3种混交林造林初期土壤真菌群落结构特征

土壤微生物是参与陆地生态系统生物地球化学循环过程的重要成员。造林可以显著影响土壤微生物群落结构与功能,但造林初期驱动的土壤理化因子变化对土壤微生物结构与功能的影响尚不清楚。通过分析由珍稀乡土树种组成的三种新造混交林(BB:银杏Ginkgo biloba-桢楠Phoebe zhennan;CB:香椿Toona sinensis-红豆杉Taxus wallichiana-桢楠Phoebe zhennan;MB:鹅掌楸Liriodendron chinense-乐昌含笑Michelia chapensis-香椿Toona sinensis-玉兰Yulania denudata)表层(0-20 cm)土壤真菌群落组成、功能类群及其土壤理化因子,并以草灌化未造林地作对照(CK),研究土壤真菌群落结构和功能对不同林型造林初期的响应。结果表明:(1)不同林型土壤真菌群落丰富度、多样性指数高于CK,表现为MB＞BB＞CB＞CK,主要受到土壤孔隙度、水解性氮的影响。(2)土壤真菌门水平优势类群在不同处理间无显著差异,其中子囊菌门占绝对优势,MB中的被孢霉门相对丰度显著高于CK(P＜0.05)。与CK相比,球囊菌门与Leptodiscella相对丰度在各林型中均降低。(3)通过非度量多维尺度(NMDS)与置换多元方差(Adonis)分析表明,造林初期,造林土壤真菌群落结构与CK存在显著差异(P＜0.01)。冗余分析(RDA) 分析表明全钾、水解性氮、土壤容重及土壤碳氮比是影响真菌群落指示种的主要土壤理化因子;被孢霉门与水解性氮、碳氮比、全氮、非毛管孔隙度、含水率均呈正相关,与全钾呈负相关。(4)真菌群落主要以腐生营养型为主,病理营养型次之;造林后腐生营养型真菌相对丰度降低,而土壤腐生菌的相对丰度在BB与MB处理中反而显著增加(P＜0.05);MB处理中动物病原菌的相对丰度显著增加(P＜0.05);真菌优势功能类群主要受到土壤pH、土壤孔隙度、土壤碳氮比(C/N)、土壤有机质、全氮、全钾的影响。造林初期土壤真菌群落结构与功能类群发生了显著改变,阔阔混交林较针阔混交林变化更加明显,其中多种阔叶树混交林病原菌相对更高。     

围栏对青藏高原不同类型草地土壤原核微生物多样性的影响

草地退化是草地植被的倒退演替,导致生物多样性丧失和生态系统功能退化,围栏是恢复退化草地生态系统功能的有效管理措施。微生物是土壤中的重要组成部分,在维持草地生态系统稳定性和功能方面发挥着重要作用。然而,目前尚不清楚围栏如何影响不同类型草地土壤微生物群落。以青藏高原草甸、草原和荒漠草地三种草地类型的退化草地为研究对象,设置围栏和放牧两种处理,采用Illumina HiSeq高通量测序技术研究了围栏对土壤原核微生物群落多样性和群落结构的影响。结果表明：围栏未显著影响草甸土壤原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度,但显著增加了草原土壤的原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度（P<0.05）,稍降低了荒漠草地土壤原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度（P=0.086、0.072和0.099）。在围栏处理的草地中,土壤原核微生物丰富度、Shannon多样性和均匀度与年均温、干旱度和pH显著负相关（P<0.01）,与年平均降水量、溶解性有机碳、地上生物量和植物多样性显著正相关（P<0.01）。在放牧处理的草地中,土壤原核微生物丰富度、Shannon多样性和均匀度与年均温和干旱度显著负相关（P<0.05）,但原核微生物丰富度和Shannon多样性与所有土壤理化和植被因素均无显著相关性。冗余分析（RDA）表明,不同类型草地土壤原核微生物群落结构发生了显著的变化,并沿草甸、草原和荒漠草地的过渡逐渐转变（P<0.001）。方差分解分析（VPA）进一步表明,原核微生物群落结构变化主要受年均温、年平均降水量、干旱度和pH的驱动。围栏显著改变了不同类型草地中部分样点土壤原核微生物群落结构。三种草地类型的主要原核微生物优势门均为放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）。放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度在荒漠草地土壤中最高,而变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度在草甸土壤中最高。此外,不同类型围栏和放牧草地土壤原核微生物类群的相对丰度均无显著差异。研究表明不同类型草地土壤原核微生物群落对围栏的响应不同,这为因地制宜制定草地管理措施提供了数据支持,为草地退化的防治提供了理论支持。     

哈密露天煤矿不同环境介质微生物群落特征分析

【背景】干旱区露天煤矿开采过程中产生的粉尘颗粒物加剧了土壤生态环境的恶化和矿区空气质量的下降,针对煤矿区土壤和粉尘颗粒物的微生物群落组成的研究鲜有报道。【目的】研究新疆哈密南湖乡露天煤矿土壤、粉尘及大气PM_2.5颗粒物中的微生物群落结构和多样性特征,并预测潜在的功能类群。【方法】采用高通量测序技术,对煤矿露天采坑区和电厂粉煤灰堆放区的土壤、粉尘及大气PM_2.5颗粒物的微生物真菌及细菌群落组成进行比对分析。【结果】矿区优势真菌类群来自子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),优势细菌类群来自变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。真菌和细菌群落的丰富度及α多样性在整个矿区内无显著性差异,大气PM_2.5颗粒物的细菌群落生态位宽度显著大于露天采坑区和粉煤灰区。矿区内的土壤和PM_2.5颗粒物样本中均发现了一些丰度差异显著的功能类群,真菌特征功能类群为腐生营养型类群,细菌特征功能类群主要包括甲烷营养型类群、几丁质酶类细菌类群等。【结论】露天煤矿区粉尘可能对区域内土壤和PM_2.5颗粒物的微生物群落结构产生重要影响,具有煤组分降解功能的特定微生物类群可能是维持矿区土壤生态安全的重要微生物学机制之一。     

入侵地加拿大一枝黄花根际和非根际土壤微生物群落结构及多样性

[目的] 探明严重入侵地加拿大一枝黄花根际和非根际土壤微生物群落结构。[方法] 采集长沙县黄花镇郭公渡5处严重入侵地加拿大一枝黄花根际和非根际土壤,应用Illumina高通量测序技术研究加拿大一枝黄花根际和非根际土壤微生物群落结构及多样性。[结果] 加拿大一枝黄花根际土壤有机质含量显著高于非根际土壤,二者间含水量差异不显著。在微生物群落多样性和丰度上,根际土壤细菌的Shannon指数和Simpson指数均大于非根际土壤,Chao1指数和ACE指数均小于非根际土壤,而根际土壤真菌的Shannon指数和Simpson指数均小于非根际土壤,Chao1指数和ACE指数均大于非根际土壤。在门水平上,酸杆菌门Acidobacteriota和变形菌门Proteobacteria的细菌总相对丰度在根际和非根际土壤样品中占比分别为42.92%和34.23%。子囊菌门Ascomycota的真菌相对丰度在根际土壤和非根际土壤样品中占比分别为58.6%和57.3%。在属水平上,根际土壤细菌中太阳念珠菌属Candidatus Solibacter、Ellin6067、伯克氏菌属Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia和慢生根瘤菌属Bradyrhizobium的相对丰度明显高于非根际土壤,而不动杆菌属Acinetobacter的相对丰度显著低于非根际土壤。根际土壤真菌中的小画线壳属Monographella、鬼笔属Phallus、被孢霉属Mortierella、镰刀菌属Fusarium、斜盖伞属Clitopilus的相对丰度均明显高于非根际土壤,而Sistotrema、unidentified_Ascomycota_sp、unidentified_Paraglomerales_sp、茶渍属Lecanora的相对丰度明显低于非根际土壤。[结论] 加拿大一枝黄花的入侵改变了根际微生物群落结构及组成,使之与非根际存在一定的差异,为加拿大一枝黄花成功入侵的机理研究提供理论支撑。     

黄土高原水蚀风蚀交错区固氮微生物群落多样性在生物结皮中的演变规律

生物土壤结皮在黄土高原的水土保持、养分补给等方面发挥着重要生态功能。固氮微生物是固氮过程的关键功能群,影响着土壤氮素平衡,然而黄土高原水蚀风蚀交错区严重的水土流失导致土壤养分大量损失,尤其是氮素。该区域生物结皮广泛发育,它们在干旱半干旱区土壤氮素积累过程中起着重要作用。但是该区域生物结皮不同发育阶段中的固氮潜力、固氮微生物群落多样性及其关键环境控制因子尚不清楚。以黄土高原水蚀风蚀交错区为研究区,三种生物结皮类型和裸地对照为研究对象,采用Illumina HiSeq平台对nifH基因扩增产物进行生物信息学分析,揭示了固氮潜力及微生物群落多样性的分布规律。结果表明,生物结皮演替显著影响固氮酶活性、nifH基因丰度和固氮微生物α-多样性,各值均在苔藓结皮最高,显著高于其它演替阶段,且生物结皮层高于结皮下层土壤。在固氮微生物群落组成上,裸地以变形菌门的红螺菌目、酸硫杆菌目和根瘤菌目为主;而在藻结皮、地衣结皮和藓结皮阶段,均表现为蓝藻门的念珠藻目占绝对优势,是固氮微生物的关键类群,其中Trichormus、念珠藻属是优势固氮物种;与藻结皮、地衣结皮相比,藓结皮中念珠藻目的相对丰度显著降低,而变形菌门的红螺菌目、酸硫杆菌目和根瘤菌目的丰度明显上升。除此之外,蓝杆藻属、鱼腥藻属、斯克尔曼氏菌属、瘤胃梭菌属在藻结皮、地衣结皮、藓结皮也占明显优势。念珠藻目以及Trichormus的丰度与固氮酶活性、nifH基因丰度呈显著正相关关系,而与红螺菌目、酸硫杆菌目、梭菌目、根瘤菌目呈显著负相关;Trichormus相关的物种在黄土高原生物结皮氮输入过程中可能发挥着关键作用。生物结皮演替通过改变土壤pH值、有机质、全氮、含水量等理化特征而影响了微生境,通过环境筛选和物种重排作用对固氮微生物群落进行综合调控,其中pH与土壤全氮(TN)发挥着关键作用。     

喀斯特森林常见树种倒木分解对土壤真菌群落组成及分布规律的影响

倒木是森林生态系统的重要组分,其分解调控着土壤的养分循环,同时也影响着土壤微生物群落结构。但目前鲜见关于倒木分解对土壤微生物群落影响方面的报道。选取贵州茂兰喀斯特常绿落叶阔叶混交林中处于轻、中和重度腐烂等级的狭叶润楠（Machilus rehderi）、枫香（Liquidambar formosana）、青冈栎（Cyclobalanopsis glauca）和圆果化香（Platycarya longipes）4种常见树种倒木为研究对象,以距倒木外围的3个不同水平距离（10cm、30cm和50cm）的土壤样品为实验材料,分析倒木树种、腐烂等级和距离对土壤真菌种类及多样性的影响。结果表明：1）喀斯特森林4种树种倒木所影响土壤真菌群落在门级分类上主要为子囊菌门、担子菌门和毛霉门,优势属有Mortierella spp.、Phlebia spp.、Pluteus spp.和Chaetomium spp.等;2）倒木的树种对土壤真菌群落相对丰度的影响有差异,圆果化香倒木下的土壤真菌丰富度Chao1指数显著高于青冈栎;3）随腐烂程度加深,4种树种倒木下的土壤真菌群落多样性呈显著增加趋势;4）土壤真菌群落丰度随着距倒木距离的增大（10-50cm）变化明显,如狭叶润楠影响的Pluteus spp.、Mortierella spp.和Ganoderma spp.,枫香的Chaetomium spp.,圆果化香的Mortierella spp.和青冈栎的Phlebia spp.和Oliveonia spp.等。本研究量化了喀斯特森林倒木所影响的土壤真菌群落组成及分布规律,在一定程度上为倒木分解与土壤微生物群落之间的作用机制的深入探索提供了科学依据。     

不同林龄杉木林土壤细菌群落结构与土壤酶活性变化研究

探究不同林龄杉木人工纯林土壤中的微生物的群落演变与结构特征与酶活性变化,为杉木人工林可持续经营管理提供依据。以福建省南平市的五片不同林龄杉木林表层土壤作为研究对象,通过16SrDNA测定细菌的群落组成,分析与土壤质量密切相关的四种土壤酶活性变化,揭示细菌群落与土壤酶活性的变化机理。结果表明,微生物的多样性指数与OTU都随着林龄的增加而增加,且幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林土壤微生物结构差异较大;不同林龄杉木人工林中包含了29个细菌门,其中酸杆菌门与变形菌门为优势菌群,根据各种群相对丰度变化以及冗余分析,放线菌门、浮霉菌门与疣微菌门等均随林龄增长出现较大变化,且与土壤可溶性有机质以及速效养分有显著相关性（P<0.05）,说明这几种细菌群落对土壤养分变化较敏感;土壤养分变化会影响土壤酶活性,蔗糖酶与全碳呈显著正相关（P<0.05）,与速效钾呈显著负相关（P<0.05）,与放线菌门呈极显著负相关（P<0.01）。脲酶与速效氮呈显著负相关（P<0.05）,脲酶与变形菌门、绿弯菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门以及拟杆菌门均存在较强相关性。综上,不同的土壤细菌种群与酶活性对各养分变化的响应程度不一,细菌群落结构与酶活性能反映不同林龄杉木林土壤的质量变化,适量延长杉木人工林种植年限有益于土壤质量恢复。本研究结果对指导杉木人工林优质经营有重要意义。     

重庆酸雨区不同林型对土壤酸化和真菌群落的影响

不同林型土壤的酸化缓冲能力不同,真菌在土壤系统中扮演着重要的角色,而对土壤真菌群落结构和组成与土壤酸化的关系缺乏深入研究。以重庆铁山坪林场的马尾松纯林（Pi）和经马尾松纯林改造后的香樟纯林（Ci）、木荷纯林（Sc）、马尾松-香樟混交林（Pi_Ci）以及马尾松-木荷混交林（Pi_Sc）为研究对象,每个林型分别设置4个20 m×20 m的样地,分别采集腐殖质层（O层）和淋溶层（A层）土壤进行土壤性质及真菌群落分析,以探讨酸雨区森林土壤真菌群落与缓解土壤酸化的关系。研究表明：（1）与Pi相比,Ci土壤酸化明显缓解（高pH低NH₄ ： NO₃）,且能有效提高土壤全磷（TP）含量;而Sc虽然土壤pH值与Pi没有显著差异,但显著（P<0.05）提高了NH₄ ： NO₃,且显著降低土壤TP和全钾（TK）含量（P<0.05）;（2）不同林型土壤真菌群落多样性以Ci最为丰富,且表征土壤酸化的指标pH值、阳离子交换量（CEC）与真菌多样性显著正相关（P<0.05）,NH₄ ： NO₃与多样性显著负相关（P<0.05）;（3）林型和土层都对真菌群落结构有显著影响（P<0.001）,且林型的影响大于土层的影响;而土壤酸化程度将五个林型的土壤真菌群落区分成两个大类：Ci和Pi_Ci;Pi,Sc以及Pi_Sc。（4） Ci中有益菌（如Mortierella）更多,Pi以外生菌根真菌占优势（Russulaceae、Russula、Tomentella以及Sebacina）;Sc以及Pi_Sc则含有更多的植物病原菌（Cladophialophora,Paecilomyces,Venturiales）、嗜酸菌及产酸菌（Paecilomyces,Penicillium）。在酸雨区受损马尾松林地种植香樟促进土壤真菌多样性提高,且产酸真菌、嗜酸菌丰度降低,而有益真菌丰度增加,可有效缓解土壤酸化;而种植木荷后土壤中的病原菌、嗜酸菌和产酸菌相对丰度增加,导致土壤进一步酸化。因此,通过将受酸雨损害严重的马尾松纯林改造成香樟纯林或马尾松-香樟混交林,有助于缓解土壤的酸化,实现酸雨区森林生态系统的可持续发展。     

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。     

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。     

喀斯特槽谷典型植物水分利用效率对隧道建设的响应

隧道工程建设对喀斯特槽谷地区地下水循环系统的破坏,引起地下水位下降,可能影响周围生态环境。依托重庆中梁山喀斯特槽谷,对旱、雨两季隧道影响区与无隧道影响区不同深度土层(0—20 cm、20—40 cm)土壤含水量以及典型植物(常绿乔木、常绿灌木)瞬时水分利用效率(InstantaneousWater Use Efficiency,WUE_(inst))进行对比分析,探究植物水分利用效率对隧道建设的响应。结果表明:在不同影响区,主要由蒸发与降水引起土壤含水量在垂直和季节变化上的趋势相似,但隧道影响区土壤含水量在旱、雨两季均显著高于无隧道影响区;不同影响区植物WUE_(inst)存在明显的季节差异,旱季各植物种WUE_(inst)显著高于雨季。而旱、雨两季隧道影响区植物叶片WUE_(inst)显著高于无隧道影响区;此外,植物WUE_(inst)与土壤含水量相关性分析结果表明,不同影响区植物WUE_(inst)与土壤含水量均呈显著负相关关系,但相对于无隧道影响区,隧道影响区植物WUE_(inst)对土壤含水量的变化更加敏感。以上结果表明,隧道建设导致地下水资源漏失,土壤含水量减少,进而改变了植物水分利用特性,使隧道影响区植物种应对一定程度的水分胁迫时采取更保守的水分利用策略。     

藏北古露高寒草地生态系统对短期围封的响应

过度放牧导致高寒草地生态系统退化,围封是生态保护和恢复的管理手段。以青藏高原那曲县古露镇过牧退化高寒草地为对象,系统分析了高寒草地生态系统的植被特征及土壤理化特性、土壤酶活性、土壤微生物生物量和群落结构对围封的响应。结果表明,短期围封后,(1)植被平均高度、盖度和地上生物量均有极显著增加(P0.01),而生物多样性指数则显著降低(P0.01);(2)土壤的水溶性有机碳含量、土壤物理结构(沙土与粉土的比例)及pH有显著变化(P0.05);(3)土壤酶活性没有明显改善;(4)土壤微生物生物量(细菌、放线菌、真菌)均呈显著增加(P0.05);(5)土壤中细菌的多样性有增加的趋势,其群落组成在门水平上也发生了变化;(6)Manteltest分析显示与土壤细菌群落结构的呈正相关性的环境因子主要为土壤有机碳含量(TOC)、总氮含量(TN)、碳磷比(C/P)与氮磷比(N/P)(P0.05)。这表明围栏封育有利于藏北草地植被、土壤理化特性的恢复,还能维持土壤微生物多样性,促进高寒草地生态系统的可持续发展。     

锦鸡儿属灌木阻止干旱草地沙漠化生态过程

纵观全球沙漠化的研究进展,从宏观上研究沙漠化现状和后果的报道较多,对沙漠化内在过程的综合研究较少,灌木在阻止干旱区草原沙漠化中的生态作用缺乏研究。研究假设：在干旱地区,灌木的存在提高土壤营养水平,提升土壤保水能力,促进林下植物和土壤生物群落,进而减轻风蚀和固结土壤,这些相互联系的生态过程共同阻止了草原沙漠化。为了验证上述假设,我们以内蒙古阿拉善地区的荒漠化草原为样地,研究锦鸡儿属灌木的固土能力、提高土壤保水能力、改善土壤营养能力和促进生物群落能力,从生物、土壤、水分和沙物质运动等多过程来探讨锦鸡儿属灌木在阻止草原沙漠化中的作用。目的是弄清灌木阻止干旱草地沙漠化的生态过程。在阿拉善荒漠化草原区,锦鸡儿属灌木盖度大约为12.40%。在100 m²的土地上现有灌木固土2.01 m³,固土效率为167 cm³/g鲜重,每年灌木生长可以增加固土能力0.264 m³/100 m²土地。锦鸡儿属灌木提高了土壤湿度(灌丛效应SE=0.120)和土壤对雨水的保持能力(SE 0.155),改善了土...     

甘肃典型高寒草原退化植物瑞香狼毒对根际土壤微生物群落的影响研究

[目的] 瑞香狼毒（Stellera chamaejasme L.）为瑞香科狼毒属（Stellera）多年生草本植物,是我国草地退化的标志性植物之一。本研究旨在探究甘肃高寒草原主要毒草瑞香狼毒根际微生物群落结构及其与土壤环境因子和酶活性之间关系,为治理因瑞香狼毒入侵引起的草地退化提供理论依据。[方法] 采用Illumina MiSeq高通量测序技术对甘肃不同地区高寒草原的瑞香狼毒根际土壤微生物组成及多样性进行分析,并进一步分析土壤理化性质和酶活性与微生物群落的相关性。[结果] 不同地区瑞香狼毒根际土壤pH随海拔升高呈现上升趋势,土壤中大量和微量营养元素含量以及土壤酶活性的变化各异。在门水平上,子囊菌门（Ascomycota）、接合菌门（Zygomycota）和担子菌门（Basidiomycota）在根际土壤真菌中占优势地位;放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）在根际土壤细菌中属于优势类群。海拔2964 m样地的真菌和细菌OTU（operational taxonomic unit）数量和Shannon多样性指数均高于其他4个采样点（海拔2373、2608、2733、3280 m）。RDA（redundancy analysis）分析结果显示,瑞香狼毒根际土壤微生物不同,受土壤环境因子的影响不同;相关系数表明,土壤真菌多样性与土壤钾、磷、铁、钙、钼、海拔、土壤水分、过氧化物酶呈正相关,与土壤温度、多酚氧化酶、脱氢酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶呈负相关;土壤细菌与土壤pH、钾、磷、镁、钙、土壤水分呈负相关,与多酚氧化酶、过氧化物酶、脲酶、脱氢酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶呈正相关。[结论] 甘肃省不同地区高寒草原瑞香狼毒根际微生物群落组成和多样性差异明显,土壤理化性质与土壤真菌具有较强的正相关关系,而土壤酶则更多地影响着土壤细菌群落的组成和多样性。     

Microbial carbon use efficiency in different ecosystems: A meta-analysis based on a biogeochemical equilibrium model

Soil microbial carbon use efficiency (CUE) is a crucial parameter that can be used to evaluate the partitioning of soil carbon (C) between microbial growth and respiration. However, general patterns of microbial CUE among terrestrial ecosystems (e.g., farmland, grassland, and forest) remain controversial. To address this knowledge gap, data from 41 study sites (n = 197 soil samples) including 58 farmlands, 95 forests, and 44 grasslands were collected and analyzed to estimate microbial CUEs using a biogeochemical equilibrium model. We also evaluated the metabolic limitations of microbial growth using an enzyme vector model and the drivers of CUE across different ecosystems. The CUEs obtained from soils of farmland, forest, and grassland ecosystems were significantly different with means of 0.39, 0.33, and 0.42, respectively, illustrating that grassland soils exhibited higher microbial C sequestration potentials (p < .05). Microbial metabolic limitations were also distinct in these ecosystems, and carbon limitation was dominant exhibiting strong negative effects on CUE. Exoenzyme stoichiometry played a greater role in impacting CUE values than soil elemental stoichiometry within each ecosystem. Specifically, soil exoenzymatic ratios of C:phosphorus (P) acquisition activities (EEA_C:P) and the exoenzymatic ratio of C:nitrogen (N) acquisition activities (EEA_C:N) imparted strong negative effects on soil microbial CUE in grassland and forest ecosystems, respectively. But in farmland soils, EEA_C:P exhibited greater positive effects, showing that resource constraints could regulate microbial resource allocation with discriminating patterns across terrestrial ecosystems. Furthermore, mean annual temperature (MAT) rather than mean annual precipitation (MAP) was a critical climate factor affecting CUE, and soil pH as a major factor remained positive to drive the changes in microbial CUE within ecosystems. This research illustrates a conceptual framework of microbial CUEs in terrestrial ecosystems and provides the theoretical evidence to improve soil microbial C sequestration capacity in response to global change.     

基于分子生态学网络探究亚高山草甸退化对土壤微生物群落的影响

土壤微生物群落在草地生态系统功能中发挥着至关重要的作用,但目前尚不清楚微生物群落的分子生态网络如何响应亚高山草甸退化。以五台山4个不同退化阶段(未退化、轻度退化、中度退化和重度退化)亚高山草甸为研究对象,利用高通量测序和随机矩阵网络构建理论构建土壤微生物群落分子生态网络。探讨草地退化对亚高山草甸土壤微生物群落结构及网络的影响,不同退化程度下微生物网络结构中的关键微生物变化规律以及该过程中微生物之间的互作关系。研究结果表明,不同退化程度亚高山草甸土壤微生物(细菌、真菌和细菌-真菌)网络拓扑属性存在差异。总体上,退化增加了土壤细菌内部、真菌内部以及细菌-真菌群落间的相互作用,导致其网络结构更为复杂。未退化草甸土壤微生物网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性,使其比退化草甸更能抵抗外界环境的变化,在应对人为干扰或者气候变化时可能具有更高的稳定性。退化草甸中的网络关键物种(模块枢纽和连接器)与未退化草甸明显不同。土壤含水量和pH与亚高山草甸土壤细菌、真菌以及整个微生物网络连通度均显著相关(P<0.05),总氮和硝氨态氮含量与土壤真菌和微生物网络连通度呈显著相关(P<0.05)。亚...     

Effects of Revegetation on Soil Microbial Biomass,Enzyme Activities,and Nutrient Cycling on the Loess Plateau in China

Revegetation is a traditional practice widely used for soil and water conservation on the Loess Plateau in China. However, there has been a lack of reports on soil microbial–biochemical indices required for a comprehensive evaluation of the success of revegetation systems. In this study, we examined the effects of revegetation on major soil nutrients and microbial–biochemical properties in an artificial alfalfa grassland, an enclosed natural grassland, and an artificial shrubland (Caragana korshinskii), with an abandoned cropland as control. Results showed that at 0–5, 5–20, and 20–40 cm depths, soil organic carbon, alkaline extractable nitrogen and available potassium were higher in natural grassland and artificial shrubland compared with artificial grassland and abandoned cropland. Soil microbial biomass C (Cmic) and phosphorous (Pmic) substantially decreased with depth at all sites, and in abandoned cropland was significantly lower than those of natural grassland, artificial grassland, and artificial shrubland at the depth of 0–5 cm. Soil microbial biomass N (Nmic) was higher in artificial shrubland and abandoned cropland compared with that in natural and artificial grasslands. Both Cmic and Pmic were significantly different between the 23‐year‐old and the 13‐year‐old artificial shrublands at the 0–5 cm depth. The activities of soil invertase, urease, and alkaline phosphatase in natural grassland and artificial shrubland were higher than those in artificial grassland and abandoned cropland. This study demonstrated that the regeneration of both natural grassland and artificial shrubland effectively preserved and enhanced soil microbial biomass and major nutrient cycling, thus is an ecologically beneficial practice for recovery of degraded soils on the Loess Plateau.     

氮素添加对贝加尔针茅草原土壤团聚体微生物群落的影响

大气氮沉降增加作为全球气候变化的重要因素,其对土壤生态系统影响的研究受到了生态学家的广泛关注。土壤微生物是有机物分解和养分循环的主要参与者,在维持土壤的功能多样性和可持续发展方面发挥着重要的作用。氮沉降的激增会引起土壤微生物群落结构和功能的改变。土壤中营养物质在不同团聚体组分中分布的不均匀,为微生物提供了空间异质微生境。为揭示草原土壤不同粒径团聚体中微生物群落分布及其对氮素添加响应特征。自2010年起,在内蒙古贝加尔针茅草原典型地段设置N₀（0 kg hm^-2 a^-1）、N₁₅（15 kg hm^-2 a^-1）、N₃₀（30 kg hm^-2 a^-1）、N₅₀（50 kg hm^-2 a^-1）、N₁₀₀（100 kg hm^-2 a^-1）、N₁₅₀（150 kg hm^-2 a^-1）6个氮素添加处理模拟氮沉降野外控制试验。采用磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acid,PLFA）法测定>2 mm、0.25-2 mm和<0.25 mm 3个粒径土壤团聚体中微生物PLFA含量,探讨氮素添加对土壤团聚体微生物群落结构的影响。结果表明：氮素添加提高了土壤碳、氮含量,降低了土壤pH。氮素添加显著提高了0.25-2 mm土壤团聚体微生物群落磷脂脂肪酸总量、真菌磷脂脂肪酸含量和真菌/细菌（Fungi/bacteria,F/B）、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌（Gram-positive bacteria/gram-negative bacteria,G⁺/G^-）的比值（P<0.05）,降低了土壤团聚体微生物Margalef丰富度指数（P<0.05）。相关性分析表明,土壤团聚体微生物总PLFAs、真菌PLFAs含量、G⁺/G^-、F/B与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关关系,与C/N值负相关。综合研究表明,连续8年氮素添加显著提高了土壤有机碳和全氮含量、降低了土壤pH;提高了0.25-2 mm土壤团聚体真菌群落,土壤有机碳、全氮的固持与真菌群落的增加有关。     

天祝高寒草地植被、土壤及土壤微生物时间动态的比较

对天祝高寒草地21a前（1982年）、后（2003年）植被状况、土壤理化性质、土壤三大类微生物（细菌、放线菌和真菌）和各生理群微生物（硝化细菌、好气性固氮菌和好气性纤维素分解菌）及不同退化程度（围栏内、围栏外和鼠丘地）草地土壤微生物数量变化特点进行了对比研究。结果表明：（1）与1982年相比,目前该区天然草地植被总盖度、主要优良牧草种类、产草量等显著下降,草地植被退化明显;（2）草地土壤pH升高,土壤含水量、有机质、氮、磷含量均下降,草地土壤理化性质劣于1982年;（3）目前该区天然草地土壤三大类微生物数量及各生理群微生物数量变化十分明显,1982年土壤细菌、放线菌和真菌及微生物总数分别是2003年的153．6、5．5、4．1倍和151．2倍;土壤硝化细菌、好气性固氮菌和好气性纤维素分解菌数量分别是2003年的5．7、43．3倍和94．4倍;（4）轻度退化草地（围栏内）土壤各类微生物数量明显高于严重退化草地（围栏外、鼠丘地）,其数量前者一般为后者的1．5—4．5倍。