中国西南典型森林土壤微生物在不同土壤深度下的变化特征

微生物生物量与群落结构在碳循环过程中起着至关重要的作用。底层土存有大量有机碳,但有关微生物群落的研究多集中在表层土壤,深层土壤的微生物群落变化及影响机制尚不确定。本研究采用磷脂脂肪酸技术分析西南地区西双版纳热带雨林、哀牢山亚热带阔叶林和丽江温带针叶林3种森林生态系统不同土壤深度(0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm)的土壤微生物生物量及群落结构,探讨其在不同森林类型及土壤深度下的变化特征及影响因素。结果表明：随土壤深度的增加,3种森林生态系统的有机碳和全氮逐渐降低,微生物生物量显著下降;真菌∶细菌比(F∶B)逐渐减小,革兰氏阳性菌∶革兰氏阴性菌比(G⁺∶G^-)显著增大,微生物群落结构由G^-为主的富营养型细菌结构逐渐转变为以G⁺为主的寡营养型细菌结构。3种森林生态系统的土壤生物量没有显著差异,但微生物群落结构差异显著。哀牢山亚热带阔叶林与丽江温带针叶林0～20 cm的F∶B显著大于西双版纳热带雨林,而西双版纳热带雨林0～100 cm的G⁺∶G^...     

不同土地利用方式下酚酸物质与土壤微生物群落的关系

酚酸物质是影响微生物生物量和群落结构的重要因子之一,研究酚酸物质在不同土地利用方式下的变化规律及其与微生物群落结构的关系,有助于更好地理解不同土地利用方式下微生物群落变化的作用机制。以山河屯林业局奋斗林场次生林(SF)、落叶松人工林(LP)、农田地(FL)和撂荒地(AL)为研究对象,测定不同土地利用方式下0—5 cm、5—10 cm和10—20 cm层的土壤总酚、复合态酚、水溶性酚和9种酚酸物质,并采用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定这4种土地利用方式的土壤微生物群落。结果表明,各土层的落叶松人工林土壤总酚含量显著高于其他三种土地利用方式。在0—5 cm和5—10 cm土层中,落叶松人工林土壤水溶性酚含量最高,而在10—20 cm土层中,则是次生林显著高于其余三种土地利用方式(P0.05)。在0—5 cm土层中,次生林土壤的总PLFA、真菌含量比农田地和撂荒地分别高14.61%、80.91%和55.63%、156.55%,同时,次生林的土壤真菌∶细菌(F∶B)显著高于落叶松人工林、农田地和撂荒地(P0.05)。0—5 cm层和5—10 cm层的土壤总酚与微生物群落(细菌、真菌)分别呈正相关和负相关关系,而在10—20 cm层,三种土壤酚类物质与微生物群落均未达到显著相关(P0.05)。冗余分析表明,0—5 cm层土壤中的阿魏酸、2,4-二羟基苯甲酸和β-谷甾醇均对真菌群落和F∶B有显著影响(P0.05),而在10—20 cm层中,只有β-谷甾醇影响了微生物群落的生长。土地利用方式的变化改变了表层土壤的酚酸物质含量和微生物群落结构,酚酸物质对表层土壤各类群的微生物量有明显的促进作用,但抑制了深层土壤微生物的生长。     

鄱阳湖湿地土壤微生物群落结构沿地下水位梯度分异特征

为了揭示地下水位梯度对湿地土壤微生物群落的影响,在鄱阳湖典型碟形湖泊白沙湖洲滩湿地设置了200m×300m大样地,沿地下水位梯度划分4个样带(从湖岸到湖心依次为GT-A,GT-B,GT-C,GT-D),采集了不同梯度带的土壤样品,利用磷脂脂肪酸法分析其土壤微生物群落结构分异特征。结果表明,随着地下水位抬升,土壤pH和沙粒含量升高,而有机碳、容重、粘粒和粉粒含量降低。与地下水位最低的梯度(GT-A)相比,地下水位在地表上下波动(GT-D)时,土壤微生物量碳氮及其分配比例分别增加了2.82、4.30、5.77和7.15倍;土壤微生物总量、细菌生物量、放线菌生物量、革兰氏阳性细菌及革兰氏阴性细菌生物量分别增长了106.8%、117.2%、74.9%,107.9%和207.2%。洲滩地下水位梯度的升高增加了土壤微生物群落的环境压力,进而降低了其群落结构的多样性。土壤微生物群落结构组成与土壤pH、含水量、沙粒含量以及碳氮比呈显著相关关系,而土壤微生物商则主要受pH和土壤质地的影响。以上结果表明地下水位梯度所引起的土壤微环境变化对微生物量、土壤有机碳周转和群落结构均产生了深刻影响。     

贺兰山东坡不同海拔土壤微生物群落特征及其影响因素

土壤微生物作为连接地上植物群落和地下生物过程的重要桥梁,在调控地下生态学过程中扮演着重要角色。然而,我们对旱区山地生态系统沿海拔梯度上的土壤微生物群落变化特征及其驱动因素尚不清楚。本研究以贺兰山1300～2800 m范围内7个海拔的土壤为研究对象,揭示贺兰山林下植物群落组成、土壤理化性质、土壤微生物群落海拔分布格局,采用方差分解和冗余分析探明影响土壤微生物群落的驱动因素。结果表明：随着海拔上升,土壤微生物总量和细菌生物量呈先增加后降低的变化趋势,真菌、放线菌、丛枝菌根真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌生物量呈现逐渐增加的变化趋势。真菌细菌比(F/B)显示,低海拔土壤细菌的积累能力强于真菌,而在高海拔则相反。革兰氏阳性菌与阴性菌比例(GP/GN)随海拔上升呈逐渐减小的趋势,表明随海拔上升土壤细菌和有机碳可利用度分别发生由“寡”到“富”和由“低”到“高”转变。植被属性、土壤物理和化学属性共同解释土壤微生物群落变异的95.7%。土壤有机碳(SOC)、土壤含水率(SWC)和全氮(TN)显著影响土壤微生物群落组成。本研究揭示了贺兰山东坡土壤微生物群落沿海拔梯度的分布模式及其驱动因素,可为深化认识旱...     

有机无机缓释复合肥对土壤微生物量碳、氮和群落结构的影响

研究缓释复合肥不同用量对土壤微生物量碳、氮和群落结构多样性的影响,在农业生产上广泛应用缓释复合肥有着重要意义。试验采用室内长期恒温培养和磷脂脂肪酸法,以化肥和普通复合肥适量施用养分量为对比,研究缓释复合肥适量、高量和超高量施肥水平对土壤微生物PLFA含量的影响规律。结果表明,SRF1、SRF2、SRF3(缓释复合肥适量、高量和超高量)较CK(不施肥)和CF1(化肥适量)显著增加土壤微生物量碳,且较CK、CF1和CCF1(普通复合肥适量)显著增加土壤微生物量氮。土壤微生物量碳、氮随着缓释复合肥施肥水平的增加而增加,但没有随着施肥水平的倍量增加而倍量增加,且SRF2和SRF3无显著差异。缓释复合肥(SRF1、SRF2和SRF3)较CK、CF1和CCF1增加土壤PLFA的种类和含量,且总PLFA含量增加7.4%—26.7%、17.6%—38.7%和12.8%—33.0%,3个施肥水平以SRF2作用效果最好,总PLFA含量最高,分别较SRF1和较SRF3高16.4%和17.9%。土壤细菌、放线菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌PLFA含量以SRF1和SRF2显著高于CF1和CCF1。主成分分析和聚类分析显示施肥处理分布较多PLFA的优势种群,SRF3与SRF1和SRF2的PLFA结构差别较大。综上认为,适量施肥水平以缓释复合肥较化肥和普通复合肥对土壤微生物的作用显著,其中缓释复合肥3个施肥水平以高量施肥水平作用最好。     

培养条件下二氯喹啉酸对土壤微生物群落结构的影响

为探讨除草剂二氯喹啉酸对土壤微生物群落结构的影响,在25℃黑暗培养条件下,采用磷脂脂肪酸法(Phospholipid Fatty Acid,PLFA)分析了二氯喹啉酸(0对照、83.3和166.6μg/kg干土)处理对淹水和不淹水水田土壤微生物群落结构的影响。结果表明,在实验处理的60 d内,不淹水水田土壤在83.3μg/kg二氯喹啉酸处理后对土壤微生物生物总量、细菌生物量及真菌生物量有抑制作用,而166.6μg/kg二氯喹啉酸处理后各生物量指标均显著增加,但是两种浓度处理均使土壤真菌/细菌比值下降,说明二氯喹啉酸处理会使不淹水水田土壤微生物稳定性下降;淹水水田土壤在83.3μg/kg二氯喹啉酸处理下,对土壤微生物生物总量和真菌生物量有促进作用,对细菌生物量有一定的抑制作用,166.6μg/kg二氯喹啉酸处理对土壤微生物生物总量、细菌及真菌生物量均有促进作用,从真菌/细菌比值上看,不同浓度处理与对照无显著差异,说明二氯喹啉酸对淹水生物稳定性无明显干扰。PLFA主成分分析表明,不同浓度处理的两种土壤微生物群落均以含14∶0、15∶0、16∶0和18∶2n6c的微生物为优势种群。     

磷脂脂肪酸方法在土壤微生物分析中的应用*

磷脂脂肪酸(PLYA)是活体微生物细胞膜的重要组分,不同类群的微生物能通过不同的生化途径合成不同的PLFA,部分PLFA可以作为分析微生物量和微生物群落结构等变化的生物标记。在土壤微生物分析中,越来越多地采用了PLFA方法。主要对PLFA方法在土壤微生物分析中的应用做一综述。     

长期养分添加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落的影响

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,是土壤生态系统物质循环和能量流动的主要参与者,在维持土壤生态系统过程和功能方面发挥着关键作用。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,探讨连续12年氮(N)、磷(P)、钾(K)养分单一添加和复合添加条件下草地土壤理化性质、微生物群落结构特征的变化及其主要影响因素。结果表明,长期养分添加条件下,土壤有机碳和全氮均无显著变化,但磷(P、NP、PK、NPK)和钾(K、NK、PK、NPK)添加处理分别显著提高了土壤速效磷和速效钾含量(P < 0.05)。单一氮添加显著增加了土壤硝态氮和铵态氮含量,并显著降低了土壤pH值(P < 0.05)。单一磷和钾添加均提高了土壤细菌、真菌、放线菌和总PLFA含量,而单一氮添加和复合养分添加(NP、NK、PK、NPK)均显著降低了以上指标的含量(P < 0.05)。此外,各养分添加处理均未显著改变革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌比(G⁺/G^-),但含氮的复合添加处理(NP、NK、NPK)均显著降低了真菌与细菌比 (F/B) (P < 0.05)。相关性分析结果表明,多种微生物PLFA含量与速效磷和铵态氮显著负相关,与土壤pH值显著正相关。基于冗余分析和随机森林模型分析发现土壤pH值和土壤磷含量是影响土壤微生物群落特征的主要驱动因素。综上,长期养分添加显著改变了土壤速效养分含量和土壤pH值,并显著影响了土壤微生物群落结构。     

添加秸秆和磷素对土壤微生物群落的影响

为了探讨添加小麦秸秆和磷素对低磷土壤微生物数量和群落结构的影响,设置2个梯度的小麦秸秆添加量(N₀和N₁分别为0和2.08 g·kg^-1)和4个施磷水平(P₀、P₁、P₂和P₃分别为0、100、200和400 mg·kg^-1)组合处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定土壤微生物生物量.结果表明: 添加秸秆配合施入磷素对微生物总生物量、细菌生物量、真菌生物量和真菌/细菌(F/B)比值具有显著的促进作用,微生物总生物量、细菌生物量、真菌生物量和F/B均为N₁P₁>N₁P₀>N₁P₂>N₁P₃>N₀P₁>N₀P₂>N₀P₃.在相同磷素水平下,添加秸秆处理的各指标均显著高于未添加秸秆处理;在添加相同秸秆量条件下,施磷处理的各指标随磷素施入量先增加后降低,以P₁水平组合最优,其次是P₀,最后是P₂和P₃.     

采煤塌陷地不同施肥处理对土壤微生物群落结构的影响

采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法,对山西长治襄垣五阳煤矿采煤沉陷区复垦土壤的微生物群落结构进行了研究。结果表明:施肥处理能够不同程度的增加土壤微生物的PLFA总量、细菌PLFA量和真菌PLFA量,其中化肥+有机肥处理下的土壤微生物PLFA总量,细菌PLFA量和真菌PLFA量增加作用比较明显,差异显著于对照处理;对不同施肥处理的复垦土壤微生物群落PLFA进行主成分分析也可得出化肥+有机肥处理下的土壤微生物的群落结构变化比较大,从因子载荷图上进一步分析可知,化肥+有机肥处理下的土壤中代表真菌的不饱和脂肪酸C18∶2ω6t、C18∶3ω6、18∶1ω9t、18∶3ω3的含量较高,这些脂肪酸将化肥+有机肥处理与单施化肥和对照处理区分开来,产生了明显的优势种群。土壤PLFA总量与土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量都有很好的相关性,相关系数分别为0.76,0.85,0.67和0.67。     

红壤侵蚀区芒萁对土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是反映土壤质量状况的重要指标,研究侵蚀地植被恢复后土壤微生物群落结构的变化对深入认识土壤质量的演变具有重要意义。对比分析了未治理地(Y0)、治理13年(Y13)和31年(Y31)的马尾松林(Pinus massoniana)林下芒萁(Dicranopteris dichotoma)覆盖地(NRd)、去除芒萁覆盖地(Rd)与林下裸地(CK)土壤微生物生物量和群落结构差异,结果表明:林下裸地土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和总微生物磷脂脂肪酸量(总PLFAs)的含量均显著低于芒萁覆盖地,且去除芒萁4个月后,MBC和总PLFAs均有降低趋势,表明芒萁覆盖对土壤微生物生物量具有重要影响;林下芒萁覆盖地土壤革兰氏阳性菌(GP)、革兰氏阴性菌(GN)、丛植菌根真菌(VAM)、真菌(Fungi)、放线菌(ACT)的PLFAs含量显著高于林下裸地(Y13例外),去除芒萁4个月后,各值均有有接近林下裸地的趋势;芒萁覆盖地真菌/细菌的比值(F/B)均显著高于林下裸地(P0.05),芒萁覆盖地革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌的比值(GP/GN)、饱和直链脂肪酸/单不饱和脂肪酸的比值(sat/mono)和(cy17:0+cy19:0ω8c)/(16:1ω7c+18:1ω7c)(cy/pre)显著小于林下裸地(P0.05),去除芒萁4个月后,芒萁覆盖地土壤cy/pre显著升高(P0.05)(Y13例外),意味着芒萁覆盖地土壤生态系统更稳定,土壤的养分可利用性更高,微生物生物量和群落结构更丰富,活性更强;皮尔逊相关分析和冗余分析发现,土壤理化性质与土壤微生物生物量和群落结构关系密切,土壤C/N、p H和氮素水平是调控芒萁覆盖下土壤微生物生物量和群落结构的主要生态因子。     

不同放牧与围封高寒灌丛草地土壤微生物群落结构PLFA分析

土壤微生物群落可以指示土壤质量变化,是土壤生态系统变化的预警及敏感指标。采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法研究了高寒杜鹃灌丛草地不同强度放牧及围封后,土壤微生物群落结构特征的变化规律和响应。结果显示,高寒杜鹃灌丛草地土壤总PLFA量、细菌生物量、真菌生物量和放线菌生物量均随着放牧强度的增大而显著降低(P0.05)。重牧灌丛草地,围封后的土壤总PLFA量、细菌生物量、放线菌生物量、G~+/G~-和压力指数显著高于放牧处理,而细菌/真菌比显著低于放牧处理;中牧灌丛草地,围封后的土壤总PLFA量、细菌生物量、细菌/真菌比显著高于放牧处理,而真菌生物量和压力指数显著低于放牧处理;轻牧灌丛草地,围封处理的土壤各生物量和生物量比值与放牧处理无显著差异。PLFA主成分分析表明:主成分一(PC1)主要包括14:0、15:0、10Me16:0和18:1ω9c等直链饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸,占PC1的53.68%;主成分二(PC2)主要包括由i16:0、16:1ω7c、i17:0、cy17:0、17:0、18:1ω9t、18:0和cy19:0等支链饱和脂肪酸和环丙烷脂肪酸组成,占PC2的51.34%;各处理样地土壤微生物群落结构相似;围封处理的响应程度大于放牧处理。相关性分析表明,土壤总PLFA量、细菌生物量、真菌生物量和放线菌生物量与土壤有机碳、全氮均呈极显著正相关,细菌/真菌比值与土壤有机碳、全氮呈极显著负相关。以上表明过度放牧降低了高寒灌丛草地土壤微生物活性,显著降低了土壤微生物生物量,适度放牧和围封可维持土壤微生物群落结构的稳定,围封有利于过度放牧草地土壤微生物的恢复。     

三种种植方式对土壤微生物群落组成的影响

土壤微生物是表征土壤质量变化的敏感指标之一。借助长期定位试验, 采用磷脂脂肪酸分析方法研究了3种种植方式(玉米(Zea mays)连作、玉米非连作和撂荒)对土壤微生物群落组成的影响。结果表明, 在不同的种植方式下, 土壤微生物群落组成有明显的差异。玉米连作的土壤中总磷脂脂肪酸和细菌磷脂脂肪酸含量最低, 分别为33.12 nmol·g^-1和18.09 nmol·g^-1。非连作的土壤真菌磷脂脂肪酸和真菌/细菌分别为0.61 nmol·g^-1和3.06%, 显著低于撂荒和连作(p < 0.05), 非连作方式下, 革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌增大。撂荒土壤的总磷脂脂肪酸和细菌磷脂脂肪酸分别为42.98和24.68 nmol·g^-1, 高于耕作处理。 同时, 在撂荒方式下, 革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的含量增加, 革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌降低。主成分分析结果表明: 耕作处理(玉米连作和非连作)分布第一主成分负方向上, 第一主成分得分系数分别为-2.48和-1.84; 撂荒分布第一主成分正方向上, 第一主成分得分系数为2.31, 与连作和非连作差异显著(p < 0.05)。冗余分析(RDA)表明: 土壤pH、总氮、有效磷和土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量与磷脂脂肪酸呈正相关, 并且土壤pH和土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量对土壤微生物群落的影响最大。     

兴安落叶松林不同强度火烧迹地土壤微生物群落特性研究

通过选取大兴安岭岭北部的兴安落叶松林重度、轻度火烧迹地以及为过火样地,运用磷脂脂肪酸分析方法（PLFAs）,研究了火烧对0~5和5~10 cm土层的土壤理化性质和土壤微生物群落的结构特征的影响,并探讨了火烧当年土壤微生物群落生物量和群落结构的变化规律与影响因素。研究结果表明：0~5和5~10 cm土层的土壤pH、全钾、有效磷、黏砂比等土壤理化指标受到了火烧的显著性影响;不同火烧程度对微生物类群的生物量有影响,但不显著;重度火烧迹地的土壤微生物的群落结构指标革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌（G+/G-）以及真菌/细菌（F/B）与轻度和未过火样地具有显著差异。RDA分析指出,G+/G-受土壤含水量影响最大,F/B受pH影响最大。说明在火烧迹地的当年,土壤水分和pH是影响土壤微生物群落结构的最重要因素。     

Effects of wear and above ground forest site type characteristics on the soil microbial community structure in an urban setting

We studied the effects of wear on the understorey vegetation and the soil microbial community structure (phospholipid fatty acid pattern) in urban forests of medium fertility and of varying size in the capital area of Finland, Helsinki. These forests are important sites of recreation for a large number of residents. Consequently, the cover of understorey vegetation is affected by trampling. In the study, the cover of ground layer plant species (mosses) was found to be lower than in rural reference areas. We found that microbial activity, measured as soil respiration, was lower in the most worn forest patches as compared to less worn sites. Further, the microbial community structure of the humus layer changed due to the effects of wear. By comparing the PLFA pattern in trampled and un-trampled forest patches, we found out that the most important factors affecting the structure of microbial community were the dominant tree species (the proportion of broad-leaved tree species in relation to conifers), and the composition of the understorey vegetation. Thus, we could conclude that wear affects the microbial community structure through changes in vegetation, in the quality of litter shed, and through resultant changes in the humus pH, rather than only through soil compaction.     

内生真菌感染对禾草宿主生境土壤特性和微生物群落的影响

以羊草(Leymus chinensis)-内生真菌共生体为研究对象, 分别在野外样地和室内盆栽两种实验条件下研究了内生真菌感染对土壤特性和微生物群落结构的影响。结果显示：在处理时间较长并伴随有枯落物分解的羊草样地中, 内生真菌感染促进了土壤氮(N)的积累, 提高了30天培养时间内土壤初始碳(C)矿化速率和前3天土壤矿化量和土壤矿化总量; 而在处理时间较短且没有地上枯落物分解的盆栽羊草中, 内生真菌感染对土壤的C、N含量及C矿化均无显著影响。无论是野外样地还是室内盆栽实验, 内生真菌感染均未引起土壤微生物磷脂脂肪酸种类的变化, 但内生真菌感染均有提高土壤微生物生物量的趋势, 内生真菌显著增加了盆栽羊草土壤中细菌、革兰氏阴性细菌、真菌磷脂脂肪酸含量和磷脂脂肪酸总量, 增加了羊草样地土壤中革兰氏阳性细菌和放线菌的磷脂脂肪酸含量。总体看来, 内生真菌感染能够改变土壤N积累和C矿化率, 并且改变土壤中微生物群落的结构, 这有助于进一步认识内生真菌与羊草之间的共生关系及其在生态系统C、N循环中所起的作用。