森林次生演替和土壤层次对微生物群落结构的影响

森林次生演替与生态系统结构和功能的动态变化密切相关。大多数研究主要关注植物群落以及土壤有机碳(SOC)的变化,然而土壤微生物群落如何响应森林次生演替还需要进一步探究。本研究以长白山森林次生演替序列(20、80、120、200和≥300年)和两个土壤层次为对象,采用磷脂脂肪酸微生物标志物,探究温带森林次生演替过程中地下微生物群落结构变化。森林次生演替改变了土壤微生物群落结构,主要归因于某些特定微生物类群的变化,演替前期革兰氏阴性菌和腐生真菌占主导,而在演替后期革兰氏阳性菌和丛枝菌根真菌占主导。另外,土壤有机质数量和质量差异是影响微生物群落结构和生物量的主要环境因素。森林演替前期和中期增加的SOC含量促进了微生物生物量,而演替后期增加的难分解芳香族有机组分抑制了微生物生物量合成。土壤层次间理化性质的差异导致微生物群落变化,有机质层高的SOC以及氮含量导致更多微生物生物量的合成。微生物群落在时间和空间尺度的变化及其驱动因素反映了生态系统结构和功能对环境变化的响应。     

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。     

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。     

中国西南典型森林土壤微生物在不同土壤深度下的变化特征

微生物生物量与群落结构在碳循环过程中起着至关重要的作用。底层土存有大量有机碳，但有关微生物群落的研究多集中在表层土壤，深层土壤的微生物群落变化及影响机制尚不确定。本研究采用磷脂脂肪酸技术分析西南地区西双版纳热带雨林、哀牢山亚热带阔叶林和丽江温带针叶林3种森林生态系统不同土壤深度(0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm)的土壤微生物生物量及群落结构，探讨其在不同森林类型及土壤深度下的变化特征及影响因素。结果表明：随土壤深度的增加，3种森林生态系统的有机碳和全氮逐渐降低，微生物生物量显著下降；真菌∶细菌比(F∶B)逐渐减小，革兰氏阳性菌∶革兰氏阴性菌比(G⁺∶G^-)显著增大，微生物群落结构由G^-为主的富营养型细菌结构逐渐转变为以G⁺为主的寡营养型细菌结构。3种森林生态系统的土壤生物量没有显著差异，但微生物群落结构差异显著。哀牢山亚热带阔叶林与丽江温带针叶林0～20 cm的F∶B显著大于西双版纳热带雨林，而西双版纳热带雨林0～100 cm的G⁺∶G^...     

高山林线土壤微生物群落结构对模拟增温的响应

研究土壤微生物群落结构对模拟增温的响应,对预测全球气候变化背景下土壤碳氮磷循环具有重要意义.采用开顶式生长室(OTC)模拟增温,研究了土壤有机质层和矿质土壤层真菌(F)、细菌(B)、革兰氏阳性菌(G⁺)和革兰氏阴性菌(G^-)PLFAs微生物量,以及真菌/细菌(F/B)和革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌(G^-/G⁺)比值对模拟增温的响应.结果表明: OTC模拟增温使空气温度增加0.87 ℃,土壤有机质层温度增加0.5 ℃,矿质土壤层温度增加0.23 ℃.土壤有机质层微生物群落组成比矿质土壤层对模拟增温的响应更敏感.细菌比真菌对模拟增温的响应更加敏感,模拟增温显著影响了土壤有机质层的F/B和G^-/G⁺比值,对矿质土壤层的所有PLFAs含量或比值均没有显著影响.微生物的PLFAs含量及真菌/细菌和G^-/G⁺比值总体呈现非生长季低于生长季前期和生长季后期.冗余分析表明,土壤中的碳含量(可溶性有机碳DOC 12.1%、凋落物可溶性碳DC 9.5%和全碳TC 3%)是微生物群落结构的决定性因素,可溶性组分(DOC和DC)对微生物群落结构的影响大于全量养分(全碳和总氮).     

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。     

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。     

土壤易氧化有机碳对西双版纳热带森林群落演替的响应

土壤易氧化有机碳（Readily oxidizable carbon,ROC）作为土壤中易被氧化且活性较高的有机碳,能够敏感反映群落植被环境与土壤环境的早期变化。为探明土壤ROC时空变化对热带森林次生演替的响应,以西双版纳热带森林不同次生演替阶段（白背桐群落、野芭蕉群落与崖豆藤群落）为研究对象,采用高锰酸钾氧化法测定并分析土壤ROC时空动态特征,探究这些变化与土壤微生物量碳及理化性质之间的相互关系。结果表明：（1）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量存在显著差异,其大小顺序为：野芭蕉群落（11.38 mg/g） > 崖豆藤群落（10.5 mg/g） > 白背桐群落（9.72 mg/g）;（2）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量的月份变化趋势基本一致,均表现为6月显著高于12月,且各月份间差异显著;（3）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量随着土层深度增加而递减,且不同土层间差异显著;（4）土壤有机碳、微生物量碳、全氮、水解氮和铵态氮显著影响土壤ROC含量的时空变化,而pH值与土壤ROC显著负相关。因此,土壤ROC对西双版纳热带森林群落演替具有敏感的响应,土壤总有机碳、微生物量碳、全氮、水解氮、铵态氮及pH是土壤ROC时空变化的主控因素。     

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.     

模拟酸沉降对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物群落结构的长期影响

土壤微生物是生态系统重要的组成成分, 尤其是在土壤风化严重, 养分贫瘠的热带和南亚热带森林生态系统中, 微生物在植物养分的获取、碳循环以及土壤的形成等生态过程中的作用尤为重要。该研究基于鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林长期(10年)的野外模拟酸沉降实验平台, 探究了土壤微生物群落结构对土壤酸化的响应。结果表明, 酸沉降处理显著降低土壤pH (即加剧酸化)。土壤酸化对微生物生物量碳(C)含量的影响不大, 但改变了土壤微生物生物量氮(N)和磷(P)的含量, 导致表层土壤(0-10 cm)微生物生物量C:P和N:P显著提高, 表明土壤酸化可能加剧了微生物P限制。土壤酸化还显著改变了土壤微生物群落结构, 导致次表层土壤(10-20 cm)真菌:细菌显著增加。进一步分析表明, 土壤pH和土壤有效P含量是影响土壤微生物群落最为主要的两个因素。     

云南松林次生演替阶段土壤细菌群落的变化

土壤细菌多样性是维持森林生态系统功能的关键因子,森林演替是影响其动态变化的重要因素。研究云南松林不同演替阶段土壤细菌群落结构及其多样性的变化规律,有助于深入理解森林生态系统恢复过程的驱动机制。本研究以云南省永仁县皆伐后形成的针叶林、针阔混交林和常绿阔叶林为对象,基于Illumina Hiseq高通量测序技术,分析森林演替过程中土壤细菌群落组成、结构、多样性及其影响因子的变化。结果表明: 土壤细菌的种群分类单元、Ace指数、Chao1指数和Shannon指数均随着演替进行呈减少趋势,演替早期阶段土壤的细菌总数、菌群丰富度及复杂程度最高。不同演替阶段细菌群落结构存在显著差异,其中,针阔混交林的差异最大,变形菌门和酸杆菌门为各演替序列共有的优势类群,放线菌门、绿弯菌门和Patescibacteria是演替早期的优势类群,且随着演替进行呈现减少趋势;变形菌门和WPS-2相对多度随演替进行呈增加趋势。土壤pH和乔木层物种丰富度是驱动次生演替过程中土壤细菌群落组成变化的关键因子。随着演替的进行,土壤细菌多样性减少,群落组成差异加大。     

易分解有机碳输入量对武夷山常绿阔叶林不同土层深度土壤激发效应的影响

土壤有机碳(SOC)的矿化在碳、氮循环过程中起着极为重要的作用。易分解有机碳的输入可以通过正(负)激发效应加快(减缓)原有SOC的矿化。然而,先前的研究更多关注易分解有机碳输入量对表层(0~20 cm)土壤激发效应的影响,而较少关注其对深层(>20 cm)土壤激发效应的影响。本研究利用¹³C标记葡萄糖(99 atom%)添加试验,研究葡萄糖添加量对武夷山常绿阔叶林表层(0~20 cm)和深层(30~40 cm)土壤激发效应的影响,并通过分析微生物群落组成的变化以及土壤可利用氮含量的变化探讨土壤激发效应产生的机理。结果表明:葡萄糖的添加抑制了表层和深层SOC的矿化(P<0.05),使SOC的矿化量分别减少了26%~61%与62%~68%,呈现负的激发效应,但激发强度因葡萄糖添加量和土层深度而异。对于表层土壤,激发强度随着葡萄糖添加量的增加而增加;而对于深层土壤,激发强度对葡萄糖添加量的响应并不敏感。而且,葡萄糖的添加并未显著影响表层和深层土壤的微生物量碳氮含量和微生物群落组成(总磷脂脂肪酸含量;细菌、真菌、放线菌磷脂脂肪酸含量以及细菌真菌比)(P>0.05)。土壤激发强度并非取决于土壤微生物群落组成,而是取决于土壤中可利用氮的含量,其可以分别解释表层和深层土壤激发效应变化的90.8%与63.4%。虽然葡萄糖的添加降低了土壤可利用氮的含量,但并未造成土壤氮的固持,这表明土壤现有可利用氮仍能够满足微生物对氮的需求。因此,在土壤矿质养分充足的情况下,微生物对外源易分解有机物的优先利用可能是负激发效应产生的主要原因。     

冰川消退带微生物群落演替及生物地球化学循环

冰川是生物圈重要组分之一。由于全球气候变化世界多地冰川加速消融,暴露原本被冰盖覆盖的区域,这些区域被称为冰川消退区域(glacier retreat area)或冰川前部区域(glacier foreland)。自暴露开始消退区随即发生初生演替,随着演替进行,物质循环逐步建立,生物量和土壤C、N总量逐步增加。生态系统C、N输入最初以矿化外来物为主,逐渐转变为以生物固C、固N为主。演替早期生态系统的发育主要受土壤C、N含量的限制,而演替后期的限制性营养物转变为P。演替区域土壤逐渐发育并促进生态位的分化,细菌、真菌、古菌,病毒及其他微生物群落的生物量和多样性不断增加直至达到该地区可承受的极值。随着生存条件的改善,不同生态策略物种的更替导致每个演替阶段微生物群落结构的差异。整体上,伴随演替进行微生物群落丰度、结构和活性呈现梯度性变化。气候变化对冰川消退带生态演替结果产生多方面的影响,而这些影响结果又综合反馈气候变化,因此目前难以准确估计气候变化对消退带生态演替的净效应。综述了近年冰川消退带微生物群落演替方面相关的研究结果,同时分别对该区域物质循环的建立、微生物群落演替和气候变化造成的影响这三个方面进行详细描述,并指出当前研究的不足。     

中亚热带常绿阔叶林不同演替阶段土壤活性有机碳含量及季节动态

为探明不同演替阶段土壤碳吸存潜力,选取演替时间为15a(演替初期)、47a(演替中期)、110a(演替后期)3个中亚热带常绿阔叶林,分析了各演替阶段的土壤有机碳(SOC)含量以及土壤微生物量碳(MBC)、可溶性碳(DOC)和微生物熵(SMQ)的季节变化。结果表明:演替中、后期不同土层的土壤SOC、MBC、DOC含量和SMQ均显著高于演替初期(P<0.05);与演替中期相比,演替后期土壤MBC、DOC含量有所降低,SOC含量和SMQ无显著差异。土壤SOC、MBC和DOC含量随土层加深而显著性降低(演替初、中期DOC除外),并随演替进行逐渐向腐殖质层富集。不同演替阶段MBC、DOC和SMQ均有显著季节变化,最低值出现在秋季,最高值随演替进程由冬季逐步转向夏季。相关分析表明,不同演替阶段土壤活性有机碳含量与土壤有机碳含量极显著相关(P<0.01),且土壤活性有机碳(MBC、DOC)和SMQ对土壤碳库变化更为敏感。     

Changes of the relationships between soil and microbes in carbon,nitrogen and phosphorus stoichiometry during ecosystem succession

AimsThe carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) stoichiometry (C:N:P) of soil profoundly influences the growth, community structure, biomass C:N:P stoichiometry, and metabolism in microbes. However, the relationships between soil and microbes in the C:N:P stoichiometry and their temporal dynamics during ecosystem succession are poorly understood. The aim of this study was to determine the temporal patterns of soil and microbial C:N:P stoichiometry and their relationships during ecosystem succession.MethodsAn extensive literature search was conducted and data were compiled for 19 age sequences of successional ecosystems, including 13 forest ecosystems and 6 grassland ecosystems, from 18 studies published up to May 2016. Meta-analyses were performed to examine the sequential changes in 18 variables that were associated with soil and microbial C, N and P contents and the stoichiometry. Important findings (1) There was no consistent temporal pattern in soil C:N along the successional stages, whereas the soil C:P and N:P increased with succession; the slopes of the linear relationships between soil C:N:P stoichiometry and successional age were negatively correlated with the initial content of the soil organic C within given chronosequence. (2) There was no consistent temporal pattern in microbial C:N:P stoichiometry along the successional stages. (3) The fraction of microbial biomass C in soil organic C (qMBC), the fraction of microbial biomass N in soil total N, and the fraction of microbial biomass P in soil total P all increased significantly with succession, in consistency with the theory of succession that ecosystem biomass per unit resource increases with succession. (4) The qMBC decreased with increases in the values of soil C:N, C:P, or N:P, as well as the stoichiometric imbalances in C:N, C:P, and N:P between soil and microbes (i.e., ratios of soil C:N, C:P, and N:P to microbial biomass C:N, C:P, and N:P, respectively). The C:N, C:P, and N:P stoichiometric imbalances explained 37%-57% variations in the qMBC, about 7-17 times more than that explainable by the successional age, illustrating the importance of soil-microbial C:N:P stoichiometry in shaping the successional dynamics in qMBC. In summary, our study highlights the importance of the theories of ecosystem succession and stoichiometry in soil microbial studies, and suggests that appropriately applying macro-ecological theories in microbial studies may improve our understanding on microbial ecological processes.     

藏东南典型暗针叶林不同土壤剖面微生物群落特征

深层土壤中的微生物群落对陆地生态系统养分和能量循环转化过程不可或缺,研究青藏高原典型暗针叶林带土壤微生物群落在土壤垂直剖面的变化特征,对深入认识高寒区域森林生态系统土壤微生物群落构建特征及全球变化影响预测具有重要意义。运用Illumina Miseq高通量测序技术和分子生态网络分析,研究藏东南色季拉山暗针叶林带表层（0-20 cm）和底层土壤（40-60 cm）微生物群落组成及分子生态网络结构。研究结果表明随着土壤深度增加,真菌和细菌的丰富度和Shannon多样性指数显著降低。主坐标分析（PCoA）显示土壤深度显著影响真菌和细菌的群落结构（P < 0.01）。不同微生物种群对土壤深度的响应有显著差异,座囊菌纲（Dothideomycetes）、银耳纲（Tremellomycetes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度随剖面加深而显著降低,而古菌根菌纲（Archaeorhizomycetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）则显著增加。分子生态网络分析发现,真菌网络以负相关连接为主（占总连接数65%-98%）,而细菌网络以正相关连接为主（69%-75%）,真菌和细菌网络中正相关连接的比例均随剖面加深而增加。底层土壤真菌和细菌网络的平均连接度和平均聚类系数均高于表层土壤,说明微生物网络随土壤深度的增加而变得更复杂。真菌网络的平均路径距离和模块性在底层土壤均大于表层土壤,意味着真菌网络应对环境变化的稳定性随剖面加深而增加,而细菌网络则正相反,在表层土壤的稳定性更强。真菌网络中连接节点的个数随剖面加深而增加,锤舌菌纲（Leotiomycetes）是连接网络模块的关键菌种;在细菌网络中模块枢纽和连接节点则随剖面加深而降低,并且放线菌门、变形菌门等关键种群在分子生态网络中的功能在表层和底层土壤有明显差异。综上所述,藏东南色季拉山暗针叶林带深层土壤中微生物群落特征与表层土壤有显著差别,揭示影响深层土壤微生物网络构建和稳定的关键种群,对深入理解和预测青藏高原森林生态系统对全球变化的响应与反馈有重要意义。     

生态系统演替过程中土壤与微生物碳氮磷化学计量关系的变化

土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征会显著影响微生物的生长、群落结构、生物量C:N:P化学计量及其代谢活动。然而生态系统演替过程中土壤-微生物C:N:P化学计量的时间格局及其协调关系还不明确。为此, 该研究收集了2016年5月以前发表的文献中19个生态系统演替序列(包括13个森林、6个草地生态系统)的土壤-微生物生物量C:N:P研究结果, 整合分析了其中土壤-微生物生态化学计量的时间动态, 结果表明: (1)生态系统演替过程中土壤C:N没有一致的时间格局, 而土壤C:P和N:P均随演替进程显著增加, 其中土壤C:N:P与演替时间之间线性关系的斜率与相应演替序列的初始土壤有机C含量呈负相关关系。(2)演替进程中土壤-微生物生物量C:N:P没有一致的时间格局。(3)微生物生物量C占土壤有机C百分比(qMBC)、微生物生物量N占土壤全N百分比、微生物生物量P占土壤全P百分比均随着演替进程而显著增加, 即单位资源所能支持的微生物生物量随着演替进程而增加, 这与宏观生态系统演替理论相符。(4) qMBC随着土壤C:N、C:P和N:P以及C:N、C:P和N:P化学计量不平衡性(即土壤C:N、C:P和N:P分别除以微生物生物量C:N、C:P和N:P)的增加而减小; 其中, C:N、C:P和N:P化学计量不平衡性解释了qMBC变异性的37%-57%, 是演替时间解释率的7-17倍, 表明土壤-微生物生态化学计量关系对qMBC演替动态有重要影响。该研究强调了生态化学计量学理论和生态系统演替理论在土壤微生物时间动态研究中的重要作用, 表明适当地融合生态学宏观理论于土壤微生物研究可以加深对土壤-微生物生态过程的认识。     

Deepened snow cover increases grassland soil carbon stocks by incorporating carbon inputs into deep soil layers

Climate-induced changes in snow cover can greatly impact winter soil microclimate and spring water supply. These effects, in turn, can influence plant and microbial activity and the strength of leaching processes, potentially altering the distribution and storage of soil organic carbon (SOC) across different soil depths. However, few studies have examined how changes in snow cover will affect SOC stocks, and even less is known about the impact of snow cover on SOC dynamics along soil profiles. By selecting 11 snow fences along a 570 km climate gradient in Inner Mongolia, covering arid, temperate, and meadow steppes, we measured plant and microbial biomass, community composition, SOC content, and other soil parameters from topsoil to a depth of 60 cm. We found that deepened snow increased aboveground and belowground plant biomass, as well as microbial biomass. Plant and microbial carbon input were positively correlated with grassland SOC stocks. More importantly, we found that deepened snow altered SOC distribution along vertical soil profiles. The increase in SOC caused by deepened snow was much greater in the subsoil (+74.7%; 40–60 cm) than that in the topsoil (+19.0%; 0–5 cm). Additionally, the controls on SOC content under deepened snow differed between the topsoil and subsoil layers. The increase in microbial and root biomass jointly enhanced topsoil C accumulation, while the increase in leaching processes became critical in promoting subsoil C accumulation. We conclude that under deepened snow, the subsoil had a high capacity to sink C by incorporating C leached from the topsoil, suggesting that the subsoil, originally thought to be climate insensitive, could have a higher response to precipitation changes due to vertical C transport. Our study highlights the importance of considering soil depth when assessing the impacts of snow cover changes on SOC dynamics.     

Soil physicochemical properties drive the variation in soil microbial communities along a forest successional series in a degraded wetland in northeastern China

The Sanjiang Plain is the biggest freshwater wetland locating in northeastern China. Due to climate change and human activities, that wetland has degraded to a successional gradient from the original flooded wetland to dry shrub vegetation and a forest area with lower ground water level, which may result in changes in soil microbiologic structure and functions. The present study investigated the microbial diversity and community structure in relation to soil properties along that successional gradient. The soil physico‐chemical properties changed significantly with degradation stage. The Shannon diversity index of both soil bacteria (5.90–6.42) and fungi (1.7–4.19) varied significantly with successional stage (both p < .05). The community structures of soil bacteria and fungi in the early successional stages (i.e., the wetland) were significantly determined by water content, total nitrogen, and available nitrogen concentrations in soils, while those in the later successional stages (i.e., forests) were significantly structured by soil organic carbon, soil pH, and available phosphorus concentrations. These results suggest that the soil microbial structure is mainly determined by soil properties rather than by plant community such as plant species composition along successional stages.     

黄土丘陵沟壑区不同植被恢复格局下土壤微生物群落结构

针对典型黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域坡面上单一刺槐林、单一撂荒草地以及林草搭配的草地-林地-草地及林地-草地-林地4种不同植被格局,利用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)谱图分析法对土壤微生物群落结构进行监测研究,旨在揭示坡面上不同的植被恢复格局对土壤微生物群落结构的影响。研究发现4种不同植被格局下,2种林草搭配的植被格局磷脂脂肪酸的结构比较相似,与单一植被格局相比,表层土壤中表征真菌的特征脂肪酸所占的比例有所提高。主成分分析显示4种植被格局0—10 cm土壤微生物群落结构存在差异,差异主要存在于2种林草搭配的植被格局与2种单一的植被格局之间,其中草地-林地-草地的植被格局与刺槐林和撂荒草地之间土壤微生物群落结构的差异均达到了显著水平。不同微生物菌群的量在4种植被格局土壤间显著性差异主要存在于表层土壤中的细菌菌群和革兰氏阳性菌,革兰氏阴性菌和真菌在4种植被格局土壤之间无显著差异。总之,4种不同植被恢复格局的土壤微生物群落结构存在差异且差异主要存在于表层土壤,坡面上人工林的种植及林草搭配的恢复模式较直接撂荒更有利于提高微生物菌群的生物量。