刺参池塘底质微生物群落功能多样性的季节变化

利用BIOLOG技术和冗余分析(Redundancy analysis,RDA)方法对刺参(Apostichopus japonicus)养殖池塘底质环境(底泥、附着基)微生物群落功能多样性的季节变化及其与环境因子的关系进行了研究。结果表明:(1)刺参池塘底泥和附着基微生物对碳源总量和单类碳源的利用均具有显著的季节变化,总体表现为春、夏、秋季节高于冬季,其中,底泥微生物利用比例较高的碳源类型为聚合物、糖类、羧酸和氨基酸,附着基微生物利用比例较高的碳源类型为聚合物、糖类、氨基酸和胺。(2)主成分分析表明,刺参池塘底泥和附着基微生物碳代谢方式均具有显著的季节变化。底泥中,与主成分显著相关的碳源有18种,其中与主成分1显著相关的主要是糖类、羧酸和氨基酸,与主成分2显著相关的主要是聚合物和糖类;附着基中,与主成分显著相关的碳源有22种,其中与主成分1显著相关的主要是聚合物、糖类、羧酸和氨基酸,与主成分2显著相关的是羧酸。(3)刺参池塘底泥和附着基微生物多样性指数Shannon、McIntosh、Simpson和S-E均匀度均存在显著的季节变化,但不同指数之间的变化有较大差异。(4)RDA分析表明,TP、NO3-N和PO4-P是影响底泥微生物功能多样性季节变化的主要因素,SOM、NO3-N和TN是影响附着基微生物功能多样性季节变化的主要因素。结论认为,刺参池塘底泥和附着基微生物功能多样性具有显著的不同的季节变化,这些变化与环境因子具有很好的相关性。     

日偏食对乌鲁木齐空气微生物群落功能多样性的影响

为了了解日偏食对空气微生物群落碳代谢的影响,利用BIOLOG指纹图谱方法分析日偏食前后乌鲁木齐空气微生物群落碳代谢功能多样性的变化。结果表明,日偏食当天空气微生物的碳源代谢能力高于其他几天。微生物群落多样性指数方差分析显示,当天(2009年7月22日)Shannon-Wiener多样性指数最高;主成分分析表明对碳源利用起分异作用的主要是羧酸类物质。日偏食会影响乌鲁木齐空气微生物群落功能多样性。     

芽胞杆菌对鱼池微生物群落代谢功能的影响

利用Biotog平板,以施用与不施用芽胞杆菌的鱼塘为研究对象,研究鱼塘水体与表泥不同空间的微生物群落代谢功能的差异。结果表明：芽胞杆菌提高了水体微生物群落代谢的平均活性,及对氨基酸类、胺类、羧酸类、聚合物及其它类碳源的利用能力,提高了水体微生物群落代谢的多样性（Shannon均度、Simpson指数、McIntosh均度差异显著）;两池表泥微生物群落代谢平均活性差异较小,对同一碳源的利用差异不大,芽胞杆菌显著提高了表泥的Simpson指数,但表泥的McIntosh指数显著低于对照池。总体而言,鱼塘施用芽胞杆菌,水体微生物群落代谢功能所受的影响大过表泥,芽胞杆菌通过提高水体微生物群落代谢活性,提高了水体微生物对有机污染物的降解能力,以此改善池塘的生态环境。     

桑树-大豆间作对盐碱土碳代谢微生物多样性的影响

针对桑树-大豆间作可缓解盐碱土危害的特点,利用Biolog^TM技术研究了桑树-大豆间作对盐碱土作物根际碳代谢微生物多样性的影响.结果表明：表征土壤微生物代谢活性的平均颜色变化率(AWCD)在桑树-大豆间作下明显高于桑树单作和大豆单作,其中间作大豆的AWCD最高,单作桑树最低.桑树-大豆间作的土壤微生物均匀度指数高于单作,而土壤微生物的多样性指数和优势度指数在间作和单作之间差异不显著,说明桑树-大豆间作改变了盐碱土根际微生物群落结构组成,提高了根际微生物群落多样性.主成分分析表明,桑树-大豆间作和单作下土壤微生物的碳源利用模式出现分异,主要碳源为糖类、羧酸和聚合物类物质等.盐碱土pH和盐度是制约微生物群落多样性的主要因素,间作有效降低了土壤pH和盐度,促进了土壤微生物群落多样性的提高.     

长期围封和自由放牧对高寒草甸土壤微生物群落结构及碳源代谢多样性的影响

土壤微生物群落结构和代谢多样性对于维持草地生态系统的功能和稳定性具有重要意义.本研究运用磷脂脂肪酸法(PLFA法)和Biolog微平板技术,研究了青藏高原长期围封和自由放牧2种草地利用方式下的土壤微生物群落结构和群落碳代谢多样性的差异以及影响机制.结果表明: 1)长期围封和自由放牧草地上的土壤微生物群落结构和碳代谢多样性存在显著差异;2)长期围封显著增加了土壤中总PLFA、细菌、真菌和放线菌生物量;3)长期围封草地土壤微生物的碳代谢活性、多样性和丰富度高于自由放牧草地,而均匀度低于放牧草地;4)与自由放牧相比,长期围封显著增加了土壤微生物对聚合物类、糖类、羧酸类、胺类碳源的利用;5)冗余分析表明,植被盖度显著影响了微生物的群落结构和碳代谢多样性.长期围封草地的土壤微生物量、碳代谢多样性指数和丰富度均高于自由放牧土壤,表明长期围封有利于提高草地生态系统中土壤微生物群落及其对碳源代谢的多样性.     

芽孢杆菌制剂对养殖前期罗非鱼池塘微生物群落代谢功能的影响

采用BiologECO微平板法检测了4口养殖前期投放或不投放芽孢杆菌制剂的罗非鱼池塘水体及底泥微生物群落代谢功能的变化情况,研究芽孢杆菌制剂对养殖前期罗非鱼池塘微生物群落代谢功能的影响。结果表明:芽孢杆菌制剂对底泥微生物群落的代谢活性、功能多样性及6大类碳源的利用有明显的促进作用,而对水体微生物群落代谢活性和功能多样性的影响不明显,但促进了水体微生物对6大类碳源的利用。研究结果证实,在养殖前期投放芽孢杆菌制剂有利于改善罗非鱼养殖池塘微生物群落的代谢功能,主要体现在提高底泥微生物群落的代谢功能上。     

转基因棉花种植对根际土壤微生物群落功能多样性的影响

应用Biolog方法对两种转基因棉花及其亲本非转基因棉花根际土壤微生物的单一碳源利用水平进行了比较分析,探讨转基因棉花种植对其根际土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明：与非转基因亲本相比,在苗期、蕾期、吐絮期、衰老期转基因棉花种植对根际土壤微生物群落碳源利用能力、Shannon功能多样性指数和均匀度指数的影响均不显著,而在花铃期根际土壤微生物群落碳源利用能力和Shannon功能多样性指数显著降低.主成分分析表明,花铃期转基因棉花与非转基因棉花根际土壤微生物碳源利用在两主成分轴上的分异较大,碳源利用模式差异显著.     

内蒙古贝加尔针茅草原不同利用方式土壤微生物功能多样性

基于Biolog-ECO技术,研究了贝加尔针茅草原在自由放牧、刈割和围封3种不同利用方式下土壤微生物群落功能多样性变化。结果表明:不同的利用方式能显著改变土壤微生物群落代谢活性,反映微生物活性的平均颜色变化率表现为围封>自由放牧>刈割,围封时土壤微生物群落代谢活性最高;不同的利用方式改变了土壤微生物群落多样性指数,自由放牧土壤微生物群落丰富度指数、均匀度指数和优势度指数均最高,围封次之,刈割最低。主成分分析结果表明:在自由放牧和刈割2种利用方式下土壤微生物群落碳源利用模式及代谢功能相似,而围封土壤微生物群落具有不同的碳源利用模式和代谢功能;糖类、氨基酸类和代谢中间产物及次生代谢物为土壤微生物利用的主要碳源。不同的利用方式改变了贝加尔针茅草原土壤微生物群落功能多样性。     

大兴安岭火烧迹地恢复初期土壤微生物群落特征

对大兴安岭兴安落叶松2003年重度和中度火烧迹地以及未过火样地的土壤微生物群落进行了考察,旨在揭示火烧迹地恢复初期土壤微生物群落变化特征。研究结果表明火烧迹地土壤养分(全氮、全碳、土壤有机质、有效氮)和土壤水分与未过火对照样地存在显著差异;火烧迹地土壤微生物量碳氮、微生物代谢活性以及碳源利用能力均显著高于对照样地;但火烧迹地与对照样地土壤微生物群落结构指标土壤微生物量碳氮比(MBC/MBN)以及多样性指数没有显著差异。相关分析结果表明:土壤微生物量、代谢活性和碳源利用能力与土壤养分指标(全碳、全氮、速效氮、有机质)和土壤水分含量有显著相关性。主成分分析的结果表明火烧与否是火烧样地与对照样地土壤微生物对碳源利用能力差异的原因。所有样地土壤微生物群落真菌比例较高,可能与该地区土壤酸碱度有关(pH=4.12—4.68)。经过6a的恢复,重度和中度火烧迹地的土壤养分和水分、土壤微生物群落的生长、代谢、以及群落多样性仍存在差异,但均不显著,表明此时火烧程度对土壤微生物群落的影响已很微弱。     

武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落特征

运用BIOLOG微平板技术,对武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落结构和代谢功能多样性进行研究,探讨不同植被类型对土壤微生物群落的影响.结果表明: 不论是土壤理化性质、酶活性,还是反映土壤微生物代谢功能多样性的平均颜色变化率(AWCD),青冈林和米槠林代表的天然林均明显优于马尾松林和杉木林代表的人工林,荒地最差.AWCD随着培养时间的延长而逐渐增加,但不同植被类型土壤AWCD值具有较大差异.碳水化合物和羧酸类碳源是各植被类型土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小.土壤微生物Simpson指数、Shannon指数、丰富度指数和McIntosh指数也呈现天然林高于人工林的趋势.主成分分析表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1、主成分2分别能解释变量方差的56.3%和30.2%,不同植被类型土壤微生物碳源利用特征出现分异,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源.研究结果可为进一步探讨植被多样性与土壤微生物多样性之间的关系奠定基础.     

砷矿区农田土壤微生物群落碳源代谢多样性

采用Biolog方法研究了砷(As)矿区农田土壤微生物碳源利用多样性及其与土壤化学性质的关系.结果表明： 3种土壤的N、P、K、有机质(OM)、Cu和Zn全量依次为中As > 高As > 低As土壤.中As和高As土壤微生物平均吸光度以及多样性指数(H′、D、U)显著高于低As土壤.主成分分析与生理碳代谢指纹图谱分析表明,中As和高As土壤微生物对糖类、氨基酸类等碳源的利用程度显著高于低As土壤.典范对应分析显示,影响土壤微生物群落碳源代谢的主要有全P、OM、全Pb、全Zn、全N和pH,全As并不是最主要的影响因子.可见,养分是影响长期污染土壤微生物群落结构和功能多样性的主要因素.     

砷矿区农田土壤微生物群落碳源代谢多样性

采用Biolog方法研究了砷(As)矿区农田土壤微生物碳源利用多样性及其与土壤化学性质的关系.结果表明:3种土壤的N、P、K、有机质(OM)、Cu和Zn全量依次为中As＞高As＞低As土壤.中As和高As土壤微生物平均吸光度以及多样性指数(H'、D、U)显著高于低As土壤.主成分分析与生理碳代谢指纹图谱分析表明,中As和高As土壤微生物对糖类、氨基酸类等碳源的利用程度显著高于低As土壤.典范对应分析显示,影响土壤微生物群落碳源代谢的主要有全P、OM、全Pb、全Zn、全N和pH,全As并不是最主要的影响因子.可见,养分是影响长期污染土壤微生物群落结构和功能多样性的主要因素.     

大理河沉积物微生物碳源利用特征及其影响因素

沉积物是河流生态系统中氮磷等物质循环的重要场所,而微生物是河流生态系统的重要组成部分,探究沉积物中微生物群落碳源利用特征和功能多样性对于河流生态环境保护具有重要意义。利用Biolog Eco微平板法、基于主成分分析、冗余分析阐明了大理河流域沉积物中微生物群落碳源利用强度和功能多样性变化特征及其影响因素。结果表明：（1）从流域上游到流域下游,沉积物中微生物碳源利用强度逐渐降低,与上游相比,支流、中游、下游沉积物中微生物碳源利用强度分别降低了13.4%、30.5%、30.7%。（2）沉积物中微生物群落功能多样性存在差异,沉积物中微生物群落功能多样性（Shannon-Wiener多样性指数）表现为上游 > 支流 > 中游 > 下游,常见物种优势度（Simpson多样性指数）则表现为下游 > 支流 > 中游 > 上游。（3）与微生物代谢活动相关性较高碳源为糖类,其次是氨基酸类,聚合物类、羧酸类、胺类、酚酸类与微生物代谢活动相关性较低。（4）沉积物中全氮、氨氮、硝氮、有机碳含量是影响微生物群落功能多样性和碳源利用特征差异的主要因素。流域沉积物中合适的碳、氮水平对维持河流水生态健康具有重要的意义。     

施氮水平对蚕豆枯萎病和根际微生物代谢功能多样性的影响

研究不同氮肥用量对蚕豆根际微生物功能多样性的影响及其与蚕豆枯萎病发生的关系.通过田间小区试验,采用Biolog微平板分析法研究了4个施氮水平N₀(0 kg·hm-2)、N₁(56.25 kg·hm^-2)、N₂(112.5 kg·hm^-2)和N₃(168.75 kg·hm^-2)对蚕豆枯萎病危害和根际微生物代谢功能多样性的影响.结果表明： 施氮(N₁、N₂、N₃)处理显著降低了蚕豆枯萎病的病情指数和根际镰刀菌的数量,显著增加了蚕豆根际的细菌、放线菌数量、细菌/真菌和放线菌/真菌.其中N₂处理蚕豆枯萎病病情指数和镰刀菌数量最低,而细菌、放线菌数量、细菌/真菌和放线菌/真菌最高.与N₀处理相比,N₁、N₂、N₃处理均提高了根际微生物群落碳源利用率(AWCD),但对6类碳源的利用存在一定的差异.不同施氮水平下根际微生物群落对糖类、羧酸类和氨基酸类碳源利用程度较高.主成分分析表明,施氮明显改变了蚕豆根际微生物群落结构,糖类、羧酸类和氨基酸类碳源是区分施氮导致土壤微生物群落变化的敏感碳源.施氮抑制了根际微生物对部分糖类和羧酸类碳源的利用,而提高了对氨基酸和酚酸类碳源的利用,这可能是施氮减轻蚕豆枯萎病危害的重要原因之一.适量施氮能增加根际细菌、放线菌数量,改变微生物代谢功能,降低病原菌数量,是抑制蚕豆枯萎病发生的有效措施.     

不同施肥方式对苏北杨树人工林土壤微生物碳源代谢的影响

施NPK肥是提高人工林土壤肥力的有效措施之一,生物炭作为土壤改良剂,可以改良土壤物理性质,与有机肥同施有利于土壤保持养分;同时,施用生物炭被认为是缓解全球气候变暖的重要途径之一,因此受到关注。然而,关于这些不同施肥方式对土壤微生物群落碳源代谢及生态安全的影响和机制还缺乏了解。本试验以苏北沿海杨树人工林为试验基地,应用4种不同的施肥方式,即CK(对照组)、T1(NPK肥)、T2(NPK肥+生物炭)、T3(高浓度生物炭),分析不同施肥处理对土壤微生物在不同碳源利用方面的差异,以及施用生物炭是否影响土壤微生物代谢活性和碳源代谢多样性。结果表明:不同施肥方式土壤微生物代谢活性大小表现为:T3T2T1CK,其中T3与CK差异显著,表明高浓度生物炭能显著提高土壤微生物代谢活性。微生物碳源利用多样性指数表现为:T3T2T1和CK,其中仅有Mc Intosh指数T3显著高于CK,在对6类碳源中的聚合物的利用上,T3显著高于CK,表明高浓度的生物炭添加会促进喜食聚合物的微生物群落生长,并具有改变土壤微生物多样性的潜力。主成分分析结果表明,增加主成分个数能够更有效地表达完整的信息,不同施肥方式在碳源利用上差异不明显,表明微生物群落功能稳定,短期施肥没有改变微生物碳源代谢多样性,而生物炭虽然可以显著提高土壤微生物代谢活性,但并没有显著改变其碳源代谢多样性。     

退化人工林不同恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了评价华南退化人工林生态系统的不同恢复类型,本研究以土壤微生物群落功能多样性为对象,探讨恢复林土壤微生物功能多样性的差异及影响因子.在研究区内选取代表性的近自然经营杉木林(CF)和毛竹林(MB),以天然次生林(NF)为对照,采集表层土壤样品.运用Biolog-Eco微平板技术,对3种林分的土壤微生物群落功能多样性进行研究.结果表明: 不同恢复林分的植物多样性差异显著,NF植物多样性指数显著高于MB和CF,而MB的植物多样性指数显著高于CF;不同林分类型的土壤pH和容重差异显著,其他土壤理化性质差异不显著;不同林分类型土壤微生物的平均颜色变化率(AWCD)为NF＞MB＞CF,不同林分对6种类型碳源底物的利用也有相似规律;NF的土壤微生物群落Shannon多样性指数、Shannon丰富度指数、Simpson优势度指数和McIntosh指数最高,MB次之,CF最低;主成分分析表明,从31种碳源类型提取的主成分1和主成分2分别能解释变量方差的60.0%和12.4%,在主成分分异中起主要贡献作用的是羧酸类、碳水化合物类和氨基酸类碳源;相关性分析表明,植物物种丰富度和多样性指数、土壤容重与土壤微生物群落多样性指数之间存在显著相关关系,对土壤微生物群落功能多样性具有重要影响.NF土壤微生物的碳源利用效率高于人工林,而MB土壤微生物碳源利用效率高于CF.从植被多样性及土壤微生物群落功能多样性来看,近自然经营的MB人工林更有利于退化人工林生态系统功能的恢复与提升.     

环丙沙星对土壤微生物量碳和土壤微生物 群落碳代谢多样性的影响

采用氯仿熏蒸浸提法和Biolog法,分析环丙沙星作用下的土壤微生物量碳和微生物群落碳代谢多样性,以揭示环丙沙星在环境中残留对土壤微生物学性状的影响.结果表明,环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)对土壤微生物量碳含量影响显著(P＜0.05),土壤中环丙沙星浓度愈高,微生物量碳含量愈低,100μg/g的环丙沙星处理使土壤微生物量碳含量下降58.69％.环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能影响显著,环丙沙星降低了土壤微生物对碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类的碳源利用率;环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)显著影响了土壤微生物群落碳源代谢强度和代谢多样性,但不同浓度的环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能的影响不同,0.1、1、10 μg/g的环丙沙星处理对土壤微生物群落碳代谢功能的影响主要表现在处理前期(用药第7天、21天),这种影响在处理后期(用药第35天)表现不明显,100μg/g的环丙沙星在用药的前期和后期均显著影响土壤微生物群落碳代谢功能,土壤中环丙沙星积累到该浓度可能对土壤微生物群落碳代谢功能产生难以逆转的长期影响.     

长期氮添加对亚热带森林土壤微生物碳源代谢多样性的影响

土壤微生物功能多样性对维持生态系统功能和稳定性具有非常重要的意义。人类活动造成全球氮沉降量激增,会引起土壤微生物群落结构和功能的改变,但是目前有关亚热带森林生态系统土壤微生物碳源利用多样性对模拟N沉降的响应还不是很清楚。依托位于鼎湖山的长达15年的长期野外模拟氮沉降试验样地平台,借助Biolog-Eco微平板技术,分析探讨了不同N添加量对季风常绿阔叶林中土壤微生物群落碳代谢功能多样性的影响差异及机制。研究结果表明:(1)与对照相比,长期低N、中N和高N量添加使土壤微生物碳源代谢活性(AWCD)分别显著降低了15.3%、32.9%和38.0%;并且显著降低了微生物碳源利用Shannon多样性指数和丰富度指数;(2)微生物对糖类、羧酸、氨基酸、胺类和酚酸类的利用随着施N水平的提高而显著降低;其中胺类最为敏感,长期高N添加下其利用强度与对照相比显著降低了80.2%;(3)主成分分析表明,不同N添加水平显著影响了土壤微生物碳源利用(P=0.001);(4)分类变异分析表明,土壤和植物因素可解释不同N水平下碳源利用差异的90.7%;(5)典型对应分析发现,土壤pH(P=0.009)是解释不同N水平添加处理间土壤微生物碳源代谢多样性差异的主要环境因子;而植被丰富度和凋落物量没有显著影响。综上所述,长期不同N添加显著影响了亚热带森林土壤微生物碳源代谢多样性,并且结果表明土壤pH是影响碳源利用多样性的主要影响因素。研究结果对于揭示全球变化影响下热带森林生态系统地下生物多样性维持机制提供了重要理论依据。     

长期不同施肥对稻田土壤微生物群落功能多样性的影响

微生物群落功能多样性对土壤管理具有重要指示作用,施肥措施对土壤微生物群落功能多样性产生重要的影响,从而影响土壤有机质的含量,引起土地碳贮量变化,进而影响到陆地生态系统的碳汇.以位于湖南省桃江县国家级稻田肥力长期定位试验点的土样为研究对象,采用BIOLOG测试板对不同施肥处理下土壤微生物功能多样性进行了研究.研究结果显示,土壤微生物的碳源利用率因长期不同的施肥处理而发生分异.Shannon和Simpson指数的结果显示所有施肥处理均有利于维持微生物群落多样性,但秸秆还田和习惯施肥使群落均匀度(McIntosh指数)降低.主成分分析表明,试验点土壤微生物群落利用的主要碳源为氨基酸类和糖类,但不同施肥处理碳源利用类型有差异.结果可以得出,不同的施肥对土壤微生物功能多样性产生了不同影响,从而影响土壤有机质中碳、氮含量.这些信息可以为深入研究施肥对全球碳氮循环以及全球气候变迁提供依据.     

十八河铜尾矿库坝面细菌群落时空动态及其驱动力

群落多样性的维持机制是群落生态学研究的热点问题.尾矿库作为人工原生裸地,土壤重金属含量较高,随着恢复年限的延长,土壤理化性质发生变化,是研究土壤微生物群落多样性驱动机制的理想场地.本研究在调查十八河尾矿库土壤因子、植物群落多样性和土壤细菌群落多样性的基础上,探究了局域小尺度下细菌群落结构和多样性的驱动机制.结果表明: 尾矿库土壤养分含量随恢复年限的延长显著提高,并具有一定的季节变化,不同恢复年限土壤养分含量的季节动态存在差异.细菌群落的Shannon多样性和丰富度指数随恢复年限呈显著增加趋势,群落稳定性逐步提高;而其季节变化受到植物群落的影响,在不同恢复年限下具有一定的差异.RDA分析显示,环境因子对土壤细菌群落多样性有决定作用.结构方程模型分析表明,土壤养分(TC、TN、NO₃^--N、NO₂^--N)含量、植物群落多样性和土壤酶活性共同驱动该铜尾矿库土壤细菌群落的构建过程.