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.     

南亚热带红椎和格木人工幼龄林土壤微生物群落结构特征

采用氯仿熏蒸浸提法和磷脂脂肪酸法(Phospholipids fatty acid,PLFA)研究了我国南亚热带地区非固氮树种红椎(Castanopsis hystrix)和固氮树种格木(Erythrophleum fordii)人工幼龄林土壤微生物生物量与微生物群落结构特征。结果表明,在旱季和雨季,红椎幼龄林土壤微生物总PLFAs量,细菌PLFAs量、放线菌PLFAs量及丛枝菌根真菌PLFAs量均大于格木幼龄林。红椎幼龄林土壤PLFA Shannon多样性指数(H_(PLFA))在旱季和雨季均大于格木幼龄林。主成分分析表明,土壤微生物群落结构组成受到林分类型和季节的双重影响。冗余分析表明,土壤硝态氮(NO_3~--N)含量、土壤含水量、p H及土壤微生物生物量氮(MBN)与特征磷脂脂肪酸之间呈显著相关关系。以上结果表明固氮树种格木与非固氮树种红椎人工幼龄林对土壤微生物生物量和群落结构的影响存在显著差异。     

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.     

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。     

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.     

模拟氮沉降和灌草去除对杉木人工林地土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是陆地生态系统重要的分解者和地上-地下相互作用的纽带。本文以亚热带杉木(Cunninghamia lanceolateata)人工林为对象, 通过模拟林冠层氮沉降和林下灌草去除, 设置4种处理, 包括: 对照(CK)、灌草去除(UR)、氮沉降(N)和氮沉降加灌草去除(N × UR)的野外控制实验, 研究土壤微生物群落结构的响应。本实验分别于2016年4月(春季)和10月(秋季)采集0-10 cm层土壤样品, 运用磷脂脂肪酸法(PLFAs)分析土壤微生物群落结构。结果表明: (1) 10月份土壤微生物总PLFAs量及其他类群土壤微生物PLFAs量显著高于4月份(P < 0.05), 真菌/细菌比值没有显著差异。土壤微生物PLFAs中细菌占优势, 其次为真菌, 放线菌的占比最小; (2)相比CK处理, UR处理下土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、革兰氏阴性菌PLFAs量和放线菌PLFAs量有增加趋势, 但未达到显著差异水平(P > 0.05); (3)相对CK, UR、N和N × UR处理降低了4月份土壤微生物多样性(H°)和均匀度指数(J), 但提高了10月份土壤微生物多样性指数; (4)冗余分析表明, 土壤硝态氮和总磷含量与土壤微生物群落之间呈现显著相关。本研究表明土壤微生物PLFAs在各处理下都表现出明显的季节动态; 短期内林下灌草去除对土壤微生物PLFAs影响表现出一定的促进作用, 氮沉降对土壤微生物群落影响还不甚明显, 需要长期的监测研究来评估两者及其交互作用对土壤微生物群落及其功能的影响。     

毛竹林和阔叶林凋落物互置对土壤氮矿化的影响及微生物贡献

凋落物输入方式的改变导致凋落物数量和质量发生变化,进而对森林土壤氮矿化产生影响。选择未被入侵的次生阔叶林和毛竹入侵后形成的毛竹纯林为对象,对地表凋落物进行保留、去除与置换处理,采用室内培养法同时添加抗生素(链霉素和放线菌酮)分析真菌和细菌在土壤氮素矿化中的贡献。结果表明：(1)去除凋落物处理使阔叶林土壤净氨化速率增加27.0%,净硝化速率降低11.4%;毛竹林土壤净氨化速率增加23.4%。(2)置换凋落物处理使阔叶林土壤净氨化速率增加43.8%,净硝化速率降低33.5%;毛竹林土壤净硝化速率增加73.1%。(3)添加抗生素后,凋落物置换处理与对照相比,置换凋落物后阔叶林土壤真菌和细菌在净氨化中发挥主要作用;真菌在两种林分土壤净硝化中发挥主要作用,细菌在阔叶林土壤净硝化中发挥主要作用。(4)结合测定的凋落物化学性质可知,置换凋落物后引起真菌和细菌在土壤氮素矿化中贡献发生变化,是由于输入凋落物中木质素和纤维素含量的变化。综上,凋落物去除和置换改变了土壤氮素矿化速率,置换凋落物后改变了真菌和细菌对土壤氮素矿化的贡献。解析凋落物质量在土壤氮素矿化中的作用及微生物群落的相对贡献,有助于阐明毛竹入...     

凋落物管理对樟子松人工林土壤微生物群落结构的影响

采用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析短期(18个月)凋落物管理对樟子松人工林土壤微生物群落结构的影响。结果表明,凋落物移除对土壤各类微生物的PLFAs均无显著影响,但凋落物加倍显著改变了土壤微生物群落结构。凋落物加倍显著提高了土壤PLFAs总量、革兰氏阳性细菌(G+)与革兰氏阴性细菌(G-)和原生动物PLFAs,但对真菌和放线菌PLFAs以及细菌/真菌值、G+/G-值影响不显著。凋落物加倍使土壤总PLFAs上升了82.4%,细菌PLFAs上升了93.9%。凋落物管理对樟子松人工林土壤微生物的Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数均无显著影响。主成分分析表明,主成分1(89.83%)上得分系数较高的PLFAs多为细菌的特征PLFAs,主要有16:1ω5c、16:1ω7c、cy17:0ω7c、cy19:0ω7c、i14:0、i15:0。     

春季冻融期兴安落叶松林土壤微生物的时间动态及其影响因子

春季冻融期土壤微生物动态会影响生长季的碳和养分循环.在春季冻融期,每隔3~7d取样一次,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)研究了兴安落叶松林4种土壤基质的微生物群落时间动态.结果表明:1)土壤微生物PLFAs总量、各类群的PLFAs量和相对丰度、革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌(G^+/G^-)、饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸(S/NS)和细菌/总真菌(真菌+丛枝菌根真菌)(B/F)均存在显著的取样时间差异;2)在冻融前期土壤总有机碳(TOC)和土壤全氮(TN)是影响土壤微生物的主要因子,在冻融中期土壤湿度和土壤TOC、TN含量是主要影响因子,在冻融后期土壤微生物受到土壤温湿度、土壤TOC、TN含量及土壤碳氮比(C/N)的共同影响;3)土壤微生物PLFAs总量、各类群的PLFAs量和相对丰度(细菌丰度除外)、B/F、G^+/G^-、S/NS在土壤基质间均存在显著差异,土壤TOC、TN和C/N的不同是引起差异的主要环境因素.春季冻融期土壤温湿度和资源有效性是影响土壤微生物群落的主要因子,但影响程度因冻融阶段和微生物类群的不同而存在差异.     

土壤微生物群落对枯落物输入的响应

枯落物分解在陆地生态系统物质循环能量流动中起着关键性作用,明确枯落物输入对土壤微生物群落的影响有助于理解土壤微生物生物多样性和陆地生态系统功能的相互关系。本文采用整合分析方法,以中国为研究区域,以不添加枯落物为对照组,探究土壤微生物(真菌、细菌、放线菌)及微生物生物量碳、生物量氮对枯落物输入的响应。结果表明:与不添加枯落物相比,添加枯落物后土壤微生物生物量碳、生物量氮分别显著增加3.9%和4.4%;土壤真菌PLFA、细菌PLFA及总微生物PLFA分别增加4.0%、3.1%和2.4%。枯落物输入对土壤微生物的影响受到气候条件、年降水量、植被类型及土壤酸碱度等因素的显著影响;不同气候类型下,土壤微生物对枯落物输入的响应呈现出亚热带季风气候区>温带季风气候区>温带大陆气候区的趋势,以及随着年降水量的增加呈现出先升高后降低的趋势;不同植被类型下,土壤微生物对枯落物输入的响应呈现出阔叶林>草地≈混交林>针叶林的趋势。     

沙棘人工林土壤微生物群落结构及酶活性的季节变化

采用时空互代法,研究了林龄和季节对沙棘人工林地土壤微生物群落结构和酶活性的影响.结果表明: 沙棘人工林磷脂脂肪酸总量、细菌脂肪酸总量、真菌脂肪酸总量均随着林龄的增长而增加,且在成熟林时达到最大值.土壤β-葡糖苷酶、纤维素酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶活性均随着林龄的增长逐渐增加,并于成熟林时达到最大值.雨季的土壤酶活性均显著高于旱季.土壤微生物群落结构及酶活性均与土壤pH、全氮、速效磷含量呈显著正相关.表明林龄和季节对沙棘人工林地土壤微生物群落结构和酶活性有显著影响.在黄土高原,营造沙棘人工林能有效提高土壤肥力.     

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.     

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.     

Effects of understory removal on soil respiration and microbial community composition structure in a Chinese fir plantation

Aims Soil respiration (R_s) is the largest fraction of carbon flux in forest ecosystems, but the effects of forest understory removal on R_s in Chinese fir (Cunninghamia lanceolate) plantations is poorly understood. In order to quantify the effects of forest understory removal on R_s and microbial community composition, a field experiment was conducted in a subtropical Chinese fir plantation. Methods Forest understory was removed manually in June 2012. R_s was measured monthly using a LI-COR 8100 infrared gas analyzer from July 2012 through July 2014. Soil temperature and moisture were also measured at 5 cm depth at the time of R_s measurements. Surface soil (0-10 cm) samples were collected in July 2013 and 2014, respectively, and the soil microbial community structures were determined by phospholipid fatty acids (PLFAs) analysis. Important findings R_s decreased by 32.8% over a two-year period following understory removal (UR), with a greater rate of decrease in the first year (42.9%) than in the second year (22.2%). The temperature sensitivity of R_s was affected by UR, and was 2.10 and 1.87 in the control and UR plots, respectively. UR significantly reduced the concentration of fungal PLFAs by 18.3%, but did not affect the concentration of bacterial PLFAs, resulting in an increase in the fungal:bacterial ratio; it significantly increased the concentration of gram-positive bacterial PLFAs by 24.5%, and the ratio of gram-positive to gram-negative bacterial PLFAs after one year of treatment, but decreased the concentration of gram-positive bacterial PLFAs by 9.4% and the ratio of gram-positive to gram-negative bacterial PLFAs after two years of treatment. The results suggested that R_s and microbial community composition were both affected by UR in Chinese fir plantation, and the effects were dependent of the duration following the UR treatment.     

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。     

中亚热带地区两种森林植被类型土壤微生物群落结构

利用磷脂脂肪酸(PLFA)生物标记法分析了中亚热带地区罗浮栲天然林和相邻的杉木人工林土壤微生物群落结构特点.结果表明: 两种植被类型的磷脂脂肪酸总量、细菌特征脂肪酸、真菌特征脂肪酸、放线菌特征脂肪酸、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌特征脂肪酸含量均为0～10 cm高于10～20 cm土层,罗浮栲天然林高于杉木人工林.在两种植被类型的两个土层中,细菌PLFAs含量均显著高于真菌PLFAs含量.两种植被类型中,细菌PLFAs含量约占PLFAs总量的44%～52%,而真菌仅占6%～8%,表明细菌在该地区两种植被类型土壤中处于优势地位.主成分分析表明,土壤微生物群落结构差异主要由植被类型差异引起,土层深度的影响相对较小.相关分析显示,革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌以及细菌的PLFAs含量与pH呈显著负相关,与含水量呈显著正相关;土壤微生物主要类群PLFAs含量与总氮、有机碳、C/N和铵态氮均呈显著正相关.     

Soil carbon dynamics in a Pinus massoniana plantation following clear-cutting and slash removal

Aims Slash removal is a common practice to prepare recently harvested sites for replanting. However, little is known about its impact on soil carbon (C) dynamics in subtropical plantations. This study evaluates the effects of burning versus manual slash removal site preparation treatments on soil organic carbon (SOC), soil respiration and soil microbial community structure in a Pinus massoniana plantation in southern China.Methods Three areas within a mature P. massoniana plantation were clearcut. Two months following harvesting, slash on one-half of each area was burned (BURN), whereas slash was manually removed (MANR) on the other portion. Slash removal treatments were also compared with adjacent uncut plantation areas (UNCUT). Soil samples, and soil respiration measurements were used to characterize soil properties and microbial communities following slash removal treatments. Important findings Mean soil respiration rates from the MANR and BURN treatments were 26% and 17% lower, respectively, than the UNCUT treatment over 1 year. The MANR and BURN treatment resulted in soils with 27% and 9% reduction in total phospholipid fatty acids (PLFAs) and 18% and 10% reduction in bacterial PLFAs, respectively, compared with the UNCUT treatment. However, no significant differences existed between slash removal treatments with respect to soil chemical properties, SOC chemical compositions, soil respiration and microbial communities; although PLFA patterns were notably different for the burned plots. Most factors affecting C dynamics and microbial communities were not sensitive to the differences imparted to the ecosystem due to manual slash removal or burning. Our results suggested that low-intensity burning after clear-cutting might have no significant effect on soil C pool and its dynamics compared with manual slash removal in subtropical plantations.