海拔对辽东栎林地土壤微生物群落的影响

以北京东灵山辽东栎林地土壤为对象,运用氯仿熏蒸-浸提法及磷脂脂肪酸分析(PLFA)法,研究林木生长季节土壤微生物群落随海拔梯度的变化特征.结果表明:随着海拔升高,辽东栎林土壤微生物生物量碳、氮,以及微生物各类群含量均有差异但不显著;土壤细菌/真菌升高,而革兰氏阳性菌(G+)/革兰氏阴性菌(G-)降低.土壤微生物生物量碳、氮以及细菌、真菌、G+细菌、G-细菌的含量与土壤含水量、有机碳、全氮呈显著正相关,土壤真菌含量与土壤碳氮比值呈正相关.土壤微生物群落组成结构(细菌/真菌和G+细菌/G-细菌)的变化主要受土壤温度和土壤含水量的显著影响,说明土壤微生物群落结构对环境条件的变化敏感.随着全球变暖的加剧,暖温带辽东栎林地土壤真菌和G+细菌的比例有升高的趋势.     

溴甲烷熏蒸对土壤反硝化作用及nosZ型反硝化微生物群落结构的影响

【目的】探究溴甲烷熏蒸对土壤反硝化作用的影响及机制。【方法】本研究采用nos Z-PCR-RFLP(Restriction fragment length polymorphism)方法、nos Z-MPN-PCR(Most-Probable-Number-PCR)计数法和土壤硝酸根的消灭率方法研究溴甲烷熏蒸对土壤nos Z型反硝化细菌群落结构、数量及反硝化活性的影响。【结果】实验结果说明溴甲烷熏蒸剂熏蒸土壤100 d土壤的反硝化作用与对照无显著差异(P>0.05)。溴甲烷熏蒸土壤和对照土样nos Z型反硝化细菌群落的Margalef指数,Shannon-Wiener和Evenness指数无显著差异(P>0.05)。溴甲烷熏蒸土壤和对照土壤中存在Uncultured bacterium partial rhodopsendomonas、pseudomonas fluorescens、Herbacspirillum、Mesorhizobium和Bradyrhizobium,并且此6种微生物均是试验土样和对照土样的优势种群;对照土壤中检测到Azospirillum、Rhizobium melibei和Nitrosospira multiformis,在溴甲烷熏蒸土壤中未检测到;而溴甲烷熏蒸土壤中检测到Uncultured Azospirillum,Mesorhizobium在对照土壤中未检测到。通过nos Z-MPN-PCR计数法得出反硝化细菌数量比对照低1.4倍。【结论】说明溴甲烷熏蒸100d土壤的nos Z型反硝化微生物群落组成和反硝化细菌数量发生变化,而土壤的反硝化作用与对照无显著差异。     

溴甲烷对红火蚁的熏蒸效果研究

以广东口岸进口原木和废纸上携带的红火蚁Solenopsis invicta Buren为杀灭对象,测定了溴甲烷对其的熏蒸效果.在空箱内分别按6.01、12.01、22.52、25.53、28.53、31.53、34.53及37.54 g/m3的浓度投药;在实箱内分别按25.53、28.53及31.53 g/m3的浓度投...     

黄顶菊对不同入侵地植物群落及土壤微生物群落的影响

为明确不同入侵地植物群落和土壤生态对黄顶菊入侵的反馈机制,选取天津静海(JH)、河北沧州(CZ)、河北衡水(HS)及河南安阳(AY)4个黄顶菊入侵典型区域,研究黄顶菊对不同入侵地植物群落多样性、土壤理化及土壤微生物群落结构的影响,并进一步揭示植物群落、土壤养分和土壤微生物之间的相关关系。结果表明,黄顶菊入侵显著降低了JH、CZ和HS的植物群落多样性指数(P0.05),改变了四个地区的土壤理化性质,显著升高了不同入侵地真菌PLFA的含量、总PLFA的含量、真菌/细菌和革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌(P0.05),降低了土壤微生物的Margalef丰富度指数(P0.05),但均存在地区间差异;RDA和相关分析的结果表明,硝态氮、全氮的含量对植物群落的影响较大,而铵态氮的含量对土壤微生物群落结构的影响较大,除丰富度指数外,植物群落与土壤微生物群落的多样性指数之间存在显著的负相关关系(P0.05)。总之,黄顶菊改变了入侵地植物群落多样性,并且对入侵地土壤理化性质和土壤微生物群落结构产生了显著影响,且存在地区差异。本研究将为更好的理解外来植物的入侵机制及制定相应的防控策略提供理论依据。     

不同熏蒸剂对草莓连作土壤养分和微生物群落的影响

【背景】草莓连年栽培导致土传病害问题突出,施用熏蒸剂进行土壤消毒因效果显著得以广泛应用。但不同熏蒸剂对土壤病原微生物的影响存在较大差异,同时对非靶标微生物和土壤理化性质也会有不同程度的影响。【目的】明确不同熏蒸剂对草莓连作土壤养分和土壤细菌、真菌群落结构的影响,为合理选择熏蒸剂提供科学依据。【方法】以连作土壤为材料设置5个处理：未熏蒸、石灰氮熏蒸、石灰熏蒸、棉隆熏蒸、威百亩熏蒸,测定熏蒸处理后土壤养分含量;采用PacBio测序平台分析土壤微生物多样性的变化。【结果】石灰氮和威百亩处理均增加了碱解氮含量,降低了有机质、有效磷和速效钾含量;棉隆处理土壤中各养分含量均增加;石灰处理除有机质含量增加外,碱解氮、有效磷和速效钾含量均降低;棉隆、石灰和威百亩处理显著降低pH值。5个处理草莓连作土壤样本中获得了1 164个细菌OTU和444个真菌OTU。细菌多样性和丰富度分析发现,4种熏蒸剂处理均增加了土壤细菌群落的丰富度,石灰氮、石灰和威百亩处理增加了土壤细菌菌落的多样性。4种熏蒸剂处理真菌菌落的丰富度低于对照;石灰、棉隆处理真菌菌落的多样性高于对照和石灰氮、威百亩处理低于对照,但差异不显著。在物种组成分析中,从门水平看,变形菌门(Proteobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)为优势细菌门;与对照相比,石灰氮、石灰、棉隆处理变形菌门相对丰度增高,威百亩处理相对丰度降低。4种处理均降低了芽单胞菌门的相对丰度。其他门类中,4种处理均增加了浮霉菌门(Planctomycetota)、疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度。优势细菌群落分析表明土壤熏蒸减少了芽单胞菌属(Gemmatimonas)、藤黄单胞菌属(Luteimonas)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)等细菌的相对丰度,增加了噬几丁质菌属(Chitinophaga)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)的相对丰度。子囊菌门(Ascomycota)为优势真菌,石灰氮、石灰、棉隆、威百亩4种处理均增加了子囊菌门的相对丰度。另外还检测到引起草莓根部土传病害的枝孢属(Cladosporium)和镰刀菌属(Fusarium)病菌,熏蒸处理后均降低了枝孢属和镰刀菌属的相对丰度,其中枝孢属在石灰氮、石灰、棉隆、威百亩处理中分别降低了1.35%、1.11%、0.90%和1.31%,镰刀菌属分别降低了0.71%、0.85%、0.19%和0.65%,但差异不显著。4种土壤熏蒸剂均增加了有益真菌毛壳菌属(Chaetomium)的相对丰度。【结论】采用熏蒸剂处理连作土壤改变了微生物群落构成,减少或灭杀土壤中的大部分致病菌属,起到有效防治草莓土传病害的作用,但不能灭杀所有病菌,而且对有益菌和土壤理化性质有不同程度的影响,因此处理后补充有益微生物非常关键。根据对病原菌的灭杀效果,石灰氮、威百亩处理的效果优于其他处理,可作为轮换施用的熏蒸剂,本试验条件下,棉隆是一种弱的处理剂。     

养分管理对农田土壤微生物量的影响

土壤微生物与土壤质量、健康、植物的生产力和农业的可持续发展密切相关。任何对土壤中微生物的扰动都可能影响土壤的长期生产力,并可能产生严重后果。大量研究结果表明,肥料类型、施肥处理年限长短、施肥水平高低及施肥措施都会造成土壤成分的变化,进而影响土壤中微生物的生长以及繁殖。简要介绍了微生物量的几种测定方法,综述了各种养分管理措施对农田生态系统中土壤微生物量的影响,从而了解土壤微生物因人类对土壤的利用而发生的变化,以期为农业的可持续发展和生态环境的保护提供理论依据。     

覆膜对春小麦农田微生物数量和土壤养分的影响

研究了黄绵土区不同覆膜时期对旱作麦田土壤微生物数量及其与土壤碳、氮、磷含量的关系。丰水的 1 999年 ,土壤微生物数量增长早 ,延续时间长 ,覆膜 60 d微生物数量最高 (3 3 .93 8× 1 0 6 /g dry soil) ,其次为全程覆膜 (3 2 .2 5 9× 1 0 6 ) ;干旱的 2 0 0 0年微生物平均数量只有 1 999年的 3 6.5 % ,在后期有一定降水后微生物数量才出现高峰 ,以全程覆膜数量最高(1 4.83 6× 1 0 6 ) ,覆膜 60 d次之 (1 1 .5 2 9× 1 0 6 )。 1 999年各类群微生物数量同土壤有机碳之间均呈显著或极显著负相关。2 0 0 0年相关系数几乎全面下降 ,氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌 ,甚至微生物总量同土壤有机碳之间都已不再显著相关。 1 999年土壤全氮同氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、解磷细菌及微生物总量均呈显著或极显著负相关 ,2 0 0 0年只与氨化细菌、亚硝化细菌、微生物总数显著负相关。土壤速效磷含量在 1 999年与解磷细菌显著负相关 ,而在 2 0 0 0年相关已不再显著。两年试验结束后 ,全程覆膜处理有机质下降 2 1 .2 % ,覆膜 60 d处理下降 1 7.2 % ,覆膜 3 0 d和不覆膜处理下降相对较小 (4 .3 %和 6.7% )。由于施用化肥 ,土壤全氮有明显升高。速效磷在 1 999生长季和随后的休闲期都有升高 ,在干旱的 2 0 0 0     

鸡粪有机肥对设施菜地土壤重金属和微生物群落结构的影响

通过田间试验,研究在设施菜地上施用不同剂量的鸡粪有机肥对土壤-植物系统中重金属的累积、重金属有效性和土壤微生物群落结构的影响,进一步探讨土壤微生物群落结构与土壤重金属之间的相关关系。结果表明,与对照相比,施用有机肥可提高小白菜地上部生物量,其中施肥量为60 t/hm²时值最大,增幅为59.92%;小白菜地上部Cd、Cr、Cu、Zn和As含量均大幅增加,但Pb含量无明显变化。土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn和As的全量均随鸡粪有机肥施加量的增加而增大,最高增幅分别为21.30%、21.58%、17.40%、19.40%和17.43%,出现明显的累积现象;施用有机肥均增加了土壤Cd、Cr、Cu、Zn和As的有效态含量,而Pb的全量和有效态含量无显著变化;除重金属Pb外,不同重金属元素全量与有效态含量均显著正相关,其中元素Zn的全量与有效态含量相关性最强。磷脂脂肪酸（PLFA）分析结果表明,土壤中含量较高的PLFA为16：0、18：1ω7c、10Me16：0和18：1ω9c,土壤微生物总PLFA和各类群PLFA含量均呈现M0.5 > M1 > CK > M2 > M4;相关性分析结果表明,土壤Cu、As全量和Cd、Cr、Cu、As有效态含量与微生物总PLFA和各类群PLFA含量均呈现显著负相关关系,其中有效态Cr和Cu含量对微生物群落结构的影响最为显著。     

秸秆还田量对土壤CO2释放和土壤微生物量的影响

对玉米季、小麦季3种不同秸秆还田量的土壤生物学指标的测定结果表明,在秸秆倍量还田中,随着秸秆量的增加,CO₂释放量增加,而且倍量处理的增加量显著大于全量处理;在玉米和小麦季节中,不同量秸秆还田对土壤0～10和10～20cm的土壤微生物量的影响不同,但均能增大土壤微生物量,全量和倍量处理间没有明显差异.在土壤表层及下层,微生物量的最大值均落后于土壤呼吸的最大值,且土壤微生物量达到最大值即其最活跃状态后,下降缓慢,但土壤呼吸减少较快,说明微生物活动存在明显的合成性呼吸与维持性呼吸;综合评价不同秸秆量还田的效应,应采用秸秆全量还田,既能调节土壤物理环境,促进微生物的代谢活动,利于养分的转化,又可以减少环境污染.     

长白山土壤微生物群落结构及酶活性随海拔的分布特征与影响因子

长白山是由火山喷发形成的山地生态系统,是研究生态系统重建和演替过程的天然实验室。以长白山西坡垂直带中的亚高山针叶林带、亚高山岳桦林带、高山草甸带、高山苔原带土壤为研究对象,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)和微孔板法分别测定土壤微生物群落结构及酶活性,探讨(1)长白山西坡微生物群落结构及酶活性沿海拔的分布特征;(2)垂直带植被因子、土壤因子对微生物群落结构及酶活性的影响。结果表明:土壤有机碳、全氮、全磷含量均随海拔升高先增加再减少,有机碳和全氮最高值出现在岳桦林带;随海拔升高,土壤微生物总PLFA和各类群微生物PLFA呈现出先增加后减少的变化特征,表现为亚高山岳桦林带亚高山针叶林带高山草甸带高山苔原带;在对土壤微生物总PLFA的贡献率上,表现为细菌真菌放线菌,G~-G~+;微生物PLFA相关性方面,细菌、放线菌、G~+、G~-之间的关联性较大,真菌与这四者之间的关联性较小;土壤全氮含量与各微生物类群均表现为显著正相关,而C/N则与各微生物类群均表现为负相关,二者是调控土壤微生物沿海拔变化的主要因子;土壤水解酶βG和AP活性随海拔升高而逐渐增加,其中AP活性对高山苔原带生态系统表现出很好的响应;土壤含水量、C/N和土壤温度是调控土壤酶活性垂直变化的主要因子;高山苔原带草甸化过程对土壤含水量、全磷含量、水解酶AP活性产生重要影响,而对土壤微生物PLFA含量和其他酶活性影响不大。长白山垂直带土壤微生物群落结构和酶活性除了受到土壤环境因子和水热条件的影响,还与植被群落组成及凋落物性质具有紧密联系。     

氯嘧磺隆对土壤微生物群落结构的影响

采用磷脂脂肪酸(PLFA)法研究了黑龙江省苇河地区不同氯嘧磺隆施药历史下土壤微生物群落结构的差异, 并测定了土壤中氯嘧磺隆的残留量.结果表明：不同施药历史下氯嘧磺隆在土壤中的残留量均很低;随着施用氯嘧磺隆年限的增加,土壤微生物的PLFA总量减少, 革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌（GN/GP）和真菌/细菌比降低,土壤微生物的压力指数增加.主成分分析表明,氯嘧磺隆显著改变了大豆田土壤微生物群落结构.     

增温对长白山苔原土壤微生物群落结构的影响

研究土壤微生物群落结构对温度升高的响应,对预测气候变化条件下土壤微生物以及土壤养分循环具有重要意义。采用开顶箱(OTC,Open-top chamber)增温方法对长白山苔原土壤进行连续两个生长季(6—9月)增温处理,结果表明:增温使土壤磷脂脂肪酸(PLFA,Phospholipid fatty acid)总量降低了16.1%,革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌比值(G+/G-)升高21.2%。增温与对照条件下的G+、G-、细菌、真菌的PLFAs相对含量和真菌/细菌比值在统计上无显著差异,除真菌与G-外,其它指标均存在明显的季节波动。增温与对照条件下,细菌、G+、G+/G-和PLFA总量在土壤温度较高的7、8月份较温度较低的9月份高,真菌/细菌比值则在9月份温度较低时达到最大值。主成分分析表明,整个生长季代表真菌和G-的脂肪酸相对变化较明显。冗余分析(RDA,Redundancy analysis)表明,G+/G-比值与土壤温度呈正相关关系,土壤含水量与PLFA总量呈负相关关系,表明增温直接或间接导致G+/G-比值和PLFA总量变化,改变了土壤微生物的群落结构。     

覆盖模式对旱作农田土壤微生物多样性及群落结构的影响

土壤微生物是表征土壤质量的敏感指标,采用Illumina HiSep技术分析不同覆盖方式对半湿润易旱区农田土壤微生物群落结构及多样性的影响,以期从微生物的角度评价农田不同覆盖措施对土壤质量的影响。设3种覆盖模式：平作塑料薄膜覆盖（P）、平作秸秆覆盖（S）和垄膜沟播覆盖（R）,以平作不覆盖为对照（CK）,研究不同覆盖模式下土壤微生物群落变化,分析各土壤理化因子与微生物群落之间的关系。研究结果表明各覆盖处理显著改变了土壤微生物的群落结构和多样性。所有土壤样品中,细菌群落的优势菌门是变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）,丰度分别为29.69%、28.28%和20.76%,CK处理下较高的土壤pH和低NO₃-N含量抑制了土壤中酸杆菌门（Acidobacteria）的生长繁殖,而放线菌门（Actinobacteria）相对丰度为所有处理中最高。真菌群落的优势菌门是子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）,丰度分别为59.65%和20.96%,S处理下过低的土壤温度抑制了担子菌门（Basidiomycota）生长和繁殖,其相对丰度为所有处理中最低。与CK相比,P和R处理显著提高土壤细菌的多样性和丰富度;S和R处理下土壤真菌多样性和丰富度显著增加,而P处理的土壤真菌多样性和丰富度均无显著差异。斯皮尔曼相关分析表明土壤细菌多样性主要受土壤含水量（SM）和硝态氮含量（NO₃-N）影响,而土壤真菌多样性主要受土壤温度（ST）、全氮（TN）和硝态氮含量（NO₃-N）影响;RDA分析表明微生物群落结构的变化主要受SM、ST、NO₃-N和TN含量的影响。总的来说,R处理下土壤细菌和真菌的多样性和丰富度较CK处理显著提高,该处理下土壤中担子菌门（Basidiomycota）和球囊菌（Glomeromycota）相对丰度为所有处理中最高,两者分别形成的外生菌根和从生菌根不但促进了根部养分的吸收,而且提高了作物的抗逆性,且结果证明该处理的作物产量为最高,因此在半湿润旱作区推荐采用垄膜沟播覆盖种植方式。     

保护性耕作对土壤微生物群落及其介导的碳循环功能的影响

农田生态系统耕作方式显著影响土壤微生物群落结构和功能,进而影响土壤微生物介导的土壤碳循环过程.以免耕结合作物秸秆还田为核心的保护性耕作是提升土壤碳汇功能和肥力的重要措施,其中土壤微生物发挥了关键作用.尽管有较多关于保护性耕作下微生物群落结构与功能的研究,但由于土壤系统的复杂性、环境因素以及微生物群落评价方法的差异性,尚...     

积雪覆盖变化对大兴安岭多年冻土区土壤微生物群落结构的影响

高纬度多年冻土区是全球变化的敏感区域,揭示不同雪被覆盖条件下土壤微生物群落结构的演变规律,对于预测寒区森林生态系统对全球变化的响应具有重要意义。以大兴安岭多年冻土区白桦次生林为研究对象,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)对比分析自然积雪和遮雪处理土壤微生物群落结构的动态变化特征。结果表明:土壤总磷脂脂肪酸含量在植被生长季初期最高,积雪稳定期最低,其中含量较高的PLFA为18:2ω6,9c、a15:0、i16:0、17:1ω8c、18:1ω9c和16:1ω5c,不同时期各优势PLFA含量存在一定差异。遮雪显著降低积雪稳定期细菌PLFA含量、增加真菌PLFA含量(P<0.05),但对其他时期土壤微生物群落结构和多样性均未产生显著影响。冗余分析(RDA)表明,土壤总磷脂脂肪酸、真菌、真菌/细菌和革兰氏阴性菌与土壤含水量、pH和铵态氮均呈显著正相关,细菌和革兰氏阳性菌受土壤总磷、总氮和硝态氮影响较大。     

海拔变化对凤阳山针阔混交林地土壤微生物群落的影响

风阳山自然保护区是森林生态类型自然保护区,针阔混交林是保护区内的重要森林类型。为明确海拔变化对高山针阔混交林地土壤微生物群落的影响及初步影响机理,了解气候变暖后典型林分土壤微生物群落结构的变化。以黄山松在凤阳山的分布范围800—1800 m为准,选取900、1100、1300、1500、1700 m 5个海拔梯度,在每个海拔梯度的阳坡内选取排水较好、坡度较缓、长势适中的3个标准样地(20 m×20 m),于2016年8月用蛇形法于每块样地取样,用冰盒带回实验室,测定土壤理化性质及微生物群落。采用磷脂脂肪酸(PLFA)图谱分析确定土壤微生物群落组成及其丰度,同时对土壤微生物群落组成进行非度量多维标度(NMDS)排序,对土壤微生物群落组成结构进行分析。结果表明:随着海拔升高,针阔混交林样地内植物种类组成有所变化。土壤养分含量呈先升高后降低的趋势,差异性显著(P0.05);土壤微生物群落丰度之间存在显著差异,革兰氏阴性细菌丰度在高海拔处较大;土壤微生物群落组成非度量多维标度(NMDS)排序显示,随海拔升高,土壤微生物群落组成发生明显改变,可以分为三个类群,各海拔土壤微生物群落结构在两个NMDS轴上均呈现出显著差异(P0.05)。通过对土壤微生物群落丰度与土壤理化性质的冗余分析(RDA),发现土壤p H、容重、含水量、及有效磷含量对对土壤微生物群落丰度有不同程度的影响,土壤革兰氏阳性细菌、放线菌丰度与各土壤因子之间均有显著相关关系;革兰氏阴性细菌受土壤含水量及有效磷的含量影响较大;真菌丰度与土壤p H及有机碳含量之间存在相关关系;厌氧菌及16:1ω5c丰度与土壤因子间相关性较弱。海拔变化所引起的土壤理化性质的改变,是影响土壤微生物群落丰度的因素;6个微生物群落对海拔的适应程度是不同的,革兰氏阴性细菌对高海拔的低温环境适应能力较强。     

Carbon isotope fractionation of methyl bromideduring agricultural soil fumigations

The isotopic composition ofmethyl bromide (CH₃Br) has been suggestedto be a potentially useful tracer forconstraining the global CH₃Br budget. Inorder to determine the carbon isotopiccomposition of CH₃Br emitted from the mostsignificant anthropogenic application(pre-plant fumigation) we directly measured the¹³C of CH₃Br released duringcommercial fumigation. We also measured theisotopic fractionation associated withdegradation in agricultural soil under typicalfield fumigation conditions. The isotopiccomposition of CH₃Br collected in soilseveral hours after injection of the fumigantwas –44.5 and this value increased to –20.7over the following three days. The mean kineticisotope effect (KIE) associated withdegradation of CH₃Br in agricultural soil(12) was smaller than the reported value formethylotrophic bacterial strain IMB-1, isolatedfrom previously fumigated agricultural soil,but was similar to methylotrophic bacterialstrain CC495, isolated from a pristine forestlitter zone. Using this fractionationassociated with the degradation of CH₃Brin agricultural soil and the mean¹³C of the industriallymanufactured CH₃Br (–54.4), we calculatethat the agricultural soil fumigation sourcehas a carbon isotope signature that ranges from–52.8 to –42.0. Roughly 65% ofindustrially manufactured CH₃Br is usedfor field fumigations. The remaining 35% isused for structural and post-harvestfumigations with a minor amount used duringindustrial chemical manufacturing. Assumingthat the structural and post-harvest fumigationsources of CH₃Br are emitted withoutsubstantial fractionation, we calculate thatthe ¹³C of anthropogenicallyemitted CH₃Br ranges from –53.2 to –47.5.