干旱区典型盐生植物群落下土壤微生物群落特征

运用Biolog技术,对干旱区玛纳斯河流域扇缘带的6种典型盐生植物群落下土壤微生物群落特征差异性进行了研究,探讨不同植物群落对土壤微生物群落的影响。结果表明:不同盐生植物群落土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间的延长而逐渐增加,大小顺序依次为:梭梭花花柴白刺绢蒿柽柳雾冰藜,且差异显著。不同植物群落土壤微生物对6类碳源利用差异显著(P0.05),其中梭梭群落利用率最高,雾冰藜群落利用率最低。碳水化合物类和氨基酸类是主要碳源,胺类的利用率最低。主成分分析(PCA)表明,在31种因子中提取的2个主成分因子,分别可以解释所有变量方差的41.51%和25.35%,对PC1和PC2起分异作用的主要碳源分别为碳水化合物类和氨基酸类。土壤微生物群落Shannon指数、Simpson指数上,除雾冰藜群落较低,其他群落之间均差异不显著(P0.05)。植物群落Margalef指数,Shannon指数和Simpson指数上,均为绢蒿,梭梭和柽柳群落较为优势。相关性分析表明,植物群落多样性指数与土壤微生物多样性指数呈显著正相关关系(P0.05),说明了植物多样性越丰富,土壤微生物越丰富。总体来说,干旱区不同盐生植物群落对土壤微生物群落多样性具有重要影响。其中,梭梭群落的土壤微生物群落具有较强的微生物总体活性和功能多样性。     

退化人工林不同恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了评价华南退化人工林生态系统的不同恢复类型,本研究以土壤微生物群落功能多样性为对象,探讨恢复林土壤微生物功能多样性的差异及影响因子.在研究区内选取代表性的近自然经营杉木林(CF)和毛竹林(MB),以天然次生林(NF)为对照,采集表层土壤样品.运用Biolog-Eco微平板技术,对3种林分的土壤微生物群落功能多样性进行研究.结果表明: 不同恢复林分的植物多样性差异显著,NF植物多样性指数显著高于MB和CF,而MB的植物多样性指数显著高于CF;不同林分类型的土壤pH和容重差异显著,其他土壤理化性质差异不显著;不同林分类型土壤微生物的平均颜色变化率(AWCD)为NF＞MB＞CF,不同林分对6种类型碳源底物的利用也有相似规律;NF的土壤微生物群落Shannon多样性指数、Shannon丰富度指数、Simpson优势度指数和McIntosh指数最高,MB次之,CF最低;主成分分析表明,从31种碳源类型提取的主成分1和主成分2分别能解释变量方差的60.0%和12.4%,在主成分分异中起主要贡献作用的是羧酸类、碳水化合物类和氨基酸类碳源;相关性分析表明,植物物种丰富度和多样性指数、土壤容重与土壤微生物群落多样性指数之间存在显著相关关系,对土壤微生物群落功能多样性具有重要影响.NF土壤微生物的碳源利用效率高于人工林,而MB土壤微生物碳源利用效率高于CF.从植被多样性及土壤微生物群落功能多样性来看,近自然经营的MB人工林更有利于退化人工林生态系统功能的恢复与提升.     

南亚热带典型乡土阔叶人工林土壤微生物碳源利用及功能多样性

研究南亚热带典型乡土阔叶人工林土壤微生物碳源利用及功能多样性对红壤丘陵地区植被恢复重建树种的选择具有重要意义。本研究采用Biolog-Eco技术,对4种典型乡土阔叶人工林(红椎林、米老排林、火力楠林和山白兰林)和外来速生桉树人工林不同土壤深度(0~20、20~40和40~60 cm)土壤微生物的碳源利用及功能多样性进行分析。结果表明,5种林分土壤微生物对单一碳源利用的最佳培养时间为108 h。各林分土壤微生物对碳源的利用能力受时间因素的影响显著,并随土层深度的增加而下降;在培养108 h时,4种乡土阔叶人工林土壤微生物对碳源利用能力的差异不明显,但均高于桉树林。Shannon指数和Simpson指数表明,4种乡土阔叶人工林各土层的土壤微生物功能多样性均大于桉树林,但乡土阔叶人工林土壤微生物功能多样性在各土层的差别各异。对31种碳源吸光值进行主成分分析和聚类分析表明,糖类、氨基酸类、多聚物类、羧酸类和芳香类碳源是不同林分之间土壤微生物功能多样性差异的敏感碳源。     

亚热带森林土壤微生物生物量及群落功能特征的城乡梯度变化

土壤微生物在土壤养分循环以及生物地球化学循环中起着重要作用,土壤微生物对环境变化响应灵敏。为研究城乡梯度环境变化对亚热带森林土壤微生物的影响,本研究选取合肥市大蜀山国家森林公园(城市林)、紫蓬山国家森林公园(远郊林)、六安市万佛山(乡村自然林)为样地,分析比较其微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)及微生物群落功能多样性的城乡梯度差异。结果显示: 土壤MBC表现为乡村自然林(115.07 mg·kg^-1)>远郊林(101.68 mg·kg^-1)>城市林(82.73 mg·kg^-1);土壤MBN表现为乡村自然林(57.73 mg·kg^-1)>城市林(31.57 mg·kg^-1)>远郊林(29.01 mg·kg^-1);土壤微生物碳源代谢活性(AWCD)﹑均匀度指数(U)表现为乡村自然林>远郊林>城市林;城乡森林土壤微生物群落利用的主要碳源为羧酸类、氨基酸类、碳水类,其对多胺类、多酚类碳源的利用能力较弱;土壤微生物对氨基酸类、羧酸类、多聚物类及多酚类碳源的代谢能力具体表现为乡村自然林>远郊林>城市林,土壤微生物群落功能特征在城乡环境梯度上存在明显空间分异,其中吐温80、β-甲基-D-葡萄糖苷是影响城乡环境土壤微生物群落空间分异的特征碳源。相关性分析表明,土壤pH与微生物McIntosh指数、AWCD值呈显著正相关,铵态氮(NH₄⁺-N)与微生物Shannon多样性指数、AWCD值呈显著正相关,微生物Simpson指数与土壤硝态氮(NO₃^--N)呈显著负相关,土壤pH、NH₄⁺-N、NO₃^--N是影响微生物群落多样性指数的主要因素。研究表明,在城乡环境梯度下森林土壤微生物群落特征存在显著差异,城市林土壤微生物群落代谢潜力和功能多样性均弱于自然林。     

武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落特征

运用BIOLOG微平板技术,对武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落结构和代谢功能多样性进行研究,探讨不同植被类型对土壤微生物群落的影响.结果表明: 不论是土壤理化性质、酶活性,还是反映土壤微生物代谢功能多样性的平均颜色变化率(AWCD),青冈林和米槠林代表的天然林均明显优于马尾松林和杉木林代表的人工林,荒地最差.AWCD随着培养时间的延长而逐渐增加,但不同植被类型土壤AWCD值具有较大差异.碳水化合物和羧酸类碳源是各植被类型土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小.土壤微生物Simpson指数、Shannon指数、丰富度指数和McIntosh指数也呈现天然林高于人工林的趋势.主成分分析表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1、主成分2分别能解释变量方差的56.3%和30.2%,不同植被类型土壤微生物碳源利用特征出现分异,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源.研究结果可为进一步探讨植被多样性与土壤微生物多样性之间的关系奠定基础.     

油松和蒙古栎混交对土壤微生物群落功能多样性的影响

土壤微生物是陆地生态系统中维持土壤生产力的重要组分。因此,深入了解不同环境中土壤微生物群落功能多样性的作用,对于整个生态系统的研究具有重要意义。为了探讨油松(Pinus tabuliformis Carr.)、蒙古栎(Quercus mongolica Fisch.ex Ledeb.)混交林造林模式对土壤微生物群落功能多样性的影响,运用Biolog-Eco技术,对辽宁省建平县油松人工纯林(YC)、无植物种植土壤(NP)以及油松-蒙古栎人工混交林(YM)土壤微生物代谢功能多样性进行研究,探讨不同类型林分对土壤微生物群落的影响。结果显示:不同类型林分的土壤微生物群落代谢活性差异显著,总碳源的利用能力(AWCD)的顺序为:YMYCNP。不同类型林分的土壤微生物对六大碳源的利用率存在差异,YM对L-天门冬酰胺、L-苯基丙氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸、吐温40、D-半乳糖酸-γ-内脂、苯乙胺、D-葡萄糖胺酸、4-羟基苯甲酸、γ-羟基丁酸的利用能力显著高于YC(P0.05),YC又显著高于NP。主成分分析显示,糖类和氨基酸类碳源是影响微生物活性的重要碳源。3种林分类型土壤微生物Shannon指数无明显差异,物种Mc Intosh指数依次为YMYCNP,Simpson指数YM和YC无明显差异,二者均显著高于NP。结果表明,油松-蒙古栎混交林可以显著提高土壤微生物的活性。     

家畜粪便堆肥对番茄青枯病、土壤酶活性及土壤微生物功能多样性的影响

合理施用堆肥能够有效地改善植物的生长条件和土壤的生态环境,从而提高植物对病害的抗性。通过盆栽实验,研究了家畜堆肥浸渍液及堆肥混土对番茄青枯病的防治效果及其对土壤酶活性和土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,家畜堆肥浸渍液及堆肥混土均对番茄青枯病有一定防治效果,以体积分数1∶1、1∶3的浸渍液处理和质量分数10%的堆肥混土处理效果较好,分别降低病情指数69.4%,31.5%和13.0%。而且浸渍液处理效果优于堆肥混土处理,浓度越高抗病效果越明显。堆肥混土处理可提高土壤脲酶活性,对蔗糖酶和过氧化氢酶活性影响不大;1∶1堆肥浸渍液处理能显著提高土壤脲酶和蔗糖酶活性。基于BIOLOG方法的土壤微生物群落功能研究表明,两种堆肥处理的平均每孔变化率(AWCD)值、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数均较对照减小,而对于Alatalo均匀度指数则没有显著影响。不同堆肥处理间微生物碳源利用存在较大差异,堆肥混土处理的主要碳源是糖类和羧酸类物质,而浸渍液处理则是糖类和氨基酸类物质。通过主成分分析得到的堆肥处理聚类结果与各种处理的抗病性强弱分类情况相吻合,且与AWCD值、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数的强弱分类也大致吻合。研究表明,施用家畜粪便堆肥主要通过改变土壤微生物群落多样性和土壤酶活性,提高番茄植株的抗病性。     

外来物种刺槐对黄土丘陵区植物群落功能结构的影响

在黄土丘陵区草原带、森林草原带和森林带3个植被带选取成对的刺槐群落和乡土植物群落功能性状值,研究不同植被带刺槐群落、乡土植物群落功能结构的变化,以及同一植被带下刺槐的引入对群落功能结构的影响.结果表明: 刺槐群落和乡土植物群落的叶碳、叶氮、叶磷、比叶面积、叶组织密度等功能性状随植被带的变化规律一致.刺槐群落叶碳、叶氮、比叶面积显著高于乡土植物群落,且2种群落功能多样性指数(FR_ic、FE_ve、FD_iv、FD_is、Rao)随植被带的变化趋势并不完全一致,在森林带刺槐的引入提高了植物群落功能多样性,在草原带降低了植物群落功能多样性.     

不同土地利用模式对辽东山区土壤微生物群落多样性的影响

运用Biolog-Eco技术对辽东山区蒙古栎林、灌木林、人工落叶松林、人工红松林和玉米农田的土壤微生物群落进行研究,分析土壤理化性质与土壤微生物多样性间的相关性,以及不同土地利用模式对辽东山区土壤微生物的影响.结果表明: 蒙古栎林全C和全N含量最高,分别为57.74和4.40 g·kg^-1,灌木林次之,玉米地最低,分别为17.46和1.31 g·kg^-1.不同土地利用模式下土壤微生物群落代谢活性差异显著,总碳源的利用能力(平均吸光值)依次为蒙古栎林>灌木林>人工落叶松林>人工红松林>玉米地,玉米地土壤微生物代谢最慢,活性最弱.玉米农田土壤微生物的Shannon指数(2.997)、Simpson指数(0.942)、McIntosh(5.256)指数均显著低于其他土地利用模式.平均吸光值(AWCD)与Simpson指数和McIntosh指数显著相关.酯类、醇类和胺类是分异作用的主要碳源,这可能是林分凋落物、土壤养分、土壤特异性微生物等共同作用的结果.林地开垦后,土壤养分急剧下降,土壤微生物群落的功能多样性降低,造成土壤质量下降,该地区应保持阔叶蒙古栎林,这有助于土壤肥力恢复.     

准噶尔盆地南缘两种典型禾本科植物根鞘土壤微生物群落功能多样性

以准噶尔盆地南缘两种禾本科植物的根鞘与其外围土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板检测法对土壤微生物群落功能多样性进行了研究。结果表明:两种植物根鞘土壤的有机质、全氮、速效氮和速效钾均高于根鞘外围土壤;两种禾本科植物根鞘土壤的微生物平均颜色变化率(AWCD)、香农多样性指数、均匀度指数、优势度指数和丰富度指数均高于根鞘外围土壤;两种植物根鞘土壤微生物主要利用的碳源类型为羧酸、糖类和聚合物,其中芨芨草根鞘微生物是以利用羧酸、糖类、聚合物和氨基酸类物质为主,羽毛针禾根鞘土壤微生物是以利用糖类、氨基酸和聚合物为主;微生物平均颜色变化率与Shannon多样性指数、均匀度指数、速效钾和全氮呈显著相关性,除了全钾以外,与其余的土壤理化指标均存在正相关性。总而言之,根鞘结构改善了微生物的生存环境,提高了土壤微生物群落功能多样性,从而增强了缓冲外界不利影响的能力。     

不同海拔红松林土壤微生物功能多样性

为全面了解红松林土壤微生物碳源利用特点,以长白山海拔700～1100 m红松林0～5和5～10 cm表土为研究对象,采用Biolog微平板法,分析了土壤微生物功能多样性沿海拔的垂直分布特征和变化规律.结果表明: 不同海拔红松林土壤微生物功能多样性差异显著,平均每孔颜色变化率（AWCD）随培养时间延长而增加,同一深度土层的AWCD值随海拔升高而降低;Shannon、Simpson和McIntosh多样性指数也随海拔升高呈现下降趋势,且不同海拔间3个多样性指数差异显著;物种多样性和功能多样性表现出相同的变化规律.土壤微生物对6大类碳源利用强度存在差异,各海拔土壤微生物对氨基酸类碳源利用率最高,为优势碳源;主成分分析表明,不同海拔土壤微生物在碳源利用上有明显的空间分异,土壤微生物功能多样性垂直地带性差异主要体现在对碳水类、氨基酸类和羧酸类碳源的利用上,其中碳水类尤为突出.对不同海拔土壤微生物群落功能多样性聚类分析表明,样地植被组成会对土壤微生物组成和功能活性产生重要影响.     

松嫩草地4种植物功能群土壤微生物碳源利用的差异

为了探讨草地不同植物功能群土壤微生物碳源利用差异,利用Biolog-ECO微平板检测法,研究了松嫩放牧草地禾草(Grass)、羊草(Leymus chinensis)、杂类草(Forb)和豆科牧草(Legume)4种植物功能群土壤微生物碳源代谢的多样性变化特征。结果表明,在培养的240h内,4种不同植物功能群的土壤微生物对碳源的利用程度均随着时间的延长而升高,表明微生物代谢活性随着时间而增强;不同植物功能群土壤微生物总体活性(AWCD)(P0.001)、Shannon-Wiener指数(H)(P0.001)、物种丰富度(R)(P=0.005)、Pielou均匀度指数(E)(P0.001)差异显著;其中禾草的各项指数明显高于其他3种(P0.01),杂类草的各指标均最低。禾草、羊草对糖类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类有较好的利用,豆科牧草除羧酸类外对其他碳源都有更好的利用,杂类草只对酚类碳源利用率最高,而对其他碳源利用率极低。总体得出4种功能群土壤微生物的碳源利用率顺序为:禾草羊草豆科牧草杂类草。     

猫儿山不同海拔植被带土壤微生物群落功能多样性

为研究中亚热带森林土壤微生物群落功能多样性特征及其随海拔梯度的变化,应用Biolog微平板技术,对猫儿山不同海拔植被带(常绿阔叶林(EBF)、落叶阔叶混交林(DBF)、针阔混交林(CBF))土壤微生物群落功能多样性差异进行了比较。结果表明,不同海拔植被带土壤微生物群落功能多样性差异显著。土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,随着海拔升高,土壤AWCD值逐渐降低,大小顺序为EBFDBFCBF。土壤微生物群落Shannon指数和丰富度指数的总体趋势为EBF最高,DBF次之,CBF最低。不同海拔植被带土壤微生物群落均匀度指数之间差异不显著。不同海拔植被带土壤微生物对不同碳源的利用能力存在差异,其中EBF利用率最高,CBF利用率最低,氨基酸类、胺类和酯类碳源为各海拔植被带土壤微生物利用的主要碳源。主成分分析结果表明,主成分1和主成分2分别能解释变量方差的40.42%和15.97%,在主成分分离中起主要贡献作用的是酯类、胺类和氨基酸类碳源。土壤理化性质与土壤微生物群落功能多样性之间的相关性分析结果表明,微生物群落多样性的Shannon指数与全钾(TK)呈极显著正相关(P0.01),与含水量呈极显著负相关(P0.01),与总有机碳(TOC)、全氮(TN)、速效氮(AN)、有效P(AP)之间的相关性显著(P0.05)或极显著(P0.01),且为负相关。土壤TK含量和含水量可能是造成不同海拔土壤微生物群落功能多样性差异的主要原因。     

秦岭地区不同林分土壤微生物群落代谢特征

利用BIOLOG微孔板法研究了秦岭山脉的锐齿栎(Quercus aliena var.acutidentata)、油松(Pinus tabuliformis)、华山松(Pinus armandii)、松栎混交、云杉(Picea asperata)6个林地5种典型林分土壤微生物群落代谢特征。发现:(1)5种典型林分中,华山松的平均颜色变化率(AWCD)最高,然后是锐齿栎1云杉油松锐齿栎2松栎混交。位于不同林场的锐齿栎林地土壤AWCD值差异较大;(2)土壤微生物功能多样性指数与平均颜色变化率表现一致,6种林分之间差异显著,且不同的林分土壤微生物对6种碳源利用差异较大。(3)主成分分析显示各土壤微生物功能多样性具有显著差异,其综合因子得分为华山松锐齿栎1油松云杉锐齿栎2松栎混交。(4)冗余分析表明土壤p H、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的综合作用对土壤微生物群落功能多样性有显著影响,其中速效磷和p H与土壤微生物功能多样性最密切。     

镜泊湖岩溶台地不同植被类型土壤微生物群落特征

为了探讨不同演替阶段植被类型土壤微生物群落特征,分别选取镜泊湖岩溶台地草本、矮灌木、高灌木、小乔木与灌木混生(简称混生)群落、落叶阔叶林及针阔混交林6种典型植被类型,进行植物群落调查和对土壤微生物生物量、群落结构和多样性指标、土壤物理化学性质的测定。结果表明：从土壤微生物量、土壤微生物群落组成、土壤微生物代谢动力学过程和代谢功能多样性的角度来看,各种植被类型土壤微生物群落具有明显的差异。演替前期的草本群落土壤微生物量碳氮、细菌生物量、真菌生物量,代谢活性及丰富度指数均最低,但Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数显著(P<0.05)高于其他植被类型。矮灌木土壤微生物群落组成显著受植被类型的影响。高灌木群落和混生(小乔木与灌木混生)群落具有极强的相似性, 但在碳源利用类型上两者表现出一定的差异。落叶阔叶林代谢活性最高,碳源利用能力最强,能利用BIOLOG微孔板中的所有31种碳源,这与其具有较高的微生物量碳氮和细菌生物量一致,其代谢功能丰富度最高。演替后期的针阔混交林下的土壤pH最低,真菌比例升高,在碳源丰富的条件下具有极强的竞争优势(仅次于落叶阔叶林),但在碳源贫瘠的条件下其利用碳源能力较弱(仅高于草本)。植被可能主要通过土壤全磷和有机质影响土壤微生物代谢功能多样性。     

基于梯度稀释法分析细菌多样性对土壤碳代谢的影响

为探究土壤微生物多样性对土壤碳代谢过程的影响,利用梯度稀释法(处理D1、D3和D5分别为稀释10-1、10-3和10-5倍)改变土壤样品中原始土壤微生物群落的多样性,以探究土壤微生物群落多样性减少对土壤碳代谢的影响。进行为期6周的预培养实验,以消除梯度稀释法对土壤样品中微生物群落丰度的影响,并通过Q-PCR和高通量测序测定预培养结束后3种土壤样品中细菌丰度及其基因多样性指数(ACE、Chao1、Shannon),以验证预培养实验结果。后加入等量葡萄糖(0.5g/100g干土)继续培养,并于培养期间测定3种处理土壤的碳矿化速率,进行biolog ECO板实验,分析计算各土壤样品中细菌的功能多样性指数(Shannon指数(H)、Simpson指数(D)、McIntosh指数(U))及碳源代谢强度。结果表明:(1)3种处理土壤样品碳矿化速率及累积碳矿化量大小排序为:D1> D3> D5,且D1与D3、D5处理均有显著差异(P<0.05)。(2)D1处理下土壤样品中微生物群落的孔平均颜色变化率(AWCD)、功能多样性指数(Shannon指数(H)、McIntosh指数(U))均显著高于D3、D5处理(P<0.05)。(3)对31种碳源吸光度做主成分分析(PCA)分析,发现3种稀释处理下土壤样品的碳源利用模式存在差异,且D1处理下的土壤微生物群落对碳源的代谢功能大于D3、D5处理。因此,该研究表明土壤微生物多样性的减少会降低土壤的碳矿化速率及其碳源代谢强度,对土壤碳代谢过程产生一定程度的不利影响。     

鄱阳湖湿地不同土地利用方式下土壤微生物群落功能多样性

于2011年5月分别采集鄱阳湖围垦92、48a和38a的水稻田,退田还湖25a的退耕地以及自然湿地共5个样地的表层土壤,利用Biolog-ECO板技术对土壤微生物群落的单一碳源利用情况进行了测定,并结合群落指数和主成分分析(PCA)对培养72 h土壤微生物群落功能多样性变化进行了分析。结果表明:退耕地和自然湿地土壤微生物群落利用31种碳源的能力较强,来自不同围垦年限的土壤微生物群落利用碳源能力均较弱;且随围垦时间的增长,土壤微生物对碳源的利用能力呈降低的趋势。自然湿地、退耕地与围垦92、38a样地土壤之间存在显著的微生物功能多样性差异;围垦对土壤微生物代谢糖类、羧酸类、氨基酸类物质的影响最为明显。结果提示,围垦改变了湿地土壤微生物群落结构,退田还湖有助于湿地土壤微生物群落结构的恢复。