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.     

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.     

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.     

模拟氮沉降增加对不同树种土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物作为生态系统分解者,在物质循环和能量流动中起着重要作用。人类活动引起的氮沉降增加会直接或间接改变土壤微生物结构和功能,最终影响生态系统物质循环和能量流动。于2012年5月起每月月初添加硝酸铵模拟不同梯度氮沉降(5.6、15.6、20.6 g N·m~(-2)·a-1),2013年4月中旬(雨季)和10月中旬(旱季)运用磷脂脂肪酸(PLFAs)法研究氮沉降对马尾松(Pinus massoniana)、海南红豆(Ormosia pinnata)、荷木(Schima superba)和马占相思(Acacia mangium)4个树种土壤微生物群落结构的影响。结果表明:随氮沉降水平的增加,土壤微生物总PLFAs降低,但细菌仍然是土壤微生物的优势类群。旱季土壤微生物PLFAs高于雨季。土壤微生物与土壤含水率、p H和总氮具有显著相关性。雨季土壤微生物主要受p H和含水率影响,而旱季土壤微生物主要受养分的影响。氮沉降胁迫下,固氮树种海南红豆和马占相思土壤微生物PLFAs高于其他树种。采样时间、氮水平和树种对土壤微生物(总土壤微生物、细菌、真菌和放线菌)PLFAs有显著影响,但没有显著改变土壤F/B值。因此,在研究氮沉降对土壤微生物的影响时,需综合考虑氮沉降时间效应、氮沉降水平和不同树种的影响,以便更好地为环境保护以及生态系统可持续发展等提供科学依据。     

川西亚高山不同林龄云杉人工林土壤微生物群落结构

以川西亚高山云杉人工林林地土壤为对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法研究了4种不同林龄(50、38、27和20年)的人工林土壤微生物多样性和群落结构特征.结果表明: 随着林龄的增加,土壤有机碳和全氮含量逐步增加;土壤微生物Shannon多样性和Pielou均匀度指数则呈现先增后减的趋势.土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量以及丛枝菌根真菌PLFAs量均表现为随林龄的增加而增加.主成分分析(PCA)表明,不同林龄人工林的土壤微生物群落结构之间存在显著差异,其中,第1主成分(PC1)和第2主成分(PC2)共同解释了土壤微生物群落结构总变异的66.8%.冗余分析(RDA)表明,对土壤微生物群落结构产生显著影响的环境因子分别为土壤有机碳、全氮、全钾以及细根生物量.随着人工造林时间的延长,土壤肥力和微生物生物量增加,森林生态系统的恢复进程稳定.     

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。     

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。     

亚热带树种转换对林地土壤微生物群落结构和功能的影响

通过分析杉木采伐迹地营造阔叶树种尾巨桉和固氮树种黑木相思人工林后土壤微生物群落组成和酶活性,探讨造林树种转换对于改善杉木林地土壤微生物特性的影响.结果表明: 树种转换对土壤微生物群落组成和酶活性的影响主要局限于0～10 cm土壤层.杉木转换为固氮树种黑木相思后,显著提高了0～10 cm土壤层总脂肪酸含量、真菌、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和放线菌生物量.主成分分析表明,黑木相思人工林土壤微生物群落组成与杉木和尾巨桉人工林具有显著差异,土壤中革兰氏阳性细菌、阴性细菌和放线菌丰度显著提高.在0～10 cm土壤层,黑木相思人工林土壤纤维素水解酶、乙酰氨基-葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性均显著高于杉木和尾巨桉人工林.研究表明,杉木转变为固氮树种黑木相思后会显著提高微生物生物量和酶活性,有助于土壤有机质的恢复,加快养分循环过程.     

Tree species influences soil microbial community diversity but not biomass in a karst forest in southwestern China

中国西南喀斯特森林树种对土壤微生物群落多样性和生物量的影响 陆地生态系统中植物种对土壤微生物群落结构的影响不一，而喀斯特生态系统中植物种对土壤微生物群落结构影响的研究尚未见报道。本研究利用磷酸脂肪酸(PLFA)法，分析了黔中高原型喀斯特常绿落叶阔叶混交林5个优势树种—窄叶石栎(Lithocarpus confinis Huang)、圆果化香(Platycarya longipes Wu)、滇鼠刺(Itea yunnanensis Franch.)、安顺润楠(Machilus cavaleriei H. Lév.)、云贵鹅耳枥(Carpinus pubescens Burkill)—与土壤理化性质对土壤微生物群落组成和生物量的影响。在测试的212个土壤样品 中共检测出132种PLFA，每个样品土壤微生物平均PLFA数量和生物量分别为65.97和11.22 µg g^–1。土壤表层(0–10 cm)的土壤微生物PLFA数量与下层(10–20 cm)土壤接近，但前者土壤微生物生物量显著高于后者(P < 0.05)。树种影响土壤微生物PLFA数量，但对土壤微生物生物量没有影响。云贵鹅耳枥附近的土壤微生物PLFA数量显著高于其他树种(P < 0.05)，而其他树种土壤微生物PLFA数量接近。土壤微生物 生物量与表层土壤的理化性质无显著相关，但与下层土壤的有机碳、全氮和全磷含量呈显著正相关 (P < 0.05)。总之，黔中高原型喀斯特森林真菌/细菌生物量比率低，微生物总生物量低，但微生物群落多样性高。树种对土壤微生物群落多样性产生影响。     

氮肥添加对高寒藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸和土壤微生物群落的影响

以藏嵩草沼泽化草甸为研究对象,利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,研究连续6年N素添加对地上植被群落数量特征、土壤微生物群落结构的影响。结果表明:①藏嵩草沼泽化草甸群落生物量、枯枝落叶对施肥处理无明显响应,且莎草科植物对土壤氮素的吸收和利用率较低。②施肥增加了0-10 cm土壤微生物类群PLFAs丰富度尤其细菌和革兰氏阳性菌PLFAs,降低了10-20 cm PLFAs丰富度;③磷脂脂肪酸饱和脂肪酸/单烯不饱和脂肪酸、细菌PLFAs/真菌PLFAs的比值随土壤层次增加而增加;④0-10 cm土层革兰氏阳性菌、真菌PLFAs含量与pH、土壤速效磷、速效氮、土壤有机质显著正相关(P0.05或P0.01);10-20 cm土层,细菌、革兰氏阳性菌、真菌和总PLFAs含量与土壤有机质含量显著正相关(P0.05或P0.01)。表明藏嵩草沼泽化草甸微生物PLFAs含量和丰富度对施肥的响应存在明显的土层梯度效应,土壤微生物PLFAs含量和丰富度主要受表层土壤初始养分含量的影响。     

Impacts of nitrogen-fixing and non-nitrogen-fixing tree species on soil respiration and microbial community composition during forest management in subtropical China

Forest management with N-fixing trees can improve soil fertility and tree productivity, but have little information regarding belowground carbon processes and microbial properties. We aimed to evaluate the effects of three forest management regimes, which were Erythrophleum fordii (N-fixing tree), Pinus massoniana (non-N-fixing tree), and their mixed forest, on soil respiration and microbial community composition in subtropical China, using Barometric Process Separation and phospholipid fatty acid profiles, respectively. We found that the inclusions of N-fixing species in forests significantly increased the soil respiration, but have no effects on SOC and ecosystem total C stock. In addition, soil microbial communities were obviously different among the three forest management regimes. For instance, total and bacterial PLFAs were higher in the E. fordii and mixed forest than in the P. massoniana forest. Conversely, fungal PLFAs in the P. massoniana forest were elevated versus the other two forests. Soil total N, nitrate-N and pH were the key determinants shaping the microbial community composition. Our study suggests that variations in soil respiration in the studied forests could be primarily explained by the differences of root biomass and soil microbial biomass, but not soil organic carbon. Although soil fertility and microbial biomass were promoted, N-fixing plantings also brought on increased CO₂ emissions in laboratory assays. The future decision of tree species selection for forest management in subtropical China therefore needs to consider the potential influences of tree species on CO₂ emissions.     

Responses of soil microbial communities to prescribed burning in two paired vegetation sites in southern China

Prescribed burning is a common site preparation practice for forest plantation in southern China. However, the effects of prescribed burning on soil microbial communities are poorly understood. This study examined changes in microbial community structure, measured by phospholipid fatty acids (PLFAs), after a single prescribed burning in two paired vegetation sites in southern China. The results showed that the total amount of PLFA (totPLFA) was similar under two vegetation types in the wet season but differed among vegetation type in the dry season, and was affected significantly by burning treatment only in the wet season. Bacterial PLFA (bactPLFA) and fungal PLFA (fungPLFA) in burned plots all decreased compared to the unburned plots in both seasons (P = 0.059). Fungi appeared more sensitive to prescribed burning than bacteria. Both G⁺ bacterial PLFA and G⁻ bacterial PLFA were decreased by the burning treatment in both dry and wet seasons. Principal component analysis of PLFAs showed that the burning treatment induced a shift in soil microbial community structure. The variation in soil microbial community structure was correlated significantly to soil organic carbon, total nitrogen, available phosphorus and exchangeable potassium. Our results suggest that prescribed burning results in short-term changes in soil microbial communities but the long-term effects of prescribed burning on soil microbial community remain unknown and merit further investigation.     

引种降香黄檀和顶果木对石漠化山区土壤磷素转化及其有效性的影响

我国西南岩溶区石漠化严重,植被覆盖率低,土壤贫瘠。植被恢复作为一项重要的生态治理措施,在提高土壤养分有效性,增加生物多样性和改善生态环境等方面发挥着极其重要的作用。以广西马山县经过8年植被恢复的4种样地类型(降香黄檀纯林;顶果木纯林;降香黄檀/顶果木混交林;相邻的天然灌草丛作为对照组)为研究对象,探讨了引进固氮树种(降香黄檀和顶果木)及其种植模式对石漠化山区土壤磷素转化及其有效性的影响。研究结果表明：(1)降香黄檀/顶果木混交林土壤的有机质(SOM)、硝态氮(NO~-₃-N)、有效磷(AP)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP)含量均显著高于对照(P<0.05);降香黄檀/顶果木混交林、顶果木纯林和降香黄檀纯林的全磷(TP)相比于对照组更易转化为AP,其中以降香黄檀/顶果木混交林的效果最佳。(2)相关分析结果表明,土壤NH~+₄-N、NO~-₃-N和MBN与AP分别呈显著线性正相关(P<0.05),MBN与MBP呈极显著线性正相关(P<0.01)。(3)引种降香黄...     

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。     

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.