模拟增温对青海湖鸟岛土壤产甲烷菌群落特征的影响

甲烷生成与产甲烷菌群落关系密切,探究温度升高对产甲烷菌群落的影响可以预测产甲烷菌群落特征对气候变暖的响应.以青海湖鸟岛为研究对象,通过高通量测序方法开展研究.结果表明,基于97％的序列相似度聚类,共得到697个操作分类单元.鸟岛土壤产甲烷菌群落以甲烷微菌目(Methanomicrobiales)、甲烷八叠球菌目(Met...     

模拟增温对青海湖河源湿地土壤微生物群落特征的影响

湿地生态系统在生物多样性保护等方面有着重要的功能及地位,不同的湿地生态系统在功能上存在差异,土壤微生物在湿地生态系统中发挥着重要作用,但目前对河源湿地的土壤微生物群落开展的研究较少。全球变暖大背景下,为探究温度升高对河源湿地土壤微生物的影响,利用高通量测序方法来深入了解模拟增温后土壤细菌及真菌的群落结构及多样性的变化。青海湖河源湿地细菌的优势菌群为变形菌门、酸杆菌门、放线菌门及厚壁菌门,真菌的优势菌群为子囊菌门、担子菌门。细菌群落对比真菌群落而言对土壤增温的响应更为明显,细菌菌群的相对丰度呈增加趋势,真菌群落仅Hypocreales目相对丰度显著增加;土壤细菌及真菌群落的丰富度均降低,而群落多样性增加。增温影响了土壤细菌及真菌的群落结构及多样性,且细菌群落对土壤增温更为敏感。     

高山林线土壤微生物群落结构对模拟增温的响应

研究土壤微生物群落结构对模拟增温的响应,对预测全球气候变化背景下土壤碳氮磷循环具有重要意义.采用开顶式生长室(OTC)模拟增温,研究了土壤有机质层和矿质土壤层真菌(F)、细菌(B)、革兰氏阳性菌(G⁺)和革兰氏阴性菌(G^-)PLFAs微生物量,以及真菌/细菌(F/B)和革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌(G^-/G⁺)比值对模拟增温的响应.结果表明: OTC模拟增温使空气温度增加0.87 ℃,土壤有机质层温度增加0.5 ℃,矿质土壤层温度增加0.23 ℃.土壤有机质层微生物群落组成比矿质土壤层对模拟增温的响应更敏感.细菌比真菌对模拟增温的响应更加敏感,模拟增温显著影响了土壤有机质层的F/B和G^-/G⁺比值,对矿质土壤层的所有PLFAs含量或比值均没有显著影响.微生物的PLFAs含量及真菌/细菌和G^-/G⁺比值总体呈现非生长季低于生长季前期和生长季后期.冗余分析表明,土壤中的碳含量(可溶性有机碳DOC 12.1%、凋落物可溶性碳DC 9.5%和全碳TC 3%)是微生物群落结构的决定性因素,可溶性组分(DOC和DC)对微生物群落结构的影响大于全量养分(全碳和总氮).     

基于高通量测序的禁牧对土壤微生物群落结构的影响

麋鹿的采食、躺卧和践踏行为均会对栖息地土壤环境造成影响,进而影响土壤微生物群落结构。利用高通量测序技术,分析江苏大丰麋鹿国家级自然保护区禁牧点和补饲点土壤细菌和真菌群落结构差异,并结合土壤理化性质探究禁牧对土壤微生物群落结构的影响。结果表明细菌群落的优势菌门为变形菌门,真菌群落的优势菌门为子囊菌门。禁牧改变了土壤微生物群落结构,在门水平上提高了变形菌门、放线菌门和担子菌门的相对丰度,降低了绿弯菌门、厚壁菌门和子囊菌门的相对丰度,禁牧点与补饲点土壤微生物群落多样性的相似性较低。冗余分析中,细菌受土壤环境因子的影响大于真菌,其中土壤pH是影响细菌和真菌群落最大的土壤环境因子。研究揭示了禁牧对土壤微生物群落结构的影响,为保护区制定麋鹿生境恢复方案提供参考。     

十字花科作物根肿病对根际土壤微生物群落的影响

为探究根肿病对十字花科作物根际土壤微生物多样性的影响,以罹病大白菜和健康株根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术对2组样本的细菌16S rDNA和真菌ITS基因进行序列测定,分析了样本间的微生物群落结构和组成差异,同时测定根际土壤理化性质,探讨根肿病、土壤微生物群落、土壤环境因子三者的相关性。研究表明:1)患病植株根际土壤pH和总磷、总钾、碱解氮、速效钾含量显著低于正常植株根际土,而交换性钙含量明显增加。2)根肿病的发生降低了根际土壤中细菌种群的丰富度和多样性程度,但对根际土壤中的真菌α-多样性无明显影响。3)变形菌门、拟杆菌门、放线菌门等是所测土壤样本的主要优势细菌种群,其中患病植株根际土壤中拟杆菌门丰度显著高于健康植株根际土壤,放线菌门丰度则显著降低(P<0.05)。优势细菌纲为γ-变形菌纲、拟杆菌纲、α-变形菌纲、放线菌纲、酸杆菌纲等,2组土壤样本间多种优势细菌纲相对丰度差异显著。4)根际土壤优势真菌类群为子囊菌门、被孢霉门、担子菌门和壶菌门,其相对丰度在患病和健康株根际土壤样本中均有明显差异。主要真菌纲为散囊菌纲、被孢霉纲、锤舌菌纲等,并且土壤样本间的多种优势真菌纲相对丰...     

间作黄芪对当归根际土壤微生物的影响

目的：探讨根际土壤微生物对中药材种植模式的响应方式。方法：以间作黄芪及单作下当归根际土壤为研究对象,基于高通量测序技术,分析土壤微生物在不同季节及种植模式下群落组成及功能的差异。结果：间作下Chao1指数、ACE指数高于单作,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门为间作下的优势菌门,芽单胞菌门的相对丰度在间作下高于单作。11月间作下γ变形菌纲、7月间作下全噬菌纲的丰度显著高于单作。KEGG功能预测表明,在不同时间及间作下根际土壤细菌与细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理、代谢功能下属的23类二级功能基因的相对丰度存在显著差异;参与氮循环的功能基因K00371(narH/narY/nxrB)、（K00374 narI/narV）等OTU数在间作下显著高于单作;不同门、纲在间作下的共生网络比单作下连接紧密且更复杂。结论：当归间作黄芪影响土壤细菌群落组成,增加其丰富度及功能的丰富性,影响土壤氮循环能力,促进土壤微生物间的交互作用。     

模拟增温对羊草生态系统土壤呼吸速率的影响

草地是陆地生态系统的重要组成部分,研究草地系统土壤呼吸速率对全球气候变暖的响应,对预测全球碳循环具有重要作用。采用高度分别为0.5 m（T1）和1.85 m（T2）的开顶式增温箱（OTCs）对羊草生态系统进行模拟增温,仔细观察羊草的生育期,在每个生育期的同一天的晨间t₁时段（9：00-11：00）、午间t₂时段（13：30-15：30）和晚间t₃时段（17：00-19：00）监测土壤呼吸速率。分析不同增温幅度下土壤呼吸速率的变化规律,明确影响土壤碳排放的主要因素,探讨土壤呼吸速率与影响因素间存在的关系。结果显示：1）相对于空白对照C,模拟增温T1和T2导致0-10 cm土壤温度分别显著提高1.18和2.37℃;导致0-10 cm土壤湿度降低2.27%和4.57%;2）在羊草生长阶段,土壤呼吸速率呈现明显的季节性变化特征,同一天的t₁时段、t₂时段和t₃时段土壤呼吸速率峰值分别出现在结实期、抽穗期和开花期。非生长阶段土壤呼吸速率无显著差异;3）不同处理下土壤呼吸速率与近地表气温、0-10 cm土壤温度和地下生物量呈指数正相关关系,与0-10 cm的土壤湿度呈显著二次项负相关关系,与地上生物量表现为二次项正相关关系。研究结果明确了羊草生态系统中土壤碳排放对增温的响应,可为草原生态系统应对气候变化及可持续发展提供理论依据。     

模拟增温对西藏高原高寒草甸土壤供氮潜力的影响

过去几十年青藏高原呈现显著的增温趋势,冬季增温幅度显著高于生长季的季节非对称特征。气候变暖会对生态系统氮素循环产生重要影响,但关于全年增温与冬季增温对高寒生态系统氮循环的不同影响仍缺乏研究。在青藏高原高寒草甸区开展模拟增温试验,研究季节非对称增温对高寒草甸生态系统氮循环的影响。该试验布设于2010年7月,设置3种处理(不增温、冬季增温与全年增温)。研究结果发现,开顶箱增温装置造成了小环境的暖干化:显著提高了地表空气温度和表层土壤温度,降低了表层土壤含水量。冬季增温会加剧土壤中氮素的流失,所以在经历了冬季增温后土壤氮含量显著降低;在生长季节,土壤氮素周转速率受土壤水分的调控,在降雨较少的季节,增温引起的土壤含水量降低会抑制土壤氮周转速率。对于土壤微生物量而言,高寒草甸土壤微生物量碳表现出明显的季节动态,在生长季旺盛期较低,在生长季末期和初冬季节反而较高,这说明为了降低对土壤养分的竞争,高寒草甸植物氮吸收与土壤微生物氮固持在时间上存在分离。研究结果表明,冬季增温导致的土壤养分含量变化会影响随后生长季植物群落的生产力、结构组成与碳氮循环等过程,对生态系统过程产生深远的影响。     

高山森林土壤微生物群落结构和功能对模拟增温的响应

将高山森林土壤装入PVC管中(土壤有机层在上、矿质土壤层在下)培养10周,以高山森林土壤年均温为对照,采用室内人工气候箱分别模拟增温2和4 ℃,研究土壤微生物群落和土壤酶活性对温度升高的响应.结果表明: 温度升高显著降低了土壤有机层中细菌、矿质土壤层中革兰氏阴性菌(G^-)PLFAs含量,但对土壤真菌无显著影响.温度升高引起革兰氏阳性菌和阴性菌比值(G⁺/G^-)升高,改变了微生物群落结构.增温对漆酶、β-葡萄糖酶、酸性磷酸酶和N-乙酰葡糖胺糖苷酶活性没有显著影响.土壤微生物群落之间呈现出协同增长的趋势,真菌、细菌、G⁺、G^-等微生物群落之间均呈显著正相关.土壤有机层中β-葡萄糖苷酶与土壤微生物群落对碳源利用的竞争,导致β-葡萄糖苷酶活性与土壤有机层细菌、真菌、G⁺呈显著负相关.高山森林不同土壤微生物类群对增温的响应不同,细菌比真菌对温度的响应更敏感,真菌对增温有一定的耐受能力.     

模拟增温对土壤呼吸影响机制的研究进展与展望

土壤呼吸是土壤碳库向大气碳库输入的主要途径,而温度升高会影响土壤呼吸从而改变全球碳平衡.据预测在21世纪末,全球平均地表温度将升高0.3～4.8 ℃,因此野外自然条件下的模拟增温试验对土壤呼吸的影响是全球变化研究的热点之一.本文综述了不同时空格局下土壤呼吸对模拟增温的响应特征,指出短期增温能提高土壤呼吸,而长期增温下无统一规律,并且不同生态系统之间也存在差异;重点讨论了模拟增温对土壤呼吸的影响机制,指出增温能直接影响土壤呼吸,同时增温也能通过影响土壤水分、盐分、土壤理化性质等环境因子以及光合作用、凋落物等生物因子对土壤呼吸产生间接影响;另外,分析了土壤呼吸对增温产生适应性的形成机制,主要包括微生物、根、酶的温度适应性、水分限制、氮素过量以及呼吸底物限制.在此基础上对今后的研究方向加以展望:加强根际微生态系统的研究;重点研究不对称增温下土壤呼吸的特征及机制;关注典型物候期和不同季节典型天气土壤呼吸的测定;构建土壤呼吸响应模拟增温试验的研究网络,进行联网试验.     

生物药剂滴施对棉花黄萎病及根际土壤微生物数量和多样性的影响

生物农药是当前棉花黄萎病绿色防治的重要途径.本研究设置田间小区试验,研究了4种生物药剂不同滴施用量(枯草芽孢杆菌粉剂15、30、45 kg·hm^-2,“施倍健”哈茨木霉菌剂15、18、24 kg·hm^-2,渝峰“99植保”15、22.5、30 kg·hm^-2,中农绿康30、45 和60 kg·hm^-2)对棉花黄萎病的防治效果及土壤微生物群落组成和多样性的影响.结果表明: 各施药处理均不同程度降低了棉花黄萎病发病率和发病指数,全生育期平均防病效果达到50.0%~77.4%;木霉菌剂施药量18 kg·hm^-2的防效显著高于15 和24 kg·hm^-2,其他3种药剂防病效果均与施药量呈正相关.施药后土壤中病原菌大丽轮枝菌的相对丰度显著降低,且与防病效果呈极显著负相关.土壤细菌的数量与物种丰度随着施药量的增加而显著增加.施药后土壤放线菌的数量与物种丰度也显著增加,但放线菌数量在不同施药量间相差较大.土壤真菌的数量与物种丰度除木霉菌剂随施药量增加而增加外,其他3种药剂随着施药量的增加而减少.Pearson相关性分析显示,施药组的防病效果与细菌和放线菌数量呈正相关关系,而与真菌数量呈显著负相关;与放线菌、硝化螺旋菌门细菌、子囊菌门真菌、壶菌门真菌丰度呈现显著正相关,而与半知菌门真菌丰度呈显著负相关.建议在滴施用量上渝峰“99植保”30 kg·hm^-2、中农绿康60 kg·hm^-2、枯草芽孢杆菌可湿粉剂45 kg·hm^-2、“施倍健”哈茨木霉菌剂18 kg·hm^-2.     

土壤微生物数量对模拟氮沉降增加的早期响应

通过以南亚热带森林三种主要树种即荷木、锥栗和黄果厚壳桂为主的苗圃试验地的苗圃控制实验,初步探讨土壤微生物数量对模拟氮沉降增加的响应。结果表明,施氮增加对土壤微生物数量的影响根据类群和氮处理水平不同而异。总的来说,施氮增加对土壤微生物数量具有促进作用,这种促进作用对放线菌数量仅在一定(中氮)处理水平以下,超过此水平施氮增加则表现为抑制作用,而施氮对真菌数量则始终表现为抑制作用,尤其以中N处理水平的抑制作用最强。但目前细菌仍占微生物总量的绝对优势,放线菌次之,真菌则占微生物总量的比例最小。分析结果还表明,有效氮与放线菌、有效氮与细菌数量变化呈显著相关关系。     

模拟土壤温度升高对湿草甸小叶章生长及生理特性的影响

采用改进的电缆加热升温方法,研究了土壤温度升高1 ℃～3 ℃对湿草甸小叶章生长及生理特性的影响.结果表明：土壤温度升高明显促进了小叶章植株的生长淹水处理条件下各指标的增长程度依次为:根系总吸收面积(60%)>叶面积(37.32%)>分蘖数(25.81%)>根系体积(24.67%)>株高(18.2%);非淹水处理条件下为:根系总吸收面积(37.47%)>根系体积(36.26%)>叶面积(32.9%)>分蘖数(32.77%)>株高(12.09%).淹水处理条件下小叶章各生理指标对温度升高的响应较为显著,升温淹水处理下小叶章的总叶绿素含量、根部可溶性蛋白含量均呈增加趋势(9.8%和23.88%),而叶片可溶性蛋白和可溶性糖及根部可溶性糖含量显著下降(24.67%、22.92%和35.23%).说明土温升高1 ℃～3 ℃能够显著促进湿草甸小叶章的生长,且其生理特性对土温升高的响应程度因水分条件而异.     

基于文献计量分析土壤微生物对气候变暖的响应

【背景】面对全球气候变暖,土壤微生物在陆地生态系统对全球变暖反馈中起到了至关重要的作用。【目的】了解土壤微生物对气候变暖响应研究的发展现状、研究热点及前沿动态,厘清当前该研究领域的知识结构关系。【方法】以1999-2021年Web of Science核心数据库中土壤微生物对气候变暖响应研究已发表的3 189篇论文为数据源,利用Vosviewer和CiteSpace软件对年发文量、文献被引频次、作者、机构、国家、学科和关键词等进行可视化分析。【结果】研究总体呈逐步增长趋势,经历缓慢增长、稳步增长和高速增长3个阶段;高被引论文均发表在国际顶级期刊上,研究成果具有较高的学术影响力。在学科融合与合作交流方面,环境科学、生态学和土壤学是该研究领域的主要学科,而多学科交叉学在该领域占有重要地位;作者骆亦其、Schuur和周集中是该领域核心学者,作者之间的合作关系主要以同一研究团队内部合作为主;主要的科研机构有中国科学院、加利福尼亚大学和美国能源部,各科研机构之间合作较为紧密;中国、美国和欧洲是土壤微生物对气候变暖响应研究领域的主要力量,国家之间相互合作程度高。该领域的主要研究热点是气候变暖改变了土壤微生物的群落结构组成、多样性和生理生化功能,进而对地球化学物质循环产生影响;土壤微生物在土壤碳库释放中的作用机理和调控机制是该领域研究前沿。【结论】目前,不同生态系统研究中土壤微生物对增温的响应与适应机制存在着差异,而且对微生物碳功能基因和多环境交互因子的研究较少。因此,建议后期应更加聚焦特定生态系统的细化研究,开展大范围、大尺度、长时期的定位研究,加强对微生物碳降解和碳固定功能基因的研究,多关注环境因子变化的交互作用对土壤微生物生态过程的影响。     

青海湖鸟岛地区植物群落物种多样性与土壤环境因子的关系

The study on the relationship between plant species diversity and soil factors in the bird island of Qinghai Lake indicated that this island was a low diversity district, its Shannon-Wienner index and species richness decreased with the increasing soil available K, water soluble salt concentration and pH, and there were significant linear and quadratic correlations between them. Stepwise linear regressions showed that soil available K and water soluble salt were the key factors to estimate Shannon-Wienner index and species richness in this island, respectively, and no correlation was found between species evenness and soil factors.     

模拟增温对中亚热带杉木人工林土壤磷有效性的影响

气候变暖改变与土壤磷循环相关的生物地球化学过程,对陆地生态系统磷循环产生直接或间接影响。为研究亚热带地区杉木人工林土壤磷有效性对增温的响应,开展了模拟增温实验。实验设置对照组及增温组(5℃),经过1.5a的短期增温,对杉木人工林的土壤全磷、有机磷、微生物量磷、有效磷、酸性磷酸酶活性及相关土壤理化性质进行测定,结果表明:增温处理下,土壤酸性磷酸酶活性提高约1.5倍,土壤全磷、微生物量磷以及有机磷含量分别减少了6%、34%和12%,土壤有效磷含量增加25%。可见,短期增温通过提高土壤磷酸酶活性进而促进土壤有机磷矿化和降低土壤微生物固磷量,从而增加土壤磷有效性,但是增温导致潜在可利用的土壤微生物量磷大幅度的降低,将有可能加剧亚热带杉木人工林土壤磷限制。     

模拟增温对高寒沙区生物土壤结皮-土壤系统呼吸的影响

生物土壤结皮是高寒沙区重要的地表覆盖类型, 研究增温对高寒地区生物土壤结皮-土壤系统呼吸的影响, 能够为准确评估高寒生态系统中生物土壤结皮对气候变化的响应和反馈提供一定的参考。该文以人工植被恢复区的苔藓和藻类结皮为研究对象, 采用开顶式被动增温装置(OTC)进行模拟增温, 观测增温条件下苔藓和藻类结皮-土壤系统呼吸速率的日动态和生长季动态, 探讨增温对其CO₂释放量和温度敏感性的影响。研究结果显示, 增温未改变苔藓和藻类结皮-土壤系统呼吸速率的日动态和生长季动态特征, 均呈“单峰”曲线, 日动态峰值出现在13:00左右, 生长季动态峰值出现在8月左右; 增温改变了生物土壤结皮-土壤系统呼吸速率的日动态峰值。相对干旱年份(2017), 适度增温增加了两类生物土壤结皮-土壤系统生长季累积CO₂释放量, 过高幅度增温, 两类生物土壤结皮-土壤系统CO₂释放量的增加程度降低; 相对湿润年份(2018), 增温幅度越高, 两类生物土壤结皮-土壤系统CO₂释放量增加程度越大。两种类型生物土壤结皮-土壤系统呼吸速率与温度间的关系均可用指数函数较好地描述, 相对干旱年份, 增温幅度越高, 苔藓和藻类结皮-土壤呼吸的温度敏感性越小, 变化范围分别为1.47-1.61和1.60-1.95; 相对湿润年份, 增温幅度越高, 温度敏感性越大, 变化范围分别为1.44-1.68和1.44-1.76。该研究表明, 全球气候变暖很大程度地增强了高寒生态系统中生物土壤结皮-土壤系统的呼吸作用, 因此在准确评估高寒生态系统碳循环过程时, 应充分考虑气候变暖对该区广泛分布的生物土壤结皮所产生的影响。     

冬季低温及模拟升温对生物土壤结皮固氮活性的影响

以腾格里沙漠东南缘固沙植被区和相邻天然植被区发育的藻类和藓类结皮为研究对象,采用不同规格的OTCs研究了冬季低温及短期模拟升温对其固氮活性的影响。结果表明:不同规格的OTCs装置冬季全天气温升温幅度在1℃左右,不同深度土层升温幅度更加明显,约为3.2℃;冬季试验期,湿润条件下藻类和藓类结皮均具有固氮活性,平均固氮活性分别为1.2×104和0.4×104nmolC2H4·m-2·h-1,藻类结皮的固氮活性显著高于藓类结皮(P<0.01);试验期藻类和藓类结皮的固氮活性均与培养期气温显著正相关(P<0.001),与试验前3d降水量也呈显著正相关(P<0.001)。低温湿润冷冻环境下,结皮生物体胞内冰晶形成而导致的固氮酶体系受损可能是造成冬季结皮固氮活性降低的主要原因,冬季升温能促进结皮固氮活性的提高。本研究表明,在未来全球变暖和降水格局变化背景下,冬季升温能促进生物土壤结皮对区域生态系统的氮贡献。     

长期模拟升温对崇明东滩湿地土壤微生物生物量的影响

以崇明东滩芦苇湿地为对象,采用开顶室生长箱(Open top chambers OTCs)原位模拟大气升温试验,研究了连续升温8a对崇明东滩湿地0—40cm土层土壤微生物生物量碳氮含量的影响。结果表明:连续升温显著提高了崇明东滩湿地土壤微生物生物量碳氮含量,从土壤表层到深层(0—10,10—20,20—30,30—40cm),微生物生物量碳分别增加了39.32%、70.79%、65.20%、74.09%,微生物生物量氮分别增加了66.46%、178.27%、47.24%、64.11%。但升温对土壤微生物生物量的影响因不同土层和不同季节并未表现出统一的规律,长期模拟升温显著提高4月0—20cm土层和7月0—40cm土层微生物生物量碳氮含量,对10月0—40cm土层微生物生物量碳含量没有影响,但是显著提高了10月0—40cm土层微生物生物量氮含量,同时,微生物生物量碳氮比在7月也显著提高。相关分析表明:无论在升温条件还是在对照条件下,土壤温度、含水量、总氮与土壤微生物生物量碳氮及微生物生物量碳氮比均无相关关系,升温条件下,有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著正相关,但是在对照条件下有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著负相关。因此,土壤有机碳是影响土壤微生物生物量碳氮含量对长期模拟升温响应的重要生态因子。