南亚热带3种人工林土壤微生物生物量和微生物群落结构特征

以我国南亚热带格木、红椎和马尾松人工林为对象,采用氯仿熏蒸浸提法和磷脂脂肪酸法(PLFA)分析了林地土壤微生物生物量和微生物群落结构组成.结果表明: 林分和季节因素均显著影响土壤微生物生物量、总PLFAs量、细菌PLFAs量和真菌PLFAs量,且干季林分下的土壤微生物生物量、总PLFAs量、单个PLFA量均大于雨季.红椎人工林土壤微生物生物量碳(MBC)和总PLFAs量最高,而格木人工林土壤微生物生物量氮(MBN)最高.土壤pH值对土壤丛枝菌根真菌(16:1ω5c)的影响达到极显著正相关水平.土壤总PLFAs量、革兰氏阳性菌(G⁺)以及腐生真菌(18:2ω6,9c)、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G⁺/G^-)与土壤有机碳、全氮和全磷显著相关,表明土壤有机碳、全氮、全磷含量是影响该地区土壤微生物数量和种类的重要因素.外生菌根真菌(18:1ω9c)和丛枝菌根真菌与土壤碳氮比值呈极显著相关.     

杉木人工林土壤微生物群落结构特征

采用氯仿熏蒸法、稀释平板法和磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)方法,分析了常绿阔叶林转变成杉木人工林后土壤微生物种群数量和群落结构的变化特征.结果表明:常绿阔叶林转变为杉木人工林后,林地土壤的微生物生物量碳、可培养细菌和放线菌数降低.杉木人工林地总PLFAs、细菌PLFAs、真菌PLFAs比常绿阔叶林分别降低了49.4％、52.4％和46.6％,革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs远低于常绿阔叶林.杉木人工林根际土壤微生物生物量碳、可培养细菌和放线菌数显著高于杉木人工林林地土壤,根际土壤中总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs的含量也高于林地土壤,但真菌PLFAs和细菌PLFAs之比却低于林地土壤.对土壤微生物群落结构进行主成分分析发现,第1主成分和第2主成分共解释了土壤微生物群落结构变异的78.2％.表明常绿阔叶林与杉木人工林土壤的微生物群落结构间存在差异.     

南亚热带乡土树种人工纯林及混交林土壤微生物群落结构

以我国南亚热带格木、马尾松人工纯林及二者混交林林地土壤为对象,运用磷脂脂肪酸(PLFAs)法研究了3种人工林土壤微生物生物量和群落结构特征.结果表明: 旱季土壤微生物的PLFAs总量及各菌群的PLFAs量显著高于雨季.旱季土壤微生物的PLFAs总量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量均为马尾松人工林最高,混交林次之,格木林最低;而雨季格木人工林土壤微生物的PLFAs总量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、丛枝菌根真菌PLFAs量高于混交林,并显著高于马尾松人工林.主成分分析表明,土壤微生物群落结构组成受林分类型和季节的双重影响.冗余分析表明,土壤温湿度、pH值、全氮及铵态氮含量与特征磷脂脂肪酸之间呈显著相关关系.在全年水平上,混交林土壤真菌/细菌比值始终高于格木林和马尾松林,表明格木与马尾松混交更有利于提高土壤生态系统的稳定性.     

山西太岳山不同林龄华北落叶松林土壤微生物特性!

本文以山西太岳山3个林龄(18、35和51年生)华北落叶松林为对象,研究其土壤微生物生物量、土壤真菌群落结构多样性特征,并利用通径分析,探讨土壤和凋落物养分含量对土壤微生物的影响。结果表明:随着华北落叶松林年龄的增加,土壤微生物生物量碳逐渐增加,微生物生物量碳占其与可溶性有机碳之和的比例也逐渐增加;土壤微生物生物量碳/氮比在51年生华北落叶松林中最大(13),约为其他两个林龄华北落叶松林的1.6倍;土壤微生物碳熵在35年生华北落叶松林中最低(1.5%),在18年生华北落叶松林中最高(2.8%)。土壤微生物生物量氮、真菌Shannon指数、土壤和凋落物碳/氮比在不同林龄华北落叶松林中的变化趋势均为35年生18年生51年生。通径分析结果表明,真菌群落结构多样性对土壤微生物生物量碳有较大的直接作用,凋落物自身化学组成对土壤微生物生物量氮有显著影响,土壤碳/氮比和微生物生物量碳/氮比是调控真菌群落结构多样性的直接因素。总的来说,35年生华北落叶松林的土壤有机碳活性最小,土壤碳库稳定性较好,养分状况优于另外两个林龄华北落叶松林。     

磷脂脂肪酸法分析鹤山针叶林和荷木林的土壤微生物多样性

用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析广东鹤山两种人工林——针叶林和荷木林不同土层(0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm)的土壤微生物群落结构。结果表明,两种人工林的磷脂脂肪酸总量(PLFAs总量)、细菌特征脂肪酸(细菌PLFAs)、真菌特征脂肪酸(真菌PLFAs),以及革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌特征脂肪酸的含量都是0~20 cm土层最高;荷木林的PLFAs总量高于针叶林,但这种差异随土壤深度增加而递减, 且与土壤有机碳、全氮含量呈正相关。在相同土层,细菌PLFAs含量均显著高于真菌PLFAs含量。主成分分析表明,土壤微生物多样性及其丰富度受林型和土层综合作用的影响;单一的PLFAs中,i13:0、a13:0、17:0、cy17:0和16:0等脂肪酸对第一主成分的贡献较大;i16:0、cy19:0、18:1ω9c、i15:0、18:2ω6c和a17:0等脂肪酸对第二主成分贡献较大。     

长白山温带森林不同演替阶段土壤化学性质及微生物群落结构的变化

土壤微生物是生态系统物质循环和能量流动的驱动者,其群落结构可以用来表征土壤生态过程及其对地上植被变化的响应机制。本研究采用时空替代法在长白山地区选取了阔叶红松林演替序列的5个不同阶段:杨桦幼龄林、杨桦中龄林、杨桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定了土壤微生物群落组成和结构,分析了其随地上植被演替过程的变化,同时比较了不同演替阶段土壤化学性质差异。结果表明:随着演替的正向进行,土壤总有机碳、全碳、全氮、全磷含量显著提高,碳氮比逐渐下降。土壤微生物生物量、群落结构及组成发生明显变化:土壤微生物总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs含量显著增加;真菌PLFAs(18:2ω6c)先增加后减少,中期阶段的杨桦成熟林土壤真菌PLFA含量最高,同时细菌/真菌最小;革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)随着演替的进行逐渐增大。土壤微生物生物量与土壤全碳、总有机碳、全氮、全磷含量呈显著正相关,与碳氮比呈显著负相关;冗余分析(RDA)结果显示,全碳、总有机碳、全氮和碳氮比是影响土壤微生物群落结构的主要因素。本研究表明,随着植被演替的正向进行,土壤质量逐渐提高;土壤微生物群落组成明显改变;土壤微生物群落结构与土壤理化性质显著相关。     

耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构的影响

为探究不同耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构和多样性的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了土壤团聚体中微生物群落。试验设置4个耕作处理,分别为旋耕+秸秆还田(RT)、深耕+秸秆还田(DP)、深松+秸秆还田(SS)和免耕+秸秆还田(NT)。结果表明:与RT相比,DP处理显著提高了原状土壤和>5 mm粒级土壤团聚体中真菌PLFAs量和真菌/细菌,为真菌的繁殖提供了有利条件,有助于土壤有机质的贮存,提高了土壤生态系统的缓冲能力;提高了5～2 mm粒级土壤团聚体中细菌PLFAs量,降低了土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,改善了土壤营养状况;提高了<0.25 mm粒级土壤团聚体中微生物丰富度指数。总的来说,深耕+秸秆还田(DP)对土壤团聚体细菌和真菌生物量有一定的提高作用,并且在一定程度上改善了土壤团聚体微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和保持土壤微生物多样性。冗余分析结果表明,土壤团聚体总PLFAs量、细菌、革兰氏阴性菌和放线菌PLFAs量与土壤有机碳相关性较强,革兰氏阳性菌PLFAs量与总氮相关性较强。各处理较大粒级土壤团聚体微生物群落主要受碳氮比、含水量、pH值和团聚体质量分数的影响,较小粒级土壤团聚体微生物群落则主要受土壤有机碳和总氮的影响。     

南亚热带红椎和格木人工幼龄林土壤微生物群落结构特征

采用氯仿熏蒸浸提法和磷脂脂肪酸法(Phospholipids fatty acid,PLFA)研究了我国南亚热带地区非固氮树种红椎(Castanopsis hystrix)和固氮树种格木(Erythrophleum fordii)人工幼龄林土壤微生物生物量与微生物群落结构特征。结果表明,在旱季和雨季,红椎幼龄林土壤微生物总PLFAs量,细菌PLFAs量、放线菌PLFAs量及丛枝菌根真菌PLFAs量均大于格木幼龄林。红椎幼龄林土壤PLFA Shannon多样性指数(H_(PLFA))在旱季和雨季均大于格木幼龄林。主成分分析表明,土壤微生物群落结构组成受到林分类型和季节的双重影响。冗余分析表明,土壤硝态氮(NO_3~--N)含量、土壤含水量、p H及土壤微生物生物量氮(MBN)与特征磷脂脂肪酸之间呈显著相关关系。以上结果表明固氮树种格木与非固氮树种红椎人工幼龄林对土壤微生物生物量和群落结构的影响存在显著差异。     

不同放牧与围封高寒灌丛草地土壤微生物群落结构PLFA分析

土壤微生物群落可以指示土壤质量变化,是土壤生态系统变化的预警及敏感指标。采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法研究了高寒杜鹃灌丛草地不同强度放牧及围封后,土壤微生物群落结构特征的变化规律和响应。结果显示,高寒杜鹃灌丛草地土壤总PLFA量、细菌生物量、真菌生物量和放线菌生物量均随着放牧强度的增大而显著降低(P0.05)。重牧灌丛草地,围封后的土壤总PLFA量、细菌生物量、放线菌生物量、G~+/G~-和压力指数显著高于放牧处理,而细菌/真菌比显著低于放牧处理;中牧灌丛草地,围封后的土壤总PLFA量、细菌生物量、细菌/真菌比显著高于放牧处理,而真菌生物量和压力指数显著低于放牧处理;轻牧灌丛草地,围封处理的土壤各生物量和生物量比值与放牧处理无显著差异。PLFA主成分分析表明:主成分一(PC1)主要包括14:0、15:0、10Me16:0和18:1ω9c等直链饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸,占PC1的53.68%;主成分二(PC2)主要包括由i16:0、16:1ω7c、i17:0、cy17:0、17:0、18:1ω9t、18:0和cy19:0等支链饱和脂肪酸和环丙烷脂肪酸组成,占PC2的51.34%;各处理样地土壤微生物群落结构相似;围封处理的响应程度大于放牧处理。相关性分析表明,土壤总PLFA量、细菌生物量、真菌生物量和放线菌生物量与土壤有机碳、全氮均呈极显著正相关,细菌/真菌比值与土壤有机碳、全氮呈极显著负相关。以上表明过度放牧降低了高寒灌丛草地土壤微生物活性,显著降低了土壤微生物生物量,适度放牧和围封可维持土壤微生物群落结构的稳定,围封有利于过度放牧草地土壤微生物的恢复。     

不同林龄落叶松人工林土壤微生物生物量碳氮的季节变化

为从土壤微生物生物量角度分析不同林龄落叶松人工林的土壤肥力状况,对辽宁东部山区两种林龄(9年生,幼龄林;43年生,成熟林)落叶松人工林不同土层(腐殖质层和矿化层)微生物生物量碳、氮季节变化进行了监测,并分析了微生物生物量碳氮的季节变化与土壤养分及水分的关系.结果表明:两种林龄落叶松腐殖质层微生物生物量碳、氮含量均高于矿化层;在腐殖质层,幼龄林微生物生物量碳、氮含量高于成熟林.方差分析表明,在春、秋季节,同一土层两林龄土壤微生物生物量碳、氮含量之间差异达到显著水平(P<0.01).在观测的3个季节内,幼龄林腐殖质层的微生物生物量碳基本无变化,而成熟林的微生物生物量碳在秋季达到最高;两种林龄落叶松微生物生物量氮均在夏季达到最高.在矿化层,两种林龄落叶松微生物生物量碳、氮均在秋季达到最大.相关分析发现,微生物生物量碳、氮之间以及土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳、全氮呈显著正相关,而与土壤水分无相关性;另外,落叶松人工林内的灌木种类和数量以及季节性温度变化对土壤微生物生物量碳氮也有影响.上述结果表明,研究区域土壤微生物生物量碳、氮的季节波动与土壤养分状况密切相关,幼龄林土壤养分状况优于成熟林.     

西藏那曲地区高寒草甸不同放牧方式下土壤微生物群落结构特征

以不同放牧方式下那曲高寒草甸为研究对象,通过比较土壤化学性质和土壤磷脂脂肪酸(PLFA)研究土壤微生物群落结构的变化.结果表明： 土壤化学性质(总有机碳、全磷和硝态氮含量)和微生物生物量碳总体表现为休牧7年>自由放牧>禁牧;除真菌细菌比外,土壤PLFA总值、细菌PLFA值、真菌PLFA值、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌PLFA值均表现为休牧7年>禁牧5年>自由放牧>禁牧7和9年.主成分分析(PCA)表明：第1主成分(PC1=74.6%)主要由单烯脂肪酸、多烯脂肪酸、支链饱和脂肪酸组成;第2主成分(PC2=13.2%)主要由直链脂肪酸和部分单烯脂肪酸组成.土壤微生物生物量碳(MBC)和PLFA总值之间有较好的相关性.与禁牧方式相比,休牧最适宜于那曲高寒草甸健康稳定,轻度放牧也有利于高寒草甸的稳定.     

中亚热带地区两种森林植被类型土壤微生物群落结构

利用磷脂脂肪酸(PLFA)生物标记法分析了中亚热带地区罗浮栲天然林和相邻的杉木人工林土壤微生物群落结构特点.结果表明: 两种植被类型的磷脂脂肪酸总量、细菌特征脂肪酸、真菌特征脂肪酸、放线菌特征脂肪酸、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌特征脂肪酸含量均为0～10 cm高于10～20 cm土层,罗浮栲天然林高于杉木人工林.在两种植被类型的两个土层中,细菌PLFAs含量均显著高于真菌PLFAs含量.两种植被类型中,细菌PLFAs含量约占PLFAs总量的44%～52%,而真菌仅占6%～8%,表明细菌在该地区两种植被类型土壤中处于优势地位.主成分分析表明,土壤微生物群落结构差异主要由植被类型差异引起,土层深度的影响相对较小.相关分析显示,革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌以及细菌的PLFAs含量与pH呈显著负相关,与含水量呈显著正相关;土壤微生物主要类群PLFAs含量与总氮、有机碳、C/N和铵态氮均呈显著正相关.     

毛竹高速生长期土壤碳氮动态及其微生物特性

研究了典型毛竹林毛竹高速生长期间土壤碳氮动态及其微生物生态特性。结果表明:毛竹高速生长期间,3个试验地土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮及总有机碳和水溶性有机碳(DOC)的含量均有不同幅度的下降,其中25℃蒸馏水提取DOC(25℃DOC)降幅分别达到51%、22%和223%,且25℃DOC下降幅度明显大于80℃DOC的下降幅度。随毛竹生长,土壤全氮和有机碳含量变化较为明显,相关分析表明两者呈极显著的正相关(R2=0.89**)。同时,土壤微生物量碳含量大幅度降低,由原来的800 mg/kg降到了525 mg/kg。采用PLFA法对土壤微生物群落结构进行了分析,代表细菌的饱和脂肪酸(14:0,16:0,18:0,20:0,i15:0,i16:0,i17:0,i18:0,a15:0,a17:0)基本上都分布在载荷图的右侧;代表真菌的不饱和脂肪酸(18:2w6,9c/18:0ANTE)分布在主成分载荷图的左侧,表明随着毛竹生长,土壤中细菌含量减少,真菌含量增加。说明毛竹的高速生长消耗了土壤中的碳氮,同时对土壤微生物群落结构产生了明显的影响。     

Variations in Soil Microbial Communities and Residues Along an Altitude Gradient on the Northern Slope of Changbai Mountain,China

Altitudinally-defined climate conditions provide specific vegetation types and soil environments that could influence soil microbial communities, which in turn may affect microbial residues. However, the knowledge is limited in terms of the degree to which microbial communities and residues present and differ along altitude. In this study, we examined the soil microbial communities and residues along the northern slope of Changbai Mountain, China using phospholipid fatty acid (PLFA) and amino sugar analysis, respectively. Soil samples were taken from five different vegetation belts defined by climates. Principal component analysis (PCA) revealed substantial differences in soil microbial community composition among study sites, appeared to be driven primarily by soil pH and C/N ratio on the first principal component (PC1) which accounted for 50.7% of the total sample variance. The alpine tundra was separated from forest sites on the second principal component (PC2) by a signifiscantly higher amount of fungal PLFA (18:2ω6,9). Soil pH and C/N ratio were also correlated with the ratios of Gram-positive to Gram-negative bacteria (Gm⁺/Gm⁻), glucosamine to galactosamine (GluN/GalN), and glucosamine to muramic acid (GluN/MurA). Both total PLFAs and amino sugars were positively correlated with soil organic carbon, inorganic nitrogen, available phosphorus and potassium. We concluded that soil pH and C/N ratio were the most important drivers for microbial community structure and amino sugar pattern, while substrate availability was of great importance in determining the concentrations of microbial communities and residues. These findings could be used to facilitate interpretation of soil microbial community and amino sugar data derived from measurements in latitude or managed forests.     

中亚热带地区米槠天然林土壤微生物群落结构的多样性

为了解土壤微生物群落的结构,采用磷脂脂肪酸方法对武夷山和建瓯的米槠(Castanopsis carlesii)天然林土壤微生物群落的结构多样性进行了研究。结果表明,两地米槠天然林的土壤微生物群落组成十分丰富,多样性指数、丰富度指数和均匀度指数分别为2.92~3.01、25.84~28.23 和0.88~0.90。0~10 cm土层的磷脂脂肪酸总量、细菌特征脂肪酸、真菌特征脂肪酸、放线菌特征脂肪酸、革兰氏阳性菌和阴性菌特征脂肪酸含量均高于10~20 cm土层的,且建瓯万木林自然保护区的高于武夷山国家级自然保护区。10~20 cm土层的革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌高于0~10 cm土层的;细菌特征脂肪酸含量显著高于真菌,表明细菌在土壤微生物群落结构中处于优势地位。主成分分析表明,土壤微生物群落结构的差异主要是由采样地点的不同引起。     

Long‐term effects of vegetational restoration on soil microbial communities on the Loess Plateau of China

Soil microbial communities are important indicators for evaluating the effectiveness of vegetational restoration. The ability of soil microbial communities to recover under six types of restoration was examined using Biolog, phospholipid fatty acid (PLFA), and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Soil samples were collected from eroded loessial soils that had been restored for 30 years on the Loess Plateau with natural grass, black locust, korshinsk peashrub, Chinese pine, and mixed forest of Chinese pine‐indigo and black locust‐indigo. Part of sloped farmland that had not been restored represented pre‐restoration conditions. An 80‐year‐old forest of Chinese arborvitae represented the end point of restoration. Soils that were originally farmed but have been under restoration treatments for the past 30 years had significantly higher average well‐color development, total PLFAs, bacterial PLFAs, fungal PLFAs, and Shannon indices of catabolic diversity, structural diversity, and bacterial phylogenetic diversity. These indicators, though, were lower than those for the native forest. Principal component analysis significantly separated the sloped farmland, Chinese arborvitae, and the six types of restoration. Redundancy analysis indicated that pH, total organic carbon, total nitrogen, available nitrogen, and available phosphorus were the most important environment factors in affecting soil functional diversity, and C/N ratio and available nutrients were the main properties in determining microbial community structure. Vegetational restoration substantially increased microbial biomass and microbial physiological activity, and shifted microbial community structure, but the community structures and compositions did not recover to the status of the natural forest during the early stage (<30 years) of vegetational restoration.