结果显示：落叶木本植物占比不仅分别对草本物种多样性和土壤动物多样性分别产生直接正效应和负效应（P<0.01;P<0.05）,也会通过草本物种的级联效应间接的降低地下土壤细菌多样性（P<0.10）。然而,木本植物多样性仅与草本物种多样性显著正关联（P<0.10）,与土壤动物和细菌多样性无显著关联（P>0.10）。该研究结果表明,相较于木本植物多样性,落叶植物占比在中亚热带北缘森林生态系统不同营养级生物多样性维持格局中扮演着更为重要的角色。     

五台山亚高山土壤真菌海拔分布格局与构建机制

生物多样性的海拔分布格局与维持机制是生物多样性与生态系统功能研究的热点领域。尽管微生物驱动着地球上许多重要的生物地球化学循环,但与大型生物体相比,对微生物多样性海拔梯度分布格局知之甚少。运用Illumina Miseq高通量测序技术,全面分析了五台山亚高山生态系统（海拔2000-3058 m范围内）土壤真菌群落组成和多样性变化特征。结果表明,子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）、壶菌门（Chytridimycota）为主要的优势菌门。非度量多维尺度分析（NMDS）和相似性分析（ANOSIM）表明真菌群落组成和结构在海拔梯度上存在显著的差异（P<0.05）。典范对应分析（CCA）显示pH、植物丰富度、总碳含量与土壤真菌群落结构存在显著相关性（P<0.05）。局域海拔尺度上,土壤真菌多样性与植物多样性（α和β多样性）呈显著正相关关系（P<0.05）。方差分解分析（VPA）和偏Mantel分析表明土壤真菌群落构建过程中,环境因子和空间变量都起作用,并且环境因子占绝对的优势。土壤真菌群落之间的Bray-Curtis距离与海拔距离呈显著正相关关系（P<0.05）,说明环境选择是亚高山土壤真菌海拔分布格局的决定因素。总之,五台山亚高山沿海拔梯度土壤真菌群落结构和多样性产生明显的变化,群落构建主要由确定性过程和随机过程驱动,但确定性过程占主导地位。土壤pH、植物丰富度、总碳含量是影响土壤真菌群落结构的重要因素。     

冰川生态系统固碳微生物研究进展

[目的] 海南海口含有丰富的温泉资源,对温泉微生物多样性进行研究,有助于进一步开发和利用海南温泉微生物资源。[方法] 本文采用Illumina HiSeq高通量测序技术对海口3个温泉[海甸岛荣域温泉（S1）、火山口开心农场温泉（S2）和西海岸海长流温泉（S3）] 水样中微生物ITS序列和16S rRNA基因V3-V4区进行测序及生物信息学分析,探究海口市3个不同区域的温泉真菌多样性与细菌多样性。[结果] （1）α多样性分析表明,真菌群落中,S3 > S1 > S2,而在细菌群落中,S2 > S1 > S3。β多样性分析表明,3个温泉真菌群落和细菌群落组成差异皆显著。（2）分类分析表明,温泉真菌群落优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）,细菌群落优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、Thermi、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、绿菌门（Chlorobi）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteria）。（3）CCA（Canonical correspondence analysis）分析表明,3个温泉的真菌群落主要影响因子是温度,细菌群落主要影响因子是总磷。[结论] 海南省海口市温泉中含有丰富的微生物资源,其微生物群落组成受多种环境因子影响,且影响真菌和细菌的主要环境因子不同。     

若尔盖高原泥炭沼泽湿地土壤细菌群落空间分布及其驱动机制

了解高原泥炭沼泽湿地生态系统土壤微生物群落结构组成、多样性及空间分布特征对认识高原湿地生态特征及演化过程至关重要。利用高通量测序技术，在局域尺度上研究了四川若尔盖高原泥炭沼泽湿地土壤细菌群落结构与多样性特征。通过进一步测定土壤及植物基本理化指标，量化采样点之间的地理距离，比较了细菌群落不同成员（稀有种和丰富种）的空间周转差异，分析了土壤环境变量和空间因子对细菌群落结构的相对贡献。结果表明：若尔盖泥炭土壤细菌群落主要由绿弯菌门（Chloroflexi）（26.25%）、变形菌门（Proteobacteria）（23.21%）、厚壁菌门（Firmicutes）（10.56%）等优势物种门类组成；土壤细菌群落结构表现出较强的空间依赖关系，群落结构相似性随采样点地理距离增加而逐渐降低，细菌群落的周转速率表现为总细菌群落 > 丰富种 > 稀有种；Mantel检验结果显示，地上生物量与细菌群落呈极显著相关性（P<0.01），其中，影响稀有种空间分布特征的环境因子还包括土壤硫含量、活性磷、Mn和土壤pH值；方差分解分析表明，局域尺度上的土壤因子对若尔盖高原泥炭沼泽土壤细菌群落构建的相对贡献大于空间因子，土壤异质性是影响微生物空间分布特征的关键因素。研究为开展高原湿地泥炭土壤微生物多样性调查及揭示微生物群落构建机制提供了重要参考。     

炉渣与生物炭施加对稻田土壤碳库及微生物的影响

以福州平原稻田为实验区,在2015年早、晚稻秧苗移栽前,对稻田进行施加生物炭、炉渣、生物炭+炉渣（混施）处理,并以不施加处理作为对照。为了了解施加处理的后续效应,于2017年检测早、晚稻拔节期和成熟期土壤有机碳含量及真菌、细菌数量。结果表明：3种施加处理稻田土壤有机碳（SOC）含量均比对照组有显著提高（P < 0.05）,但溶解性有机碳（DOC）、易氧化碳（EOC）、土壤微生物量碳（MBC）含量各处理之间差异不显著（P > 0.05）。与对照组相比,各施加处理组在一定程度上提高了土壤中真菌和细菌数量,但差异不显著（P > 0.05）。细菌数量与DOC含量呈极显著负相关（P < 0.01）,与EOC含量呈显著负相关（P < 0.05）,与MBC含量呈显著正相关（P < 0.05）。真菌/细菌比值与真菌数量、DOC含量呈极显著正相关（P < 0.01）。说明炉渣和生物炭施加处理2年后,仍可提高稻田土壤的碳库稳定性,并增加土壤微生物数量。     

蒙古沙冬青根际土壤细菌群落组成及多样性与生态因子相关性研究

蒙古沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）是中国西北荒漠唯一的常绿阔叶灌木,耐干旱、抗逆性强,在水土和荒漠化防治方面发挥着重要作用。为了探究蒙古沙冬青根际微生物多样性与生态因子互作机制,采用高通量测序技术测定了26个自然种群根际土壤细菌多样性;利用冗余分析（Redundancy analysis,RDA）探讨了根际细菌群落组成和多样性与生态因子之间的关系。结果表明：蒙古沙冬青根际土壤细菌隶属于15门、43纲、68目、123科、185属;主要优势细菌群为蓝菌门（Cyanobacteria）65.74%、变形菌门（Proteobacteria）21.72%、放线菌门（Actinobacteria）6.28%（相对丰度>2%）;优势菌纲为α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）17.48%、放线菌纲（Actinobacteria）4.76%、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）3.28%。RDA分析显示：生态因子能够解释蒙古沙冬青根际土壤细菌群落多样性52.69%的方差,其中年均降雨量（F=12.8,P=0.002）、纬度（F=5.1,P=0.016）、太阳辐射（F=5,P=0.02）是影响土壤细菌多样性的主要因素。研究结果可为深入认识荒漠生态系统中根际土壤细菌的群落结构和影响因素提供理论依据。     

土壤含水量驱动土壤病毒和细菌多度及其与土壤异养呼吸关系的变化

土壤微生物是维持陆地生态系统稳定性和功能的重要组成部分。病毒是地球上数量最多的生物实体,也是若干类型生境中微生物数量的重要调节者。因此,了解病毒与微生物的相互作用,对深入认识包括碳循环在内的生态系统过程具有重要意义。在实验室建立土壤微宇宙实验系统,跟踪调查恒定低含水量、恒定高含水量和波动含水量3种水分处理下土壤病毒和细菌多度的变化,以及土壤异养呼吸速率对土壤病毒-细菌相互作用的响应。相较于低水分处理,高水分处理显著增加了病毒多度（P<0.001）和病毒-细菌多度比（P=0.0026）,波动水分处理显著增加了病毒多度（P<0.001）。在高水分处理的土壤微宇宙中,细菌和病毒多度呈现出随时间动荡的信号,即细菌多度表现出增加-降低-增加的趋势,而病毒多度则表现出增加-降低的趋势,且其变化滞后于细菌。土壤异养呼吸速率与土壤含水量（P<0.001）、细菌多度（P=0.0045）和病毒多度（P<0.001）都具有显著的正相关关系。这些结果说明：病毒导致的下行控制可能是细菌多度的重要影响因子,在水分增加情形下,病毒有可能通过加速细菌的更新速率进而加速土壤呼吸。因此,病毒与细菌的相互作用可能是碳循环的重要决定因素。     

十字花科作物根肿病对根际土壤微生物群落的影响

为探究根肿病对十字花科作物根际土壤微生物多样性的影响,以罹病大白菜和健康株根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术对2组样本的细菌16S rDNA和真菌ITS基因进行序列测定,分析了样本间的微生物群落结构和组成差异,同时测定根际土壤理化性质,探讨根肿病、土壤微生物群落、土壤环境因子三者的相关性。研究表明:1)患病植株根际土壤pH和总磷、总钾、碱解氮、速效钾含量显著低于正常植株根际土,而交换性钙含量明显增加。2)根肿病的发生降低了根际土壤中细菌种群的丰富度和多样性程度,但对根际土壤中的真菌α-多样性无明显影响。3)变形菌门、拟杆菌门、放线菌门等是所测土壤样本的主要优势细菌种群,其中患病植株根际土壤中拟杆菌门丰度显著高于健康植株根际土壤,放线菌门丰度则显著降低(P0.05)。优势细菌纲为γ-变形菌纲、拟杆菌纲、α-变形菌纲、放线菌纲、酸杆菌纲等,2组土壤样本间多种优势细菌纲相对丰度差异显著。4)根际土壤优势真菌类群为子囊菌门、被孢霉门、担子菌门和壶菌门,其相对丰度在患病和健康株根际土壤样本中均有明显差异。主要真菌纲为散囊菌纲、被孢霉纲、锤舌菌纲等,并且土壤样本间的多种优势真菌纲相对丰度存在显著性差异。5)主坐标分析结果表明病株根际土壤与健康株根际土壤细菌和真菌群落结构差异明显,冗余分析结果显示速效钾和交换性钙是根际土壤微生物群落变化的主要影响因素。研究结果为揭示根肿病发生的根际微生态机制以及研发根肿病综合防控技术提供理论支撑。     

羊草基因型数目与氮添加对土壤微生物群落的交互影响

物种多样性(或同一物种遗传多样性)减少和氮富集都是影响陆地生态系统进程的主要因素,它们之间的交互作用是否对土壤微生物群落产生显著影响已成为研究者关心的主要科学问题。研究羊草基因型数目(1、2、4三种基因型数目组合)和氮添加(无氮添加、低氮添加和高氮添加3种水平)对土壤微生物群落的总磷脂脂肪酸(PLFA,Phospholipid Fatty Acid)含量、细菌PLFA生物标记含量、真菌PLFA生物标记含量、真菌/细菌比、以及基于每个PLFA生物标记相对含量百分比所得微生物群落的Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数的影响。结果表明:氮添加对细菌PLFA生物标记含量,以及土壤微生物PLFA生物标记的Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数具有显著影响(P0.05);基因型数目对所测变量无显著影响(P0.05),但基因型数目和氮添加的交互作用对细菌PLFA生物标记含量和真菌/细菌比具有显著影响(P0.05)。研究结果为全球变化背景下氮沉降及重要物种种群数量减少对土壤微生物群落的影响提供了科学数据,为合理解释群落动态变化提供了数据支持。     

藏东南典型暗针叶林不同土壤剖面微生物群落特征

深层土壤中的微生物群落对陆地生态系统养分和能量循环转化过程不可或缺,研究青藏高原典型暗针叶林带土壤微生物群落在土壤垂直剖面的变化特征,对深入认识高寒区域森林生态系统土壤微生物群落构建特征及全球变化影响预测具有重要意义。运用Illumina Miseq高通量测序技术和分子生态网络分析,研究藏东南色季拉山暗针叶林带表层（0-20 cm）和底层土壤（40-60 cm）微生物群落组成及分子生态网络结构。研究结果表明随着土壤深度增加,真菌和细菌的丰富度和Shannon多样性指数显著降低。主坐标分析（PCoA）显示土壤深度显著影响真菌和细菌的群落结构（P < 0.01）。不同微生物种群对土壤深度的响应有显著差异,座囊菌纲（Dothideomycetes）、银耳纲（Tremellomycetes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度随剖面加深而显著降低,而古菌根菌纲（Archaeorhizomycetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）则显著增加。分子生态网络分析发现,真菌网络以负相关连接为主（占总连接数65%-98%）,而细菌网络以正相关连接为主（69%-75%）,真菌和细菌网络中正相关连接的比例均随剖面加深而增加。底层土壤真菌和细菌网络的平均连接度和平均聚类系数均高于表层土壤,说明微生物网络随土壤深度的增加而变得更复杂。真菌网络的平均路径距离和模块性在底层土壤均大于表层土壤,意味着真菌网络应对环境变化的稳定性随剖面加深而增加,而细菌网络则正相反,在表层土壤的稳定性更强。真菌网络中连接节点的个数随剖面加深而增加,锤舌菌纲（Leotiomycetes）是连接网络模块的关键菌种;在细菌网络中模块枢纽和连接节点则随剖面加深而降低,并且放线菌门、变形菌门等关键种群在分子生态网络中的功能在表层和底层土壤有明显差异。综上所述,藏东南色季拉山暗针叶林带深层土壤中微生物群落特征与表层土壤有显著差别,揭示影响深层土壤微生物网络构建和稳定的关键种群,对深入理解和预测青藏高原森林生态系统对全球变化的响应与反馈有重要意义。     

树种多样性和土壤微生物多样性对人工林生产力的影响

林分生产力通常会随着树种多样性增加而增加,但不同营养级生物多样性以及树种和土壤微生物多样性之间的相互作用如何影响生产力目前尚不清楚。以亚热带不同丰富度和树种组成的人工林为研究对象,从物种、功能性状、遗传三个维度的树种多样性以及土壤真菌和细菌系统发育多样性,探究了中国亚热带人工林树种多样性和土壤微生物多样性对林分生产力的影响。研究发现,林分生产力随树种功能多样性(FD)(P<0.001)、比叶面积群落加权均值(CWM-SLA)(P<0.01)、树种系统发育多样性(PD)(P<0.05)和土壤真菌多样性(PDF)(P<0.01)的增加而显著增加,分别解释了林分生产力总变异的12.86%、6.80%、3.67%和3.08%。FD和CWM-SLA可分别通过增加土壤真菌、细菌多样性而间接提高林分生产力。研究结果表明多营养级生物多样性是维持高水平林分生产力的基础,树种多样性和土壤微生物多样性之间的自上而下的级联效应在调节生态系统生产力方面发挥着重要作用。     

Soil fertility shifts the relative importance of saprotrophic and mycorrhizal fungi for maintaining ecosystem stability

Soil microbial communities are essential for regulating the dynamics of plant productivity. However, how soil microbes mediate temporal stability of plant productivity at large scales across various soil fertility conditions remains unclear. Here, we combined a regional survey of 51 sites in the temperate grasslands of northern China with a global grassland survey of 120 sites to assess the potential roles of soil microbial diversity in regulating ecosystem stability. The temporal stability of plant productivity was quantified as the ratio of the mean normalized difference vegetation index to its standard deviation. Soil fungal diversity, but not bacterial diversity, was positively associated with ecosystem stability, and particular fungal functional groups determined ecosystem stability under contrasting conditions of soil fertility. The richness of soil fungal saprobes was positively correlated with ecosystem stability under high-fertility conditions, while a positive relationship was observed with the richness of mycorrhizal fungi under low-fertility conditions. These relationships were maintained after accounting for plant diversity and environmental factors. Our findings highlight the essential role of fungal diversity in maintaining stable grassland productivity, and suggest that future studies incorporating fungal functional groups into biodiversity–stability relationships will advance our understanding of their linkages under different fertility conditions.     

坡位对东灵山辽东栎林土壤微生物量的影响

土壤微生物量是陆地生态系统中的重要组成部分,在森林生态系统养分循环和能量转化中扮演着重要的角色。坡位作为重要的地形因子,会影响土壤微环境、土壤理化性质、地上植被的生长以及地下碳输入等,从而影响着土壤微生物量。以北京东灵山海拔1000—1800 m范围内分布的辽东栎林为研究对象,分析相同植被群落中坡位对土壤微生物量空间分布的影响。方差分析结果表明,土壤微生物量碳、氮在各坡位间均无显著差异(P>0.05),而土壤理化性质在各坡位间差异显著(P<0.05),其中,下坡位的土壤含水量、土壤有机碳、土壤全氮显著高于中坡位和上坡位。偏相关分析结果表明,土壤微生物量碳、氮与土壤含水量、土壤有机碳和土壤全氮显著正相关(P<0.05),与草本丰富度显著负相关(P<0.05)。进一步的通径分析结果表明,在上坡位和中坡位,土壤含水量和土壤有机碳是主要的影响因素;而在下坡位,草本丰富度对土壤微生物量的负作用凸显。不同坡位上影响因素的差异可能是导致土壤微生物量在不同坡位间无显著差异的原因。     

Relationship between plant species diversity and soil microbial functional diversity along a longitudinal gradient in temperate grasslands of Hulunbeir,Inner Mongolia,China

Numerous experiments have been established to examine the effect of plant diversity on the soil microbial community. However, the relationship between plant diversity and microbial functional diversity along broad spatial gradients at a large scale is still unexplored. In this paper, we examined the relationship of plant species diversity with soil microbial biomass C, microbial catabolic activity, catabolic diversity and catabolic richness along a longitudinal gradient in temperate grasslands of Hulunbeir, Inner Mongolia, China. Preliminary detrended correspondence analysis (DCA) indicated that plant composition showed a significant separation along the axis 1, and axis 1 explained the main portion of variability in the data set. Moreover, DCA-axis 1 was significantly correlated with soil microbial biomass C (r = 0.735, P = 0.001), microbial catabolic activity (average well color development; r = 0.775, P < 0.001) and microbial functional diversity (catabolic diversity: r = 0.791, P < 0.001 and catabolic richness: r = 0.812, P < 0.001), which suggested thatsome relationship existed between plant composition and the soil microbial community along the spatial gradient at a large scale. Soil microbial biomass C, microbial catabolic activity, catabolic diversity and catabolic richness showed a significant, linear increase with greater plant species richness. However, many responses that we observed could be explained by greater aboveground plant biomass associated with higher levels of plant diversity, which suggested that plant diversity impacted the soil microbial community mainly through increases in plant production.     

高寒地区不同海拔梯度西北小檗生境土壤微生物群落结构及多样性分析

以青海高原2 300～4 000 m海拔范围的6处西北小檗(Berberis vernae)生境土壤为试材,采用高通量测序方法,分析不同海拔梯度西北小檗生境土壤微生物群落结构及多样性。研究结果表明:(1)在西北小檗生境土壤中,细菌群落组成主要包括10个细菌门21个细菌属,真菌群落由子囊菌门、担子菌门等8个真菌门59个真菌属组成。(2)低海拔位置的海东乐都1号样点(hdld1) 0～20 cm土层的细菌群落丰富性及多样性均最高,黄南泽库样点(hnzk) 0～20 cm土层的真菌群落丰富度最高,西宁大通样点(xndt) 0～20 cm土层的真菌群落多样性最高;随着海拔的升高,0～20 cm、40～60 cm土层的细菌群落丰富度及多样性呈现出先降低再升高再降低的趋势,20～40 cm土层的细菌群落丰富度及多样性则呈现出先升高后降低的趋势,0～20 cm、20～40 cm土层土壤微生物真菌群落丰富度呈现出先升高再降低再升高的趋势,0～20 cm、40～60 cm土层真菌群落多样性呈现先升高再降低的趋势,40～60 cm土层的真菌丰富度及20～40 cm土层的真菌多样性的变化趋势不明显。(3)硝态氮、速效磷和速效钾对土壤微生物群落的影响较明显。综上可知,高寒地区不同海拔梯度西北小檗生境土壤微生物群落结构多样性呈现出一定的海拔差异趋势,其海拔差异主要受到环境条件、土壤理化性质和植被分布的影响。     

Plant functional diversity enhances associations of soil fungal diversity with vegetation and soil in the restoration of semiarid sandy grassland

The trait‐based approach shows that plant functional diversity strongly affects ecosystem properties. However, few empirical studies show the relationship between soil fungal diversity and plant functional diversity in natural ecosystems. We investigated soil fungal diversity along a restoration gradient of sandy grassland (mobile dune, semifixed dune, fixed dune, and grassland) in Horqin Sand Land, northern China, using the denaturing gradient gel electrophoresis of 18S rRNA and gene sequencing. We also examined associations of soil fungal diversity with plant functional diversity reflected by the dominant species' traits in community (community‐weighted mean, CWM) and the dispersion of functional trait values (FD_is). We further used the structure equation model (SEM) to evaluate how plant richness, biomass, functional diversity, and soil properties affect soil fungal diversity in sandy grassland restoration. Soil fungal richness in mobile dune and semifixed dune was markedly lower than those of fixed dune and grassland (P < 0.05). Soil fungal richness was positively associated with plant richness, biomass, CWM plant height, and soil gradient aggregated from the principal component analysis, but SEM results showed that plant richness and CWM plant height determined by soil properties were the main factors exerting direct effects. Soil gradient increased fungal richness through indirect effect on vegetation rather than direct effect. The negative indirect effect of FDis on soil fungal richness was through its effect on plant biomass. Our final SEM model based on plant functional diversity explained nearly 70% variances of soil fungal richness. Strong association of soil fungal richness with the dominant species in the community supported the mass ratio hypothesis. Our results clearly highlight the role of plant functional diversity in enhancing associations of soil fungal diversity with community structure and soil properties in sandy grassland ecosystems.     

土壤微生物群落对麻栎-刺槐混交林凋落物分解的影响

以麻栎-刺槐混交林和麻栎纯林为研究对象,采用野外定点采样、室内分析与高通量测序的方法,对凋落物分解过程中土壤微生物菌群多样性特征及其对凋落物分解速率的影响进行了研究。结果表明:(1)麻栎-刺槐混交林凋落物的分解速率高于麻栎纯林。两种林分凋落物有机碳(TOC)、全氮(TN)发生释放,全磷(TP)发生积累-释放的过程。(2)两种林分土壤细菌优势类群为放线菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Actinobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia),土壤真菌优势类群为担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉门(Moritierellomycota)。(3)凋落物分解过程中,麻栎-刺槐混交林土壤微生物菌群丰富度指数和菌群多样性指数变化范围小于麻栎纯林。(4)凋落物分解速率与土壤细菌菌群丰富度指数和菌群多样性指数呈显著正相关,与土壤真菌菌群丰富度指数呈显著正相关。土壤微生物群落对麻栎-刺槐混交林和麻栎纯林凋落物分解速率具有重要影响,研究结果为深入开展混交林土壤微生物多样性对凋落物分解的影响研究提供理论依据。