萘对川西亚高山森林土壤微生物量、丰度和磷脂脂肪酸的影响

萘作为土壤动物化学抑制剂已在土壤动物生态功能的研究中广泛使用,但其非目标效应使其应用仍存在很大的不确定性。为了解在亚高山森林土壤应用萘抑制土壤动物群落的非目标效应,以川西亚高山森林土壤为研究对象,采用微缩实验研究了土壤微生物生物量、丰度和磷脂脂肪酸对萘胁迫的短期响应。结果表明,萘处理和对照的土壤微生物生物量碳(MBC)、真菌丰度以及细菌、真菌、革兰氏阳性菌(G~+)和革兰氏阴性菌(G~-)PLFAs含量在整个培养期间表现为降低的变化趋势,二者的土壤微生物生物量碳和G~+PLFAs含量以培养52d最低,细菌、真菌和G~-PLFAs含量以培养的45d最低。萘处理和对照的微生物生物量氮(MBN)含量表现出先升高后降低的动态,微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)则表现为相反趋势。对照的真菌/细菌PLFAs比值呈现先升高后降低的动态,以培养的17d最高,但萘处理的真菌/细菌PLFAs比值无明显变化规律;萘处理的G~+/G~-PLFAs比值表现为降低的变化趋势,对照的G~+/G~-PLFAs比值表现为先降低后升高的趋势。萘处理仅显著影响了G~+/G~-PLFAs比值,但萘处理和采样时间的交互作用显著影响MBC/MBN、细菌丰度、真菌/细菌丰度比以及细菌、真菌的PLFAs含量、真菌/细菌PLFAs比值、G~+/G~-PLFAs比值。萘作为土壤动物抑制剂对川西亚高山森林土壤微生物群落的非目标效应具有时间变异性。     

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.     

煤矸山复垦林地和草地土壤微生物多样性和群落组成的差异及其影响因素

以山西省长治市潞安矿区煤矸山复垦多年的林地和草地为对象,采用磷脂脂肪酸法(phospholipid fatty acid,PLFA)研究2种复垦样地0~10和10~20 cm土层土壤微生物多样性和群落组成状况以及土壤环境因子对微生物群落组成的影响。结果表明:(1)草地0~10和10~20 cm土层土壤微生物丰富度指数(S)、Shannon指数(H)均大于林地(P0.05),但2种样地Pielou均匀度指数(E)无显著差异。(2)林地在0~10和10~20 cm土层土壤微生物总PLFAs含量、真菌PLFAs含量、放线菌PLFAs含量、革兰氏阳性菌PLFAs含量以及革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌、真菌/细菌均高于草地(P0.05);但细菌PLFAs含量和革兰氏阴性菌PLFAs含量在2土层中表现不同,林地0~10 cm土层高于草地(P0.05),10~20 cm土层则低于草地。(3)主成分分析表明,土壤微生物群落结构组成受复垦类型的显著影响。冗余分析表明,土壤理化性质对微生物PLFAs含量产生影响,其中土壤有效磷(AP)、pH值和阳离子交换量(CEC)是影响微生物群落组成的主要因子,并且AP和CEC与土壤微生物PLFAs含量呈正相关,pH值与之呈负相关。     

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。     

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。     

高寒湿地冻融退化下微生物群落特征变化

全球变暖大背景下,大量冻土将面临进一步退化,而冻融过程遍布整个青藏高原,土壤微生物对环境变化更有着高度的敏感性。以青海湖河源湿地湿地冻融退化下的土壤微生物为研究对象,基于16s rRNA及18s rDNA测序探究冻融退化对土壤微生物群落结构及多样性的影响。结果显示:青海湖高寒湿地有效序列注释得到1583个细菌操作分类单元以及80个真菌操作分类单元。冻融退化并未改变土壤微生物的优势菌群:细菌群落中的优势菌群均为变形菌门(Proteobacteria)及酸杆菌门(Acidobacteria),已知的真菌菌群中相对丰度最高的均为子囊菌门(Ascomycota)。冻融退化使0—10cm、10—20cm的细菌群落结构趋于相似,真菌群落中德福里斯孢属(Devriesia)、担孢酵母属(Erythrobasidium)的相对丰度显著减少。冻融退化显著影响土壤微生物的α多样性,降低了细菌群落的ACE指数、Chao1指数、Simpson指数以及真菌群落的ACE指数、Chao1指数、Shannon指数,细菌群落的Shannon指数及真菌群落的Simpson指数有所增加。本研究表明,冻融退化对土壤微生物的群...     

大青山不同树种根围土壤酶活性与微生物群落丰度的研究

针对大青山山地森林不同树种的根围土壤,探讨微生物丰度与土壤酶活性之间的联系以及受控因子。利用荧光实时定量PCR方法研究不同树种土壤微生物丰度的变化情况,分析土壤β-葡萄糖苷酶(βG)、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和过氧化物酶(Pod)活性以及土壤理化性质的变化趋势。采用主成分分析(PCA)和皮尔森相关性分析方法研究土壤理化因子对土壤微生物群落丰度的影响。结果显示,土壤理化性质和微生物细菌、真菌群落丰度从春季到秋季均显著增高,如有机碳、全氮、微生物量碳和氮数量及细菌、真菌丰度等;大青山森林土壤βG、Pod酶活性夏季较高,而NAG酶活性秋季较高。皮尔森相关性分析表明大青山不同树种土壤酶活性与土壤微生物丰度有明显的相关性。与NAG酶活性极显著正相关(P0.05);与Pod酶活性呈极显著负相关(P0.05);而βG只与细菌群落丰度呈极显著负相关(P0.05)。土壤理化因子(有机碳、全氮、微生物量碳氮)与土壤微生物群落丰度均表现为极显著正相关。主成分分析认为,土壤有机碳、全氮、微生物量碳和氮、细菌和真菌群落丰度、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶等可作为影响不同树种根围土壤养分特性的重要因子。在大青山山地森林生态系统,不同树种对土壤理化指标、土壤微生物丰度和土壤酶活性影响较大,并且随着季节变化响应较强。理化指标和土壤微生物群落丰度是调控大青山森林植被根围土壤微生物群落的主要生态因子。     

长白山温带森林不同演替阶段土壤化学性质及微生物群落结构的变化

土壤微生物是生态系统物质循环和能量流动的驱动者,其群落结构可以用来表征土壤生态过程及其对地上植被变化的响应机制。本研究采用时空替代法在长白山地区选取了阔叶红松林演替序列的5个不同阶段:杨桦幼龄林、杨桦中龄林、杨桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定了土壤微生物群落组成和结构,分析了其随地上植被演替过程的变化,同时比较了不同演替阶段土壤化学性质差异。结果表明:随着演替的正向进行,土壤总有机碳、全碳、全氮、全磷含量显著提高,碳氮比逐渐下降。土壤微生物生物量、群落结构及组成发生明显变化:土壤微生物总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs含量显著增加;真菌PLFAs(18:2ω6c)先增加后减少,中期阶段的杨桦成熟林土壤真菌PLFA含量最高,同时细菌/真菌最小;革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)随着演替的进行逐渐增大。土壤微生物生物量与土壤全碳、总有机碳、全氮、全磷含量呈显著正相关,与碳氮比呈显著负相关;冗余分析(RDA)结果显示,全碳、总有机碳、全氮和碳氮比是影响土壤微生物群落结构的主要因素。本研究表明,随着植被演替的正向进行,土壤质量逐渐提高;土壤微生物群落组成明显改变;土壤微生物群落结构与土壤理化性质显著相关。     

冻融对色季拉山高寒森林土壤微生物群落结构的影响

高寒森林土壤是最脆弱的陆地碳库之一,随着全球气候的变暖,冻融格局受到影响,这将导致土壤微生物群落结构发生变化进而影响土壤微生态过程。以西藏色季拉山不同海拔土壤为研究对象,基于16S rRNA测序技术探究微生物群落结构及多样性对季节性冻融的响应。结果表明:门水平上,冻融现象并未改变土壤细菌和真菌群落的优势菌群,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)和酸杆菌门(Acidobacteria)为细菌群落的优势菌门,担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)为真菌群落的优势菌门;属水平上,冻融前后微生物群落结构和组成差异较大,且细菌群落受冻融影响更剧烈,真菌群落受海拔影响更剧烈;OTU水平上,冻融使各海拔细菌群落和海拔3500 m、4300 m处真菌群落的α-多样性有较大提升,主要受黏粒和粉粒含量的影响;冻融使微生物群落组成在不同海拔间差异增大,且冻融前后的关键驱动因子不同,冻融前主要受碳氮比、速效钾、碳酸盐、土壤含水率、黏粒和粉粒含量的影响,冻融后主要受pH和有效磷的影响;相比于细菌,真菌群落结构的影响因素在海拔间的差异更大。本研究为深入理解气候暖化背景下不同海拔高寒森林土壤微生物对冻融的响应提供重要依据。     

耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构的影响

为探究不同耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构和多样性的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了土壤团聚体中微生物群落。试验设置4个耕作处理,分别为旋耕+秸秆还田(RT)、深耕+秸秆还田(DP)、深松+秸秆还田(SS)和免耕+秸秆还田(NT)。结果表明:与RT相比,DP处理显著提高了原状土壤和>5 mm粒级土壤团聚体中真菌PLFAs量和真菌/细菌,为真菌的繁殖提供了有利条件,有助于土壤有机质的贮存,提高了土壤生态系统的缓冲能力;提高了5～2 mm粒级土壤团聚体中细菌PLFAs量,降低了土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,改善了土壤营养状况;提高了<0.25 mm粒级土壤团聚体中微生物丰富度指数。总的来说,深耕+秸秆还田(DP)对土壤团聚体细菌和真菌生物量有一定的提高作用,并且在一定程度上改善了土壤团聚体微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和保持土壤微生物多样性。冗余分析结果表明,土壤团聚体总PLFAs量、细菌、革兰氏阴性菌和放线菌PLFAs量与土壤有机碳相关性较强,革兰氏阳性菌PLFAs量与总氮相关性较强。各处理较大粒级土壤团聚体微生物群落主要受碳氮比、含水量、pH值和团聚体质量分数的影响,较小粒级土壤团聚体微生物群落则主要受土壤有机碳和总氮的影响。     

高山林线土壤微生物群落结构对模拟增温的响应

研究土壤微生物群落结构对模拟增温的响应,对预测全球气候变化背景下土壤碳氮磷循环具有重要意义.采用开顶式生长室(OTC)模拟增温,研究了土壤有机质层和矿质土壤层真菌(F)、细菌(B)、革兰氏阳性菌(G⁺)和革兰氏阴性菌(G^-)PLFAs微生物量,以及真菌/细菌(F/B)和革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌(G^-/G⁺)比值对模拟增温的响应.结果表明: OTC模拟增温使空气温度增加0.87 ℃,土壤有机质层温度增加0.5 ℃,矿质土壤层温度增加0.23 ℃.土壤有机质层微生物群落组成比矿质土壤层对模拟增温的响应更敏感.细菌比真菌对模拟增温的响应更加敏感,模拟增温显著影响了土壤有机质层的F/B和G^-/G⁺比值,对矿质土壤层的所有PLFAs含量或比值均没有显著影响.微生物的PLFAs含量及真菌/细菌和G^-/G⁺比值总体呈现非生长季低于生长季前期和生长季后期.冗余分析表明,土壤中的碳含量(可溶性有机碳DOC 12.1%、凋落物可溶性碳DC 9.5%和全碳TC 3%)是微生物群落结构的决定性因素,可溶性组分(DOC和DC)对微生物群落结构的影响大于全量养分(全碳和总氮).     

不同种植年限对花椒根际土壤理化性质和微生物群落的影响

为揭示不同种植年限对花椒根际微生态系统的影响,利用磷脂脂肪酸（PLFAs）生物标记法结合土壤养分和酶活性分析,研究了种植年限1、15、30 a的花椒根际土壤的理化性质和微生物群落变化。结果显示,随着种植年限的增加,土壤pH和多酚氧化酶活性呈下降趋势,土壤速效钾和速效磷在15、30 a时显著增加。土壤微生物总PLFA、真菌、革兰氏阴性细菌（G^-）PLFA含量均随种植年限呈增加趋势,30a时达到最大,分别为401.95、88.14、118.61 μg·g^-1。革兰氏阳性细菌（G ⁺ ）和放线菌PLFA含量随种植年限呈先增后降趋势。细菌/真菌和G⁺/G^-随种植年限增加呈下降趋势,与1 a相比,30 a时分别下降34.14%、38.87%。土壤pH与总PLFA、G^-、细菌、真菌呈显著负相关,与G ⁺ /G^-呈显著正相关;多酚氧化酶活性与真菌呈显著负相关,与细菌/真菌、G ⁺ /G^-呈显著正相关。本研究表明：花椒根际理化性质、酶活性和微生物群落结构随种植年限增加发生了显著变化,根际土壤pH、速效磷、速效钾、多酚氧化酶的变化是影响土壤微生物群落与组成的主要环境因子,真菌和G^-的增加及多酚氧化酶活性的降低可能是诱导花椒根腐病发生的重要原因。     

高山森林土壤微生物群落结构和功能对模拟增温的响应

将高山森林土壤装入PVC管中(土壤有机层在上、矿质土壤层在下)培养10周,以高山森林土壤年均温为对照,采用室内人工气候箱分别模拟增温2和4 ℃,研究土壤微生物群落和土壤酶活性对温度升高的响应.结果表明: 温度升高显著降低了土壤有机层中细菌、矿质土壤层中革兰氏阴性菌(G^-)PLFAs含量,但对土壤真菌无显著影响.温度升高引起革兰氏阳性菌和阴性菌比值(G⁺/G^-)升高,改变了微生物群落结构.增温对漆酶、β-葡萄糖酶、酸性磷酸酶和N-乙酰葡糖胺糖苷酶活性没有显著影响.土壤微生物群落之间呈现出协同增长的趋势,真菌、细菌、G⁺、G^-等微生物群落之间均呈显著正相关.土壤有机层中β-葡萄糖苷酶与土壤微生物群落对碳源利用的竞争,导致β-葡萄糖苷酶活性与土壤有机层细菌、真菌、G⁺呈显著负相关.高山森林不同土壤微生物类群对增温的响应不同,细菌比真菌对温度的响应更敏感,真菌对增温有一定的耐受能力.     

川西亚高山森林土壤动物对杨树和箭竹凋落物分解过程中微生物群落的影响

为了解凋落物分解过程中碎屑食物链土壤动物与微生物的相互联系,本研究以川西亚高山森林杨树和箭竹凋落叶为对象,通过原位控制试验,于2016年4月至2018年4月采用磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记法,研究了土壤动物对两种凋落叶分解过程中微生物丰度、群落结构和多样性的影响.结果表明: 土壤动物的参与显著影响两个树种凋落叶分解过程中微生物PLFAs含量,降低了分解前240天的PLFAs含量,增加了分解360~480 d的PLFAs含量;土壤动物的参与降低了杨树分解过程中的真菌/细菌比值,增加了革兰氏阳性菌(G⁺)/革兰氏阴性菌(G^-)比值,对箭竹分解过程中真菌/细菌和G⁺/G^-比值的影响作用相反;两个树种凋落叶的微生物多样性和均匀性在分解的120 d和480 d维持着较高水平,在分解的360 d和720 d急剧降低,土壤动物的参与显著影响杨树凋落叶的微生物多样性和均匀性,但对箭竹影响不显著;土壤动物对凋落叶微生物PLFAs变化的影响随分解持续时间和树种变化存在差异.亚高山森林凋落物分解过程中土壤动物与微生物群落的相互作用随季节和树种变化具有变异性.     

土地整理对土壤微生物群落多样性的影响

土地整理保证了我国耕地总量的动态平衡和占补平衡,已成为实现国土资源集约利用的主要手段,但整治过程中的强度扰动会对土壤质量产生一定的影响.为了解土地整理对土壤微生物多样性的影响,采用PLFA法研究了土地整理1年(Z1a)、4年(Z4a)后土壤微生物群落多样性的变化.结果表明: 与未整理(Z0)相比,土地整理1年后,土壤pH值提高了14.6%,土壤有机碳质量分数降低了65.4%;各菌群磷脂脂肪酸PLFAs含量和相对丰度均显著下降(P<0.05),下降幅度达43.4%～63.7%和25.2%～53.9%;真菌/细菌(F/B)显著下降(P<0.05),降低了35.9%,而革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G⁺/G^-)升高明显,增加了56.1%,均与有机碳的降低和pH值的升高有显著相关关系;土壤微生物多样性Shannon指数和均匀度指数(E)均显著下降,Z0与Z1a、Z4a之间的差异达显著水平;土地整理4年后,表征土壤微生物群落多样性的各指标相比整理1年的样地有所提升,但与未整理样地仍有显著差异.综上,土地整理显著影响着土壤微生物群落的组成,降低了土壤生态系统的稳定性.     

毛竹高速生长期土壤碳氮动态及其微生物特性

研究了典型毛竹林毛竹高速生长期间土壤碳氮动态及其微生物生态特性。结果表明:毛竹高速生长期间,3个试验地土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮及总有机碳和水溶性有机碳(DOC)的含量均有不同幅度的下降,其中25℃蒸馏水提取DOC(25℃DOC)降幅分别达到51%、22%和223%,且25℃DOC下降幅度明显大于80℃DOC的下降幅度。随毛竹生长,土壤全氮和有机碳含量变化较为明显,相关分析表明两者呈极显著的正相关(R2=0.89**)。同时,土壤微生物量碳含量大幅度降低,由原来的800 mg/kg降到了525 mg/kg。采用PLFA法对土壤微生物群落结构进行了分析,代表细菌的饱和脂肪酸(14:0,16:0,18:0,20:0,i15:0,i16:0,i17:0,i18:0,a15:0,a17:0)基本上都分布在载荷图的右侧;代表真菌的不饱和脂肪酸(18:2w6,9c/18:0ANTE)分布在主成分载荷图的左侧,表明随着毛竹生长,土壤中细菌含量减少,真菌含量增加。说明毛竹的高速生长消耗了土壤中的碳氮,同时对土壤微生物群落结构产生了明显的影响。