土壤微生物群落构建理论与时空演变特征

土壤微生物作为陆地生态系统的重要组成部分,直接或间接地参与几乎所有的土壤生态过程,在物质循环、能量转换以及污染物降解等过程中都发挥着重要作用。对土壤微生物时空演变规律及其形成机制的研究,不仅是微生物演变和进化的基础科学问题,也是预测微生物及其所介导的生态功能对环境条件变化响应、适应和反馈的理论依据。讨论了土壤微生物群落的定义、测度方法和指标,认为群落是联系动植物宏观生态学与微生物生态学的基础,群落构建机制是宏观和微观生态学都需要研究的核心科学问题;从生态学的群落构建理论出发,阐述了包括生态位理论/中性理论、过程理论和多样性-稳定性理论在土壤微生物时空演变研究中的应用,以及微生物群落在时间和空间上的分布特征及其尺度效应;确立了以微生物群落构建理论为基础、不同时空尺度下土壤微生物群落演变特征为主要内容的微生物演变研究的基本框架。     

全球变化下海岸带微生物生态研究进展

海岸带地区是元素循环最活跃的自然区域之一,微生物作为地球元素循环的主要驱动者,对该区域生态系统中物质转化与能量流动起着至关重要的作用。本文从典型海岸带生态系统：海岸带湿地、海草床与海藻森林、近岸水体出发,围绕微生物参与的碳、氮循环过程以及其中的温室气体排放情况,综述了在全球气候变化与人为活动干扰的作用下,海岸带地区的微生物群落对外界环境变化的响应机制以及生态功能维持机制,最后对海岸带系统中微生物生态研究进行了初步的展望。     

根际微型土壤动物——原生动物和线虫的生态功能

从养分释放、土壤有机碳积累和稳定、根系激素效应、微生物多样性和功能稳定性、地上部多营养级关系及污染土壤生物修复概述了根际微型土壤动物(原生动物和线虫)对根际生态功能的影响,特别针对微型土壤动物与微生物和根系的相互作用探讨了可能的机制。微型土壤动物的选择取食、主动迁移和代谢分泌行为,不仅贡献根际生态功能,而且对土壤整体及地上部群落有强烈的影响。总之,不考虑根际微型土壤动物与微生物和根系的相互作用,就不可能对根际生态功能和调控机制有全面的认识。     

土壤微生物生态过程与微生物功能基因多样性

土壤微生物在陆地生态系统中具有重要的生态功能,包括参与地球化学物质循环、污染物降解、环境剧烈变化的缓冲等.土壤微生物的生态功能与土壤功能联系密切,微生物群落结构与组成变化会直接影响土壤功能的发挥.土壤微生物通过具有生物活性的酶参与一系列的代谢活动,编码酶的功能基因成为微生物功能标记物.近10年中,以功能基因多样性为核心的分子生态学研究迅速发展,为从功能基因角度了解土壤微生物的生态功能提供了一个新的切入点.本文综述了与土壤微生物生态功能相关的功能基因多样性研究进展,并对该领域的发展前景提出展望.     

温带荒漠生物土壤结皮微生物群落结构与功能演替研究综述

生物土壤结皮(biological soil crusts,BSC)在荒漠植被的恢复及稳定性维持方面发挥了重要作用,被誉为“荒漠生态系统工程师”。BSC微生物群落是其发挥功能的主要成分,参与了BSC的形成、土壤性状的改善、土壤团聚体的稳定及植被的发育等过程。由于技术方法的限制,以往对BSC微生物群落发育如何调控荒漠植被稳定性的机理尚不清楚。近年来,随着土壤微生物组学技术的快速发展,BSC微生物群落组成及其功能的研究取得了较大进展,关于BSC微生物群落对荒漠生态系统贡献的认识日渐清晰。本文总结了温带荒漠BSC演替过程中微生物不同类群细菌、真菌、古菌群落的组成结构及参与碳氮循环的潜在功能变化,并对影响微生物群落结构和功能的土壤因素进行了剖析,阐释了BSC微生物群落与土壤功能性状相互作用及协同演替的模式,厘清了BSC促进荒漠土壤改善的机理,为温带荒漠植被恢复及荒漠生态系统对全球贡献的理解提供了依据。     

伊贝根际微生物

<正>土壤微生物是土壤中最活跃的因子,一方面是土壤天然有机体的转化者,另一方面是土壤养分的源和库,与植物营养和土壤肥力密切相关,在土壤物质和能量循环转化过程中起着重要作用。在植物的整个生长期间,根系进行着活跃的代谢作用,向根外不断分泌有机物质,这些分泌物是根际微生物的重要营养和能量来源,其成分和数量影响着根际微生物的种类和繁殖。根际微生物的数量、活性和群落结构及其变化直接影响到植物吸收水分和养分。因此,植物、土壤和微生物之间存在着相互依赖、相互作用的复杂的三边关系[1-2]。     

Biolog方法在环境微生物群落研究中的应用

环境微生物群落研究具有非常重要的理论和应用价值。本文介绍了一种测定微生物代谢的Ｂｉｏｌｏｇ微平板法 ,以及这种新方法在环境微生物群落研究方面的应用成果。1　环境微生物群落研究的意义与手段1 .1　环境微生物群落的研究内容环境微生物是由多个种群 (ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ)组成的微生物群落 (ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ) ,不同种群之间存在着共生、互利、共存、竞争等各种复杂的关系 ,在物质循环和能量转化过程中发挥着重要作用。对环境微生物群落的研究可以从微生物的量 ,代谢活性 ,群落结构及代谢功能等几个不同层面上进行。其中 ,微生物…     

季节变化对沙漠生态系统土壤中自由生活线虫和原生动物间营养关系的影响

选择沙漠常绿灌木丛枝霸王(Zygophyllum dumosum)群落及群落间的开阔地带采样,研究土壤线虫和原生动物的种群大小、物种组成及营养结构.本研究共获线虫29属,裸变形虫33属90种;在所获各类原生动物中,鞭毛虫和纤毛虫均为食细菌类群,而鞭毛虫个体数量最多;在沙漠生态系统中,土壤湿度被认为是影响生物活性的最重要因素之一.然而,本研究显示:土壤湿度对线虫和原生动物是否重要取决于这些动物对土壤湿度的生理生态适应能力;土壤线虫和原生动物的体型大小、生活史策略和活动能力与土壤湿度的有效性相关不显著,但它们对微生物和微小土壤动物区系间的相互作用有重要影响,在干旱生态系统中,这种影响能够显著改变土壤生态系统短期的养分循环.本研究还表明,土壤线虫和原生动物种群间的关系主要取决于两者营养类群组成的变化.     

土壤动物多样性及其生态功能

土壤无脊椎动物生物量通常小于土壤生物总生物量的10%,但它们种类丰富,取食行为及生活史策略多种多样,且土壤动物之间,土壤动物与微生物之间存在着复杂的相互作用关系。土壤动物的生态功能主要通过取食作用(trophic effect)和非取食作用(non-trophic effect)来实现。原生动物数量大、周转快,故原生动物本身的代谢活动(即取食作用)对碳氮矿化的贡献可以接近甚至超过细菌的贡献;然而大多数中小型土壤动物的本身代谢过程对碳氮矿化的贡献远低于土壤微生物,但它们可以通过取食作用来调节微生物进而影响碳氮的矿化。大型节肢动物中的蜘蛛和地表甲虫等捕食者经常活跃于地表,它们常常会通过级联效应对土壤生态系统产生重要的影响。蚯蚓、白蚁等大型土壤动物除可以通过取食作用以外,还可以通过非取食作用调控土壤微生物,进而显著影响土壤碳氮过程。土壤动物取食行为的多样性和复杂的非营养关系的存在造就了多维度的土壤食物网,给土壤动物的生态功能研究带来了巨大的挑战。介绍了土壤动物的多样性及主要的生态功能,并对研究的热点和前沿问题进行了探讨,以期引起关于土壤动物多样性及其生态功能的深入思考。     

土壤动物肠道微生物多样性研究进展

随着分子生物学技术方法的快速发展,动物肠道微生物已成为医学、动物生理学与微生物生态学等研究领域热点。土壤动物种类繁多,分布广泛,其作为陆地生态系统重要组分,是驱动生态系统功能的关键因子。土壤动物体内的微生物由于与宿主长期共存,在与宿主协同进化中形成了丰富多样的群落结构,能够影响土壤动物本身的健康,进而介导土壤动物生态功能的实现。近些年,土壤动物肠道微生物工作方兴未艾,日渐得到重视。总结了四个部分内容：1)首先总结了土壤动物肠道微生物多样性领域的研究现状,该领域年发文量逐年增长,且近十年增长快速。土壤模式生物肠道微生物多样性研究较多且更为深入。土壤动物肠道微生物多样性组成与驱动机制、共存机制及群落构建的理论研究是该领域前沿;2)进而展示了土壤动物肠道微生物多样性组成和研究方法,土壤动物肠道菌群组成以变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为主。早期工作基于传统分离培养,近年来新一代测序技术推动了该领域发展;3)接着关注了土壤动物肠道微生物的生态学功能,总体上体现在肠道微生物能帮助宿主分解食物基质、参与营养利用、影响寿命和繁殖及提高宿主免疫能力,且其能够影响土壤动物的气体排放及介导其对生态系...     

PFU原生动物群落生物监测的生态学原理与应用

原生动物是水生生态系统食物链中重要环节 ,发挥着十分重要的生态功能作用。在水环境质量变化评价与发展趋势预测中 ,与其它较高等生物类群比较 ,PFU原生动物群落在水质监测应用方面显示了诸多优点。系统地阐述了原生动物在水生生态系统中的地位与作用 ,重点介绍了原生动物评价水体污染的生态学基础及其优点和 PFU原生动物群落特征及其在水质监测应用中的优势。通过对国内外不同水质类型 PFU原生动物群落生物监测的典型案例研究 ,进一步论证了 PFU原生动物群落生物监测的生态学原理与应用优势     

大鹏半岛土壤纤毛虫的群落特点

通过对采自广东省地岛的土壤混合样品进行纤毛虫定性和相对定量的分析,研究了大鹏半岛土培纤毛虫的群落特点,其群落由４２种结毛虫组成,其中包括我国的新记录种４个;主要胡蝶形康纤虫（Ｃｏｈｎｉｌｅｍｂｕｓ ｖｅｘｉｌｌａｒｉｕｓ）、背沟肾形虫（Ｃｏｌｐｏｄａ ｈｅｎｎｅｇｕｙｉ）期氏肾形虫（Ｃ．ｓｔｅｉｎｉｉ）、苔藓织毛虫（Ｈｉｓｔｒｉｃｕｌｕｓ ｍｕｓｃｉｏｒｕｍ）、近亲殖口虫（Ｇｏｎｏｓｔｏｍｕｍ ｚ     

土壤动物粒径谱研究进展

群落结构如何响应环境变化是生态学研究长期关注的核心问题之一。粒径谱由个体大小和多度构建而来,与营养级转换速率相关、反映生态系统过程动态以及表征生态系统稳定性,可以将其视为一个综合的功能多样性指标用于预测和表征群落的组成以及生态系统功能如何响应环境压力。粒径谱研究最初始于水生生态系统,近年来被引入到土壤动物群落生态学的研究中。简要回顾粒径谱的概念由来及理论基础,分析比较了当前粒径谱研究中的4种易混淆类型,介绍了常用的两类土壤动物粒径谱构建方法及其生态学意义,梳理了土壤动物粒径谱对环境梯度响应与生态化学计量学相结合的研究进展,并指出了应用粒径谱研究土壤动物群落的难点及限制条件。未来,在基础理论研究方面,土壤动物粒径谱应关注个体大小与营养级位置及能量利用关系;在应用方面,土壤动物粒径谱可结合传统的分类方法广泛应用于指示环境污染、生态恢复、保育生物以及土地利用变化等。     

A comparison of vascular vegetation and protozoan communities in some freshwater wetlands of Northern Lower Michigan

Vascular vegetation and protozoan communities were sampled in seven wetland sites — two bogs, two fens, two marshes, and one swamp — in summer 1977. Two similarity indices were used to compare vascular vegetation and Protozoa from each site with all the other sites. Bog sites were the most distinct from other wetland types with respect to chemical and physical characteristics, dominant vascular vegetation, and protozoan species composition. The swamp site had the highest similarity to all other sites with respect to both dominant vascular vegetation and protozoan species. Protozoan communities from different wetland types were much more similar than dominant vascular species; however, the pattern of similarity between wetland sites was very similar for both groups (Pearson product-moment correlation coefficient = 0.76).Protozoan communities were also compared with those from several nearby lakes with respect to colonization rate onto polyurethane foam artificial substrates. The structure and dynamics of protozoan communities of wetlands were broadly different from those of other freshwaters, and somewhat unique to the other wetland types. Evidence for a high degree of eutrophy in certain bog lakes is presented.     

Influence of different fertilizer types of zucchini (Cucurbita pepo) on the structure of nematode communities

Increasing efficiency of production of vegetable crops is directly related to search for appropriate solution to increase their productivity. Organic amendments have been used for centuries to improve soil fertility and crop yield. Our study suggests that organic amendments can also be used as nematicidal agents. The survey was conducted on Experimental field of Department Horticulture at Agricultural University of Plovdiv, Bulgaria in 2009 on nematode infested sites. Combination with two types of fertilizers was used to investigate their effects on the community of soil nematodes. Characterization and comparative analysis among treatments of soil nematode community structure based on different ecological measures such as total nematode abundance, number of genera, trophic diversity and etc., was made. Changes in the composition and structure of nematode community as result of different fertilizer types were assessed.     

Protozoan community structure in a fractal soil environment.

Protozoan abundance was quantified, and 365 protozoan species were recorded, in 150 soil samples from an upland grassland in Scotland. Across the entire size range (2-200 pm) protozoan species richness varied by a factor of two, whereas abundance increased by a factor of 20 with decreasing body size. As the soil had fractal structure, the relatively flat species curve can be explained if spatial heterogeneity determines species number--for in a fractal environment, heterogeneity will be the same at all spatial scales. Community structure appeared to approach a temporary steady-state about six days after re-hydration of dried soil. A simple model based on combining the fractal character of increasing habitat area at smaller spatial scales, with the weight-specific energy requirements of protozoa, provided theoretical curves of abundance and biovolume on body size which provide a reasonable fit to real data. We suggest two possibilities--that the apparent competence of the theoretical model is fortuitous and the product of poorly understood dynamic elements of the trophic structure in the community; or that key elements of protozoan community structure in a fractal soil environment may be largely explained in terms of habitat space and energy requirements.     

土壤原生生物多样性及其生态功能研究进展

原生生物广泛分布在土壤和不同生境中, 其数量庞大、种类繁多, 在生态系统物质循环和能量流动以及维持土壤和植物健康中起着举足轻重的作用。与土壤其他生物类群相比, 原生生物分类体系和生态类型复杂, 分类鉴定困难且分子检测技术不够成熟, 目前对原生生物的认识相对不足。本文对当前原生生物的相关研究进展进行了总结和梳理, 系统阐述了原生生物的分类系统和营养功能群特征、土壤原生生物的多样性分布特征及影响因子, 重点介绍了原生生物群落在参与土壤养分循环、维持土壤和植物健康等中的功能作用, 并对未来的研究方向与应用前景进行了展望。对土壤原生生物的研究有助于我们深入认识土壤生物多样性资源, 并进行保护性地开发和利用, 维护土壤和生态系统健康。     

秦岭西部山地次生林和人工林大型土壤动物群落结构特征

人类对次生林生态系统的长期扰动必然会对地下生态过程产生深刻影响,而土壤动物群落结构和功能多样性对地下生态过程的演变有重要的指示意义.本文以小陇山林区恢复近30年的次生林和栽植近30年的油松、日本落叶松、欧洲云杉和粗枝云杉林为对象,通过对5种林型土壤动物群落密度调查,采用PCA排序和方差分析等方法,探讨了不同林型土壤动物群落结构特征和营养结构.结果表明:油松林和日本落叶松林土壤动物群落密度是次生林的3.0和2.1倍;油松和日本落叶松人工林土壤动物群落中消费者/分解者比值明显高于次生林,油松林和日本落叶松林消费者/分解者的比值显著高于欧洲云杉林和粗枝云杉林;不同人工林土壤动物群落结构存在明显差异,油松林和日本落叶松林土壤动物群落密度是粗枝云杉林的4.5和3.1倍,而油松林土壤动物群落类群丰富度是欧洲云杉林和粗枝云杉林的1.5倍.     

土壤原生动物对川滇高山栎恢复时间的响应及生长季动态

青藏高原东缘生态环境脆弱, 森林频繁遭到砍伐, 生物多样性受到严重威胁, 森林砍伐后的生态恢复成为研究热点。原生动物在生态恢复中作为指示生物起着重要作用。本文就未砍伐、砍伐后不同恢复时期(20年、10年和1年)生的川滇高山栎(Quercus aquifolioides)林的土壤理化性质和原生动物在生长季的变化进行比较研究, 以探讨生长季不同月份、不同恢复期的原生动物数量变化规律, 分析土壤理化性质与其相关性。结果表明: (1)恢复10年和1年的林地的鞭毛虫数量(193个/g干土, 164个/g干土)显著高于原始林地(22个/g干土), 肉足虫在恢复1年的林地中数量最多(600个/g干土), 纤毛虫数量则随次生演替进程逐渐增多。(2)在生长季不同月份原生动物的数量呈先增加后减少的趋势。鞭毛虫和肉足虫的峰值分别出现在7月和8月, 而纤毛虫的数量在7、8、9月明显高于6月。(3)原生动物数量与土壤理化性质密切相关。鞭毛虫数量与pH值呈显著正相关(P = 0.019), 纤毛虫数量与铵态氮(P = 0.002)和碳氮比呈显著正相关(P = 0.022), 肉足虫数量与硝态氮(P = 0.008)和碳氮比(P = 0.016)呈显著负相关。结果显示, 三种原生动物数量在生长季不同月份表现出较大的波动性, 其数量变化受土壤理化性质等多种因素调控。纤毛虫数量对川滇高山栎林砍伐恢复有正响应, 而鞭毛虫、肉足虫数量有负响应。