连栽杉木根际土壤镰刀菌属真菌群落变化规律

为探讨连栽对杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.)根际土壤镰刀菌属真菌多样性的影响,本研究应用DGGE技术研究连栽杉木根际土壤镰刀菌属(Fusarium)真菌在一代杉木人工林(first rotation Chinese fir plantation,FCP)、二代杉木人工林(second rotation Chinese fir plantation,SCP)与三代杉木人工林(third rotation Chinese fir plantation,TCP)的组成及含量变化,并结合qRT-PCR技术测定杉木根际土壤病原菌尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)的绝对含量变化,从而揭示杉木连栽障碍土壤微生态失衡现象。DGGE结果表明,多代连栽后杉木根际土壤镰刀菌属真菌组成及含量均发生显著变化,优势菌尖孢镰刀菌含量随着栽植代数的增加显著上升。主成分分析能较好区分FCP、SCP与TCP根际土壤镰刀菌群落特征。聚类分析结果表明,TCP土壤镰刀属结构组成及百分含量与FCP、SCP差异显著。多样性分析结果显示,连栽杉木土壤镰刀菌多样性与丰富度均呈现FCPSCPTCP。qRT-PCR分析表明,FCP、SCP与TCP根际土壤尖孢镰刀菌的绝对含量随栽植代数增加不断上升,进一步验证了DGGE结果。由此推测,杉木连栽障碍与根际土壤微生态失衡密切相关,其中尖孢镰刀菌含量的上升是重要因素之一。     

基于高通量测序的连栽木麻黄根际土壤细菌群落变化研究

选取3个不同连栽代数(第一代First rotation plantation,FCP;第二代Second rotation plantation,SCP;第三代Third rotation plantation,TCP)木麻黄林地根际土壤为研究对象,通过IonS5~(TM)XL二代测序系统,从根际土壤微生物角度探究木麻黄连栽障碍形成机制。结果显示:从3个不同连栽代数木麻黄根际土壤中总共得到338560条有效序列,将其注释为17627个操作分类单元(Operational Taxonomic Units,OTUs)。α多样性指数表明,木麻黄根际土壤细菌群落的Simpson、Chao1、ACE指数随着连栽代数增加而下降,Observed species、Shannon指数呈现先增加后减少的趋势。β多样性指数表明,根际土壤中FCP与SCP之间的细菌群落多样性差异相对较大。UPGMA聚类分析结果阐明,木麻黄根际土壤FCP与SCP、TCP存在较大差异。优势细菌在属水平的热图分析结果表明,不同连栽代数木麻黄根际土壤细菌群落结构存在一定差异。随着木麻黄连栽代数增加,根际土壤中慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的相对丰度呈上升趋势;与之相反,热酸菌属(Acidothermus)、根微菌属(Rhizomicrobium)、酸杆菌属(Acidibacter)、布氏杆菌属(Bryobacter)随连栽代数增加而下降;其中,与营养循环相关的有益菌属Rhizomicrobium的相对丰度随连栽代数增加而降低约311.49%、282.16%,而酸杆菌属(Acidibacter)的相对丰度随之降低约176.07%、284.54%。因此,木麻黄连栽障碍问题可能是由于根际土壤微生物群落结构失衡导致的,从而降低了森林的生态效益,使平均木生物量、林分生物量及林分净生产力下降。研究结果对揭示木麻黄连栽障碍形成的原因具有一定参考价值。     

杉木连栽土壤微生物多样性的比较研究

分析了位于湖南会同广坪镇1～4代人工杉木林根际土壤微生物数量变化情况,结果表明,随杉木连栽代数的增加,根际土壤中三大类群微生物数量发生显著变化,细菌和放线菌数量明显减少,真菌数量显著增加.利用PCR和DGGE技术分析了1～4代杉木林根际土壤细菌区系和真菌区系.结果表明,细菌生物多样性在不同连栽代数杉木根际土壤中变化不明显,各代杉木土壤之间细菌的遗传相似性为87%.而真菌随连栽代数的增加,DGGE图谱带逐渐减少,真菌生物多样性降低,各代杉木土壤之间真菌的遗传相似性也较低,仅为45%.对各代杉木土壤主要真菌类群的分析表明,随连栽代数的增加,病原真菌及产毒真菌增加显著.     

杉木连栽对土壤细菌群落及其抑病能力的影响

连栽导致土壤退化是制约杉木初级生产力实现的重要障碍因素，而土壤对病原菌的抑制能力决定着植物能否有效抵御病原菌侵害，是人工林土壤地力状况的重要表现。以一代、二代、三代杉木人工林和天然次生林为对象，采用平板隔空、直接对峙的方法，分析了不同代际杉木林土壤细菌群落对尖孢镰刀菌和立枯丝核菌的抑制能力。进一步利用高通量测序技术，研究了杉木林土壤细菌群落影响土壤抑病能力的生态过程。结果表明：土壤磷元素随连栽呈显著积累趋势，而土壤pH和有机质(SOM)等含量随连栽代数的增加而下降，但这些下降指标在三代杉木林与天然林土壤间无显著差异。而杉木连栽导致土壤对病原菌的抑制能力逐代降低，天然林土壤较杉木人工林对病原菌具有显著的高抑制能力。同时杉木连栽显著改变了土壤细菌群落组成，而对群落整体α-多样性影响较小，说明土壤中一些关键类群对杉木连栽响应的敏感性高于整体细菌群落的变化。进一步利用随机森林模型预测与回归分析，揭示了杉木连栽引起的土壤一些关键细菌类群丰度的降低是土壤抑病能力下降的重要原因，这些类群主要受土壤pH、SOM、TP等土壤理化因子的调控。由此，杉木长期连栽会引起土壤微环境失衡，致使土壤抑制病原菌能力下...     

连作对地黄根际土壤细菌群落多样性的影响

采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术研究地黄连作下根际土壤细菌群落的动态变化.结果表明:地黄根际土壤细菌群落的香农多样性指数、丰富度指数和相似性指数均为对照(CK)1年2年,地黄连作下细菌优势种群的比例显著下降,种植1年土壤中厚壁菌门的芽孢杆菌纲在整个细菌群落中处于主导地位,而种植2年土壤中变形菌门ε-变形菌纲处于主导地位.地黄连作使其根际土壤细菌种类大量减少,群落结构趋于简单.连作后细菌群落多样性水平的变化导致根际土壤微生物群落功能的失调,可能是引发连作障碍的原因之一.     

杉木人工林土壤质量演变过程中土壤微生物群落结构变化

以中国科学院会同森林生态站自然林、杉木连栽林和杉木阔叶树混交林地土壤为研究对象,采用PCR-DGGE、DNA-sequencing和主成分分析(PCA)等方法分析土壤微生物群落结构变化及其与土壤质量变化之间的关系.结果表明,该地区杉木人工林土壤中细菌优势种群为α-、β-、γ-proteobacteria和Cytophaga-Flexibacter-Bacterioides (CFB)类群;真菌优势种群为子囊菌(Ascomycetes)和担子菌(Basidiomycetes)亚门的种属.杉木人工林替代自然林后,土壤细菌多样性指数显著降低,且随连栽代数增加呈持续降低趋势;杉木人工林土壤中与Pedobacter cryoconitis亲缘关系密切的细菌种群消失,出现与Xanthomonas sp.和Rhodanobacter sp.亲缘关系密切的细菌种群.土壤真菌群落结构的变化与细菌相反,杉木人工林替代自然林后并不断连栽时,土壤真菌多样性指数呈现上升的趋势,自然林土壤中优势真菌种群在杉木三代林中消失.杉木与火力楠或桤木混交后土壤细菌和真菌种群结构与自然林类似.土壤细菌多样性指数与土壤总有机碳、全氮、可溶性有机碳、铵态氮、速效磷、速效钾含量以及土壤pH值呈显著正相关关系(P＜0.05).土壤真菌多样性指数仅与土壤碳氮比呈显著正相关关系,而与土壤pH值呈显著负相关关系.杉木林土壤质量变化对土壤细菌和真菌优势种群有较大影响,细菌Burkholderia sp.、Pedobactersp.、Xanthomonas sp.和真菌Sclerotinia sclerotiorum、Mycosphaerella cannabis可能是引起土壤质量变化的关键种群.     

林下植被管理措施对杉木大径材林土壤细菌群落结构的影响

林下植被是人工林生态系统的重要组成部分。本研究采用高通量测序技术,分析林下植被保留、林下植被去除和林下套种3种林下植被管理措施对杉木大径材人工林土壤细菌多样性、细菌群落结构组成以及相对丰度的影响,并分析土壤理化性质与细菌群落多样性的关系。结果表明: 林下植被保留处理的土壤细菌群落Chao1指数、Ace指数和Shannon指数高于林下植被去除和林下套种;放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门为本研究区杉木人工林土壤主要优势细菌;与林下植被去除和林下套种处理杉木人工林土壤细菌群落相比,林下植被保留处理土壤变形菌门、浮霉菌门、厚壁菌门和疣微菌门等相对丰度较高,而放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度较低;3种林下植被管理措施之间,土壤厚壁菌门、浮霉菌门、疣微菌门、Parcubacteria门和放线菌门等类群相对丰度差异显著;土壤含水率、全氮、全磷、水解氮和速效磷含量是影响细菌群落结构的重要因子,细菌多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、水解氮和速效钾含量呈显著正相关。     

连作对白肋烟根际土壤细菌群落多样性的影响

以种植白肋烟1年、2年和4年的土壤为研究对象,采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术分析根际土壤细菌群落的动态变化.结果表明:白肋烟根际土壤细菌群落香农指数和丰富度指数随着种植年限的增加呈现出先增后减的趋势,连作4年后细菌群落的多样性水平显著降低,细菌群落结构较单一.随着种植年限的增加,根际土壤细菌群落与对照的相似性指数逐渐降低.种植年限为1年、2年的土壤和对照土壤中放线菌门放线菌纲是优势类群,种植年限为4年的土壤中放线菌纲所占的比例下降,而厚壁菌门的芽孢杆菌纲成为优势类群.白肋烟连作使根际鞘氨醇单胞菌属和链霉菌属等益生菌数量减少、蜡状芽孢杆菌等潜在致病菌增加,破坏了烟草根际土壤微生物群落的平衡,使其微生态环境恶化.     

基于T-RFLP技术的不同水位梯度植物根际细菌群落多样性特征分析

为了解水位梯度控制下不同湿地植物根际细菌群落多样性,以北京市奥林匹克公园植物氧化塘人工湿地为例,采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术结合ANOVA分析,比较了水位梯度控制下三棱草、芦苇、香蒲、睡莲4种植物根际细菌群落的多样性。研究结果显示:随着水位梯度加深,根际细菌群落多样性呈现减少趋势,HhaⅠ、MspⅠ、RsaⅠ3种不同酶切所得结果一致,且综合3种酶切的PAT比对中RFs组合数量随水位梯度加深也呈相应变化趋势。进一步分析发现,随水位梯度加深植物根际可培养细菌RFs数量变化较显著。不同水位梯度下各植物根际细菌群落中差异显著的菌群为Beta变形杆菌纲,水位梯度加深可能导致不同生态型植物根际泌氧能力降低,进而影响植物根际好氧细菌生存,从而出现三棱草根际属水平菌群丰富度最高,其次为芦苇、香蒲,最少为睡莲。各植物根际细菌群落的优势属多数为变形杆菌门,是脱氮除磷的功能性菌门,其中产碱杆菌属和黄杆菌属为四种植物根际细菌的共同优势属,在碳氮循环中起重要作用。     

杉木连栽土壤微生物及生化特性的研究

通过对杂木林、一代、二代及三代杉木人工林的土壤微生物、土壤酶活性及生化作用强度研究表明：随着杉木林取代杂木林及杉木连续栽植代数的增加,土壤微生物总数下降、各主要生理类群数量均呈下降趋势,土壤酶活性减弱,土壤生化作用强度降低。土壤微生物学活性降低是杉木连栽后土壤肥力衰退重要原因之一。     

杉木(Cunninghamia lanceolata)连栽地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用

收集了有关杉木连栽的地力退化和连栽杉阔混交林的对比研究文献,并进行分析表明,杉阔混交林土壤容重平均比杉木纯林降低5％;连栽杉木人工林随代数的增加呈现容重变大的趋势,2代比1代平均增加6％,3代比2代平均增加9％。这种容重的变化使看似具有可比性的对比样地之间失去了可比性,可能导致对杉木连栽人工林地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用的评价产生偏差。通过对这种容重变化产生的影响进行校正,对杉木连栽人工林地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用进行了重新评估。结果表明,采用固定深度采样的杉阔混交林与对照的杉木纯林、多代连栽杉木人工林不同代次问土壤有机碳和全氮贮量的相对变化均出现不同程度的低估现象。固定深度采样时,与对照的纯林相比,杉阔混交林对土壤的改良作用被低估,土壤有机碳和全氮贮量的相对变化平均低估6％和5％;杉木连栽引起的地力退化也被低估,土壤有机碳和全氮贮量从1代到2代分别低估5％和7％,从2代到3代分别低估7％和8％。经t-检验表明,杉阔混交林与对照的杉木纯林、多代连栽杉木人工林不同代次间土壤有机碳和全氮贮量的相对变化在土壤容重影响校正前后有明显差异（P=0．05）。     

基于高通量测序的黄河三角洲4种人工林土壤细菌结构及多样性研究

为研究黄河三角洲不同人工林土壤细菌群落特征,应用高通量测序技术,比较分析了刺槐、榆树、白蜡、臭椿4种人工林土壤细菌结构及多样性,并结合土壤理化性质进行相关性分析。结果表明:人工林土壤中共有31门细菌;4种人工林土壤中酸杆菌门、变形菌门、放线菌门细菌以及刺槐、臭椿人工林土壤中硝化螺旋菌门细菌是土壤中的优势群落。不同人工林土壤中酸杆菌门、变形菌门、硝化螺旋菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、广古菌门、泉古菌门、蓝藻菌门细菌丰度差异显著。刺槐人工林土壤细菌多样性最高;白蜡人工林土壤细菌多样性最低。土壤pH、含水量、有机质含量与酸杆菌门细菌丰度呈显著负相关关系,土壤pH与变形菌门、硝化螺旋菌门、芽单胞菌门细菌丰度呈极显著正相关关系;土壤pH、有效磷含量与人工林细菌多样性呈显著正相关关系。以上研究结果表明,黄河三角洲不同人工林土壤细菌群落存在一定差异,土壤pH、含水量、有机质、有效磷含量是影响土壤细菌结构和多样性的主要土壤因素。     

Effects of different rotations on carbon sequestration in Chinese fir plantations

Aims Under the context of global climate change, scientific management is the main way to enhance carbon sequestration of plantation forests. A reasonable rotation is one of the intensive management strategies, adjusting forest structure. The decline of productivity after continuous multigenerational cultivation is strongly related to its rotation. Therefore, it is necessary to study the effects of different rotations on carbon sequestration of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) plantations, which can provide a theoretical basis for their sustainable management.
Methods We set up sampling fields of Chinese fir plantations with different age sequences, and used the observation data to test the FORECAST model. We then simulated the effects of different rotations on Chinese fir plantations sequestration using FORECAST model.
Important findings The results showed that over a 150-year period, total carbon sequestration was highest under short rotation length (15-year). However the carbon persistence was poorest and the decline of carbon between each rotation was biggest, indicating an unsustainable management model. Compared with short rotation, the total carbon sequestration under normal rotation (25-year) and long rotation (50-year) was lower. However, the carbon persistence under long rotation was strongest, which was beneficial to maintaining carbon stability during each rotation. Under good site conditions (site index (SI) = 27), the shorter the rotation was, the more severely the soil fertility was consumed. In order to have persistent carbon sequestration rates in Chinese fir plantations, we suggest that rotation should be longer than 25 years. Application of FORECAST model can help quantitatively assess carbon sequestration capacity of forest plantations, which varies under different management strategies.     

不同轮伐期对杉木人工林碳固存的影响

在全球气候变化背景下, 科学的经营管理是人工林碳汇提升的主要途径。合理轮伐期从一定程度上反映了人工林集约经营的理念, 是实现森林结构调整的主要影响因素之一。杉木(Cunninghamia lanceolata)多代连栽出现立地生产力下降与轮伐期的选择密切相关, 开展不同轮伐期对杉木人工林碳固存影响的研究, 可为其可持续经营提供理论依据。通过设置不同年龄序列的杉木人工林野外观测样地, 应用野外观测数据对FORECAST模型进行验证, 在此基础上模拟不同轮伐期对其碳固存的影响。结果表明: (1)短轮伐期(15年)在150年间的总固碳量较高, 但固碳持久性较低, 每个轮伐期之间的固碳量下降幅度较大, 是一种不可持续的经营模式。(2)正常轮伐期(25年)和长轮伐期(50年)的总固碳量低于短轮伐期, 但长轮伐期固碳持久性更强, 有利于维持每个轮伐期内固碳量的稳定。(3)在好的立地条件下(立地指数(SI) = 27), 轮伐期越短对地力消耗影响越大, 为了碳固存的持久性, 建议杉木人工林的生态轮伐期选择在25年以上。(4)应用FORECAST模型可以定量地评估人工林的固碳能力, 且该固碳能力是基于不同经营管理措施下的可持续固碳能力。     

不同林龄杉木林土壤细菌群落结构与土壤酶活性变化研究

探究不同林龄杉木人工纯林土壤中的微生物的群落演变与结构特征与酶活性变化,为杉木人工林可持续经营管理提供依据。以福建省南平市的五片不同林龄杉木林表层土壤作为研究对象,通过16SrDNA测定细菌的群落组成,分析与土壤质量密切相关的四种土壤酶活性变化,揭示细菌群落与土壤酶活性的变化机理。结果表明,微生物的多样性指数与OTU都随着林龄的增加而增加,且幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林土壤微生物结构差异较大;不同林龄杉木人工林中包含了29个细菌门,其中酸杆菌门与变形菌门为优势菌群,根据各种群相对丰度变化以及冗余分析,放线菌门、浮霉菌门与疣微菌门等均随林龄增长出现较大变化,且与土壤可溶性有机质以及速效养分有显著相关性（P<0.05）,说明这几种细菌群落对土壤养分变化较敏感;土壤养分变化会影响土壤酶活性,蔗糖酶与全碳呈显著正相关（P<0.05）,与速效钾呈显著负相关（P<0.05）,与放线菌门呈极显著负相关（P<0.01）。脲酶与速效氮呈显著负相关（P<0.05）,脲酶与变形菌门、绿弯菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门以及拟杆菌门均存在较强相关性。综上,不同的土壤细菌种群与酶活性对各养分变化的响应程度不一,细菌群落结构与酶活性能反映不同林龄杉木林土壤的质量变化,适量延长杉木人工林种植年限有益于土壤质量恢复。本研究结果对指导杉木人工林优质经营有重要意义。     

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.     

Cultivable Bacterial Community from South China Sea Sponge as Revealed by DGGE Fingerprinting and 16S rDNA Phylogenetic Analysis

The cultivable bacterial communities associated with four South China Sea sponges—Stelletta tenuis, Halichondria rugosa, Dysidea avara, and Craniella australiensis in mixed cultures—were investigated by microbial community DNA-based DGGE fingerprinting and 16S rDNA phylogenetic analysis. Diverse bacteria such as α-, γ-, δ-Proteobacteria, Bacteroidetes, and Firmicutes were cultured, some of which were previously uncultivable bacteria, potential novel strains with less than 95% similarity to their closest relatives and sponge symbionts growing only in the medium with the addition of sponge extract. According to 16S rDNA BLAST analysis, most of the bacteria were cultured from sponge for the first time, although similar phyla of bacteria have been previously recognized. The selective pressure of sponge extract on the cultured bacterial species was suggested, although the effect of sponge extract on bacterial community in high nutrient medium is not significant. Although α- and γ-Proteobacteria appeared to form the majority of the dominant cultivable bacterial communities of the four sponges, the composition of the cultivable bacterial community in the mixed culture was different, depending on the medium and sponge species. Greater bacterial diversity was observed in media C and CS for Stelletta tenuis, in media F and FS for Halichondria rugosa and Craniella australiensis. S. tenuis was found to have the highest cultivable bacterial diversity including α-, γ-, δ-Proteobacteria, Bacteroidetes, and Firmicutes, followed by sponge Dysidea avara without δ-Proteobacteria, sponge Halichondria rugosa with only α-, γ-Proteobacteria and Bacteroidetes, and sponge C. australiensis with only α-, γ-Proteobacteria and Firmicutes. Based on this study, by the strategy of mixed cultivation integrated with microbial community DNA-based DGGE fingerprinting and phylogenetic analysis, the cultivable bacterial community of sponge could be revealed effectively.     

杉木人工林衰退机理探讨

杉木是我国特有的速生丰产树种,在商品木材的生产中占有重要的地位,而杉木连栽导致生产力下降和地力衰退一直是阻碍我国林业生产的重要问题,这引起了许多学者和林业工作者的兴趣和注意．本文对杉木人工林连栽后出现的生产力下降的现象进行了描述,并对导致杉木人工林连栽生产力下降的原因进行了总结和概括,对杉木人工林衰退机理做了分析．概括起来,杉木连栽导致生产力下降、地力衰退主要表现在：杉木人工林生产力下降和林地土壤物理和化学性质的恶化．而导致出现此现象的原因不外乎两个方面的原因,一是营林措施不合理,这是外因;其次是杉木自身的生物学特性,这是内因．内外因的结合导致杉木人工林连栽后出现生产力下降和地力衰退的现象．     

Application of terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis to monitor effect of biocontrol agents on rhizosphere microbial community of hot pepper (<Emphasis Type="Italic">Capsicum annuum</Emphasis> L.)

Microbial communities in hot pepper (Capsicum annuum L.) cultivation fields under different cultivation methods were investigated by terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis. Rhizosphere soil and leaf samples were collected from control, conventional and nature-friendly cultivation fields between May and July, 2009. Two Bacillus subtilis strains were applied to nature-friendly cultivation fields as biocontrol agents during the sampling period. Relative abundances of bacteria and plant pathogenic fungi related T-RFs were also measured to monitor the effect of biocontrol agents on potential plant pathogenic fungi. In the principal component analysis (PCA) based on T-RFLP profiles, the microbial communities from rhizosphere soil samples in July, including bacteria and fungi, showed distinct difference between nature-friendly cultivation fields and other cultivation fields. However, there was no correlation between cultivation methods and leaf microbial communities at any sampling period. Changes in the abundance of bacteria related T-RF in the rhizosphere of nature-friendly cultivation fields were observed clearly two months after application of biocontrol agent, while the abundance of plant pathogenic fungi related T-RFs significantly decreased.