岷江上游干旱河谷优势灌丛群落土壤生态酶化学计量特征

与碳(C)、氮(N)和磷(P)分解矿化相关的土壤生态酶的相对活性可以揭示微生物生长和代谢过程的能量限制。尽管干旱生态系统愈来愈受到生态学家的关注,但在土壤水分有效性限制和斑块状分布的植被背景下,探讨土壤酶活性化学计量特征,及其与土壤物理、化学因子和土壤微生物群落结构的关系的相关研究仍十分缺乏。通过调查岷江干旱河谷不同水分梯度4个研究样地(两河口、飞虹、撮箕和牟托)灌丛及其丛间空地的土壤物理化学性质、微生物群落组成和土壤生态酶活性,探讨不同水分梯度样地间及灌丛和空地间土壤酶活性计量的分布特征。结果显示,岷江干旱河谷土壤C∶N∶P酶活性化学计量表现出了与全球尺度上酶活性化学计量的相对特异性(C∶N∶P=3∶2∶2 vs.1∶1∶1)。整体上,岷江干旱河谷区域土壤微生物生长代谢存在一定程度的N限制。虽然酶活性化学计量特征在所有空地和灌丛土壤之间总体未表现出显著差异,但对各研究地的进一步分析表明,两个相对干旱的两河口和飞虹样地表现出更为明显的N限制,而两个相对湿润的撮箕和牟托样地则存在一定的P限制。这种样地间的差异性主要受土壤水分有效性的驱动。逐步回归分析表明,土壤含水量是不同样地间土壤C∶N酶活性比(ln(BG)∶ln(NAG+LAP))和N∶P酶活性比(ln(NAG+LAP)∶ln(AP))的决定性影响因子。而土壤含水量与C∶N酶活性比具有显著正相关关系,与N∶P酶活性比表现为显著负相关关系。此外,土壤真菌、菌根真菌和真菌∶细菌比对土壤酶活性化学计量的影响,说明了真菌和菌根真菌类群对干旱河谷养分循环的重要作用。     

施磷对干旱胁迫下箭竹根际土壤养分及微生物群落的影响

以箭竹及其根际土壤作为研究对象,采用两因素随机区组实验,设置2种水分处理（正常浇水和干旱胁迫）和2种施磷量处理（施磷和不施磷）,探究施磷对干旱胁迫下箭竹根际土壤养分及微生物群落结构和多样性的影响。结果表明：（1）干旱胁迫显著降低了箭竹根际土壤中微生物量碳、可溶性有机氮和有效磷的含量,虽对箭竹根际土壤微生物群落的多样性无显著影响,但显著降低了箭竹根际土壤中总PLFA（phospholipid fatty acid contents）的含量和真菌、细菌、革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的PLFA含量以及革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌的PLFA比值,显著改变了箭竹根际土壤微生物群落结构,结果显著降低了箭竹的生物量。（2）施磷显著增加了受旱箭竹根际土壤中微生物量碳和有效磷的含量,虽大体上对受旱箭竹根际土壤微生物群落的多样性无显著影响,但显著增加了受旱箭竹根际土壤中总PLFA和真菌PLFA的含量,并在一定程度上增加了细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和放线菌的PLFA含量以及革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌和真菌/细菌的PLFA比值,也在一定程度上改善了受旱箭竹根际土壤微生物群落结构,从而改善受旱箭竹的生长。（3）主成分分析表明,干旱对箭竹根际土壤微生物群落结构的影响显著,而施磷的影响不明显。（4）相关分析发现,箭竹根际土壤微生物群落结构与箭竹根际土壤微生物量碳、可溶性有机氮及箭竹生物量呈显著正相关。综上,干旱降低了箭竹根际土壤养分含量和微生物生物量,改变了箭竹根际土壤微生物群落结构,抑制了箭竹的生长;施磷能增加受旱箭竹根际土壤养分含量和微生物生物量,改善受旱箭竹根际土壤微生物群落结构,进而改善受旱箭竹的生长。     

海拔对辽东栎林地土壤微生物群落的影响

以北京东灵山辽东栎林地土壤为对象,运用氯仿熏蒸-浸提法及磷脂脂肪酸分析(PLFA)法,研究林木生长季节土壤微生物群落随海拔梯度的变化特征.结果表明:随着海拔升高,辽东栎林土壤微生物生物量碳、氮,以及微生物各类群含量均有差异但不显著;土壤细菌/真菌升高,而革兰氏阳性菌(G+)/革兰氏阴性菌(G-)降低.土壤微生物生物量碳、氮以及细菌、真菌、G+细菌、G-细菌的含量与土壤含水量、有机碳、全氮呈显著正相关,土壤真菌含量与土壤碳氮比值呈正相关.土壤微生物群落组成结构(细菌/真菌和G+细菌/G-细菌)的变化主要受土壤温度和土壤含水量的显著影响,说明土壤微生物群落结构对环境条件的变化敏感.随着全球变暖的加剧,暖温带辽东栎林地土壤真菌和G+细菌的比例有升高的趋势.     

海拔梯度变化对中亚热带黄山松土壤微生物生物量和群落结构的影响

全球变暖对陆地生态系统造成一系列生态问题,使这些问题将随着全球平均气温的升高而进一步加剧。海拔梯度变化是研究气候变暖对陆地生态系统影响的一种重要手段。目前为止利用海拔梯度对微生物影响的研究尚未定论,其主要原因是忽略了植被类型的影响。因此,以中亚热带戴云山的3个海拔(1300、1450、1600 m)的黄山松(Pinus taiwanensis)林为研究对象,探究沿海拔梯度的变化,森林土壤微生物生物量和微生物群落结构的响应变化。结果表明:土壤碳氮磷养分(SOC、TN、TP)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)和丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阴性菌(GN)、真菌(Fungi)、总磷脂脂肪酸(T_(PLFA)),细菌∶真菌(F∶B)均随海拔升高显著下降,而革兰氏阳性菌∶革兰氏阴性菌(GP∶GN)随海拔升高呈相反的趋势。冗余分析(RDA)表明,温度(T)和可溶性有机氮(DON)是影响微生物群落结构的最重要的环境因子。研究表明:与1600 m海拔相比,1300 m海拔温度较高,土壤有机质矿化作用较强,土壤速效养分及微生物生物量随之增加,从而提高(Fungi)、细菌(Bacteria)等。因此,未来气候变暖将通过改变土壤碳氮磷养分来影响本区域微生物群落组成结构。这对进一步深入了解气候变化对山地生态系统土壤养分循环过程具有重要意义。     

三峡库区马尾松林土壤真菌群落特征及影响因素

土壤真菌是地下生物多样性的重要组成部分,在土壤碳和养分循环中发挥重要功能。本研究基于高通量测序技术对三峡库区22个马尾松林表层土壤(0～10 cm)真菌群落进行研究。结果表明: 子囊菌门与担子菌门为优势真菌类群,常见类群包括散囊菌目、红菇目和银耳目。真菌功能群以腐生真菌与外生菌根真菌为主,欧石南类菌根真菌也较常见。冗余分析表明,无论是对整个土壤真菌群落还是不同真菌功能群,环境变量对群落结构的影响均强于空间变量,说明在较小的空间尺度上生境过滤对土壤真菌群落结构的影响超过扩散限制。地上生物量、电导率、有效磷、容重、碳氮比、硝态氮、粉粒占比是影响真菌群落结构的主要环境因子,但影响不同真菌功能群的最关键环境因子存在差异。     

改变碳输入对亚热带人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响

通过在亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)和米老排(Mytilaria laosensis)人工林中设置互换凋落物、去除凋落物、去除凋落物+去除根系和对照处理来分析改变地上、地下碳输入对人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响。结果显示,改变地上、地下碳输入对土壤微生物生物量碳、氮的影响因树种而异。在米老排林中,土壤微生物生物量不受碳源的限制。而在杉木林中,加入米老排凋落物、去除凋落物和去除凋落物+去除根系3种处理中土壤微生物生物量碳、氮具有明显增加的趋势。磷脂脂肪酸分析结果显示,杉木林中,添加高质量的米老排凋落物后,革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了24%、24%、53%、25%、28%,革兰氏阴性细菌和丛枝菌根真菌的相对丰度均有显著增加。与对照相比,杉木林中去除凋落物后革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了22%、29%、44%、25%、52%,真菌与细菌比值显著增加了21%。但是,去除凋落物+去除根系处理对两个树种人工林土壤微生物群落组成均无显著影响。米老排和杉木林土壤微生物生物量碳、氮的季节变化格局不同,土壤养分有效性可能是驱动土壤微生物生物量季节变化的主要因子。未来研究需要关注凋落物和根系在不同树种人工林中对土壤微生物群落的相对贡献。     

短期封育对科尔沁沙地榆树疏林土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物群落结构变化及其与土壤养分和酶活性相互作用的研究能够客观认识短期封育对沙地退化榆树疏林生态系统功能恢复的影响。本研究以短期封育和自由放牧的榆树疏林为对象,采用16S rRNA基因和ITS基因高通量测序技术研究了短期封育和自由放牧对科尔沁沙地榆树疏林土壤微生物群落组成变化特征及其与土壤养分和酶活性的相互关系。结果表明,沙地榆树疏林土壤中最优势细菌和真菌类群分别为放线菌门和子囊菌门,其在封育区和放牧区占有比例分别为40.63%和43.02%,76.19%和66.42%;封育后的沙地榆树疏林土壤细菌由缓慢生长型细菌主导转变为快速生长型细菌主导;封育不仅明显增加了土壤细菌和真菌的特有OTU数量,而且降低了土壤细菌/真菌比值,同时封育使土壤真菌的α-多样性和丰度分别比放牧区提高77.89%和70.78%,说明封育改善了土壤真菌栖息环境,有利于真菌的生长;土壤养分和酶活性与土壤细菌和真菌的相互作用在封育区更显著,表明短期封育能够显著影响沙地榆树疏林土壤微生物的群落组成。     

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.     

喀斯特地区三种人工林土壤微生物群落结构特征

为揭示不同人工植被修复模式对喀斯特土壤微生物群落的影响,采用氯仿熏蒸提取法和磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid, PLFA)法研究人工构建的降香黄檀(Dalbergia odorifera)纯林(PDOP)、顶果木(Acrocarpus fraxinifolius)纯林(PAFP)、顶果木×降香黄檀混交林(MADP)对土壤微生物生物量及土壤微生物群落结构的影响。结果表明:(1)PDOP的土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量显著高于PAFP和MADP,PAFP显著高于MADP。(2)三种人工林土壤真菌、丛枝菌根真菌和总PLFA含量无显著差异,但PDOP土壤细菌、放线菌、丛枝菌根真菌和总PLFA含量均高于PAFP和MADP,PAFP高于MADP。PDOP的土壤细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、放线菌的PLFA含量显著高于MADP。MADP的真菌细菌比显著高于PDOP,但与PAFP无显著差异。(3)冗余分析表明,土壤阳离子交换量、pH和C:N是影响土壤微生物群落组成的最主要影响因子。从三种人工林的土壤微生物生物量及微生物群落结构来看,在喀斯特地区MADP并未显示出酸性土地区混交林提高土壤微生物生物量、改善土壤微生物群落结构的优势,但混交林的真菌细菌比最高,更有利于提高土壤生态系统的稳定性。     

呼伦贝尔典型退化草原土壤理化与微生物性状

以内蒙古克鲁伦河流域呼伦贝尔典型草原为对象,设置了轻度、中度和重度退化3种类型样地,研究不同程度退化草原的物种组成、地上生物量、土壤理化性状、土壤微生物数量和酶活性,以及微生物生物量的变化.结果表明: 中度退化样地的群落物种丰富度最大,轻度退化样地的地上生物量显著高于重度退化样地.退化样地的土壤水分、养分(有机质、全氮),微生物量碳、氮,以及微生物数量和酶活性显著下降,土壤容重显著增加.退化样地的土壤微生物生物量碳、氮在128～185和5.6～13.6 g·kg^-1,土壤脱氢酶和脲酶活性均与土壤容重呈显著负相关,与土壤全氮、有机质、微生物数量以及微生物生物量碳、氮呈显著正相关,地上生物量与土壤细菌和真菌数量呈不同程度的正相关.     

Assessment of the spatial distribution of soil microbial communities in patchy arid and semi-arid landscapes of the Negev Desert using combined PLFA and DGGE analyses

Arid and semi-arid ecosystems are often characterized by vegetation patchiness and variable availability of resources. Phospholipid fatty acid (PLFA) and 16S rRNA gene fragment analyses were used to compare the bulk soil microbial community structure at patchy arid and semi-arid landscapes. Multivariate analyses of the PLFA data and the 16S rRNA gene fragments were in agreement with each other, suggesting that the differences between bulk soil microbial communities were primarily related to shrub vs intershrub patches, irrespective of climatic or site differences. This suggests that the mere presence of a living shrub is the dominant driving factor for the differential adaptation of the microbial communities. Lipid markers suggested as indicators of Gram-positive bacteria were higher in soils under the shrub canopies, while markers suggested as indicators of cyanobacteria and anaerobic bacteria were elevated in the intershrub soils. Secondary differences between soil microbial communities were associated with intershrub characteristics and to a lesser extent with the shrub species. This study provides an insight into the multifaceted nature of the factors that shape the microbial community structure in patchy desert landscapes. It further suggests that these drivers not only act in concert but also in a way that is dependent on the aridity level.     

锦鸡儿属灌丛化对草原化荒漠区土壤线虫群落组成和代谢足迹的影响

调查了内蒙古草原化荒漠区3种锦鸡儿[垫状锦鸡儿(Caragana tibetica)、荒漠锦鸡儿(C.roborovskyi)和狭叶锦鸡儿(C.stenophylla)]灌丛内、外土壤线虫群落多样性、组成和代谢足迹,以及相关的土壤理化性质和植物群落特征,旨在探讨锦鸡儿属灌丛对土壤线虫群落的影响,并分析这种影响是否具有灌木种间差异,同时从线虫功能团水平上探究灌丛如何通过非生物因素和生物因素影响线虫群落组成。结果表明：锦鸡儿属灌丛对土壤线虫多度、丰富度和多样性无显著影响,但却显著影响土壤线虫群落组成。原因是灌丛对土壤线虫群落具有物种选择性;灌丛可能主要是通过根系分泌物、凋落物质量等因素,而不是通过土壤理化性质和林下植物影响线虫群落组成。土壤线虫组成的变化引起线虫代谢足迹发生明显变化。灌丛内土壤线虫功能代谢足迹大于灌丛外(除狭叶锦鸡儿外),说明灌丛内土壤线虫群落对碳的利用率更高。3种锦鸡儿属灌木中,狭叶锦鸡儿的结构代谢足迹最大,表明狭叶锦鸡儿对捕食杂食类线虫代谢活性的促进作用更强。土壤线虫组成的变化通过线虫代谢足迹导致土壤食物网结构发生显著性变化。狭叶锦鸡儿灌丛土壤干扰程度低,营养富集状况好...     

丛枝菌根真菌在土壤氮素循环中的作用

作为植物需求量最大的营养元素,氮素是陆地生态系统初级生产力的主要限制因子。丛枝菌根真菌能与地球上80%以上的陆生植物形成菌根共生体,帮助宿主植物吸收土壤中的P、N等矿质养分。目前,丛枝菌根真菌与氮素循环相关研究侧重于真菌对氮素的吸收形态以及共生体中氮的传输代谢机制,却忽略了丛枝菌根真菌在固氮过程、矿化与吸收过程、硝化过程、反硝化过程以及氮素淋洗过程等土壤氮素循环过程中所起到的潜在作用,并且越来越多的证据也表明丛枝菌根真菌是影响土壤氮素循环过程的重要因子。总结了丛枝菌根真菌可利用的氮素形态及真菌的氮代谢转运相关基因的研究现状;重点分析了丛枝菌根真菌在调控土壤氮素循环过程中的潜在作用以及在生态系统中的重要生态学意义,同时提出了丛枝菌根真菌在土壤氮素循环过程中一些需要深入研究的问题。     

间作栽培对连作马铃薯根际土壤微生物群落的影响

连作严重影响了作物的产量和品质,而土壤微生物群落结构与功能对土壤生态系统和植物健康至关重要。以连作10a土壤为基质,单作马铃薯为对照,采用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids)、BIOLOGA技术和真菌形态学鉴定方法,研究了玉米、蚕豆与马铃薯间作模式下土壤微生物群落结构、功能和丛植菌根(Arbuscular Mycorrhizal)真菌对土壤环境变化的响应。结果表明:间作调控下,马铃薯根际土壤微生物主要类群结构发生显著改变;玉米间作马铃薯,土壤微生物群落总生物量降低,但群落功能多样性提高,促进了以羧酸类、多聚化合物、芳香类化合物、氨基酸类化合物为碳源的微生物类群代谢活性增强;蚕豆间作增加了土壤微生物总生物量,仅促进了以碳水化合物为碳源的微生物类群代谢活性。间作改变了作物根际土壤AM真菌的种、属数,AM真菌多样性降低,优势种由明球囊霉、地球囊霉转变为玉米间作体系里的福摩萨球囊霉、球泡球囊霉;蚕豆间作体系里福摩萨球囊霉和疣状无梗囊霉是优势种。间作栽培下AM真菌优势种群的变化可能受植物间的共生关系、微生物结构与功能等因素的制约。间作条件下,玉米显著影响了马铃薯根际土壤微生物群落功能多样性,而蚕豆则显著改变了微生物群落结构多样性;玉米、蚕豆对马铃薯根际土壤微生物群落功能与结构变化的影响不同步;间作调控后持续的土壤微生物群落结构与功能观察才有助于解释土壤微生物结构变化引起的功能响应。     

Simulated Nitrogen Deposition Causes a Decline of Intra- and Extraradical Abundance of Arbuscular Mycorrhizal Fungi and Changes in Microbial Community Structure in Northern Hardwood Forests

Increased nitrogen (N) deposition caused by human activities has altered ecosystem functioning and biodiversity. To understand the effects of altered N availability, we measured the abundance of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and the microbial community in northern hardwood forests exposed to long-term (12 years) simulated N deposition (30 kg N ha⁻¹ y⁻¹) using phospholipid fatty acid (PLFA) analysis and hyphal in-growth bags. Intra- and extraradical AMF biomass and total microbial biomass were significantly decreased by simulated N deposition by 36, 41, and 24%, respectively. Both methods of extraradical AMF biomass estimation (soil PLFA 16:1ω5c and hyphal in-growth bags) showed comparable treatment responses, and extraradical biomass represented the majority of total (intra-plus extraradical) AMF biomass. N deposition also significantly affected the microbial community structure, leading to a 10% decrease in fungal to bacterial biomass ratios. Our observed decline in AMF and total microbial biomass together with changes in microbial community structure could have substantial impacts on the nutrient and carbon cycling within northern hardwood forest ecosystems.     

Soil fungal composition changes with shrub encroachment in the northern Chihuahuan Desert

Woody species encroachment of grasslands globally causes many socioecological impacts, including loss of grazing pastures and decreased biodiversity. Soil microbial communities may partially regulate the pace of shrub encroachment, as plant-microbial interactions can strongly influence plant success. We measured fungal composition and activity under dominant plant species across a grassland to shrubland transition to determine if shrubs cultivate soil microbial communities as they invade. Specifically, soil microbial communities, abiotic soil properties, and extracellular enzyme activities were quantified for soils under four common Chihuahuan Desert plant species (three grasses, one shrub) in central New Mexico, U.S.A. Extracellular enzyme activity levels were fairly consistent under different plant species across the grassland to shrubland transition. Activity levels of two enzymes (alkaline phosphatase and beta-N-acetyl-glucosaminidase) were lower in the ecotone, presumably because soil organic matter content was also lower in ecotone soils. Community composition of soil fungi mirrored patterns in the plant community, with distinct plant and fungal communities in the shrubland and grassland, while grassland-shrubland ecotone soils hosted a mix of taxa from both habitats. We show that shrubs cultivate a distinct microbial community on the leading edge of the invasion, which may be necessary for shrub colonization, establishment, and persistence.     

氮磷添加对内蒙古温带典型草原土壤微生物群落结构的影响

选取内蒙古温带典型草原,进行连续6a氮磷添加试验,采用土壤特征微生物PLFA生物标记技术,研究6个氮添加水平N0(0 kg N hm-2a-1)、N1(56 kg N hm-2a-1)、N2(112 kg N hm-2a-1)、N3(224 kg N hm-2a-1)、N4(392 kg N hm-2a-1)、N5(560 kg N hm-2a-1)和6个磷添加水平P0(0 kg P hm-2a-1)、P1(15.5 kg P hm-2a-1)、P2(31 kg P hm-2a-1)、P3(62 kg P hm-2a-1)、P4(93 kg P hm-2a-1)、P5(124 kg P hm-2a-1)对土壤特征微生物PLFA生物标记数量和土壤微生物群落结构的影响。结果表明:(1)随氮添加量增加,土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)含量和土壤细菌PLFA生物标记数量、放线菌PLFA生物标记数量呈上升趋势,土壤G+/G-呈增加趋势;各氮添加水平对土壤真菌PLFA生物标记数量无显著差异,随氮添加量增加,土壤真菌/细菌比降低。(2)随磷添加量增加,土壤总磷脂脂肪酸(PLFA)含量、土壤细菌PLFA生物标记数量、放线菌PLFA生物标记数量、真菌PLFA生物标记数量及真菌/细菌比值呈先上升后下降趋势,均以P3水平(62 kg P hm-2a-1)处理最高,说明适宜的磷添加对内蒙古温带典型草原土壤微生物繁殖和菌落结构有显著影响。