Functional diversity of soil microorganisms in Casuarina equisetifolia woodlands of different stand ages in Hainan Island

为研究不同林龄木麻黄(Casuarina equisetifolia)林地土壤微生物功能多样性的动态变化, 通过Biolog系统对海口市桂林洋开发区滨海不同林龄(幼龄林(林龄5-8年)、中龄林(林龄15-20年)和成熟林(林龄30年及以上))的木麻黄林地土壤微生物的功能多样性进行了分析。结果表明: (1)对照裸地和成熟林林地土壤微生物对所使用的Biolog-ECO微孔板中的31种碳源的利用率和对这31种碳源的各分类碳源的利用率高于中龄林与幼龄林林地; (2) Shannon-Wiener指数(H′), McIntosh、Simpson多样性指数随着林龄增大而增大, 不同林龄林地间的H′差异显著, 幼龄林和中龄林的McIntosh、Simpson多样性指数无显著差异; (3)主成分分析结果表明, 在主成分分离中起分异作用的主要碳源为单糖和氨基酸。林地土壤微生物群落多样性随着林龄增加而增高, 这可能是林分凋落物、植物根系分泌的次生代谢物、土壤养分、林地土壤特异性微生物等共同作用的结果。     

中亚热带森林土壤微生物群落多样性随海拔梯度的变化

运用Biolog EcoPlate技术, 对武夷山不同海拔植被带(常绿阔叶林(EBF)、针叶林(CF)、亚高山矮林(DF)、高山草甸(AM))土壤微生物群落多样性差异进行了研究。结果表明: 不同海拔植被带土壤微生物群落功能多样性差异显著。土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加, 同一深度土层的AWCD值随海拔升高而逐渐降低, 大小顺序依次为EFB > CF > DF > AM。同一海拔植被带, 不同深度土层的AWCD值总体趋势依次为0-10 cm > 10-25 cm > 25-40 cm。土壤微生物群落Simpson指数、Shannon-Wiener指数、丰富度指数和McIntosh指数的总体趋势为EBF最高, CF和DF次之, AM最低。不同海拔植被带土壤微生物对不同碳源利用强度存在较大差异, 其中EBF利用率最高, AM利用率最低, 碳水化合物和羧酸类碳源是各海拔植被带土壤微生物的主要碳源。主成分分析结果表明, 从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1、主成分2分别能解释变量方差的75.27%和16.14%, 在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源。土壤微生物群落多样性随着海拔上升、土层加深而逐渐下降的原因, 可能是生物量、林分凋落物、土壤养分、微小动物、植物根系等多种因素共同作用的结果。     

海南岛不同林龄木麻黄凋落物内外细菌多样性及其化感潜力

凋落物在生态系统中具有重要作用。为了对比凋落物内外微生物的多样性和群落结构,选取海南省海口市桂林洋海滨区3个林龄木麻黄凋落物为研究对象,采用Illumina Miseq高通量测序,对凋落物内外微生物的多样性和组成进行分析。结果表明: 凋落物外生细菌的多样性高于内生细菌,中龄林凋落物内外细菌多样性和丰富度均最高,其次是幼龄林,成熟林最低。菌群群落组成分析表明: 在门分类水平上,变形菌门和放线菌门最为丰富(约占总数的80%);属水平上,短小杆菌属、Jatrophihabitans、分支杆菌属、放线孢菌属、Mucilaginibacter、假单孢菌属等在不同林龄间表现出显著差异。主坐标分析(PCoA)表明,凋落物内生细菌受林龄的影响较大,而外生细菌受环境因子的影响较大;解淀粉芽孢杆菌发酵液对木麻黄种子化感潜力最强,且其中含有2,2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)等化感物质,表明解淀粉芽孢杆菌参与了化感物质的合成。凋落物微生物群落多样性对木麻黄的化感作用有一定影响,这为探讨微生物在木麻黄凋落物降解过程中作用的研究奠定基础。     

辽河源自然保护区油松群落结构及物种多样性

采用样方调查方法,对河北辽河源自然保护区油松(Pinus tabuliformis)天然次生林的物种组成、群落结构及物种多样性进行研究,结果表明:研究样地内共有维管束植物42科、92属、146种。4个龄组群落垂直结构明显,乔木层、灌木层、草本层的优势种分别为油松、土庄绣线菊(Spiraea pubescens)+蒙古栎(Quercus mongolica)、薹草(Carex tristachya)。4个龄组的丰富度指数和多样性指数均为草本层灌木层,幼龄林均匀度指数表现为灌木层草本层,其他龄组的均匀度指数为草本层灌木层。林下物种多样性表现为:灌木层的物种丰富度指数、Shannon多样性指数均为幼龄林成熟林中龄林近熟林,Simpson多样性指数为成熟林幼龄林中龄林近熟林,而均匀度指数为近熟林中龄林成熟林幼龄林;草本层的物种丰富度指数为幼龄林近熟林成熟林中龄林,Shannon多样性指数、Simpson多样性指数和均匀度指数均为近熟林成熟林中龄林幼龄林。     

不同林龄木麻黄林地土壤细菌及与土壤因子的相关性分析

通过454 GS FLX Titanium测序平台对不同林龄木麻黄林地土壤宏基因组DNA进行16S r DNA定向测序,以分析土壤细菌在不同分类水平上的群落结构多样性的变化并探索土壤理化性质和土壤细菌群落多样性之间的相关性。结果表明,林龄会引起土壤样品中细菌群落的分布显著差异化,木麻黄林地间各菌群的结构变化,门、纲、目、科、属5个分类水平数量和种类的丰度随林龄增加均呈现出先增后降的趋势,其中变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门升降幅度最大,处于中龄林时期的林地土壤微生物相对较丰富,丰度较高的37个属中主要以固氮菌类和生物降解菌类为主。相关性分析表明土壤有机质含量与土壤微生物在门、纲、目、科、属5个分类水平上的多样性均呈现极显著正相关。木麻黄林在由中龄林向成熟林过渡过程中,林地微生物群落结构的变化与林地有机质含量、土壤全钾、全氮、铵态氮、硝态氮等非生物因子的作用有着密切的关系。     

武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落特征

运用BIOLOG微平板技术,对武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落结构和代谢功能多样性进行研究,探讨不同植被类型对土壤微生物群落的影响.结果表明: 不论是土壤理化性质、酶活性,还是反映土壤微生物代谢功能多样性的平均颜色变化率(AWCD),青冈林和米槠林代表的天然林均明显优于马尾松林和杉木林代表的人工林,荒地最差.AWCD随着培养时间的延长而逐渐增加,但不同植被类型土壤AWCD值具有较大差异.碳水化合物和羧酸类碳源是各植被类型土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小.土壤微生物Simpson指数、Shannon指数、丰富度指数和McIntosh指数也呈现天然林高于人工林的趋势.主成分分析表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1、主成分2分别能解释变量方差的56.3%和30.2%,不同植被类型土壤微生物碳源利用特征出现分异,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源.研究结果可为进一步探讨植被多样性与土壤微生物多样性之间的关系奠定基础.     

不同林龄马尾松人工林林下植物多样性与土壤理化性质

为了解长江上游低山丘陵区不同林龄的马尾松(Pinus massoniana)人工林植物物种多样性与土壤特性的变化特征及其联系,选取不同林龄的马尾松人工林作为研究对象,对林下植物多样性和土壤理化性质进行研究。结果表明:(1)3年生马尾松林下喜光植物较多,随林龄增加人工林郁闭度增大,耐阴植物增多。(2)林下物种丰富度指数中龄林最大,成熟林略有下降但明显高于幼龄林。草本层、灌木层的Simpson指数和Shannon指数随林龄增加均呈现早期波动、中期下降、后期增加的变化趋势。(3)随林龄增加,土壤各理化指标的变化不尽相同,但到成熟林时期,土壤有机质、全氮、全磷含量均有所升高,说明马尾松林到成熟林阶段其土壤肥力状况得到一定的提升。(4)群落演替过程中物种多样性变化与土壤因子存在一定相关性,土壤pH、土壤含水量、全磷与植物多样性的关系最为密切。土壤理化性质影响着物种更新和演替进程,同时林下植物群落的演替导致土壤水分和养分发生变化,使得土壤基质的稳定性提高,为更多物种的生存、定居、生长发育提供良好的条件。     

退化人工林不同恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了评价华南退化人工林生态系统的不同恢复类型,本研究以土壤微生物群落功能多样性为对象,探讨恢复林土壤微生物功能多样性的差异及影响因子.在研究区内选取代表性的近自然经营杉木林(CF)和毛竹林(MB),以天然次生林(NF)为对照,采集表层土壤样品.运用Biolog-Eco微平板技术,对3种林分的土壤微生物群落功能多样性进行研究.结果表明: 不同恢复林分的植物多样性差异显著,NF植物多样性指数显著高于MB和CF,而MB的植物多样性指数显著高于CF;不同林分类型的土壤pH和容重差异显著,其他土壤理化性质差异不显著;不同林分类型土壤微生物的平均颜色变化率(AWCD)为NF＞MB＞CF,不同林分对6种类型碳源底物的利用也有相似规律;NF的土壤微生物群落Shannon多样性指数、Shannon丰富度指数、Simpson优势度指数和McIntosh指数最高,MB次之,CF最低;主成分分析表明,从31种碳源类型提取的主成分1和主成分2分别能解释变量方差的60.0%和12.4%,在主成分分异中起主要贡献作用的是羧酸类、碳水化合物类和氨基酸类碳源;相关性分析表明,植物物种丰富度和多样性指数、土壤容重与土壤微生物群落多样性指数之间存在显著相关关系,对土壤微生物群落功能多样性具有重要影响.NF土壤微生物的碳源利用效率高于人工林,而MB土壤微生物碳源利用效率高于CF.从植被多样性及土壤微生物群落功能多样性来看,近自然经营的MB人工林更有利于退化人工林生态系统功能的恢复与提升.     

辽西北风沙区典型人工防护林土壤微生物群落功能特征

运用Biolog-Eco技术对辽西北风沙区樟子松人工林、油松人工林、杨树人工林的土壤微生物群落功能特征进行研究,同时测定土壤化学特性,探究该地区不同树种人工防护林土壤微生物群落的代谢活性和功能特征及其与土壤化学特性的相关性。结果表明,与樟子松和油松人工林相比,杨树人工林能显著提高土壤pH、土壤可溶性有机碳和速效磷含量,降低土壤C/N。该地区不同人工防护林的土壤微生物群落代谢活性差异显著,对碳源的利用能力(AWCD)依次为杨树人工林樟子松人工林油松人工林,杨树人工林土壤微生物的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数分别为3.27、0.96和8.13,均显著高于樟子松和油松人工林(P0.05)。不同人工防护林土壤微生物对六大碳源的利用存在差异,其中杨树人工林对六大碳源的利用率均显著高于樟子松和油松人工林(P0.05)。主成分分析和聚类分析表明,针叶树种(油松和樟子松)和阔叶树种(杨树)人工林下的土壤微生物分属两个不同的功能类群,起分异作用的碳源主要包括丙酮酸甲酯、i-赤藓糖醇、2-羟基苯甲酸。土壤pH、可溶性有机碳、C/N、速效磷是影响微生物群落AWCD值、Shannon指数、Simpson指数、McIntosh指数的主要因素。综上所述,该地区杨树人工林土壤微生物群落的代谢活性和功能多样性都优于油松人工林和樟子松人工林,应保持杨树人工林种植。     

干旱区典型盐生植物群落下土壤微生物群落特征

运用Biolog技术,对干旱区玛纳斯河流域扇缘带的6种典型盐生植物群落下土壤微生物群落特征差异性进行了研究,探讨不同植物群落对土壤微生物群落的影响。结果表明:不同盐生植物群落土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间的延长而逐渐增加,大小顺序依次为:梭梭花花柴白刺绢蒿柽柳雾冰藜,且差异显著。不同植物群落土壤微生物对6类碳源利用差异显著(P0.05),其中梭梭群落利用率最高,雾冰藜群落利用率最低。碳水化合物类和氨基酸类是主要碳源,胺类的利用率最低。主成分分析(PCA)表明,在31种因子中提取的2个主成分因子,分别可以解释所有变量方差的41.51%和25.35%,对PC1和PC2起分异作用的主要碳源分别为碳水化合物类和氨基酸类。土壤微生物群落Shannon指数、Simpson指数上,除雾冰藜群落较低,其他群落之间均差异不显著(P0.05)。植物群落Margalef指数,Shannon指数和Simpson指数上,均为绢蒿,梭梭和柽柳群落较为优势。相关性分析表明,植物群落多样性指数与土壤微生物多样性指数呈显著正相关关系(P0.05),说明了植物多样性越丰富,土壤微生物越丰富。总体来说,干旱区不同盐生植物群落对土壤微生物群落多样性具有重要影响。其中,梭梭群落的土壤微生物群落具有较强的微生物总体活性和功能多样性。     

亚热带森林土壤微生物生物量及群落功能特征的城乡梯度变化

土壤微生物在土壤养分循环以及生物地球化学循环中起着重要作用,土壤微生物对环境变化响应灵敏.为研究城乡梯度环境变化对亚热带森林土壤微生物的影响,本研究选取合肥市大蜀山国家森林公园(城市林)、紫蓬山国家森林公园(远郊林)、六安市万佛山(乡村自然林)为样地,分析比较其微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)及微生物...     

衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复对土壤微生物功能多样性的影响

以典型湖南省衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列的方法,选用立地条件基本相似的草本(狗尾草,GS)、灌草(紫薇-狗尾草,FG)、灌丛(牡荆+剌槐,FX)和乔灌(枫香+苦楝-牡荆,AF)群落阶段,运用Biolog-ECO微平板技术,对4个不同恢复阶段0～10和10～20 cm土层的土壤微生物功能多样性进行研究,探讨植被恢复对土壤微生物功能多样性的影响.结果表明: 植被恢复后土壤微生物群落代谢活性显著升高,同一土层不同恢复阶段AWCD值的大小顺序为乔灌群落＞灌丛群落＞灌草群落＞草本群落,相同恢复阶段不同土层的AWCD值的大小顺序为0～10 cm＞10～20 cm;主成分分析(PCA)表明,灌草群落与灌丛群落具有相似的土壤微生物C源利用方式及代谢功能,而草本群落、乔灌群落具有不同的C源利用方式及代谢功能,在主成分分离中起主要贡献作用的C源是糖类、氨基酸类以及代谢中间产物和次生代谢物;土壤微生物的Shannon物种丰富度指数(H)、Shannon均匀度指数(E)、Simpson优势度指数(D)和McIntosh指数(U)均以乔灌群落最高,灌草群落和灌丛群落次之,草本群落最低;相关分析表明,土壤含水量(SWC)、土壤总有机碳(STOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和速效磷(AP)对土壤微生物代谢功能及功能多样性指数有重要影响,脲酶(URE)、磷酸酶(APE)、蔗糖酶(INV)和过氧化氢酶(CAT)活性与土壤微生物代谢功能及功能多样性指数存在显著相关关系.表明植被恢复可使土壤微生物代谢功能增强,土壤微生物繁殖加快、数量增大,从而促进土壤微生物对土壤C源的利用强度.     

不同土地利用模式对辽东山区土壤微生物群落多样性的影响

运用Biolog-Eco技术对辽东山区蒙古栎林、灌木林、人工落叶松林、人工红松林和玉米农田的土壤微生物群落进行研究,分析土壤理化性质与土壤微生物多样性间的相关性,以及不同土地利用模式对辽东山区土壤微生物的影响.结果表明: 蒙古栎林全C和全N含量最高,分别为57.74和4.40 g·kg^-1,灌木林次之,玉米地最低,分别为17.46和1.31 g·kg^-1.不同土地利用模式下土壤微生物群落代谢活性差异显著,总碳源的利用能力(平均吸光值)依次为蒙古栎林>灌木林>人工落叶松林>人工红松林>玉米地,玉米地土壤微生物代谢最慢,活性最弱.玉米农田土壤微生物的Shannon指数(2.997)、Simpson指数(0.942)、McIntosh(5.256)指数均显著低于其他土地利用模式.平均吸光值(AWCD)与Simpson指数和McIntosh指数显著相关.酯类、醇类和胺类是分异作用的主要碳源,这可能是林分凋落物、土壤养分、土壤特异性微生物等共同作用的结果.林地开垦后,土壤养分急剧下降,土壤微生物群落的功能多样性降低,造成土壤质量下降,该地区应保持阔叶蒙古栎林,这有助于土壤肥力恢复.     

氮磷添加对亚热带常绿阔叶林土壤微生物群落特征的影响

为了探讨氮磷添加对土壤微生物特点的影响,选择安徽省池州仙寓山常绿阔叶老龄林,设定了4个水平的氮磷添加试验,即对照(CK,0 kg N/hm~2)、低氮(LN,50 kg N/hm~2)、高氮(HN,100 kg N/hm~2)、高氮+磷(HN+P,100 kg N/hm~2+50 kg P/hm~2)。利用氯仿熏蒸法和Biolog微平板技术,分析不同水平氮磷添加对不同土层(0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm)土壤微生物生物量C(MBC)、N(MBN)和微生物群落功能多样性的影响。结果表明:MBC、MBN随土层加深而降低,且差异性极显著,MBC与MBC/MBN比在氮磷添加后均表现出显著性差异;土壤微生物群落的代谢活性随土层加深而降低,HN与LN处理的土壤微生物活性最高;Mc Intosh、Shannon和Simpson多样性指数在不同土层和不同N、P添加水平上都存在差异,表层土壤微生物多样性指数差异性较为显著。土壤微生物对羧酸类、氨基酸类和碳水类碳源利用率最高;主成分分析显示不同土层的土壤微生物碳源利用上有明显的变化,表层土壤微生物碳源利用在不同N、P添加水平上有明显的空间变异性,其他土层分布较为集中,空间差异性主要表现在对碳水类与羧酸类碳源的利用上。土层与氮、磷添加剂量对土壤微生物生物量C、N及功能多样性都有显著影响,其中高氮处理对表层土壤微生物影响最大。     

Effects of a surface wildfire on soil nutrient and microbial functional diversity in a shrubbery

The aim of the study was to determine effects of a wildfire on soil nutrients and soil microbial functional diversity in short-term time scales. Burned and unburned control soil samples were collected 1 day, and 2, 4, 8, 10, 12 and 15 months after a shrubbery fire in Yumin county of Xinjiang, Northwest China. Nutrients of soil in each sampling time were detected and soil microbial functional diversity was measured by Biolog Eco plates. Results of the study showed that soil nutrients were significantly affected by fire. Soil pH increased immediately after the wildfire and was higher than that of unburned soil during 15 months post fire. Soil organic matter and total N significantly decreased immediately after the fire and was even lower than control soil at the 15th month post fire. Soil available P level increased sharply during the 4th month after the fire, and later reached to the maximum value with eight times higher than that of unburned soil. Soil available N and available K were more than the control site in 2 months after the fire, then decreased, but available N began to increase, when vegetations restored 1 year after the fire. Soil microbial activity and functional diversity recovered gradually after fire. The average well color development (AWCD) and functional diversity indices (Shannon index, Simpson index, and McIntosh index) decreased significantly 1 day after the fire, but then increased and were similar to that of undisturbed soil 15 months after the fire, when plant started to regenerate in burned area. The changes in soil nutrients after the fire affected soil microbial activity and functional diversity. Correlation analysis revealed that AWCD was negatively correlated with soil pH and positively correlated with soil total N and available N, Shannon and Simpson index had positive significantly correlation with soil total N and McIntosh index had positive significantly correlation with available N. Result of principal component analysis based on the data of carbons metabolism showed that microbial catabolic profiles of burned soils of each sampling time after the wildfire were different and all were distinct from those of unburned soils, which might suggest that microbial community structure of fire-impacted area changed dynamically on monthly scale and was distinct from that of the control site in 15 months after fire, although microbial activity or richness showed similar to pre-fire level at the 15th month post-fire.     

外来物种刺槐对土壤微生物功能多样性的影响

以延河流域不同植被区内人工刺槐(Robinia pseudoacacia)群落和乡土植物群落的土壤微生物为研究对象,利用Biolog微平板技术对土壤微生物功能多样性进行测定,分析人工引种刺槐在不同环境梯度(3个植被区)下对土壤微生物功能多样性的影响。结果表明:刺槐对不同环境梯度下的土壤微生物的影响明显不同。从草原区到森林区,刺槐林之间土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)和土壤微生物功能多样性指数均没有显著变化;但与乡土植物群落比较,草原区、森林草原区和森林区土壤AWCD分别表现为刺槐乡土植物、刺槐乡土植物、刺槐乡土植物;在草原区和森林草原区刺槐林土壤微生物群落的群落丰富度指数(S)、Shannon-Wiener指数(H)、Simpson指数(D)、Mc Intosh指数(U)均大于乡土植物,森林区刺槐林群落丰富度指数(S)、Shannon指数(H)、Simpson指数(D)均小于乡土植物;刺槐林和乡土植物群落下土壤微生物碳源利用存在差异,主要体现在对糖类、氨基酸类的利用上。PCA分析显示主成分1贡献较大的碳源有24种,在主成分分离中起主要贡献作用的是糖类、氨基酸类和羧酸类。土壤碳氮含量能影响土壤微生物功能多样性指数,土壤含水量和温湿度能够影响碳源的利用类型。刺槐对土壤微生物功能多样性的影响存在区域差异,在评价刺槐对土壤生态过程与功能的影响时必须要考虑这种空间差异性。