科尔沁沙地小叶锦鸡儿固沙群落土壤微生物功能多样性

为探讨科尔沁沙地流动沙丘上建立小叶锦鸡儿固沙植被后土壤微生物群落代谢功能的变化,采用Biolog-ECO微平板检测法,研究了9、16和26年生人工群落以及流动沙丘和天然小叶锦鸡儿群落土壤微生物碳源代谢的多样性变化特征.结果表明:在培养的264 h内,流动沙丘土壤微生物平均颜色变化率,以及对羧酸类、糖类、多聚物类、氨基酸类、胺类和芳香类化合物类的代谢能力明显高于人工群落;随着人工群落年龄的增加,土壤微生物代谢碳源种类增加,26年生人工群落土壤微生物的碳源代谢模式已接近天然群落.流动沙丘建立小叶锦鸡儿植被后,土壤微生物群落碳源代谢功能多样性和均匀度指数下降;随着植物群落发育年龄的增长,微生物功能多样性逐渐提高.     

小叶锦鸡儿固沙林土壤G+与G-细菌碳代谢功能多样性

为探讨科尔沁沙地流动沙丘上建立小叶锦鸡儿固沙植被后,土壤微生物群落中革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌代谢功能的变化规律,采用Biolog-GN2和GP2微平板检测法,研究了9、16、26年生人工群落以及流动沙丘和天然小叶锦鸡儿群落土壤革兰氏阴性和革兰氏阳性菌碳源代谢的多样性变化特征。结果表明,流动沙丘建立小叶锦鸡儿固沙植被后,土壤革兰氏阴性菌多样性表现为持续缓慢增加的趋势,0～26年生群落Shannon指数由3.85逐渐增加到4.17,均匀度指数由0.85增加到0.94;而革兰氏阳性菌则表现为先显著降低,后逐渐增加的趋势。随着固沙群落年龄的增长,土壤微生物代谢糖类、羧酸类、双亲化合物类、聚合物类、胺/酰胺类和氨基酸类等碳源种类逐渐增加。26年生小叶锦鸡儿人工群落土壤革兰氏阴性和革兰氏阳性菌的碳源代谢模式已逐渐接近天然群落。     

基于稳定性氧同位素分析不同树龄小叶锦鸡儿用水策略

本研究以科尔沁沙地典型固沙植物小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)为对象,采用氧稳定同位素技术,比较了小叶锦鸡儿群落内3、5和9年生小叶锦鸡儿生长季内土壤水、降雨与植株木质部水的δ18O值关系,并利用多元线性混合模型定量研究了不同树龄小叶锦鸡儿用水来源;结合不同树龄小叶锦鸡儿土壤水分季节特征和根系分布分析用水来源变化原因;通过评价不同树龄小叶锦鸡儿与地区水分条件适应性,分析3种树龄小叶锦鸡儿的水分竞争关系,判断群落稳定性。结果表明:根系的分布决定了不同树龄小叶锦鸡儿对水分利用的范围和选择何种用水策略的可能性,水分的分布也一定程度上影响了小叶锦鸡儿的主要用水来源。生长季内30～80 cm土层是3年生小叶锦鸡儿主要水分利用层位;30～100 cm土层是5年生小叶锦鸡儿主要水分利用层位,其中80～100 cm土层贡献率所占较大; 0～30和100～160 cm土层是9年生小叶锦鸡儿主要水分利用层位。小叶锦鸡儿群落内,不同树龄植株之间不存在强烈的水分竞争,该地区小叶锦鸡儿群落较为稳定。     

科尔沁沙地典型人工固沙植物群落土壤硝化活性

远取26年生的小叶锦码儿、山竹岩黄蓍、差巴嘎蒿、小黄柳和樟子松5种典型人工固沙群落及不同生长年限的小叶锦鸡儿群落为研究对象,对群落土壤养分、酶活性和硝化活性进行了对比研究.结果表明:26年生的小叶锦鸡儿群落土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量均明显高于其他4种植物群落;小叶锦鸡儿群落土壤脲酶、蛋白酶活性和硝化活性最高,小黄柳群落土壤硝酸还原酶活性最高.土壤脲酶和蛋白酶分别与有机质呈显著正相关.随着生长年限的增加,小叶锦鸡儿群落土壤养分、酶活性和硝化活性逐渐升高,其中有机质、脲酶和蛋白酶活性与生长年限之间均存在显著正相关关系.     

山竹岩黄蓍固沙群落对土壤养分及生物活性的改良效应

以半流动沙丘为对照,对5、10和22年生山竹岩黄蓍人工固沙群落不同层次(0~10、10~20和20~30cm)土壤的养分状况、微生物生物量和土壤酶活性进行了对比研究.结果表明:采用山竹岩黄蓍固定流沙后,随着群落年龄的增长,土壤中C、N、P、K含量及生物活性均明显提高.其中,0~10cm土层的增长幅度显著高于10~30cm土层.0~30cm土层中C/N由7.3增加到8.5;土壤微生物生物量碳、氮、磷含量以及土壤脲酶、磷酸单酯酶、蔗糖酶、蛋白酶、脱氢酶、硝酸还原酶和多酚氧化酶的活性均有所提高.其中,0~10cm土层中蔗糖酶的活性是对照的49.7~284.5倍.土壤微生物生物量碳、氮、磷分别与土壤有机碳、全氮、全磷以及微生物生物量与酶活性之间存在显著的正相关关系.     

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

土壤微生物生物量是土壤有机质的活性部分,是反映土壤质量和碳氮循环机制的重要指标。本文以青藏高原东北缘疏勒河源高寒草甸为研究对象,对土壤微生物生物量碳（SMBC, mg/kg）和微生物生物量氮（SMBN, mg/kg）的不同季节（春、夏、秋、冬）和土层（0—10、10—20、20—30、30—40、40—50 cm）变化特征及其影响因素进行研究。结果表明：（1）不同土层SMBC均表现为春季开始逐渐升高、夏季达到最大值、秋季逐渐降低、冬季值最小,而SMBN春季开始逐渐降低、夏季值最小、秋季逐渐升高、冬季达到最大值。（2）SMBC、SMBN随着土壤深度的增加而下降,0—10 cm层SMBC、SMBN显著高于40—50 cm层,且SMBC、SMBN0—10 cm层的季节变幅显著大于40—50 cm层。（3）0—50 cm土层SMBC/SMBN表现为春季开始逐渐升高、夏季达到最大值、秋季逐渐降低、冬季值最小,其季节变化范围为8.77—23.59,处于较高水平。（4）SMBC、SMBN、SMBC/SMBN的季节和土层变化主要受植被地下生物量和土壤温度的影响。（5）各土层SMBC/SOC均表现为春季开始逐渐升高、夏季达到最大值、秋季逐渐降低、冬季值最小,而SMBN/TN春季开始逐渐降低、夏季值最小、秋季逐渐升高、冬季达到最大值。除夏季土层间无显著差异外,SMBC/SOC与SMBN/TN均表现为0—10 cm层显著高于40—50 cm层。（6）0—50 cm土层SMBC/SOC夏秋季显著高于冬春季且其季节变化范围为0.58%—1.18%,而SMBN/TN秋冬季显著高于夏季且其季节变化范围为0.39%—0.72%。综上,季节变化和剖面深度均对SMBC、SMBN产生显著影响且0—10 cm土层对SMBC、SMBN的累积能力最强。     

平茬对小叶锦鸡儿灌丛化草原土壤微生物群落的影响

为了明确土壤微生物群落组成和结构对草原灌丛平茬处理的响应,并分析土壤微生物群落组成、结构与土壤理化性质及地上部植物群落的关系,本研究以小叶锦鸡儿灌丛化的退化草原为对象,对小叶锦鸡儿灌丛实施平茬处理并设置未平茬对照,处理3个月后,对两种处理条件下灌丛间植物群落的组成和结构及土壤理化性质进行测定,并运用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)生物标记法分析两种处理下0～5和15～20 cm土层土壤微生物群落组成和结构。结果显示:(1)与对照相比,平茬样方植物群落地上总生物量有下降趋势,主要表现在褐沙蒿生物量的下降,物种数及Shannon指数显著增加,0～5 cm土壤p H显著降低,而15～20 cm土壤全碳、全氮及碳氮比显著提高; 0～5 cm土壤总PLFAs、格兰氏阳性菌(G~+)、格兰氏阴性菌(G~-)、细菌(B)、真菌(F)以及放线菌(Act) PLFAs含量显著增加,G~+/G~-显著降低。(2)冗余分析结果表明,土壤p H与G~+PLFAs含量呈正相关,与G~-、F及Act PLFAs含量呈负相关;土壤全氮与G~+、G~-、F及Act PLFAs含量均呈正相关;Shannon指数与G~+PLFAs含量呈负相关,与G~-、F及Act PLFAs含量呈正相关;地上总生物量与G~-、F及Act PLFAs含量呈负相关。这些结果表明了土壤微生物群落组成和结构能够对草原灌丛平茬处理引起的地上部植物群落及土壤环境条件的变化快速响应,对土壤健康状况具有指示作用,可为内蒙古灌丛化草原的恢复提供科学指导。     

库布齐沙漠不同人工固沙灌木林土壤微生物量与土壤养分特征

在库布齐沙漠东段选取人工油蒿+杨柴半灌木混交林、人工柠条锦鸡儿灌木林和人工沙柳灌木林3种人工固沙灌木林为对象,以流动沙地为对照,研究了不同人工固沙灌木林土壤微生物生物量碳和氮、土壤微生物数量、土壤养分变化特征及其相互间的关系,并运用综合指数法对不同人工固沙灌木林的土壤恢复效果进行评价.结果表明: 与流动沙地相比,3种人工固沙灌木林土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量均有不同程度的提高,表现为油蒿+杨柴林地＞柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地,且均随土层加深而依次降低;3种人工固沙灌木林土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮均较流动沙地有不同程度的提高,油蒿+杨柴林地土壤微生物生物量碳氮和细菌相对数量高于柠条锦鸡儿林地和沙柳林地,而真菌与放线菌相对数量则表现为柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地＞油蒿+杨柴林地;影响3种人工固沙灌木林土壤细菌相对数量、微生物生物量碳和氮的因素是土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量及C/N,而放线菌、真菌相对数量主要受土壤全磷、速效氮和速效磷含量的影响;不同人工固沙灌木林土壤质量排序为:油蒿+杨柴林地＞柠条锦鸡儿林地＞沙柳林地＞流动沙地,表明不同人工固沙灌木林的建植均能提高沙漠土壤质量,其中营造油蒿+杨柴半灌木混交林对提高土壤综合质量效果最好.     

桂林会仙喀斯特湿地芦苇群落土壤氮的季节变化

该研究以桂林会仙喀斯特湿地典型芦苇植物群落土壤为对象,研究了土壤氮含量的季节动态变化特征,探讨了土壤氮对水热季节变化的响应趋势。结果表明:土壤有机氮在全氮中所占比例较大,0~10 cm土层的全氮与0~10 cm和10~20 cm土层的速效氮季节变化特征一致,表现为夏季秋季春季冬季;10~20 cm和20~30 cm土层的全氮和有机氮均表现为春季夏季秋季冬季。0~10 cm土层的有机氮和10~20 cm土层的速效氮变化趋势一致,表现为秋季夏季春季冬季。各层土壤硝态氮呈现出先升高后降低的单峰曲线变化趋势,均表现为夏季春季秋季冬季,并与铵态氮0~10 cm和10~20 cm土层的季节变化趋势相一致。20~30 cm土层的铵态氮与0~10 cm和20~30 cm土层的土壤微生物量氮含量时间动态一致,均表现为春季秋季夏季冬季,10~20 cm土层的微生物量氮表现为秋季春季夏季冬季的趋势。土壤铵态氮含量明显高于硝态氮,各层土壤铵态氮含量基本呈现出不规则"M"形的双峰曲线变化。会仙喀斯特湿地典型芦苇植物群落不同土层土壤各形态氮含量的动态特征对水热变化的季节响应差异较大,不同月份之间有所不同,但均在冬季含量最低,与月均气温和月均降雨量的变化关系表现为不完全的同步趋势。土壤氮含量季节变化特征的差异主要与气温、水分条件、不同生长期芦苇吸收利用、土壤有机碳、凋落物养分的归还以及有机氮矿化等影响有关。该研究结果为桂林会仙喀斯特国家湿地公园生态功能恢复与可持续发展利用提供了科学依据。     

小叶锦鸡儿人工固沙区植被恢复生态过程的研究

主要研究了流动沙兵采用草方格固沙结合播种小叶锦鸡儿后,上锦鸡儿人工群落形成和发展过程,尤其对群落中物种侵入过程和群落组织结构在３５年间的变化情况做了详细分析。结果表明,人工小叶锦鸡儿群落不同发育阶段植物丰富度发生降有大的变化,从５种增加到２３种;在生活型组成结构上,一年生植物占约对优势,但所占比例随着时间的变化有８逐渐减少的趋势,地面芽植物和地下芽植物的种类数 和个体数所占比例均逐渐增加;物种多样     

氮添加对三峡库区马尾松-栓皮栎混交林土壤微生物生物量和酶活性的影响

选择三峡库区的马尾松-栓皮栎混交林,分析不同浓度氮添加(0、30、60、90 kg N·hm-2·a-1)对土壤微生物生物量、酶活性和养分含量的影响,为在大气氮沉降持续增加的背景下预测该地区森林土壤碳动态提供科学依据.结果 表明:各氮添加处理下土壤有机碳、全氮和微生物生物量碳、氮、磷均显著提高,土壤pH值下降,全磷含量...     

施肥对落叶松和水曲柳人工林土壤微生物生物量碳和氮季节变化的影响

2007-2008年,采用氯仿熏蒸浸提法测定了落叶松和水曲柳人工林土壤微生物生物量,研究施N肥对土壤微生物生物量碳、氮,以及细菌、真菌和放线菌数量季节变化的影响.结果表明：落叶松林地土壤微生物生物量碳、氮两年平均值分别比水曲柳林地低13.8%和18.3%,但两种林分土壤微生物生物量碳、氮具有相同的季节变化规律：5月最低,9月最高;表层（0～10 cm）土壤微生物生物量碳、氮及微生物数量均高于亚表层（10～20 cm）土壤.但细菌、真菌和放线菌数量的季节变化格局与生物量不同.施肥降低了两种林分的微生物生物量碳、氮,以及细菌、真菌和放线菌数量,其中,落叶松林地微生物生物量碳和氮分别降低了24%和63%,水曲柳分别降低了51%和68%.说明施N肥限制了土壤微生物生物量,改变了土壤微生物的群落结构.     

岷江干旱河谷造林对土壤微生物群落结构的影响

为了探讨不同造林时间和立地条件对土壤微生物群落结构的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFAs)法测定了岷江干旱河谷地区不同造林时间(2002、2006和2011年)及不同立地条件(退耕地和宜林荒山地)营建的岷江柏人工林土壤微生物生物量及群落结构的变化情况。结果表明:由于造林时间较短,不同造林时间的人工林间土壤化学性质没有差异,但土壤微生物生物量和各菌群生物量差异显著,且随着造林时间的增加而增加。不同立地条件下则表现为退耕还林地土壤微生物生物量和各菌群生物量较高。说明土壤微生物对外界因素变化的反映更灵敏。相关性分析结果显示土壤全氮含量与土壤微生物生物量及各菌群生物量显著相关,是影响土壤微生物群落结构的关键因素。     

N fertilization affects on soil respiration, microbial biomass and root respiration in Larix gmelinii and Fraxinus mandshurica plantations in China

The response of belowground biological processes to soil N availability in Larix gmelinii (larch) and Fraxinus mandshurica (ash) plantations was studied. Soil and root respiration were measured with Li-Cor 6400 and gas-phase O₂ electrodes, respectively. Compared with the control, N fertilization induced the decreases of fine root biomass by 52% and 25%, and soil respiration by 30% and 24% in larch and ash plantations, respectively. The average soil microbial biomass C and N were decreased by 29% and 42% under larch stand and 39% and 47% under ash stand, respectively. While the fine root tissue N concentration under fertilized plots was higher 26% and 12% than that under control plots, respectively, the average fine root respiration rates were increased by 10% and 13% in larch and ash stands under fertilized plot, respectively. Soil respiration rates showed significantly positive exponential relationships with soil temperature, and a seasonal dynamic. These findings suggest that N fertilization can suppress fine root biomass at five branch orders (<2 mm in diameter), soil respiration, and soil microbial biomass C and N, and alter soil microbial communities in L. gmelinii and F. mandshurica plantations.     

苏北不同林龄杨树林土壤活性碳的季节变化

土壤活性有机碳是全球碳循环中的最为活跃的重要组成部分。为阐明苏北沿海杨树人工林土壤活性有机碳季节变化特征及其主要影响因子,选择不同林龄(4、8、12、15、20a)的杨树人工林,研究了0～10、10～25和25～40cm土层水溶性有机碳、微生物生物量碳及土壤温度、湿度等生态因子的季节动态变化。结果表明:不同林龄的杨树林土壤水溶性有机碳和土壤微生物生物量碳总体上表现为春夏季节大于秋冬季节,且均以0～10cm土层变化差异最显著;土壤水溶性有机碳最大值出现在春季,最小值在秋季;土壤微生物生物量碳最大值在夏季,最小值在秋季或冬季。相关关系分析表明,土壤水溶性有机碳含量和微生物生物量碳之间具有显著的相关关系,2种活性碳与土壤温湿度的相关关系不显著。研究表明,土壤活性碳的季节变化不仅受到温湿度季节变化的影响,还受到土壤理化性质、地被特征及其季节变化等因素的综合影响。     

巨桉连栽对土壤微生物生物量和数量的影响

为探讨巨桉连栽对土壤微生物生物量和数量的影响,采用时空互换法,研究了马尾松(Pinus massoniana)林和不同连栽代次的巨桉(Eucalyptus grandis)人工林的微生物生物量、数量与土壤理化性质的关系。结果表明,巨桉一代林的土壤微生物生物量碳、生物量氮和土壤真菌、细菌数量与马尾松林的差异不显著,放线菌数量则显著增加。随巨桉连栽代次增加,土壤微生物生物量碳、生物量氮和土壤细菌、放线菌、真菌数量均递减。回归分析表明,土壤全磷能独立解释微生物生物量氮、细菌和真菌数量71.7%、86.1%和63.0%的变异,与总孔隙度共同解释微生物生物量碳87.9%的变异,与全氮共同解释放线菌数量89.6%的变异。可见,土壤全磷较大程度解释了微生物的变化。     

扎龙季节性湿草甸土壤养分和土壤微生物特性

以扎龙自然湿地典型季节性湿草甸为试验对象,研究了土壤微生物特性和土壤养分空间分布规律及其主要影响因子.结果表明:土壤养分、微生物群落数量、微生物量碳、氮均呈现明显的垂直分布特征;土壤酶活性的空间分布因受多种因素影响而表现复杂.逐步线性回归分析表明:土壤微生物生物量碳、氮均分别与β-葡萄糖苷酶、脲酶、磷酸酶显著相关(P<0.05);有机碳与放线菌数量、过氧化氢酶活性显著相关(P<0.05);速效钾、全氮、水解性氮、C/N分别与放线菌数量、细菌数量、β-葡萄糖苷酶活性、土壤微生物生物量氮显著相关(P<0.05);全P、pH与土壤微生物活性无显著相关关系(P>0.05).采用主成分分析构建了湿地土壤养分的评价模型及微生物学预测模型.     

Effect of Monospecific and Mixed Sea-Buckthorn (Hippophae rhamnoides) Plantations on the Structure and Activity of Soil Microbial Communities

This study aims to evaluate the effect of different afforestation models on soil microbial composition in the Loess Plateau in China. In particular, we determined soil physicochemical properties, enzyme activities, and microbial community structures in the top 0 cm to 10 cm soil underneath a pure Hippophae rhamnoides (SS) stand and three mixed stands, namely, H. rhamnoides and Robinia pseucdoacacia (SC), H. rhamnoides and Pinus tabulaeformis (SY), and H. rhamnoides and Platycladus orientalis (SB). Results showed that total organic carbon (TOC), total nitrogen, and ammonium (NH₄⁺) contents were higher in SY and SB than in SS. The total microbial biomass, bacterial biomass, and Gram⁺ biomass of the three mixed stands were significantly higher than those of the pure stand. However, no significant difference was found in fungal biomass. Correlation analysis suggested that soil microbial communities are significantly and positively correlated with some chemical parameters of soil, such as TOC, total phosphorus, total potassium, available phosphorus, NH₄⁺ content, nitrate content (NH₃⁻), and the enzyme activities of urease, peroxidase, and phosphatase. Principal component analysis showed that the microbial community structures of SB and SS could clearly be discriminated from each other and from the others, whereas SY and SC were similar. In conclusion, tree species indirectly but significantly affect soil microbial communities and enzyme activities through soil physicochemical properties. In addition, mixing P. tabulaeformis or P. orientalis in H. rhamnoides plantations is a suitable afforestation model in the Loess Plateau, because of significant positive effects on soil nutrient conditions, microbial community, and enzyme activities over pure plantations.     

集约经营对毛竹林土壤碳氮库及酶活性的影响

为探明集约经营对毛竹林土壤碳库、氮库以及酶活性的影响,在浙江省临安市选取相邻的粗放经营毛竹林和集约经营毛竹林(经营年限为15年),测定表层(0～20 cm)与亚表层(20～40 cm)土壤不同形态碳氮和蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶的活性.结果表明: 长期集约经营显著降低毛竹林土壤有机碳含量和储量,表层和亚表层土壤有机碳储量分别下降13.2%和18.0%;集约经营15年后,毛竹林表层和亚表层土壤水溶性碳、热水溶性碳、微生物生物量碳和易氧化碳含量均显著降低;与粗放经营毛竹林相比,集约经营毛竹林表层和亚表层土壤氮储量分别增加50.8%和36.6%;集约经营显著增加毛竹林土壤硝态氮和铵态氮含量,显著降低土壤水溶性氮和微生物生物量氮含量;集约经营15年后,毛竹林表层土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性均显著下降,亚表层土壤酸性磷酸酶活性显著下降,而其他酶活性均无显著变化.长期集约经营导致毛竹林土壤碳储量、活性碳库和微生物活性显著下降,在以后的经营过程中要注意化肥与有机肥配合使用,以保证毛竹林的可持续经营.