黄河三角洲刺槐白蜡混交对土壤细菌群落结构及多样性的影响

为探讨黄河三角洲刺槐白蜡混交对土壤细菌群落结构及多样性的影响,通过高通量测序技术分析比较了刺槐白蜡混交林及刺槐纯林、白蜡纯林土壤细菌群落结构及多样性。结果表明:(1)混交林与两种纯林土壤细菌群落共36门。酸杆菌门、变形菌门、放线菌门(相对丰度大于10%)为刺槐白蜡混交林与两种纯林土壤中共有的优势菌群;硝化螺旋菌门为刺槐纯林土壤中的优势菌群。不同人工林土壤中各门细菌相对丰度差异显著。(2)混交改变了土壤细菌群落结构,提高了细菌多样性。刺槐白蜡混交林土壤细菌物种数、Chao1指数、Shannon指数分别为1934.5、2629.1、9.1,显著高于两种纯林。(3)相关性分析表明,土壤含水量与放线菌门细菌呈显著正相关;pH与芽单胞菌门细菌呈极显著正相关,与酸杆菌门细菌呈显著负相关。细菌多样性与土壤含水量呈显著正相关,与速效钾、有机质含量呈显著负相关。研究表明,刺槐白蜡混交林土壤细菌群落结构与两种纯林之间有一定差异,多样性差异显著,刺槐白蜡混交改变细菌群落结构,提高细菌多样性。     

黄河三角洲刺槐臭椿混交林与纯林土壤细菌群落结构和多样性特征分析

为研究黄河三角洲地区混交人工林土壤细菌群落特征,应用高通量测序技术,比较分析了刺槐臭椿混交林以及臭椿和刺槐纯林土壤细菌结构及多样性,并结合土壤理化性质进行分析。试验结果表明：在细菌门分类水平上,臭椿纯林、刺槐纯林、刺槐臭椿混交林土壤中分别检测出27、25、31门细菌,3种不同林分土壤中酸杆菌门、变形菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门、绿弯菌门、浮霉菌门、芽单胞菌门、疣微菌门8种细菌是土壤中的主要细菌群落,其中酸杆菌门、变形菌门和放线菌门为优势细菌群落。不同类型人工林土壤中各门细菌相对丰度差异显著。混交林土壤细菌物种数和Shannon指数值分别为1910和9.1高于两种纯林。通过对土壤主要细菌群落与土壤理化性质进行主成分分析发现,3种不同林分之间在土壤细菌群落结构上有较高程度的分离,差异显著（P < 0.05）,有效磷含量与混交林土壤细菌群落有较强的正相关关系。因此可以得出结论,不同林分类型、土壤理化性质和细菌群落结构三者相互影响,刺槐臭椿混交增加了土壤细菌群落多样性,土壤理化性质在一定程度上影响土壤细菌结构和多样性。     

西藏色季拉山垂直植被带土壤细菌群落组成及功能潜势

研究青藏高原土壤微生物群落组成和功能的空间分布特征有助于深入理解典型高寒生态系统中土壤微生物的重要生态功能。本研究采用16S rDNA高通量测序方法,分析了西藏色季拉山4个不同海拔土壤细菌群落物种组成和功能潜势的变化特征及其驱动因子。结果表明: 随着海拔的升高,土壤细菌的丰富度和Shannon多样性指数显著降低;酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度显著增加,而变形菌门、放线菌门和拟杆菌门的相对丰度则显著降低。KEGG二级代谢通路中,膜运输及氨基酸、脂类、萜类和聚酮类化合物代谢相关基因的相对丰度在高海拔显著降低,而碳水化合物代谢、信号转导、复制与修复、酶家族等基因丰度则显著升高。不同海拔土壤细菌群落组成和功能潜势的变化受到植被和土壤因子的显著影响,并且pH值是关键驱动因子。群落功能潜势与放线菌门、拟杆菌门、纤维杆菌门等种群丰度显著相关。不同海拔下群落KEGG代谢通路基因组成的差异(β多样性)与土壤细菌群落结构的差异呈显著正相关,说明微生物群落组成与功能潜势之间可能存在紧密关联。     

呼和浩特市大青山白桦根际土壤细菌群落结构研究

采用高通量测序技术对天然次生林生态系统演替过程中先锋树种白桦的根际土壤细菌多样性及群落结构进行了分析。研究结果表明:白桦根际土壤细菌隶属于28门、90纲、126目、213科、286属,在3个采样地中排名前8的优势细菌门的相对丰度均大于1%,分别为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。各样地中前3个门的相对丰度之和均在60%以上。对白桦根际土壤细菌的α多样性指数、门水平的聚类热图以及PCoA聚类结果的分析表明,3个采样地中,小井沟(B2)和哈达门森林公园(C2)白桦根际土壤细菌的物种组成更为接近,与井儿梁(A2)的物种组成有一定差异;且小井沟和哈达门森林公园的物种多样性及丰度(ACE指数)显著高于井儿梁,表明细菌对不同环境的适应能力有明显差异。对细菌群落结构与土壤理化性质的RDA分析及相关性分析表明,环境因子对白桦根际土壤细菌的影响顺序为:全氮TN酸碱度pH含水量WC速效钾AK硝态氮NN铵态氮AN有机质OM有效磷EP,其中,TN、pH和WC是白桦根际土壤优势细菌的主要影响因子。研究结果为深入认识森林生态系统中根际土壤细菌的群落结构和影响因子提供了理论依据。     

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。     

放牧对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响

利用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,研究了放牧对贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原土壤细菌群落结构的影响。结果表明,放牧条件下,贝加尔针茅草原0～20cm土壤中细菌类群包括变形菌门(Proteobacteria)的α、β、γ、δ变形菌纲,放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)等,其中变形菌门、放线菌门属优势类群,疣微菌门细菌是中度放牧样地仅有的类群;典型对应分析表明,土壤细菌群落与放牧强度、土壤理化性状密切相关。轻度放牧样地土壤细菌群落与有机碳、C/N比有较为密切的关系,中度放牧样地土壤细菌群落则与全N有较密切的关系,重度放牧样地土壤细菌群落与土壤pH有关。     

种植模式对当归根际细菌群落多样性及代谢通路的影响

连作障碍严重限制了当归产业的可持续发展。为了探索当归(Angelica sinensis)高效栽培技术,本研究在当归主产区甘肃省渭源县设置5种种植模式(A: 豌豆-当归-当归,对照;B: 豌豆-小麦-当归;C: 豌豆-蒙古黄芪-当归;D: 豌豆-马铃薯-当归;E: 豌豆-休耕-当归),于采挖期分别测定不同种植模式下,当归根际土壤理化特性和细菌基因组DNA相对丰度,分析不同种植模式对当归根际土壤理化特性、细菌群落多样性和代谢通路的影响。结果表明: 1) 5种种植模式下当归根际土壤理化特性差异较大。与对照相比,C模式根际土壤的电导率显著增加,B、D和E模式的电导率略有下降,B、C、D和E模式的土壤CO₂呼吸速率显著提高。2) 5种种植模式的当归根际土壤细菌隶属于26门368属,其中,芽单胞菌门的芽单胞菌属、变形菌门的鞘脂单胞菌属和酸杆菌门的Subgroup_6属为优势菌属。与对照相比,B、C模式变形菌门和放线菌门的相对丰度显著增加,D模式酸杆菌门的相对丰度显著降低;E模式变形菌门、酸杆菌门和放线菌门的相对丰度显著增加。3) 5种种植模式下,当归根际土壤的pH值、电导率、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量与变形菌门细菌的相对丰度呈显著负相关。4) 5种种植模式下,当归根际土壤中6种代谢通路细菌的相对丰度差异显著。C模式对当归根际土壤理化特性和细菌群落有较好的调节作用,是克服当归连作障碍的主要种植模式。     

塔里木河中下游流域棉田及胡杨林土壤细菌群落结构及多样性研究

【背景】新疆绿洲生态系统的大规模农垦开发对当地生态环境产生了一系列影响,评估农业活动对新疆地区原始生态土壤细菌群落的影响对合理利用土地、开发农业资源具有指导意义。【目的】通过研究塔里木河中下游流域受农垦开发影响的棉田及未经历土地开垦的胡杨林土壤细菌群落结构及多样性的变化,探究农垦开发活动对土壤微生态的影响。【方法】利用国标法测定塔里木河中下游流域绿洲棉田及原始胡杨林全氮、总盐、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、pH等土壤理化性质;提取土壤总DNA,通过PCR扩增建立文库,用新一代Illumina HiSeq 2500测序技术对土样DNA进行16SrRNA基因(V4区)高通量测序;利用生物信息学分析细菌群落的α多样性(包括Chao1、Observed species、Phylogenetic diversity (PD)、Shannon、Simpson和Good’s coverage指数)、β多样性在两地的变化,基于线性判别分析流程[Lineardiscriminantanalysis(LDA)effectsizepipeline,LEfSe]分析在两地具有显著差异的细菌分类单元;结合土壤理化参数、群落功能预测分析可能影响两地细菌群落结构变化的主要因子。【结果】土壤基本理化性质分析:绿洲棉田与原始胡杨林相比,全氮、碱解氮、总盐、pH含量显著增加,土壤盐含量与全氮、碱解氮和pH呈显著正相关(P0.05);细菌多样性分析:α多样性指数Chao1、Observedspecies和PD在棉田样品中均显著低于胡杨林样品,Shannon指数差异虽不显著,但是也表现出同样的变化趋势;细菌群落组成分析:两组样品中的优势细菌依次为α-变形杆菌纲、放线菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、γ-变形菌纲、β-变形菌纲、δ-变形菌纲、绿弯菌门、厚壁菌门、浮霉菌门、泉古菌门和硝化螺旋菌门(丰度1%);差异分析的结果显示,新疆绿洲棉田土壤中显著富集的微生物主要包括酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、黄杆菌纲、α-变形菌纲、γ-变形菌纲中的一些物种,以及泉古菌门中的Candidatus Nitrososphaera;新疆原始胡杨林土壤中显著富集的微生物主要包括绿菌门、δ-变形菌纲以及变形菌门中的其他物种,还包括泉古菌门中的Nitrosopumilus。主坐标分析(PCoA)结果显示,棉田生态系统的土壤细菌群落结构能够与胡杨林生态系统的群落结构明显分开,且前者的细菌群落结构一致性更高。功能预测结果显示,绿洲棉田的硝化作用显著高于原始胡杨林。冗余分析(RDA)结果表明全氮含量对细菌群落结构有显著影响。【结论】在长期耕种施肥等人为因素干扰下,绿洲棉田土壤细菌多样性和群落结构发生明显改变,细菌α多样性明显低于原始胡杨林,细菌β多样性差异减弱,同时一些与植物生长密切相关的细菌类群,如放线菌、硝化细菌等显著富集。该研究可为新疆绿洲棉田生态系统的开发利用现状提供数据参考。     

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。     

退耕还湿后土壤细菌群落结构和生物量变化过程

土壤细菌对湿地生态系统功能和健康维持起着重要作用。以菜子湖原始湿地、不同退耕年限湿地(3a、7a、11a和21a)和仍耕作油菜地土壤为研究对象,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)、高通量测序和磷脂脂肪酸(PLFAs)方法分析土壤细菌群落组成和生物量,探讨它们在退耕还湿后的变化过程及其影响因素。结果表明,退耕还湿后土壤变形菌门(α-变形菌纲、β-变形菌纲和δ-变形菌纲)、酸杆菌门(酸杆菌纲和全噬菌纲)、Nitrospinae(Nitrospinia纲)和硝化螺旋菌门(硝化螺旋菌纲)相对丰度先增高后降低;这些参与氮循环的土壤细菌对退耕后湿地生态恢复过程中土壤氮素提升起着重要作用。与农业生产活动密切关联的厚壁菌门(芽孢杆菌纲和梭菌纲)和放线菌门(放线菌纲)相对丰度逐渐降低。湿地土壤细菌多样性在退耕初期(3—7a)上升达到最大,退耕中后期逐渐降低。表层土壤各类群细菌生物量逐渐升高,亚表层土壤各类群细菌生物量则先降后升再降。水分条件和容重是与研究区土壤细菌群落结构和多样性密切相关的土壤因子,而全氮是与土壤细菌生物量密切相关的土壤因子。研究从生态过程视角解析了土壤细菌群落较详...     

黄土高原水土保持林对土壤水分的影响

黄土高原植被恢复的限制因素主要是土壤水分,植被与土壤水分关系的研究对黄土高原植被恢复具有重要意义.2008年7月1日至2009年10月31日间采用EnviroSMART土壤水分定位监测系统以每30min监测1次的频度,对晋西黄土区刺槐人工林地、油松人工林地、次生林地的土壤水分变化进行了研究.研究得出:次生林地0-150 cm土层中平均蓄水量为331.95mm,刺槐人工林地为233.85 mm,有整地措施的油松人工林地为314.85mm,刺槐人工林比次生林多消耗的98.10mm土壤水分主要来源于80 cm以下土层.次生林主要消耗0-80 cm土层的水分,而人工林不但对0-80 cm土层水分的消耗量大于次生林,对深层土壤的消耗也较次生林大,这将有可能导致人工林地深层土壤的“干化”.在土壤水分减少期(11-1月)刺槐人工林土壤水分的日均损耗量为0.86mm、油松人工林为0.82 mm、次生林为0.84 mm.土壤水分缓慢恢复期(2-5月)刺槐人工林地土壤水分的恢复速度0.90mm/d,油松人工林地为0.53 mm/d、次生林地为0.79 mm/d.土壤水分剧烈变化期(5-10月)刺槐人工林地土壤水分含量的极差为95.71mm,油松人工林地为179.1mm,次生林地为72.03mm.在干旱少雨的黄土高原进行植被恢复时,应多采取封山育林等方式,依靠自然力量形成能够与当地土壤水资源相协调的次生林,是防止人工植被过度耗水形成“干化层”、保障水土保持植被持续发挥生态服务功能的关键.     

不同季节冬水田紫色土细菌群落的垂直分布规律

【背景】土壤细菌对环境变化非常敏感,是土壤环境质量检测的重要指标。【目的】为研究不同季节冬水田紫色土细菌的垂直分布规律,揭示土壤细菌群落结构和物种多样性与土壤环境因子的相互关系。【方法】以冬水田紫色土为研究对象,分别于2020年8月(夏季)和2021年 1月(冬季)采集不同深度土壤样品,对土壤细菌16S rRNA基因进行Illumina MiSeq高通量测序,分析在不同季节细菌群落组成和多样性的垂直分布规律。【结果】冬水田紫色土细菌ACE指数、Chao1指数和Shannon指数均呈现出夏季高于冬季,并且随土层深度增加呈现降低的趋势。冬水田紫色土优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、放线菌门(Actinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes),优势菌属为Desulfobacca、Haliangium、Anaeromyxobacter、Candidatus_Omnitrophus和Defluviicoccus。Chloroflexi和Actinobacteria在夏季相对丰度较高,Proteobacteria和Nitrospirae在冬季相对丰度较高;Anaeromyxobacter和Candidatus_Omnitrophus在夏季相对丰度较高,Desulfobacca、Haliangium和Defluviicoccus在冬季相对丰度较高。冗余分析(redundancy analysis,RDA)和环境因子热图分析结果均表明,总氮(total nitrogen,TN)、土壤有机质(soil organic matter,SOM)和土壤氧化还原电位(soil redox potential,Eh)是显著影响紫色水稻土细菌群落的主要因子。【结论】本研究丰富了对冬水田紫色水稻土细菌群落组成和多样性的认识,证实了不同季节冬水田紫色土细菌群落组成和多样性存在差异。     

基于T-RFLP方法的连栽杉木根际土壤细菌群落变化研究

运用末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),研究福建省尤溪国有林场的多代连栽杉木根际土壤细菌群落变化特征。结果表明:杉木多代连栽后根际微生态失衡,表现为碳循环菌和氮循环菌等有益菌数量减少,病原菌数量增加。在不同代数杉木土壤中,4种内切酶消化后产生的末端限制性片段(T-RFs)数量具有显著差异,第一代杉木(first Chinese fir rotation plantation,FCP)最高,第二代杉木(second Chinese fir rotation plantation,SCP)次之,第三代杉木(third Chinese fir rotation plantation,TCP)最少。土壤理化性质结果表明连栽导致土壤养分逐代降低,除土壤碳氮比与细菌群落多样性呈显著负相关外,土壤养分含量指标与细菌群落多样性呈显著正相关。T-RFLP实验共鉴定出细菌门类12门,其中厚壁菌门、蓝藻门、放线菌门和变形菌门是主要优势菌群。随栽植代数的增加,变形菌门细菌比例递增,而厚壁菌门细菌比例递减。土壤细菌群落多样性指数,表现为随栽植代数增长而减少,呈现FCPSCPTCP趋势,与T-RFs片段数量变化趋势基本一致,表明多代连栽降低了杉木根际土壤细菌群落多样性。依据功能性不同,可将鉴定出的细菌划分为5类:碳循环功能菌、硫循环功能菌、氮循环功能菌、纤维降解菌及病原菌。连栽导致碳循环菌和氮循环菌相对含量降低,硫循环菌和纤维降解菌相对含量提高,病原菌相对含量随栽植代数增加而上升。     

华北低丘山地不同土地利用方式下土壤团聚体及其有机碳分布特征

土地利用变化影响土壤团聚性及有机碳分布,进而改变土壤碳循环过程。对太行山南部50年刺槐人工林（R50）、17年刺槐人工林（R17）、自然恢复林（NR）和农田（CL）等不同土地利用方式下的表层土壤（0-20 cm）进行了系统研究,利用湿筛法对土壤团聚体进行分级,并计算土壤结构稳定性参数（平均重量直径MWD,团聚体比例AR）及不同粒径团聚体有机碳贡献率,进而分析弃耕后土壤团聚体分布及团聚体有机碳含量变化。结果表明,土地利用方式对土壤团聚体粒径分布及团聚体有机碳含量有显著影响,自然恢复林与刺槐林的大团聚体（>0.25 mm）含量都高于农田,且自然恢复林的大团聚体增加更显著。MWD的计算结果表明：自然恢复林 > 刺槐人工林 > 农田,说明该区域的自然恢复方式更容易促进大团聚体的形成,并显著改良土壤结构及增强土壤团聚体稳定性。弃耕后,不同土地利用方式0-10 cm土层各粒径团聚体有机碳含量均高于农田,且团聚体有机碳含量与团聚体稳定性呈正相关。这些结果说明,研究区域的自然植被恢复和人工造林都可以显著提高土壤的固碳能力,且储存的有机碳主要存于大团聚体中,而农田的有机碳大都存于粘粒+粉粒团聚体中。自然植被恢复和人工造林均提高了土壤结构稳定性,是改善团粒结构、提高土壤质量的有效方式。     

宁夏河东沙区刺槐和丝绵木水分利用策略

刺槐和丝绵木混交林是宁夏河东沙区防护林建设的主要模式,了解刺槐和丝绵木的水分利用策略,能为区域植被恢复和防护林林分结构调整提供科学依据。以宁夏河东沙区刺槐(Robinia pseudoacacia)和丝绵木(Euonymus bungeanus)混交林为研究对象,通过监测微气象、树干液流和土壤质量含水量,结合大气降水、土壤水、植物木质部水同位素组成,采用Granier及其校正公式,运用贝叶斯混合模型(MixSIAR)和相似性比例指数(PS)研究2个树种的蒸腾耗水、水分来源和水分利用关系。结果表明：刺槐和丝绵木的蒸腾耗水量在生长季中期较高,前期和后期较小,刺槐的蒸腾耗水量是丝绵木的1.55倍;影响刺槐蒸腾耗水的主要环境因子为饱和水汽压差、太阳辐射、0—40 cm土壤质量含水量和40—120 cm土壤质量含水量;影响丝绵木蒸腾耗水的主要环境因子为饱和水汽压差、太阳辐射、平均气温、0—40 cm土壤质量含水量和40—120 cm土壤质量含水量;蒸腾耗水较高时,刺槐主要吸收利用中层土壤水,丝绵木主要吸收利用浅层土壤水,蒸腾耗水较低时,刺槐主要吸收利用浅层土壤水,丝绵木主要吸收利用中层土壤水;在...     

小麦-甘薯轮作长期增施有机肥对碱性土壤固氮菌群落结构及多样性的影响

生物固氮为农业生态系统提供天然的氮素来源,探究长期增施有机肥对土壤固氮菌群落的影响,为合理增施有机肥和维持土壤固氮微生物群落多样性提供科学依据。选取小麦-甘薯轮作中连续37a不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+有机肥(NPKM)处理的甘薯季碱性土壤样品为研究对象。采用Illumina MiSeq高通量测序技术,研究土壤固氮菌群落的组成、多样性及其与土壤特性的关系。结果表明:与对照和单施化肥相比,长期增施有机肥降低土壤固氮菌群落丰富度和多样性,且丰富度与土壤pH显著正相关,与有机碳、全氮和有效养分(硝态氮、有效磷和速效钾)显著负相关。主坐标分析表明长期施肥显著改变土壤固氮菌群落结构,与对照相比,增施有机肥比单施化肥对固氮菌群落结构的影响更大。冗余分析表明土壤有机碳和速效钾是影响固氮菌群落结构改变最主要的因素。长期增施有机肥显著降低变形菌门、蓝藻菌门、Beta-变形菌和固氮弧菌属的相对丰度,显著增加硝化螺旋菌门、酸杆菌门和硝化螺菌属的相对丰度,这与土壤pH、有机碳和有效养分显著相关。因此,在碱性土壤上长期增施有机肥对固氮菌群落结构的改变更大,对群落多样性的抑制作用更强。     

Mixed plantations of Metasequoia glyptostroboides and Bischofia polycarpa change soil fungal and archaeal communities and enhance soil phosphorus availability in Shanghai,China

Soil degradation has been found in urban forests in Shanghai, especially in the pure plantations. Mixed plantations are considered to improve soil quality because they can stimulate organic matter cycling and increase soil carbon and nutrient content. Although soil microbes play crucial roles in regulating soil biogeochemical processes, little is known about how mixed plantations affect soil microbial communities, including bacteria, archaea, and fungi. Here, we evaluated soil chemical properties, abundances and compositions of soil bacterial, archaeal, and fungal communities, and enzyme activities in pure and mixed Metasequoia glyptostroboides and Bischofia polycarpa plantations, located in Shanghai, China. The results showed that soil available phosphorus content in the mixed plantation of M. glyptostroboides and B. polycarpa was significantly higher than that in pure plantations, while no significant difference was observed in the content of soil organic carbon, total and available nitrogen, total and available potassium among the three studied plantations. We found higher fungal abundance in the mixed plantation, when compared to both pure plantations. Moreover, fungal abundance was positively correlated with the content of soil available phosphorus. No significant difference was found in the abundance and diversity of bacterial and archaeal community among the three studied plantations. A similarity analysis (ANOSIM) showed that mixed plantation significantly altered the community composition of archaea and fungi, accompanied with an increase of alkaline phosphatase activity. However, ANOSIM analysis of bacterial communities showed that there was no significant group separation among different plantations. Overall, results from this study indicated that fungal and archaeal communities were more sensitive to aboveground tree species than bacterial community. Moreover, mixed plantations significantly increased the activity of alkaline phosphatase and the content of soil available phosphorus, suggesting that afforestation with M. glyptostroboides and B. polycarpa is an effective way to alleviate phosphorus deficiency in urban forests in Shanghai, China.