攀西高原不同轮作制度下土壤固氮微生物nifH基因多样性与群落结构特征

[背景]关于高原生境轮作制度对土壤固氮微生物群落组成及多样性的影响研究尚少。[目的]深入认识攀西高原不同轮作制度对农田土壤肥力及土壤固氮微生物nifH基因群落结构与多样性的影响,以期建立合理的轮作制度。[方法]以凉山州冕宁县不同作物轮作制度[包括光叶紫花苕-烤烟(分轮作15年和20年两种,分别为G1和G2)、苦荞-烤烟(KQ)、大麦-烤烟(DM)和撂荒(CK)]的土壤为研究对象,通过化学分析和Illumina MiSeq技术,对土壤理化性质、土壤固氮微生物nifH基因多样性及群落组成进行分析。[结果]撂荒土壤全氮、铵态氮、硝态氮、有机碳和含水量最显著(P<0.05)。KQ轮作下土壤有效磷和速效钾分别提高了43.0%和2.60%,而DM轮作下的土壤理化性质均下降。土壤固氮酶活以撂荒土壤最高,G2轮作最低。土壤固氮微生物nifH基因多样性以G1轮作最高、G2轮作最低,门水平上以变形菌门(Proteobacteria)是优势共有nifH基因类群,相对丰度占群落的63.0%-92.4%;属水平上,偶氮氢单胞菌属(Azohydromonas)是不同轮作制度下的优势物种,慢生根瘤属(Brad...     

三种土壤条件下紫茎泽兰根际的酶活性及细菌群落状况

紫茎泽兰被列为我国危害最严重的外侵植物,为探索其侵入机制,以四川省凉山州的3种主要土壤?红壤、黄壤和紫色土为研究对象,比较了根际和非根际土壤(距离根系约20 cm)的酶活性及细菌群落。结果表明,尽管土壤类型不同,根际酶活性(过氧化氢酶、酸性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶)及微生物量碳氮显著高于非根际,说明紫茎泽兰的根系生命活动促进根际微生物生长繁殖,数量增加,活性增强,有益于土壤养分供应,促进紫茎泽兰生长,提高生存竞争优势。在不同类型的土壤中,紫茎泽兰根际细菌的分类单元数和主成分方差比非根际降低或无显著变化,说明紫茎泽兰对土壤细菌群落的影响因土壤而异。3种土壤的优势菌株种类差异极大,根际20种优势细菌中仅链霉菌1(Streptomyces1)为共有菌株,非根际仅有绿弯菌(Chloroflexi KD4-96)为共有菌株,说明紫茎泽兰能在细菌群落不同的土壤上生长,具有极强的适应性。但是,3种土壤的优势细菌均为放线菌门、变形菌门和拟杆菌门,合计占细菌总量的60.69%—78.75%;就同一种土壤而言,根际20种优势细菌中有8—11株与非根际相同。因此,土壤类型是决定细菌群落的主要因素,但因紫茎泽兰入侵而发生一定程度的变化。     

紫茎泽兰对四川省凉山州共生植物种间联结性及稳定性的影响

紫茎泽兰是中国危害最严重的入侵植物之一。为有效预测和评估紫茎泽兰入侵程度,基于2×2联列表,采用χ~2和W检验,联结系数(AC)、共同出现百分率(PC)、Ochiai指数(OI)、Dice指数(DI)的种间联结性分析和Godron M群落稳定性测定方法,以四川省凉山州危害最严重的入侵植物紫茎泽兰群落为研究对象,分析了西昌市、会理县、会东县、德昌县和普格县紫茎泽兰与其共生植物间的联结性及群落稳定性。结果表明:四川省凉山州与紫茎泽兰共生的植物共有155种,其中草本植物86种,灌木34种,乔木22种,藤本植物10种,蕨类植物2种,苔藓植物1种。χ~2和W检验发现,紫茎泽兰群落主要植物间的总体关联性VR(方差比率)为0.9677,小于1,检验统计量χ~2_(0.95)(50)Wχ~2_(0.05)(50),表明紫茎泽兰群落主要物种间总体表现为不显著负相关。种群间χ~2统计量均小于3.841,说明主要种对间联结性较低,甚至趋于独立,紫茎泽兰群落优势种群对环境的适应性相似甚至相同,但对资源利用存在竞争。种间联结性分析表明,紫茎泽兰群落中20个种对间表现出正相关性,22个种对间则表现出负相关性,或处于完全独立的状态。紫茎泽兰-鬼针草、紫茎泽兰-野艾蒿、紫茎泽兰-马唐和紫茎泽兰-灯笼草种对的共同出现百分率PC值均处于[0.4,0.6)区间内,OI指数和DI指数均大于0.6,一方面说明紫茎泽兰在一定时期内,与鬼针草、野艾蒿、马唐和灯笼草具有相同或相似的生态位需求和对环境的适应性,另一方面说明鬼针草、野艾蒿、马唐和灯笼草等物种对紫茎泽兰抑制其他物种生长特性的抵抗能力较强;群落稳定性分析可知,模型方程与直线方程的交点为51/49,距离稳定交点坐标20/80较远,说明紫茎泽兰群落处于不稳定状态。结论:紫茎泽兰入侵使四川省凉山州原有植物群落处于相对不稳定状态,种间会出现一定程度的分离,以降低竞争强度,从而逐步趋于稳定。该结论可为及早预测和评估紫茎泽兰入侵程度提供一定参考。