光化合反应生物酶系统启动下厌氧-缺氧-好氧工艺活性污泥微生物群落结构响应

为探究光化合反应生物酶系统 (Actinic reaction enzyme system,ARES) 启动下厌氧-缺氧-好氧工艺(Anaerobic-anoxic-oxic,A2/O) 系统中活性污泥微生物群落和功能,了解ARES系统在生活污水处理过程中的影响,采用Illumina-HiSeq 2000高通量测序平台研究ARES启动前后A2/O工艺系统中活性污泥微生物群落结构的演替,并结合污水处理效果相关主要参数,进而解析菌群的环境功能。研究发现,ARES系统启动前后活性污泥微生物群落结构具有明显差异。系统中丰富类群 (平均相对丰度≥1%) 的细菌门类主要有9个,占整体测序细菌总量的96%–98%。ARES系统启动后,变形菌门的b-变形菌门 (Betaproteobacteria) 相对丰度提高3.45%–3.85%,绿菌门 (Chlorobi) 相对丰度提高0.45%–2.61%,在厌氧单元,拟杆菌门 (Bacteroidetes) 相对丰度提高12.97%,而放线菌门 (Actinobacteria) 和厚壁菌门 (Firmicutes) 的相对丰度分别下降了9.60%和1.45%;细菌属水平上,Denitratisoma属相对丰度提高0.80%–3.27%,Haliangium属和弓形杆菌属 (Arcobacter) 相对丰度分别下降3.36%–4.52%、1.48%–3.45%,ARES启动前后细菌相对丰度差异显著。系统中丰富类群 (平均相对丰度≥1%) 的真菌门主要有7个,在ARES系统启动后罗兹菌门 (Rozellomycota) 相对丰度下降42.71%–46.77%,在厌氧单元子囊菌门 (Ascomycota) 相对丰度下降13.39%,而球囊菌门 (Glomeromycota) 相对丰度提高13.86%;真菌属水平,虫霉菌属 (Entomophthoraceae sp.) 和球囊菌属(Glomeromycota sp.)相对丰度分别提高31.35%–36.50%、6.27%–13.84%,而罗兹菌属 (Rozellomycota sp.) 和Xylochrysis lucida相对丰度显著降低,分别下降42.71%–46.77%、3.67%–5.54%。结果表明,ARES系统的启动引起了微生物群落对工艺条件改变的响应,特别是真菌群落的响应,同时提升了出水水质,尤其是对总氮的去除。     

城市森林土壤微生物群落结构的季节变化

土壤微生物在森林生态系统中扮演重要的角色,是森林生态系统中物质循环的驱动因素,但目前对于城市森林土壤微生物群落的季节变化及其影响因素研究较少。因此,本研究以东莞城市森林为对象,采用高通量测序方法研究城市森林土壤微生物的季节变化规律及其影响因素。结果表明:土壤微生物群落结构和多样性有显著的季节变化,湿季土壤微生物总数量显著低于干季,但湿季土壤微生物Chao1指数和Shannon指数显著高于干季,湿季细菌和真菌的多样性和菌群结构更为丰富,其中细菌主要通过数量改变适应季节的变化,真菌主要通过数量以及物种组成的改变适应季节变化。土壤有效硼是细菌群落结构的主要影响因子,pH是真菌群落结构的主要影响因子,土壤中交换性钙和交换性镁亦是影响细菌和真菌群落的重要因子。     

春季冻融期兴安落叶松林土壤微生物的时间动态及其影响因子

春季冻融期土壤微生物动态会影响生长季的碳和养分循环.在春季冻融期,每隔3~7d取样一次,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)研究了兴安落叶松林4种土壤基质的微生物群落时间动态.结果表明:1)土壤微生物PLFAs总量、各类群的PLFAs量和相对丰度、革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌(G^+/G^-)、饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸(S/NS)和细菌/总真菌(真菌+丛枝菌根真菌)(B/F)均存在显著的取样时间差异;2)在冻融前期土壤总有机碳(TOC)和土壤全氮(TN)是影响土壤微生物的主要因子,在冻融中期土壤湿度和土壤TOC、TN含量是主要影响因子,在冻融后期土壤微生物受到土壤温湿度、土壤TOC、TN含量及土壤碳氮比(C/N)的共同影响;3)土壤微生物PLFAs总量、各类群的PLFAs量和相对丰度(细菌丰度除外)、B/F、G^+/G^-、S/NS在土壤基质间均存在显著差异,土壤TOC、TN和C/N的不同是引起差异的主要环境因素.春季冻融期土壤温湿度和资源有效性是影响土壤微生物群落的主要因子,但影响程度因冻融阶段和微生物类群的不同而存在差异.     

大青山不同树种根围土壤酶活性与微生物群落丰度的研究

针对大青山山地森林不同树种的根围土壤,探讨微生物丰度与土壤酶活性之间的联系以及受控因子。利用荧光实时定量PCR方法研究不同树种土壤微生物丰度的变化情况,分析土壤β-葡萄糖苷酶(βG)、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和过氧化物酶(Pod)活性以及土壤理化性质的变化趋势。采用主成分分析(PCA)和皮尔森相关性分析方法研究土壤理化因子对土壤微生物群落丰度的影响。结果显示,土壤理化性质和微生物细菌、真菌群落丰度从春季到秋季均显著增高,如有机碳、全氮、微生物量碳和氮数量及细菌、真菌丰度等;大青山森林土壤βG、Pod酶活性夏季较高,而NAG酶活性秋季较高。皮尔森相关性分析表明大青山不同树种土壤酶活性与土壤微生物丰度有明显的相关性。与NAG酶活性极显著正相关(P0.05);与Pod酶活性呈极显著负相关(P0.05);而βG只与细菌群落丰度呈极显著负相关(P0.05)。土壤理化因子(有机碳、全氮、微生物量碳氮)与土壤微生物群落丰度均表现为极显著正相关。主成分分析认为,土壤有机碳、全氮、微生物量碳和氮、细菌和真菌群落丰度、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶等可作为影响不同树种根围土壤养分特性的重要因子。在大青山山地森林生态系统,不同树种对土壤理化指标、土壤微生物丰度和土壤酶活性影响较大,并且随着季节变化响应较强。理化指标和土壤微生物群落丰度是调控大青山森林植被根围土壤微生物群落的主要生态因子。     

洋山港海域细菌群落多样性的季节变化

洋山深水港是中国大陆首个在远离陆地达30多km的海岛上建立的大型国际港口,水环境复杂;港口环境受港口建设和航运等人类活动的影响巨大。曾有学者针对洋山深水港海域表层海水中古菌多样性进行过调查和分析,但涉及包括细菌在内的微生物多样性尚未深入研究。利用高通量测序技术对洋山港海域细菌丰度、种类组成特征的季节变化进行了研究。结果表明该海域可培养细菌总数1.2—9.1×104CFU/m L,相比其他近岸海域和港口处于较低水平;该海域可培养细菌总数整体情况呈现夏季﹥秋季﹥冬季﹥春季,夏季的可培养细菌总数与其他季节区别明显。该海域优势类群为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和蓝藻门(Cyanobacteria),秋季、冬季和春季样品优势类群为γ-变形菌(γ-proteobacteria)和α-变形菌(α-proteobacteria),夏季样品优势类群为黄杆菌(Flavobacteriales)。秋季和冬季的优势类群为盐单胞菌属(Halomonas)和假单胞菌属(Pseudomonas),夏季则被聚球蓝细菌(Synechococcus)和黄杆菌属(Flavobacteriaceae)等代替。盐单胞菌属在洋山港海域内的秋冬春3季所占比例均接近或超过50%,是最具生长优势的细菌类群,是洋山港海域细菌群落中的优势类群,其生长情况同样存在季节性差异。群落多样性指数显示,该海域微生物多样性整体情况呈现夏季﹥春季﹥冬季﹥秋季,夏季相较其他季节而言,细菌种群较多,物种较为丰富,多样性程度高;秋冬两季微生物物种组成相对单一,多样性程度低。结合同时期环境因子,对洋山港海域细菌群落与环境因子数据进行了典范对应分析,结果显示影响洋山港细菌群落季节性差异的主要环境因子依次为总有机碳、盐度、叶绿素a和温度。海水温度和盐度等重要环境因子的季节变化,导致细菌优势类群存在明显的季节差异。     

水稻秸秆还田时间对土壤真菌群落结构的影响

为揭示水稻秸秆还田对土壤真菌群落结构的长期影响,采用荧光定量PCR和PCR-DGGE技术分析了秸秆还田90,180,270 d和360 d的土壤真菌基因丰度和群落结构组成演变趋势,并利用冗余分析(RDA)研究土壤真菌群落结构变化与环境因子的关系。结果表明:随着秸秆还田时间的增加,土壤真菌群体数量和多样性指数(H、R和E)显著增加,在360 d时达到最高。对DGGE图谱的特征条带进行胶回收、测序,系统进化分析表明,土壤真菌主要种群包括:接合菌(Zygomycete sp.)、盐腐霉菌(Pythium salinum)、肉盘菌(Uncultured Sarcosomataceae)、牛粪盘菌(Ascobolus stercorarius)、大链壶菌(Lagenidium giganteum)、青霉菌(Penicillium sp.)、曲霉属真菌(Aspergillus sp.)和疏绵状丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)、灰绿曲霉菌(Aspergillus glaucus)、禾谷多粘菌(Polymyxa graminis)和枝顶孢霉菌(Acremonium sp.),其中青霉菌(Penicillium sp.)、曲霉属真菌(Aspergillus sp.)和枝顶孢霉菌(Acremonium sp.)具有纤维素降解能力,而枝顶孢霉菌(Acremonium sp.)在90 d时成为新的优势菌群。RDA分析表明,90 d和180 d秸秆还田与对照土壤的真菌群落结构较为类似,270 d和360 d的秸秆还田与对照土壤的真菌群落结构发生了明显变化。土壤有机碳、pH和速效磷是引起土壤真菌群落结构及多样性变异的主要因素。     

渤海N油田油藏内源微生物群落结构分析

利用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)技术分析渤海N油田注水和未注水油藏中细菌和古菌群落结构组成及分布特征,试分析注水过程对油藏微生物群落丰度和种群的影响,为开展目标油田本源微生物采油试验提供技术支持。结果显示,注水采油井中细菌丰度和种类明显高于未注水采油井,其中注水采油井中的细菌主要为固氮螺菌属(Azospira sp.)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas sp.)、陶厄氏菌属(Thauera sp.);注水井古菌的丰度和种类与未注水井也存在一定差异,主要为热自养甲烷热杆菌(Methanothermobacter thermautotrophicus)、甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)、嗜泉古菌(Crenarchaeote)。注水井和未注水井中的细菌、古菌种类分布有限,但丰度较高,主要为提高原油采收率有益的采油菌种,显示该区块具备开展本源微生物微生物采油技术实施的条件。     

冻融季温带森林土壤真菌群落结构及功能类群对不同土壤有机碳输入的响应

根系与凋落物有机碳输入变化对土壤生物群落的影响研究是目前学术界关注的热点问题,但冻融季不同有机碳输入方式将对土壤真菌群落结构及功能类群产生何种影响尚不明确。土壤真菌群落是调节森林生态系统稳定性的重要因素,有助于维持生态系统生产力时间尺度的稳定性。为了探索冻融季温带森林土壤真菌群落对控制根系和凋落物有机碳输入方式的响应特征,通过在帽儿山生态站设置4种碳源输入控制处理植物残体添加去除(DIRT):去除凋落物仅根系输入处理、去除根系仅凋落物输入处理、无碳源输入处理和同时进行根系与凋落物输入处理,采用ITS rDNA高通量测序技术和FUNGuild功能预测平台,来分析控制根系和凋落物有机碳输入方式对温带森林土壤真菌群落结构和功能类群的影响。研究结果显示：(1)不同有机碳输入方式改变了土壤真菌类群的多度：与自然生长状态下有机碳输入方式相比,根系有机碳输入比凋落物有机碳输入对土壤真菌类群多度影响更明显,去除根系碳源输入处理使真菌群落中子囊菌门含量升高19.52%,担子菌门含量下降16.77%。(2)有机碳输入方式对土壤真菌群落功能类群产生影响：与自然生长状态下有机碳输入方式相比,去除根系碳源输入处...     

不同品种酿酒葡萄表皮微生物群落多样性分析

葡萄酒酿造是多种微生物参与代谢的过程,其中的微生物在没有外源接种的情况下通常认为源自酿酒葡萄本身。应用高通量测序技术,分析沙城地区不同品种酿酒葡萄表皮的微生物群落,旨在从源头上了解葡萄酒酿造原料的品质,为研究酿酒葡萄微生物对酿酒品质的影响提供理论依据。结果显示,无论细菌还是真菌丰富度最大的均为雷司令,细菌主要分布在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)等8个门,优势细菌主要是欧文氏菌属(Erwinia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)等6个属。真菌仅分布在子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota)3个门,链格孢菌属(Alternaria)、枝孢属(Cladosporium)、茎点霉属(Phoma)、镰孢属(Fusarium)等9个主要的属。细菌中心OTU最相似菌种分别为节杆菌(Arthrobacter sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)等,真菌为枝孢菌(Cladosporiumsp.)、茎点霉(Phoma sp.)、链格孢菌(Alternaria sp.)以及大量未知种属的OTU。研究表明,葡萄品种是影响微生物群落的最重要的因素,推测酿酒葡萄上的一些微生物会对葡萄植株的健康、葡萄果实的品质以及葡萄酒酿造产生有益或有害的影响。     

毛黄堇根腐病根际土壤微生物群落结构及多样性

目的：研究健康毛黄堇植株和患根腐病毛黄堇植株根际土壤微生物群落多样性和组成差异，探讨其与毛黄堇病害发生的关系，为针对性开展防治工作提供科学依据。方法：利用Illumina MiSeq技术，比较健康和患病根际土壤微生物群落结构特征及差异。结果：患病根际土细菌群落α多样性降低，真菌群落α多样性升高。健康和患病植株细菌、真菌门水平的组成结构及相对丰度差异均较小，细菌优势门为变形菌门和放线菌门，真菌为子囊菌门。属水平上组成结构复杂，优势细菌属为Subgroup＿6等，优势真菌属为曲霉属。患病植株差异标志物种主要为小单孢菌科细菌和核盘菌科真菌。结论：土壤微生物群落多样性和结构与毛黄堇健康状态密切相关，致病真菌相对丰度增加可能是导致病害发生的重要原因。     

不同恢复阶段热带森林土壤nirS型反硝化微生物群落结构及多样性特征

探明热带森林土壤反硝化微生物群落结构及多样性，对于理解反硝化引起的N₂O排放及缓解全球变暖具有重要意义。本研究以西双版纳3个不同恢复阶段热带森林类型[即白背桐（Mallotus paniculatus，MP）、崖豆藤（Millttia leptobotrya，ML）群落、群落及高檐蒲桃（Syzygium oblatum，SO）群落]为研究对象，揭示土壤nirS型反硝化微生物群落组成及多样性的干湿季变化，分析热带森林恢复过程中土壤理化环境变化对nirS型反硝化细菌群落的影响。结果表明，变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）相对丰度表现为恢复前期高于恢复后期，而脱氯单胞菌属（Dechloromonas）、嗜盐单胞菌属（Halomonas）和罗思河小杆菌属（Rhodanobacter）表现为恢复后期高于恢复前期；绿弯菌门（Chloroflexi）和放线菌门（Actinobacteria）均随恢复年限增加而增加，而贪铜菌属（Cupriavidus）和假单胞菌属（Pseudomonas）的相对丰度表现为随恢复年限增加而降低。9月份各样地新检测出的属数量表现为：SO （19种） > MP （13种） > ML （7种）。土壤nirS型反硝化微生物群落的Shannon多样性指数表现为：高檐蒲桃群落 > 崖豆藤群落 > 白背桐群落，且9月（湿季） > 3月（干季）。相关分析表明，热带森林恢复引起土壤N库（全氮、NH₄⁺、NO₃^-）、C有效性（微生物量碳、易氧化碳）及微气候（土壤含水率与温度）的改变，能够显著影响nirS型反硝化细菌群落的结构及多样性。主成分分析结果表明，土壤硝态氮、微生物量碳、全氮及易氧化碳是调控不同恢复阶段热带森林土壤nirS型反硝化细菌群落结构及多样性变化的主控因子，其次为土壤水分、温度、水解氮、pH、铵态氮、有机碳、容重及C/N。     

Soil microbes of an urban remnant riparian zone have greater potential for N removal than a degraded riparian zone

Soils in the riparian zone, the interface between terrestrial and aquatic ecosystems, may decrease anthropogenic nitrogen (N) loads to streams through microbial transformations (e.g., denitrification). However, the ecological functioning of riparian zones is often compromised due to degraded conditions (e.g., vegetation clearing). Here we compare the efficacy of an urban remnant and a cleared riparian zone for supporting a putative denitrifying microbial community using 16S rRNA sequencing and quantitative polymerase chain reaction of archaeal and bacterial nitrogen cycling genes. Although we had no direct measure of denitrification rates, we found clear patterns in the microbial communities between the sites. Greater abundance of N-cycling genes was predicted by greater soil ammonium (N-NH₄), organic phosphorus, and C:N. At the remnant site, we found positive correlations between microbial community composition, which was dominated by putative N oxidisers (Nitrosomonadaceae, Nitrospiraceae and Nitrosotaleaceae), and abundance of ammonia-oxidizing archaea (AOA), nirS, nirK and nosZ, whereas the cleared site had lower abundance of N-oxidisers and N cycling genes. These results were especially profound for the remnant riparian fringe, which suggests that this region maintains suitable soil conditions (via diverse vegetation structure and periodic saturation) to support putative N cyclers, which could amount to higher potential for N removal.     

The stabilizing effect of resting egg banks of the <Emphasis Type="Italic">Daphnia longispina</Emphasis> species complex for longitudinal taxon heterogeneity in long and narrow reservoirs

The aim of this study was to determine the effect of monsoonal spates and land uses on abundance, richness, diversity, and evenness of benthic macroinvertebrates in streams, and whether these factors interacted with each other to influence community structure. Two groups of streams with different underlying disturbance profiles were studied. One group was in a native forest (non-degraded area) and experienced only spate, and the other group drained an area degraded by agriculture and cattle grazing, and so was subject to two types of disturbances. Spates produced a strong decline in invertebrate abundance and an increase in evenness, whereas changes in land uses caused an increase in abundance of tolerant taxa and a significant decline in richness, diversity, and evenness. Differences in richness and Oligochaeta abundance between land uses were mostly evident in the pre-spate period due to low water levels magnifying some physicochemical changes caused by ecosystem degradation. Canonical correspondence analysis indicated that degraded sites had the highest conductivity, nitrate, pH, and water temperature. Upstream non-degraded streams generally exhibited higher dissolved oxygen values. Taxa such as Psychodidae and Tipulidae, Camelobaetidius penai, Austrelmis spp. (adult), Macrelmis spp. (adult), and Marilia spp. dominated in non-degraded sites, while Tricorythodes popayanicus, Caenis ludicra, Dodecabates dodecaporus, Atractides sp., and Torrenticola columbiana were abundant in downstream degraded streams. These two groups of taxa may be useful biological indicators of water quality in streams of northwestern Argentina.     

喀斯特森林常见树种倒木分解对土壤真菌群落组成及分布规律的影响

倒木是森林生态系统的重要组分,其分解调控着土壤的养分循环,同时也影响着土壤微生物群落结构。但目前鲜见关于倒木分解对土壤微生物群落影响方面的报道。选取贵州茂兰喀斯特常绿落叶阔叶混交林中处于轻、中和重度腐烂等级的狭叶润楠（Machilus rehderi）、枫香（Liquidambar formosana）、青冈栎（Cyclobalanopsis glauca）和圆果化香（Platycarya longipes）4种常见树种倒木为研究对象,以距倒木外围的3个不同水平距离（10cm、30cm和50cm）的土壤样品为实验材料,分析倒木树种、腐烂等级和距离对土壤真菌种类及多样性的影响。结果表明：1）喀斯特森林4种树种倒木所影响土壤真菌群落在门级分类上主要为子囊菌门、担子菌门和毛霉门,优势属有Mortierella spp.、Phlebia spp.、Pluteus spp.和Chaetomium spp.等;2）倒木的树种对土壤真菌群落相对丰度的影响有差异,圆果化香倒木下的土壤真菌丰富度Chao1指数显著高于青冈栎;3）随腐烂程度加深,4种树种倒木下的土壤真菌群落多样性呈显著增加趋势;4）土壤真菌群落丰度随着距倒木距离的增大（10-50cm）变化明显,如狭叶润楠影响的Pluteus spp.、Mortierella spp.和Ganoderma spp.,枫香的Chaetomium spp.,圆果化香的Mortierella spp.和青冈栎的Phlebia spp.和Oliveonia spp.等。本研究量化了喀斯特森林倒木所影响的土壤真菌群落组成及分布规律,在一定程度上为倒木分解与土壤微生物群落之间的作用机制的深入探索提供了科学依据。     

土壤纤毛虫群落对不同退还模式生态恢复的响应

为了探究土壤纤毛虫群落对不同退还模式生态恢复的响应及利用其群落特征来评价退还效果,于2014年4月至2015年7月在甘肃省天祝藏族自治县朵什乡退耕还林区选取了3个不同退还林型样点(云杉、沙棘混交林A1,云杉林A2,沙棘林B1)和2个对照耕地样点(小麦地A0,豌豆地B0)为研究样地,采用"非淹没培养皿法"、活体观察法和培养直接计数法对土壤纤毛虫群落特征进行了研究,同时测定了各样点土壤的相关环境因子,并分析了不同恢复模式下土壤纤毛虫群落特征与植被群落参数、土壤环境因子间的相关性。研究共鉴定到125种土壤纤毛虫,隶属于9纲19目29科34属。结果显示:退还样点和对照样点的土壤纤毛虫群落结构特征存在明显差异(P0.05),退还样点间的物种相似性减小,群落组成复杂化;退还样点土壤纤毛虫物种数、密度、物种多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均明显增高(P0.05),且各样点间表现为A1B1A2B0A0;各样点优势类群的演替趋势,由对照样点的肾形目演替为退还样点的散毛目。相关性分析和冗余分析结果表明,退耕还林后,对纤毛虫群落结构稳定影响最主要的是有机质、含水量和全氮的含量,不同林型间土壤纤毛虫群落组成差异较大,表明土壤纤毛虫群落结构可作为对退耕还林生态恢复的评价指标。     

东北丘陵区林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的影响

【目的】通过研究林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的影响,为丘陵区耕地长期施肥下农田土壤微生物多样性丧失的影响机制以及未来的退耕还林过程中土壤微生物多样性的提升和土地可持续利用研究提供一些基础数据和技术支撑。【方法】采用实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,qPCR)和高通量测序技术解析土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度、多样性和结构变化,并耦合土壤化学性质分析,明确土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度和多样性与土壤化学性质的关系以及关键的驱动因子。【结果】林地垦殖为农田后,长期施肥导致土壤酸化,pH从5.58降至4.72,而土壤速效磷则从2.49 mg/kg增至49.3 mg/kg。相应地,耕地土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度和Shannon指数均显著低于林地。基于编码碱性磷酸酶的phoD基因(alkaline phosphatase-encoding gene)序列的物种分类表明,丘陵区土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的优势门为变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia),其中林地土壤的蓝藻门的相对丰度显著高于耕地。耕地土壤的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度显著高于林地,而中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、Chlorogloea属、Gemmata属、Phormidesmis属和Pseudolabrys属的相对丰度显著低于林地。土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落结构因林地转型耕地而发生显著改变。phoD基因丰度和Shannon指数与pH显著正相关,而与总磷、速效磷、硝态氮和铵态氮均显著负相关,其中土壤速效磷是这些影响因素中影响最强烈的,长期施用无机磷肥导致含碱性磷酸酶的土壤细菌群落对有机磷分解的能力退化。【结论】林地转型耕地加之长期施肥改变了土壤pH和速效磷,并在其他理化因子的协同驱动下,导致土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的显著变化。     

Riparian land use and the relationship between the benthos and litter decomposition in tropical montane streams

1. Although stream–catchment interactions have been analysed in some detail in temperate environments, little is known about the effects of land‐use changes in the tropics. Here, we analyse differences in benthic communities (macroinvertebrates and fungi) under two contrasting land uses (mature secondary forest and pasture) in montane streams in north‐western Ecuador and their influence on the rates of litter processing. 2. Between 2005 and 2006, we used a combination of coarse and fine mesh bags to study the relative contribution of macroinvertebrates and fungi to processing of two types of litter, Alnus acuminata and Inga spectabilis, in three‐first‐order streams running through mature secondary montane forests and adjacent downstream reaches running through pastures. At the same time, we characterised the assemblages of shreddering macroinvertebrates and fungi communities and the litter processing rates in stream reaches under both vegetation types. 3. Litter processing rates attributable to invertebrate feeding (coarse mesh bags) were significantly slower in streams running through pastures. Nevertheless, shredder diversity and richness were similar between pasture and forest sections, while shredder abundance was significantly higher in forest streams (mainly Phylloicus sp. :Trichoptera). Fungal reproductive activity and litter processing rates were low (fine mesh bags) and did not differ significantly between pasture and forest stream reaches. 4. Phylloicus sp. abundance was the best predictor of the percentage of litter remaining in coarse mesh bags across pasture and forest sites. Neither shredder diversity nor their species richness was a significant predictor of mass loss, as most of the decomposition was performed by a single keystone species. Although litter decomposition by microbial decomposers was low, fungal biomass (but not diversity) was the best variable explaining the percentage of litter remaining in fine mesh bags. 5. Our data suggest that, in these Neotropical montane streams, land use can have a significant impact on the rates of critical ecosystem processes, such as litter decomposition. In this study, this effect was not mediated by a major shift in the structure of the benthos, but by a decrease in the abundance and relative representation of a single species whose life history makes it critical to litter processing. 6. This study highlights the significant role that macroinvertebrate fauna can have in the processing of litter in Neotropical streams and the predominant role that single species can have in terms of controlling stream ecosystem‐level processes. Understanding the extent to which these patterns affect the long‐term and large‐scale functioning of stream ecosystems still needs further research and will become increasingly important in terms of managing lotic ecosystems in the context of rapid land‐use change.     

Relationships Between Soil Microorganisms, Plant Communities, and Soil Characteristics in Chinese Subtropical Forests

We analyzed the influence of above- and belowground factors on the soil microbial community in a Chinese subtropical forest, one of the most diverse biomes in the northern hemisphere. Soil samples were taken at different depths from four replicate comparative study plots in each of three forest age classes (young 10–40?years, medium 40–80?years, old ≥80?years). Microbial biomass and community structure were then determined using phospholipid fatty acid (PLFA) analysis, and basal respiration and microbial biomass carbon (C_mic) were determined by substrate-induced respiration. These data were then related to plant community and soil variables using non-metric multidimensional scaling analysis and post-hoc permutational correlations. We found that microbial lipid composition and abundance were not related to forest age class. Instead, microbial lipid composition and abundance were related to factors reflecting primary production, i.e., percent litter cover, percent dead wood cover, and percent tree layer cover. Specifically, the relative abundance (mol fraction) of indicators for arbuscular mycorrhizal fungi, Gram-positive and Gram-negative bacteria were positively significantly correlated with percent litter cover. We also found that the biomass of all microbial groups and total PLFA were negatively significantly related to percent deadwood cover. In addition, $ {\text{pH}}_{{{\text{H}}_{ 2} {\text{O}}}} $ was the only soil parameter that was correlated significantly to microbial biomass. Our results indicate that overarching ecological factors such as plant productivity and soil pH are important factors influencing the soil microbial community, both in terms of biomass and of community composition in this subtropical ecosystem.     

Forest canopy cover determines invertebrate diversity and ecosystem process rates in depositional zones of headwater streams

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不同树叶凋落物对人参土壤理化性质及微生物群落结构的影响

树种选择是林下山参护育成败的关键,研究树叶凋落物对人参土壤养分、微生物群落结构组成的影响,旨在为林下山参护育选择适宜林地及农田栽参土壤改良提供科学依据和理论指导。通过盆栽试验,研究添加5.0 g色木槭Acer mono.Maxim.var.mono(A)、赤松Pinus densiflora Sieb.et Zucc.(B)、胡桃楸Juglans mandshurica Maxim.(C)、紫椴Tilia amurensis Rupr.(D)、蒙古栎Quercus mongolica Fisch.ex Ledeb.(E)树叶凋落物到土壤中,种植人参(Panax ginseng C.A.meyer)后研究土壤理化性质以及微生物群落结构的变化。结果表明:添加不同树叶处理后人参土壤性质发生改变,土壤p H值显著高于对照土壤5.91(P0.05),土壤全氮、速效氮磷、微生物碳氮在所有树叶处理中显著增加(P0.05),而土壤容重、速效钾和C/N在添加树叶处理中降低。18个土壤样品基因组,经16S和ITS1测序分别得到6064和1900个OUTs。其中细菌涵盖了42门、117纲、170目、213科、225属,真菌涵盖了24门、98纲、196目、330科、435属。不同树叶处理人参土壤细菌和真菌地位发生改变,细菌Proteobacteria是树叶分解的关键微生物,添加树叶后其多样性显著高于对照(P0.05)。而细菌Bacteroidetes和真菌Basidiomycota可能是区别阔叶林和针叶林树种的关键微生物,针叶林中含量显著低于阔叶林(P0.05),而真菌Ascomycota是针叶林分解的关键微生物。进一步从不同分类水平上得到特定树叶凋落物的特异细菌和真菌。典型相关分析(CDA)表明细菌Bacteroidetes、Chloroflexi、Actinobacteria及真菌Basidiomycota、Zygomycota、Chytridiomycota及Ascomycota的位置及多样性的改变均与土壤因子SMBN、TN、AP、SOC、AK、C/N、p H有关。综上所述,添加不同树叶后不仅提高土壤微生物量碳氮、改善土壤理化性质,同时改变微生物群落结构组成,不同树叶处理土壤理化性质不同导致人参土壤微生物组成的差异,本结果对于林下参选地和农田栽参土壤微生物改良具有理论指导作用。