红壤矿区复垦土壤的微生物生态特征及其稳定性恢复研究Ⅱ．对土壤微生物生态特征和群落结构的影响

研究了浙江哩铺铜矿废弃地土壤微生物生态特征和群落结构．结果表明,与对照土壤相比矿区土壤微生物生态特征发生了明显的改变,微生物呼吸速率减弱,微生物生物量显著降低,微生物生理生态参数Cmic／Corg下降、qCO2值明显升高,重金属对土壤微生物生态特征有明显的影响．Bio1og结果显示,矿区土壤微生物的群落结构发生变异,对能源碳的消耗量和速度明显升高,改变了微生物利用碳源的种类,使微生物消耗更多的能源,以维持其正常的生命活动,利用效率降低,明显不如对照土壤．由此可见,微生物生态特征是表征矿区复垦土壤重金属污染的灵敏、有效和可靠的生物学指标．     

重金属对土壤微生物的生态效应

通过分析重金属对土壤微生物生化过程与数量、种群及群落的影响、影响重金属对土壤微生物毒性的因素、重金属对土壤微生物毒性的评价指标、微生物对重金属的耐性与适应性以及重金属毒性的差异 ,综合评述了重金属对土壤微生物的生态效应 .     

重金属土壤微生物的生态效应

通过分析重金属对土壤微生物生化过程与数量、种群及群落的影响、影响重金属对土壤微生物毒性的因素、重对土壤微生物毒性的评价指标、微生物对重金属的耐性与适应性以及重金属毒性的差异,综合评述了重金属对土壤微生物生态效应。     

土壤重金属污染的微生物生态效应研究进展

对近年来土壤重金属污染微生物生态效应的研究进展进行了归纳总结,主要从微生物群落特性和微生物生理、生化参数等几个方面进行了阐述。重金属污染土壤后,尤其是高浓度的重金属污染对微生物生物量和群落结构都有破坏作用,但由于微生物群落结构的复杂性和研究方法的片面性,一直是研究的热点和难点,开发更加简便、直接的方法将是对这方面研究的突破。同时,微生物的生理、生化参数是从另一侧面反映重金属污染对微生物的影响,它是对微生物群落特性研究的有利补充,所以不同方法的合理选择和搭配是实验取得预期结果的关键因素之一。     

重金属污染对土壤微生物生态的影响

土壤重金属污染面积大,波及范围广,是一个全球性的环境问题。重金属的大量积累会降低土壤中微生物的生物量和活性,甚至会影响微生物群落的结构和多样性。土壤微生物由于其高灵敏度和及时对环境因素作出变化而越来越多地被用作监控土壤质量的生物指标。现主要针对土壤中重金属污染在土壤微生物活性、生物量、微生物群落结构等方面的影响进行综述。结合现有研究因素综合考虑,对微生物生态学研究指标在重金属土壤修复领域进行展望,为重金属污染土壤研究提供更为全面的质量评价和有效指标。     

我国南方红壤矿区复垦土壤的微生物生态特征研究Ⅰ对土壤微生物活性的影响

通过对浙江哩浦铜矿废弃地土壤微生物、土壤酶活性及生化作用强度研究表明,与对照土壤相比,矿区土壤微生物总数下降68．43％～80．32％,细菌、放线菌数量减少,但真菌变化不明显,各主要生理类群硝化细菌、氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌数量均呈下降趋势,土壤基础呼吸速率下降;土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脱氢酶酶活性均有不同程度减弱;土壤硝化作用、氨化作用、固氮作用和纤维素分解强度降低,抑制了矿区土壤C、N的周转速率和能量循环,土壤微生物活性减弱是矿区复垦土壤微生物生态的重要特征之一。     

生态有机肥对番茄青枯病及土壤微生物多样性的影响

采用田间小区试验和FAMEs分析研究了不同用量生态有机肥对番茄青枯病的抑制效果和土壤微生物的影响。结果表明,连作地番茄青枯病发生率为100％,施生态有机肥显著地降低了连作地番茄青枯病的发生。用量为1kg·m^-2和0.5kg·m^-2时,番茄青枯病发生率分别为39％和50％,两种施肥量间差异不显著。施生态有机肥后土壤微生物群落脂肪酸指纹发生明显改变,革兰氏阴性菌生物标记物cyc17：0的含量增加,真菌生物标记物c18:2w6的含量增加,作为AM菌根的生物标记物c16:111c呈上升趋势。聚类分析表明,对照和施生态有机肥处理土壤微生物脂肪酸指纹之间的最短距离是1.08,不同施用量处理之间的最短距离是0.70。施用生态有机肥能调控土壤微生物群落结构,促进有益微生物的生长,增强土壤生态系统的稳定性和抑病性,从而提高了土壤质量。     

模拟增温对青海湖鸟岛土壤微生物的影响

【背景】土壤微生物对其生存的微环境变化极为敏感,鸟岛作为湖滨湿地,对气候变化具有敏感性,但目前关于青海湖鸟岛的土壤微生物鲜有研究。【目的】探究气候变暖后青海湖鸟岛土壤微生物群落特征的变化。【方法】利用开顶箱模拟增温,通过高通量测序方法了解温度升高后土壤细菌及真菌的群落结构以及多样性的变化情况。【结果】温度的升高并未改变青海湖鸟岛土壤微生物的优势菌群,细菌优势菌群为变形菌门和酸杆菌门;真菌优势菌门为子囊菌门,优势菌纲为座囊菌纲。但增温改变了土壤微生物的群落结构,显著升高了拟杆菌门、蓝细菌门、Patescibacteria及球囊菌纲的相对丰度,显著降低了锤舌菌纲的相对丰度。土壤微生物群落的多样性指数也发生了变化,温度上升后微生物的ACE指数及Chao1指数均降低,细菌的Simpson指数及真菌的Shannon指数降低。【结论】青海湖鸟岛土壤微生物对温度升高的响应明显,增温改变了土壤细菌拟杆菌门、蓝细菌门、Patescibacteria的相对丰度及真菌的球囊菌纲、锤舌菌纲的相对丰度,降低了土壤微生物的多样性。     

铜川煤矿区重金属污染对土壤微生物群落代谢和酶活性的影响

研究了陕西省铜川煤矿矿区的重金属污染状况以及不同程度的重金属污染对土壤微生物代谢、微生物群落功能以及土壤酶活性的影响.结果表明： 铜川矿区土壤中重金属Cu、Zn、Cd、Pb全量及有效量均显著高于非矿区土壤,其中Cd污染最为严重.采用Biolog方法结合主成分分析和聚类分析发现,随着污染程度的增加,不同土壤微生物群落间的代谢特征发生显著变化,而且这种变化主要体现在糖类和氨基酸类碳源的利用差异.在轻度、中度污染情况下,土壤微生物群落对碳源的利用表现出激活效应;而在重度污染的情况下,土壤微生物群落对碳源的利用表现出抑制效应.随着污染程度的增加,脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性均呈现降低的趋势,矿区土壤脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别是非矿区土壤中相应酶活性的50.5%～65.1%、19.1%～57.1%、87.2%～97.5%、77.3%～86.0%;蔗糖酶和纤维素酶在中等污染程度以下的土壤中表现为激活效应,而在重度污染的土壤中表现为抑制效应.     

放射性污染对铀矿区土壤微生物群落结构的影响

为探究放射性及其伴生污染对铀矿区附近土壤微生物群落功能多样性的影响，采集退役铀矿冶周围不同辐射值的土壤为研究对象，通过测定其土壤理化性质、土壤可培养微生物计数及Biolog-ECO微孔板培养，分析土壤放射性污染程度及理化性质对土壤微生物群落功能多样性和数量的影响。结果表明，矿区放射性污染土壤中重金属含量普遍较高，尤其是铅已超出管控标准。随着辐射值的增加，土壤中可培养微生物数量显著下降，特别是放线菌和真菌的数量；微生物群落功能多样性指数、物种丰富度指数、优势度、均一性指数显著下降；对碳源利用也逐渐下降，尤其是对酚酸类和胺类碳源，利用率分别下降25.8%、29.7%。RDA分析发现放射性核素是该区域驱动土壤微生物群落代谢发生变化的主要因素。铀矿区放射性污染及伴随的重金属污染明显改变土壤微生物群落结构，抑制了土壤微生物群落的代谢活性，造成土壤微生物群落功能多样性下降。     

间作紫云英下油菜根际土壤微生物群落功能特征

在我国西南紫色土地区,绿肥应用面临严峻问题.为探索绿肥新的应用途径,本文通过绿肥紫云英与油菜间作,探讨了紫云英对油菜根际土壤微生物功能特征的影响,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并为建立新的可持续种植模式提供试验数据.结果表明:间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物的碳源利用率,主要表现为降低了对糖类的利用强度;同时,间作紫云英使油菜根际土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和丰富度指数分别降低了5.9%、1.8%和19.9%,均匀度指数增加了1.4%.聚类分析和主成分分析表明,单作与间作之间的微生物群落功能特征存在明显差异,导致微生物群落功能差异的特征碳源为糖类、氨基酸类和羧酸类,其中D-葡糖胺酸和1-磷酸葡萄糖是间作紫云英下影响油菜根际微生物群落结构的特征碳源.表明间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物群落的功能代谢活性,改变了油菜根际土壤微生物群落结构特征,从而降低了油菜根际微生物多样性.     

矿区高硫煤覆盖对土壤细菌群落组成和多样性的影响

【背景】土壤微生物生态研究对于矿区污染生态影响调查和矿区生态恢复都具有非常重要的意义,高硫煤覆盖对其下方土壤微生物群落的影响目前尚不清楚。【目的】探究煤矿区长期高硫煤覆盖对其下方土壤细菌群落组成和多样性产生的影响。【方法】从高硫煤矿附近煤场采集3种类型土壤样品(高硫煤覆盖层、高硫煤下方土壤、对照土壤),通过测定土壤理化性质和运用高通量测序技术研究高硫煤覆盖对土壤性质和细菌群落产生的影响。【结果】与对照土壤相比,高硫煤覆盖使其下方土壤pH值降低,硫酸盐、有机质、有效氮、有效磷含量升高。高硫煤覆盖使其下方土壤中细菌的多样性指数降低,细菌群落组成发生了较大改变。在属水平上,与对照土壤相比,高硫煤下方土壤中Bacillus的相对丰度较高;Acidiphilium与Sulfobacillus在3个样本组中的相对丰度呈现为高硫煤覆盖层>高硫煤下方土壤>对照土壤,硫氧化菌在高硫煤中的优势地位及其对下方土壤的影响由此可以得到证实。共现性网络分析表明,Acidiphilium和Sulfobacillus在高硫煤覆盖区域的土壤细菌群落中占有重要地位,对其他细菌类群影响非常大。【结论】高硫煤覆盖及硫氧化菌的优势存在,对高硫煤下方土壤的理化性质及细菌群落产生明显影响。研究结果有助于增进对矿区土壤微生物生态的认识,为高硫煤矿区生态恢复治理提供微生物学理论基础。     

典型矿冶区周边土壤微生物功能特征及影响因素

土壤微生物对重金属污染胁迫敏感,但在实际野外环境中,土壤微生物群落生态效应通常是污染胁迫和环境因素综合作用的结果。为探究重金属污染土壤中微生物群落生态效应发生变化的主控因素,本研究以湖南省某典型矿冶区周边不同土地利用类型土壤为研究对象,以土壤碳氮循环过程主要的微生物功能指标土壤微生物生物量碳(MBC)、基础呼吸(BR)、诱导呼吸(SIR)和硝化潜势(PNR)为生态效应终点,进行采样调查分析。结果表明: 土地利用类型对MBC、BR和SIR影响均不显著;研究区土壤微生物功能的主要影响因子包括CaCl₂提取态Pb(CaCl₂-Pb)含量与土壤有机质(SOM)含量。多元回归分析结果表明,在CaCl₂-Pb含量为0.004～13.14 mg·kg^-1及SOM含量为0.24%～4.34%的条件下,土壤CaCl₂-Pb和SOM含量可以共同解释土壤中BR、SIR和PNR总变异的39.8%～58.3%;中等含量下(SOM在1.70%～2.36%,CaCl₂-Pb在0.004～12.98 mg·kg^-1),土壤CaCl₂-Pb和SOM含量与BR、SIR和PNR的变化能够建立显著的暴露-效应关系,可以作为测定终点定量评价重金属污染对微生物群落功能的生态效应。     

林下植被剔除对杉木林土壤呼吸和微生物群落结构的影响

以湖南会同地区26年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象, 探讨剔除林下植被对土壤呼吸和微生物群落结构的影响。2012年6月将林下植被剔除后, 2012年7月-2014年7月每月测定一次土壤呼吸速率、5 cm土壤温度和含水量, 并分别于2013年7月和2014年7月测定了土壤微生物群落结构和土壤养分数据。研究结果表明: 杉木人工林土壤呼吸具有明显的季节变化规律, 且与5 cm深处的土壤温度呈极显著的正相关关系。林下植被剔除两年内土壤呼吸平均下降了32.8%, 2012年7月-2013年6月下降了42.9%, 2013年7月-2014年7月下降了22.2%。根据土壤呼吸与温度拟合的指数方程所计算出的土壤呼吸的温度敏感性Q₁₀值在对照区为2.10, 林下植被剔除区为1.87, 说明在杉木人工林系统中林下植被剔除2年降低了土壤呼吸的温度敏感性。此外, 林下植被剔除也改变了土壤微生物群落结构。林下植被剔除1年后, 土壤细菌的浓度没有发生改变, 但真菌的浓度降低, 导致真菌与细菌的浓度比值下降。此外, 革兰氏阳性细菌(G⁺)的浓度及其与革兰氏阴性菌(G^-)的比值升高。林下植被剔除2年后, G⁺浓度和G⁺与G^-的浓度比值降低。该研究表明林下植被剔除可以降低土壤呼吸, 从而减少土壤向大气中释放碳; 同时可改变土壤微生物群落结构, 而且其效应受作用时间的影响。     

小麦和大豆茬口对黄瓜土壤微生物生态特征的影响

采用常规稀释平板法和BIOLOG ECO微平板反应系统,研究了小麦和大豆茬口对黄瓜土壤微生物生态特征的影响.结果表明,两种茬口均显著提高了黄瓜土壤微生物真菌、细菌和放线菌的数量,显著降低了尖孢镰刀菌黄瓜专化型的数量(P<0.05);显著提高了土壤微生物群落的Shannon-Wiener指数、均匀度指数、Simpson指数和McIntosh指数(P<0.05)、以及土壤微生物生物量碳,降低了土壤基础呼吸和代谢商(P<0.05),改变了土壤微生物对单一碳源的利用能力.此外,两种茬口还显著提高了土壤中速效磷和速效钾含量,以及黄瓜产量.说明小麦和大豆茬口改善了土壤微生态环境.     

菜园土壤微生物生态特征与土壤理化性质的关系

对广州白云区64个菜园土壤样本的研究表明,微生物碳与土壤全氮、碱解氮、有效钾、阳离子交换量和有机质,微生物氮与土壤全氮、全磷、阳离子交换量及有机质,土壤基础呼吸与土壤全氮、碱解氮、全钾、阳离子交换量及有机质,AWCD值与全氮及有机质含量,以及Shannon多样性指数与全氮和阳离子交换量均呈显著正相关关系.较低的碱解氮含量使土壤微生物碳、土壤基础呼吸和呼吸商的值升高,过高的碱解氮则使呼吸商下降;过高的土壤有效磷降低微生物碳、微生物氮和微生物呼吸商.有效磷/碱解氮比值过高降低了土壤微生物碳、微生物氮、微生物碳氮比及土壤基础呼吸.土壤微生物生态特征与土壤理化性质关系密切,有效养分过高及养分比例不适当对土壤微生物均存在不利影响.     

氮添加对荒漠草原植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征的影响

大气氮(N)沉降增加加速了土壤N循环, 引起微生物生物量碳(C):N:磷(P)生态化学计量关系失衡、植物种丧失和生态系统服务功能降低等问题。开展N添加下植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征关系的研究, 可为深入了解N沉降增加引起植物多样性降低的机理提供新思路。该文以宁夏荒漠草原为研究对象, 探讨了N添加下植物生物量和群落多样性的变化趋势, 分析了微生物生物量C:N:P生态化学计量特征独立及其与其他土壤因子共同对植物群落组成的影响。结果表明: N添加下猪毛菜(Salsola collina)生物量呈显著增加趋势, 牛枝子(Lespedeza potaninii)生物量呈逐渐降低趋势, 其他植物种生物量亦呈降低趋势但未达到显著水平; 沿N添加梯度, Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Patrick丰富度指数均呈先略有增加后逐渐降低的趋势; N添加提高了微生物生物量N含量和N:P, 降低了微生物生物量C:N; 植物群落组成与微生物生物量N含量、微生物生物量C:N、微生物生物量N:P、土壤NO₃ ^--N浓度、土壤NH₄ ⁺-N浓度以及土壤全P含量有较强的相关关系; 微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物种群生物量和群落多样性变化的独立解释力较弱, 但却与其他土壤因子共同解释了较大变差, 意味着N添加下微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物群落组成的影响与其他土壤因子高度相关。     

长期施肥条件下菜田土壤微生物特征变化

对蔬菜地长期施肥土壤的8个主要处理进行了分析,探求不同培肥方式对土壤微生物生态特征的影响。结果表明：有机无机肥配施较单施无机肥可显著增加土壤细菌和放线菌的数量,提高土壤真菌的多样性;有机肥和低浓度氮肥配施处理的土壤细菌数量、真菌群落的多样性和均匀性显著高于其他处理;单施高浓度的氮肥显著降低土壤细菌的数量,真菌群落的多样性和均匀性也明显低于对照。     

大兴安岭火烧迹地恢复初期土壤微生物群落特征

对大兴安岭兴安落叶松2003年重度和中度火烧迹地以及未过火样地的土壤微生物群落进行了考察,旨在揭示火烧迹地恢复初期土壤微生物群落变化特征。研究结果表明火烧迹地土壤养分(全氮、全碳、土壤有机质、有效氮)和土壤水分与未过火对照样地存在显著差异;火烧迹地土壤微生物量碳氮、微生物代谢活性以及碳源利用能力均显著高于对照样地;但火烧迹地与对照样地土壤微生物群落结构指标土壤微生物量碳氮比(MBC/MBN)以及多样性指数没有显著差异。相关分析结果表明:土壤微生物量、代谢活性和碳源利用能力与土壤养分指标(全碳、全氮、速效氮、有机质)和土壤水分含量有显著相关性。主成分分析的结果表明火烧与否是火烧样地与对照样地土壤微生物对碳源利用能力差异的原因。所有样地土壤微生物群落真菌比例较高,可能与该地区土壤酸碱度有关(pH=4.12—4.68)。经过6a的恢复,重度和中度火烧迹地的土壤养分和水分、土壤微生物群落的生长、代谢、以及群落多样性仍存在差异,但均不显著,表明此时火烧程度对土壤微生物群落的影响已很微弱。     

生物炭对农田土壤微生物生态的影响研究进展

生物炭作为新型土壤改良剂在国内外环境科学等领域受到广泛的关注.关于生物炭对土壤理化性质的改良研究较早,目前虽然已深入到土壤微生物生态的领域,但是大多数将土壤理化性质与土壤微生物生态分开考虑,缺乏对二者相互作用的系统评述.本文总结了施用生物炭后土壤理化性质的改变与土壤微生物群落变化之间的相互关系:生物炭不仅能够提高土壤pH值、增强土壤的持水能力、增加土壤有机质等,而且会影响土壤微生物的群落结构、改变细菌和真菌的丰度;施用生物炭后,土壤环境和土壤微生物之间互相影响互相制约,共同促进了土壤微生物生态系统的改良.本文旨在为生物炭改良农田土壤微生态的深入研究提供新的思路,从生态系统的角度促进生物炭环境效应影响的研究,使生物炭的应用更具有科学性和有效性,并对生物炭在相关领域的应用进行了展望.