凋落物对土壤酸化的缓冲及其对根系生长的影响

凋落物层是森林生态系统中一个十分活跃的界面,一方面环境因素影响凋落物的积累和分解,另一方面凋落物的动态反过来又影响到系统内的水热收支平衡、土壤的理化特性以至森林生产力。值得注意的是,在高度工业化的现代社会,大气污染作为一种新生的环境因子不同程度地作用于森林生态系统,凋落物层则是大气污染物(如酸雨)作用于森林土壤亚系     

土壤微生物学特性对土壤健康的指示作用

土壤健康是陆地生态系统可持续发展的基础。作者通过概述土壤微生物学特性(土壤微生物群落结构、土壤微生物生物量、土壤酶活性)与土壤质量的关系, 阐明了土壤微生物对土壤健康的生物指示功能。研究表明: 土壤中细菌、真菌和放线菌的组成及其所占比率在一定程度上反映了土壤的肥力水平: 在土壤性质和肥水条件较好的土壤中, 细菌所占比率较高。土壤微生物生物量与土壤有机质含量密切相关, 而且土壤微生物生物量碳与土壤有机碳的比值(C_mic : C_org)和土壤微生物代谢熵(qCO2)的变化在一定程度上反映了土壤有机碳的利用效率。一般情况下, 土壤酶活性高的土壤中, 土壤微生物生物量碳、氮含量也高。因此, 土壤微生物学特性可以反映土壤质量的变化, 并可用作评价土壤健康的生物指标。     

辣椒茎、叶对酸化土壤交换性能及土壤酶活性的影响

采用辣椒秸秆废弃物与酸化土壤共培养的方法, 设计了不同添加量的辣椒茎、叶与酸化土壤充分混合、共培养, 测定了土壤交换性离子及土壤酶活性的变化, 探讨辣椒茎、叶对酸化土壤交换性能及土壤酶活性的影响。结果表明, 辣椒茎、叶可以改善酸化土壤pH, 降低酸化土壤交换性酸含量; 添加辣椒茎、叶可提高土壤NH4+-N含量, 影响土壤NO3--N转化; 添加辣椒茎、叶可提高土壤交换性盐基含量、CEC及盐基饱和度, 尤其以添加辣椒叶5%的效果最好; 辣椒茎、叶可以提高土壤脲酶活性, 但培养60 d后各处理土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性无显著性差异; 添加辣椒茎、叶能提高土壤酶的几何平均数, 改善酸化土壤质量, 其对酸化土壤质量的改变与辣椒茎、叶的添加量有关。研究结论可为开拓辣椒秸秆利用途径、改善土壤酸度, 提高土壤肥力等方面提供理论依据。     

植物、土壤及土壤管理对土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,对土壤微生物群落结构多样性的研究是近年来土壤生态学研究的热点。本文综述了有关植物、土壤类型以及土壤管理措施对土壤微生物群落结构影响的最新研究结果,指出植物的作用因植物群落结构多样性、植物种类、同种植物不同的基因型,甚至同一植物不同根的区域而异;而土壤的作用与土壤质地和有机质含量等因素有关;植物和土壤类型在对土壤微生物群落结构影响上的作用存在互作关系。不同的土壤管理措施对土壤微生物群落结构影响较大,长期连作、大量的外援化学物质的应用降低了土壤微生物的多样性;而施用有机肥、免耕可以增加土壤微生物群落结构多样性,有利于维持土壤生态系统的功能。     

植被对土壤微生物群落结构的影响

研究了不同土壤及覆盖其上的植被与土壤微生物群落结构和多样性的关系．植被使土壤中的微生物种类更丰富,群落多样性更高．表层土壤微生物群落中没有明显的优势种群,种间竞争作用较弱．并介绍了研究土壤微生物群落的分子生物学方法．     

竹炭对三叶草生长及土壤细菌群落的影响

研究添加不同含量(0、3%和9%)和颗粒直径(0.05、0.05～1.0和1.0～2.0 mm)竹炭对三叶草生长及土壤微生物群落结构的影响.结果表明: 竹炭对三叶草生长的促进作用前期较明显,添加9%竹炭处理略好于添加3%竹炭处理,而不同颗粒直径对三叶草生长影响差异不显著;播种后0～120 d,竹炭对三叶草生长的促进作用随着时间推移而减弱,5个月后基本消失.16S rDNA V3区片段的DGGE分析表明,添加竹炭改变了土壤细菌群落结构特征,大部分种类土壤细菌数量和细菌群落多样性指数均高于对照.定量分析表明,添加9%、细粒(D<0.05 mm)竹炭处理土壤细菌数量显著高于其他处理.同一添加含量下,细粒径竹炭对土壤细菌数量的增加效应更明显.
     

盐渍化土壤根际微生物群落及土壤因子对AM真菌的影响

为探明盐渍化土壤影响下AM真菌与根际土壤间的关系,试验选取宁夏碱化龟裂土、草甸盐土、盐化灌淤土3种类型4个样地上典型植被群落,测定了植物根际土壤养分含量、微生物群落结构、AM真菌侵染率以及孢子密度。结果显示:盐渍化土壤根际微生物碳源利用类型显著不同,对芳香类化合物的代谢能力整体较弱;红寺堡草甸盐土上微生物优势群落为氨基酸代谢类群,惠农盐化灌淤土为多聚化合物代谢群,西大滩碱化龟裂土为碳水化合物代谢群。AM真菌孢子密度与微生物碳源代谢群间的关系比较复杂。其中,惠农样点根际土壤孢子密度与多聚化合物微生物代谢群呈显著正相关,西大滩地区孢子密度与碳水化合物微生物代谢群呈显著正相关。土壤有机质、全盐、全氮、碱解氮等土壤肥力因子及土壤中的HCO-3、Na+、Cl-等盐基离子含量能解释AM真菌孢子密度与土壤环境因子之间相互关系的大部分信息。较高的HCO-3浓度促进了AM真菌侵染率的提高,但高盐浓度下Na+和Cl-降低了菌根侵染率。土壤对AM真菌孢子密度、侵染率的影响因土壤盐分组成类型的不同而异。研究结果为深入了解AM真菌多样性,促进宁夏盐碱地的合理开发与利用提供了理论依据。     

长期施肥对土壤微生物的影响及其在养分调控中的作用

为揭示长期施肥条件下土壤微生物类群及其与土壤养分的关系,对北京褐潮土定位试验田第12年的土壤微生物以及土壤养分因子进行了测定和分析．结果表明,NPK与有机肥长期配合施用能明显提高土壤各养分含量,增加土壤微生物的数量．猪粪比玉米秸秆能更好地培肥地力,创造有利于土壤微生物生长繁育的土壤生态化学环境．土壤微生物与土壤养分之间具有很好的相关性．其中,细菌、固氮菌数量与有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷含量呈显著正相关;本研究未观察到真菌、放线菌数量与土壤养分因子之间有明显的相关性．     

茶树连作障碍形成机制及调控措施研究进展

茶树多年宿根连作后茶园土壤退化严重, 茶叶产量和品质大幅下降, 严重制约了我国茶叶的可持续生产。面对如何维持茶树高产高质这一科学难题, 连作障碍机制及其调控措施成为当前茶树栽培中急待解决的科学问题。据此文章从土壤养分失衡、土壤酸化、自毒作用、土壤微生物群落结构失衡、根际微生态等方面概述了茶树连作障碍形成机制的研究进展, 同时从化学改良、增施有机肥、生物质材料、生物菌肥、茶园多样性栽培等方面介绍缓解茶树连作障碍的主要措施, 并对今后茶树连作障碍形成机制的进一步研究及防控技术的发展方向提出展望, 以期为解决茶树连作障碍问题提供一些科学依据。     

外源微生物对木麻黄幼苗生长和土壤微生物群落的影响

将解淀粉芽孢杆菌(YB706)和伯克氏菌(BK8)外源添加至木麻黄盆栽苗中,运用Biolog生态板和磷脂脂肪酸(PLFA)技术,探究外施细菌能否改善连栽木麻黄土壤养分和微生物群落及植株生长.结果 表明:与空白处理(CK)相比,YB706和BK8处理的木麻黄盆栽苗土壤碱解氮、速效磷显著增加,土壤全氮、全磷、全钾和速效钾无...     

海拔梯度变化对中亚热带黄山松土壤微生物生物量和群落结构的影响

全球变暖对陆地生态系统造成一系列生态问题,使这些问题将随着全球平均气温的升高而进一步加剧。海拔梯度变化是研究气候变暖对陆地生态系统影响的一种重要手段。目前为止利用海拔梯度对微生物影响的研究尚未定论,其主要原因是忽略了植被类型的影响。因此,以中亚热带戴云山的3个海拔(1300、1450、1600 m)的黄山松(Pinus taiwanensis)林为研究对象,探究沿海拔梯度的变化,森林土壤微生物生物量和微生物群落结构的响应变化。结果表明:土壤碳氮磷养分(SOC、TN、TP)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)和丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阴性菌(GN)、真菌(Fungi)、总磷脂脂肪酸(T_(PLFA)),细菌∶真菌(F∶B)均随海拔升高显著下降,而革兰氏阳性菌∶革兰氏阴性菌(GP∶GN)随海拔升高呈相反的趋势。冗余分析(RDA)表明,温度(T)和可溶性有机氮(DON)是影响微生物群落结构的最重要的环境因子。研究表明:与1600 m海拔相比,1300 m海拔温度较高,土壤有机质矿化作用较强,土壤速效养分及微生物生物量随之增加,从而提高(Fungi)、细菌(Bacteria)等。因此,未来气候变暖将通过改变土壤碳氮磷养分来影响本区域微生物群落组成结构。这对进一步深入了解气候变化对山地生态系统土壤养分循环过程具有重要意义。     

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.     

模拟酸沉降对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物群落结构的长期影响

土壤微生物是生态系统重要的组成成分, 尤其是在土壤风化严重, 养分贫瘠的热带和南亚热带森林生态系统中, 微生物在植物养分的获取、碳循环以及土壤的形成等生态过程中的作用尤为重要。该研究基于鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林长期(10年)的野外模拟酸沉降实验平台, 探究了土壤微生物群落结构对土壤酸化的响应。结果表明, 酸沉降处理显著降低土壤pH (即加剧酸化)。土壤酸化对微生物生物量碳(C)含量的影响不大, 但改变了土壤微生物生物量氮(N)和磷(P)的含量, 导致表层土壤(0-10 cm)微生物生物量C:P和N:P显著提高, 表明土壤酸化可能加剧了微生物P限制。土壤酸化还显著改变了土壤微生物群落结构, 导致次表层土壤(10-20 cm)真菌:细菌显著增加。进一步分析表明, 土壤pH和土壤有效P含量是影响土壤微生物群落最为主要的两个因素。     

鼎湖山季风常绿阔叶林土壤微生物量碳和有机碳对模拟酸雨的响应

在鼎湖山季风常绿阔叶林设置人工模拟酸雨实验,研究土壤总有机碳含量、微生物量碳含量、土壤p H值和土壤呼吸速率几个指标对不同酸处理梯度(CK:p H值4.5的天然湖水;T1:p H值4.0;T2:p H值3.5;T3:p H值3.0)的响应。结果表明,在模拟酸雨的持续作用下,样地土壤酸化有加剧趋势。2011年的6月(CK:(603.76±46.18)mg/kg,T1:(565.41±44.48)mg/kg,T2:(521.58±30.92)mg/kg,T3:(509.49±19.40)mg/kg)、12月(CK:(488.92±22.71)mg/kg,T1:(379.65±49.46)mg/kg,T2:(346.08±33.81)mg/kg,T3:(318.00±52.35)mg/kg)和2012年6月(CK:(540.48±39.11)mg/kg,T1:(492.30±43.15)mg/kg,T2:(489.65±51.39)mg/kg,T3:(428.53±49.66)mg/kg)3次测定的土壤微生物量碳含量有随模拟酸雨强度增加而显著降低的趋势,高强度的酸处理T3显著低于CK值(P0.05);土壤呼吸速率在各处理中的响应与土壤微生物量碳含量变化一致。由于旱季和湿季的土壤温湿度相差较大,以上各指标在旱湿两季的差异明显,表现为湿季大于旱季。由于土壤总有机碳含量变化缓慢,其在各酸梯度处理下无显著差异(P0.05)。以上结果显示,长期酸雨作用使土壤酸化不断加剧,并降低了土壤微生物量碳的含量,抑制了土壤的呼吸速率,有利于土壤碳的累积,但对土壤总有机碳的影响仍需长期实验研究。     

春季冻融期兴安落叶松林土壤微生物的时间动态及其影响因子

春季冻融期土壤微生物动态会影响生长季的碳和养分循环.在春季冻融期,每隔3~7d取样一次,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)研究了兴安落叶松林4种土壤基质的微生物群落时间动态.结果表明:1)土壤微生物PLFAs总量、各类群的PLFAs量和相对丰度、革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌(G^+/G^-)、饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸(S/NS)和细菌/总真菌(真菌+丛枝菌根真菌)(B/F)均存在显著的取样时间差异;2)在冻融前期土壤总有机碳(TOC)和土壤全氮(TN)是影响土壤微生物的主要因子,在冻融中期土壤湿度和土壤TOC、TN含量是主要影响因子,在冻融后期土壤微生物受到土壤温湿度、土壤TOC、TN含量及土壤碳氮比(C/N)的共同影响;3)土壤微生物PLFAs总量、各类群的PLFAs量和相对丰度(细菌丰度除外)、B/F、G^+/G^-、S/NS在土壤基质间均存在显著差异,土壤TOC、TN和C/N的不同是引起差异的主要环境因素.春季冻融期土壤温湿度和资源有效性是影响土壤微生物群落的主要因子,但影响程度因冻融阶段和微生物类群的不同而存在差异.     

Faster accumulation and greater contribution of glomalin to the soil organic carbon pool than amino sugars do under tropical coastal forest restoration

Microbial metabolic products play a vital role in maintaining ecosystem multifunctionality, such as soil physical structure and soil organic carbon (SOC) preservation. Afforestation is an effective strategy to restore degraded land. Glomalin-related soil proteins (GRSP) and amino sugars are regarded as stable microbial-derived C, and their distribution within soil aggregates affects soil structure stability and SOC sequestration. However, the information about how afforestation affects the microbial contribution to SOC pools within aggregates is poorly understood. We assessed the accumulation and contribution of GRSP and amino sugars within soil aggregates along a restoration chronosequence (Bare land, Eucalyptus exserta plantation, native species mixed forest, and native forest) in tropical coastal terraces. Amino sugars and GRSP concentrations increased, whereas their contributions to the SOC pool decreased along the restoration chronosequence. Although microaggregates harbored greater microbial abundances, amino sugars and GRSP concentrations were not significantly affected by aggregate sizes. Interestingly, the contributions of amino sugars and GRSP to SOC pools decreased with decreasing aggregate size which might be associated with increased accumulation of plant-derived C. However, the relative change rate of GRSP was consistently greater in all restoration chronosequences than that of amino sugars. The accumulation of GRSP and amino sugars in SOC pools was closely associated with the dynamics of soil fertility and the microbial community. Our findings suggest that GRSP accumulates faster and contributes more to SOC pools during restoration than amino sugars did which was greatly affected by aggregate sizes. Afforestation substantially enhanced soil quality with native forest comprising species sequestering more SOC than the monoculture plantation did. Such information is invaluable for improving our mechanistic understanding of microbial control over SOC preservation during degraded ecosystem restoration. Our findings also show that plantations using arbuscular mycorrhizal plants can be an effective practice to sequester more soil carbon during restoration.     

三七连作根际土壤微生物区系的16S rRNA系统遗传多样性

【目的】针对三七连作土传病害的生物防治技术研究,探讨其根际土壤微生物多样性与根腐病害的关联性。【方法】采集三七连作6年的健康植株与根腐病植株根际土壤,采用多种培养基进行分离、纯化,并对分离菌株提取DNA,用其16S rRNA序列的通用引物进行PCR扩增,进行Blast同源及其系统进化树分析。【结果】从采集样品中分离出的菌株分布于细菌域(Bacteria)中的4个门(Phyla)共40个属(Genera),其中从健康植株组土壤中培养出179株菌,分布于30个属,以伯克氏菌属(Burkholderia)、节杆菌属(Arthrobacter)、链霉菌属(Streptomyces)及芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌群;根腐病株组土样共培养出117株菌,分布于29个属,以罗尔斯顿菌属(Ralstonia——病原菌)、单胞菌属(Sphingomonas)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)等为优势菌群;其中黄杆菌属(Flavobacterium)、肠杆菌属(Enterobacter)的分离菌株仅从病株组土壤中分离到;发现其可能新种5株;健康组与根腐病组土壤EC值及各元素离子浓度差异明显(P<0.05),健康组土壤中的优势微生物种群分布与土样中的EC值、NO-3、SO2-4、CO2-3、K+及全盐量呈负相关关系(显著度P<0.01)。【结论】研究表明,诱导三七连作土传病害的发生,除病原菌作用影响外,还与土壤理化性质和土壤微生物的种群结构及其优势微生物的种群比例具有密切的关联性,特别是土壤中有益微生物(Burkholderia,Bacillus,Streptomyces等)的丰度,对评价三七土壤健康状况及病害防治预报具有重要的指导意义。     

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。     

暖温带森林土壤微生物量、群落结构和活性对植物地下碳源的响应

该研究以典型的亚热带—温带过渡区森林为对象,采用野外过程监测和控制试验相结合的方法,利用磷脂脂肪酸和土壤胞外酶活性分别表征土壤微生物群落结构和活性,并结合微环境因子,重点探究土壤微生物生物量、群落结构和活性对植物地下碳输入的响应特征。结果表明：在观测周期内,处理均能显著降低三组年龄段林分的土壤微生物量碳,其变化幅度在－8.72％~－5.72％之间,其中在80年的林分中降幅最大,而在160年的林分中降幅最小;微生物量氮的变化规律与相应的微生物量碳的变化规律相似,但与对照相比其差异性均未达到显著性水平;另外,经壕沟处理2~4个月后,所有林分的土壤微生物量碳和氮与对照相比出现增加的现象。处理均能对三组年龄段林分的土壤微生物群落结构产生不同程度的影响,其中40年林分的土壤微生物群落对处理的响应程度要高于另外两个年龄段的林分;与对照相比,壕沟处理样方的腐生真菌的相对丰富度均下降明显,其中在40年和80年林分中的下降幅度达到显著水平,而细菌、放线菌和丛枝菌根真菌均无明显变化;壕沟处理样方的水解酶(β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-葡萄糖苷酶)活性均显著下降,而氧化酶(酚氧化酶和过氧化物酶)活性的变化相对较小,除80年的林分外,其余林分均不显著。此外,处理均不能显著影响土壤的含水量和温度。该研究结果为初步阐明全球气候变化背景下森林土壤微生物结构及其功能的变化特征以及更加精确预测未来森林土壤碳的变化趋势提供了科学依据。     

Clean rain promotes fine root growth and soil respiration in a Norway spruce forest

Soil acidification and N saturation are considered to affect the decomposition of soil organic matter as well as growth and mortality of fine roots in many forest soils. Here we report from a field experiment where ‘clean rain’ has been applied to the soil for about 10 years under a roofed plot of a 71‐year‐old Norway spruce plantation at Solling, Central Germany. Reduced amounts of protons (?78%), sulphate (?53%), ammonium (?86%), and nitrate (?49%) were sprayed on the soil surface of the clean rain plot between 1992 and 2001. In an adjacent roofed control plot, throughfall was collected and immediately re‐sprinkled below the roof construction without any chemical manipulation. One year before the clean rain treatment started, live and dead fine root masses (≤2 mm) were determined from undisturbed soil cores down to 40 cm mineral soil depth. Total live fine root mass was significantly lower in the clean rain plot than in the control plot. After the first sampling, the soil holes were refilled with quartz sand and repeatedly sampled in June 1992, June 1996, and October 2001. There were no differences in live and dead fine root masses between the plots in 1992 and 1996. In 2001, both live and dead fine root masses of the clean rain plot were about twice as high as in the control plot, indicating that fine root growth recovered in the mineral soil following 10 years of clean rain treatment. Moreover, the clean rain treatment significantly reduced the total N concentrations of live fine roots and 1‐year‐old needles. Our results suggest that the reduced N input promoted fine root growth to compensate N deficiency. Reduced Al concentration in soil solution may have contributed to the recovery of fine root growth, however, the toxicity of Al species is largely unknown. Mean annual soil respiration rate was 24% higher in the period from 2000 to 2001, indicating that the clean rain treatment increased respiration of roots and heterotrophic microorganisms within the rhizosphere. Laboratory incubation of samples from the organic horizon and the top mineral soil revealed no differences between the plots in the decay rate of soil organic matter. Our results suggest that strong reductions in atmospheric N deposition from about 30 to 10 kg N ha^?1 yr^?1 and decreasing acid stress can have beneficial effects on growth of fine roots in the mineral soil within a decade. We conclude that biological recovery under reduced atmospheric loads can affect the nutrient and carbon budget of spruce soils in the long run.