不同坡向凋落物分解对土壤微生物群落的影响

采用空间与时间序列并用的方法,对贵州茂兰喀斯特森林阳坡和阴坡凋落物的分解特征及土壤微生物进行1年的野外调查和测定,探讨凋落物分解规律及其对土壤微生物群落的影响。凋落物在分解1年后的质量损失率约为72%,在分解过程中的碳、磷元素表现为释放,氮元素表现出富集;土壤微生物各群落磷脂脂肪酸(PLFA)在分解过程中的平均含量表现为:细菌(149.8 nmol/g)放线菌(63.9 nmol/g)真菌(31.3 nmol/g),阳坡和阴坡的微生物总PLFA在180d(559.2 nmol/g)和360d(513.6 nmol/g)的含量显著高于分解前;随分解时间的增加,阳坡细菌特征磷脂脂肪酸18:1ω7c的含量增加最大,其次是cy19:0和真菌特征磷脂脂肪酸18:1ω9c,阴坡土壤微生物PLFA含量表现出减少的趋势,细菌特征脂肪酸18:1ω7c减少量最大,约9.42 nmol/g,其次是i15:0和真菌特征脂肪酸18:1ω9c,约减少4.29—4.86 nmol/g;凋落物养分释放特征与微生物群落间的Spearman相关分析表明,真菌群落与碳元素释放率呈显著正相关关系,细菌群落与凋落物碳、磷元素的释放呈极显著正相关关系,且阳坡凋落物分解对微生物群落的影响高于阴坡。坡向和凋落物养分释放量对喀斯特森林凋落物的分解及土壤微生物群落的影响较显著,特征磷脂脂肪酸18:1ω7c、cy19:0、i15:0和18:1ω9c对环境变化的响应较为敏感。     

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。     

土壤微生物群落结构对中亚热带三种典型阔叶树种凋落物分解过程的响应

通过小盆模拟试验研究了南方红壤丘陵区典型阔叶树种香樟、白栎和青冈的凋落物分解过程中土壤微生物群落结构的异同。结果表明:(1)凋落物含氮量:白栎>香樟>青冈;碳、木质素的含量以及碳/氮比、木质素/氮比:青冈>香樟>白栎;分解速率:白栎>香樟>青冈;(2)随着凋落物分解的进程,土壤微生物群落16 ∶ 0、15 ∶ 0、i16 ∶ 0、a17 ∶ 0、17 ∶ 0、18 ∶ 2ω6,9c和10Me18 ∶ 0的含量上升,18 ∶ 0、14 ∶ 0、16 ∶ 1ω7c、18 ∶ 1ω7c、cy19 ∶ 0、i19 ∶ 0和10Me19 ∶ 0的含量下降,饱和直链脂肪酸/单不饱和脂肪酸、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌以及cy19 ∶ 0/18 ∶ 1ω7c的比值都显著上升。(3)两个时期白栎凋落物处理土壤16 ∶ 0、15 ∶ 0、a15 ∶ 0、i16 ∶ 0、a17 ∶ 0、 17 ∶ 0、cy19 ∶ 0、18 ∶ 2ω6,9c、18 ∶ 1ω9c和10Me18 ∶ 0的含量显著高于香樟和青冈凋落物处理的土壤,细菌、真菌的磷脂脂肪酸含量以及磷脂脂肪酸总量显著高于香樟和青冈凋落物处理的土壤。随着阔叶凋落物的分解,变化的土壤环境对土壤微生物群落的胁迫增强,土壤微生物群落结构发生显著变化。与香樟和青冈的凋落物相比,白栎凋落物碳/氮比和木质素/氮比低、分解快,能显著改善土壤微生物群落结构,更有利于土壤肥力提高和生态系统养分循环的改善。     

外来种湿地松凋落物对土壤微生物群落结构和功能的影响

外来种湿地松是我国亚热带地区大面积造林树种,研究其凋落物影响下土壤微生物群落结构和功能的变化,对于全面科学的评价湿地松的生态影响具有重要的理论与实践意义。通过凋落物袋 小盆模拟试验研究,分两个时期(分解5个月和18个月)比较了外来种湿地松与本地种马尾松的凋落物对土壤微生物群落结构(磷脂脂肪酸)和功能(碳代谢)的影响,结果表明：(1)外来种湿地松凋落物的C:N高于本地种马尾松;(2)两个时期,湿地松凋落物处理土壤细菌和放线菌的磷脂脂肪酸含量均低于马尾松,18个月时湿地松凋落物处理土壤真菌含量和群落真菌/细菌显著高于马尾松处理;(3)湿地松凋落物影响下土壤微生物群落功能多样性显著低于马尾松;(4)土壤微生物群落的结构显著影响微生物的活性和功能多样性：土壤微生物群落碳源代谢的强度、多样性及丰富度与细菌磷脂脂肪酸含量呈极显著正相关,细菌特征脂肪酸14:0、15:0、a15:0、i16:0、16:1ω7c、a17:0和cy19:0的含量显著影响土壤微生物群落碳代谢功能。上述结果表明：与本地种马尾松相比,引进种湿地松的凋落物显著改变了土壤微生物群落结构,降低了微生物群落的功能。     

坡耕地-桑树系统土壤微生物群落结构的PLFA分析

土壤微生物群落对土壤生态环境敏感,能够指示土壤质量变化,决定土壤的生态功能。利用磷脂脂肪酸(PLFA)法分析了不同配置模式的坡耕地-桑树系统对旱坡地紫色土土壤生态系统微生物群落结构的影响。结果表明,种植桑树篱能显著提高土壤Phospholipid-derived fatty acids(PLFA)含量,改善微生物群落结构:T1处理(两带等高桑)土壤微生物的PLFA总量(20.54nmol/g)显著高于CK处理(常规农作);T1处理显著提高了土壤细菌含量,T5处理(两带纵坡桑)土壤中真菌的丰富度相对较高。T1的多样性指数(H')和均匀度指数(J)最高,T2(三带等高桑)的丰富度指数(R)最高。主成分分析表明,第一主成分(PCI)主要包括a17:0、16:1ω5c和17:0等直链饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸,占PC1的58.15%;第二主成分(PC2)包括i12:0 3OH、20:1ω9c和cy19:0ω8c等直链单不饱和脂肪酸和环丙烷脂肪酸,占PC2的77.50%;T1与T2微生物群落结构相似,与CK差别较大。冗余分析(RDA)表明:微生物群落结构主要受全磷、p H、全氮、有机质、硝态氮含量影响;全磷、全氮对支链饱和脂肪酸、G+、细菌等影响较大,p H对G-影响较大。相关性分析表明,径流量与i16:0、10Me17:0、a17:0、18:3ω6c(6,9,12)呈显著正相关,与20:1ω9c呈极显著正相关;泥沙量与i16:0、i17:0呈显著正相关,与18:3ω6c(6,9,12)呈显著负相关,与20:1ω9c呈极显著正相关。     

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。     

红壤侵蚀区芒萁对土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是反映土壤质量状况的重要指标,研究侵蚀地植被恢复后土壤微生物群落结构的变化对深入认识土壤质量的演变具有重要意义。对比分析了未治理地(Y0)、治理13年(Y13)和31年(Y31)的马尾松林(Pinus massoniana)林下芒萁(Dicranopteris dichotoma)覆盖地(NRd)、去除芒萁覆盖地(Rd)与林下裸地(CK)土壤微生物生物量和群落结构差异,结果表明:林下裸地土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和总微生物磷脂脂肪酸量(总PLFAs)的含量均显著低于芒萁覆盖地,且去除芒萁4个月后,MBC和总PLFAs均有降低趋势,表明芒萁覆盖对土壤微生物生物量具有重要影响;林下芒萁覆盖地土壤革兰氏阳性菌(GP)、革兰氏阴性菌(GN)、丛植菌根真菌(VAM)、真菌(Fungi)、放线菌(ACT)的PLFAs含量显著高于林下裸地(Y13例外),去除芒萁4个月后,各值均有有接近林下裸地的趋势;芒萁覆盖地真菌/细菌的比值(F/B)均显著高于林下裸地(P0.05),芒萁覆盖地革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌的比值(GP/GN)、饱和直链脂肪酸/单不饱和脂肪酸的比值(sat/mono)和(cy17:0+cy19:0ω8c)/(16:1ω7c+18:1ω7c)(cy/pre)显著小于林下裸地(P0.05),去除芒萁4个月后,芒萁覆盖地土壤cy/pre显著升高(P0.05)(Y13例外),意味着芒萁覆盖地土壤生态系统更稳定,土壤的养分可利用性更高,微生物生物量和群落结构更丰富,活性更强;皮尔逊相关分析和冗余分析发现,土壤理化性质与土壤微生物生物量和群落结构关系密切,土壤C/N、p H和氮素水平是调控芒萁覆盖下土壤微生物生物量和群落结构的主要生态因子。     

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.     

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。     

枯落物处理对格木林土壤碳氮转化和微生物群落结构的短期影响

以我国南亚热带格木人工纯林为研究对象,采用气压过程分离(BaPS)技术和磷脂脂肪酸(PLFAs)法研究了不同枯落物处理(对照、枯落物去除、枯落物加倍)下土壤碳氮转化速率和微生物群落结构的季节变化.结果表明:不同枯落物处理土壤呼吸和总硝化速率均呈现明显的季节动态,雨季显著高于旱季.枯落物处理初期,土壤呼吸和总硝化速率均随枯落物输入量的增加呈下降趋势,但随着枯落物处理时间的延长,二者随枯落物输入量的增加而增加.旱季不同枯落物处理土壤微生物PLFAs总量和各菌群PLFAs量均显著高于雨季,而雨季真菌PLFAs/细菌PLFAs明显高于旱季.在旱季,枯落物去除处理土壤微生物PLFAs总量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量和丛枝菌根真菌PLFAs量分别显著提高30.9%、28.8%、44.4%和31.6%.在雨季,枯落物去除处理细菌PLFAs量和丛枝菌根真菌PLFAs量分别显著降低10.6%和33.3%.土壤微生物群落结构受枯落物输入量处理和季节的双重影响,土壤微生物群落结构主要受土壤温度和铵态氮的影响.枯落物输入量处理在短期内显著影响了格木林土壤碳氮转化速率和微生物群落结构,这种影响因季节的不同而存在差异.