鹤山退化生态系统恢复过程中土壤微生物的特性

对鹤山丘陵荒坡人工植被土壤生物特性进行了研究,结果表明鹤山人工植被中土壤微生物的数量以马占相思林较高,为6.164×106g-1drysoil,接近村边次生自然林(6.323×106g-1drysoil);其次是果园和红荷木林,分别为5.115×106和4.083×106g-1drysoil;松林中微生物数量最少,仅为1.424×106g-1drysoil。土壤微生物的组成以细菌为主,占微生物总数的71.4%-87.7%,其次是放线菌,为总数的9.2%-22.7%,真菌相对较少(1.1%-9.6%)。细菌的数量与微生物总数的变化趋势相一致。人工植被中土壤微生物生物量(mgCmic(100g)-1drysoil)是马占相思林(57.11)>果园(47.79)>红荷木林(42.55)>松林(29.68),与相应的土壤有机碳(gCorgkg-1drysoil)顺序相吻合[马占相思林(16.13)>果园(13.40)>红荷木林(12.59)>松林(11.89)],与土壤生物数量的变化趋势亦相似。与1988年用同一种方法的采样分析结果相比,人工植被中微生物的总数、细菌的数量及其占微生物总数的比率均有所提高,意味着在植被恢复过程中土壤质地得到了改善,其中以马占相思林的土壤恢复速率相对较快。     

镜泊湖岩溶台地不同植被类型土壤微生物群落特征

为了探讨不同演替阶段植被类型土壤微生物群落特征,分别选取镜泊湖岩溶台地草本、矮灌木、高灌木、小乔木与灌木混生(简称混生)群落、落叶阔叶林及针阔混交林6种典型植被类型,进行植物群落调查和对土壤微生物生物量、群落结构和多样性指标、土壤物理化学性质的测定。结果表明：从土壤微生物量、土壤微生物群落组成、土壤微生物代谢动力学过程和代谢功能多样性的角度来看,各种植被类型土壤微生物群落具有明显的差异。演替前期的草本群落土壤微生物量碳氮、细菌生物量、真菌生物量,代谢活性及丰富度指数均最低,但Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数显著(P<0.05)高于其他植被类型。矮灌木土壤微生物群落组成显著受植被类型的影响。高灌木群落和混生(小乔木与灌木混生)群落具有极强的相似性, 但在碳源利用类型上两者表现出一定的差异。落叶阔叶林代谢活性最高,碳源利用能力最强,能利用BIOLOG微孔板中的所有31种碳源,这与其具有较高的微生物量碳氮和细菌生物量一致,其代谢功能丰富度最高。演替后期的针阔混交林下的土壤pH最低,真菌比例升高,在碳源丰富的条件下具有极强的竞争优势(仅次于落叶阔叶林),但在碳源贫瘠的条件下其利用碳源能力较弱(仅高于草本)。植被可能主要通过土壤全磷和有机质影响土壤微生物代谢功能多样性。     

不同岩溶生态系统土壤及其细菌碳酸酐酶的活性分析及生态意义

对能加速岩溶作用的碳酸酐酶 (CA)的来源及分布进行了研究。测定了采自中国西南 4个不同岩溶地区生态系统土壤样品中的 CA活性 ,结果表明在表层土壤中都能检测到 CA活性 ,且 CA活性在不同岩溶生态系统土壤之间存在明显差异 ,其中植被覆盖率低的六盘水米苏嘎的土壤 CA活性最低 ,而植被种类丰富且生长较好的重庆金佛山和马山弄拉等地土壤 CA活性较高。同一类型岩溶生态系统不同岩溶地形的土壤 CA活性亦存在差异 ,植物根际附近土壤 CA活性较高 ,而且土壤 CA活性呈现明显的垂直分布和季节变化 ,表明植物根系及土壤微生物是土壤 CA的主要来源。同时还筛选了能产 CA的细菌 ,并测定了细胞内和细胞外 CA活性 ,结果表明土壤细菌的细胞内和细胞外 CA活性在具有不同植被状况的弄拉和试验场两种不同岩溶生态系统间具有明显差异。这些都暗示着土壤及其细菌 CA活性与赋予不同地形和植被特征的岩溶生态系统的特性高度相关     

岩溶生态系统中不同植被枯落物对土壤理化性质的影响及岩溶效应

对广西弄拉岩溶生态系统中60a成熟林、20a乔幼林和10a灌丛的枯落物、土壤理化性质和岩溶效应进行了研究.研究表明:(1)成熟林、乔幼林和灌丛调落物储量分别为18.4、16.9、1.9 t/hm2,通过凋落物归还土壤的营养元素(N、P、K、Ca、Mg、Si、Al、Fe、Zn、Cu、Na 、Mn)的年归还总量依次为:乔幼林(4.657 t/hm2)>成熟林(4.068 t/hm2)>灌丛(0.193 t/hm2).弄拉成熟林的枯落物储量是灌丛的10倍,枯落物12种元素的归还量是其21倍.(2)成熟林枯落物有效拦蓄量是灌丛的11倍,保障了土壤的持水能力.(3)随着土壤的加深,枯落物对其影响减弱.深层土壤的理化性质主要受母岩的影响,化学性质比较稳定,而表层土受枯落物和植被影响大,枯落物的储量、分解程度和组分等控制着表层土有机质、有效N/P/K、有效锰、有效锌等有效态的含量,对元素的全量分布影响不大,影响土壤元素全量空间分布的因子主要是母岩.枯落物可以促进碳酸盐岩的成土速率.植被的发育程度越高,其涵养的表层岩溶泉的溶质含量越多.枯落物的存在增加了水在表层岩溶动力系统中的滞留时间,同时给岩溶生态系统注入更多的有机质和CO2,加速表层岩溶动力系统的运行.     

峡谷型喀斯特不同生态系统的土壤微生物数量及生物量特征

采用样地调查与室内分析相结合的方法,研究了峡谷型喀斯特水田、旱地、草地、灌丛、人工林、次生林6种生态系统不同深度土壤微生物数量、微生物生物量特征及其分形关系。结果表明:峡谷型喀斯特不同生态系统的土壤微生物数量及组成不同,微生物数量均以次生林最高,旱地最低,其组成数量均为细菌放线菌真菌,细菌是土壤微生物的主要类群,数量多达26.66×105—71.64×105cfu/g,占全部微生物比例为87.00%—95.50%,其次为放线菌数量,为1.45×105—3.78×105cfu/g,所占比例为4.21%—12.39%,真菌数量最小,为0.07×105—0.23×105cfu/g,所占比例仅为0.24%—0.61%,不足1%。不同生态系统土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)的含量不同,次生林MBC与MBN最高,人工林MBP最高,旱地MBC最低,草地MBN与MBP最低;各生态系统均为MBCMBNMBP。不同生态系统的MBC/SOC、MBN/TN、MBP/TP分别为0.44%—0.97%、2.13%—3.13%、1.46%—2.13%,差异不显著;MBC/MBN在3.06—6.54之间,其中次生林极显著高于其他生态系统,其他生态系统差异不显著。不同生态系统土壤微生物数量及生物量均随土层加深而减少,且具有良好分形关系,均达到了极显著水平(P0.01)。探讨土壤微生物活性为提高石灰土土壤肥力、促进喀斯特植被迅速恢复提供依据。     

土壤微生物组与土壤健康

土壤健康在保障粮食安全和维持陆地生态系统功能方面起到举足轻重的作用,是农业可持续发展之本.土壤作为一个动态生命系统,其健康与土壤微生物组息息相关.土壤微生物组通过自身代谢参与元素循环和污染物降解等过程,同时在增强根际免疫,提高土壤肥力和作物产量方面扮演关键的角色,对土壤健康乃至人类健康具有重要意义.由于土壤生态系统的复...     

转基因作物对土壤生态系统的影响

综述了转基因作物对土壤生态系统影响的研究进展,包括转基因作物中的外源基因在土壤中的活性,转基因作物对土壤微生物区系有土壤酶活性的影响以及转基因作物对土壤动物区系的影响,转基因作物对土壤生态系统的影响与导入的外源基因特性和土壤类型相关,转基因产物进入土壤后引起的土壤生物变化的程度依赖于许多因素,最重要的决定因素是生态系统的复杂性和稳定性,评价不同转基因作物对土壤生态系统的影响具有重要的生态学意义,急需发展和完善以分子生物学为主的风险评价方法。     

桂西南岩溶山地不同土地利用方式土壤微生物量及其活性特征

以广西平果县石漠化典型岩溶山地为研究区域,选择海拔接近的稀疏次生林地、灌丛、荒草地、裸地和农田等5种主要土地利用方式为研究对象,研究土壤微生物生物量及其活性的变异特征。结果表明:在不同土地利用方式下,随着植被的恢复,土壤养分含量不断提高,大小顺序表现为次生林>灌丛>农田>荒草地>裸地。土壤微生物量和呼吸强度变化显著(P<0.05),其中微生物量总体呈上升趋势,次生林和灌丛增幅较大,荒草地和裸地增幅较小;土壤基础呼吸强度除荒草地之外均显著增加,和土壤养分含量的变化趋势相一致。代谢熵(qCO2)变化规律不同,大小关系表现为:灌丛>农田>次生林>荒草地>裸地。不同土地利用方式下,由于相应地上、地下资源输入等环境因素的改变导致了土壤微生物量的差异性。为实现桂西南石漠化地区岩溶山地土壤生态系统的健康发展,从土壤生物学角度出发,积极推进植被生态恢复工程,尽可能减少人为活动对土地的干扰程度更有利于提高土壤质量。     

喀斯特峰丛洼地不同生态系统土壤微生物与养分的耦合关系

基于喀斯特峰丛洼地农作区、人工林、次生林、原生林4类生态系统土壤微生物量、微生物数量及土壤养分的分析,本文探讨了不同生态系统土壤微生物特征及其与土壤养分的耦合关系.结果表明:不同生态系统微生物种群组成不同,真菌比率均较低,农作区、人工林、原生林的放线菌比率较大,而次生林细菌比率较大;不同生态系统中微生物量碳(Cmic)与微生物量氮(Nmic)、微生物量磷(Pmic)的相关性均达到了显著或极显著水平;不同生态系统土壤微生物量与土壤养分的关系密切,而微生物数量与土壤养分的相关性均较弱,表明土壤微生物细菌、真菌、放线菌种群数量分布的随机性较大,而不是受单一养分因子的控制;不同生态系统中土壤微生物属性和土壤养分的耦合关系不同:农作区土壤有机质(SOM)、pH、全磷(TP)起较大作用,主要影响土壤Cmic、细菌和真菌;人工林中土壤水分、SOM、全氮(TN)、TP主要影响土壤微生物量;次生林中以pH、SOM、TP、碱解氮(AN)、速效钾(AK)主要影响土壤微生物量和真菌;原生林主要有pH、TP、AN影响土壤微生物量和细菌.     

中梁山岩溶槽谷区荒草地土壤微生物群落对隧道建设的响应

隧道工程建设给地方交通和经济发展带来便利的同时,也造成地下水漏失和地下水文流场改变,可能引起土壤微环境和土壤微生物群落的改变,进而严重影响上覆区域生态系统平衡。以重庆市中梁山岩溶槽谷为例,选取隧道影响区和无隧道影响区典型荒草地,通过16S rDNA高通量测序对比微生物群落结构差异,研究微生物群落多样性对土壤pH、含水率和土壤养分变化的响应。结果表明：隧道影响区Alpha多样性反映的土壤微生物总丰度和多样性大于无隧道影响区,Beta多样性反映的土壤微生物群落结构存在显著差异;Wilcoxon检验说明norank_o__iii1-15、norank_c__Gemmatimonadetes、norank_o__MND1是隧道影响区土壤中显著增加的微生物物种,其相对丰度为无隧道影响区土壤的2倍以上;RDA分析表明土壤pH和含水率是驱动土壤微生物群落结构变化的主要因素。隧道建设使其影响区内土壤水分垂直漏失比无隧道影响区更严重,土壤含水率下降,导致pH上升、土壤养分下降,利于土壤中norank_o__iii1-15、norank_c__Gemmatimonadetes、norank_o__MND1等适应低含水率、高pH、贫营养环境的优势菌群生长繁殖。     

广西弄拉岩溶植被不同演替阶段的主要土壤因子及溶蚀率对比研究

植被是土壤形成过程中最活跃的因素 ,在同样气候条件下又是最重要的因素 ,植被的演替改变了土壤的理化性质 ,促进了成土作用。植被的正向演替可改善土壤 A层的理化性状 ,降低容重 ,增加孔隙度、含水量和有机质含量 ;而 B层理化性状在演替初期得到改善 ,后期 (乔林期 )却明显下降 ,容重增加 ,孔隙度、含水量和有机质含量大大降低。土壤 p H值随演替进展逐渐降低。Mg含量随正向演替而降低 ;Ca因植物的作用而呈现复杂性。土壤 CO2 的变化也很复杂 ,表层 CO2 随正向演替明显增加 ,但当(青冈林土 )孔隙度很大时有利于 CO2 的逸出而大大降低 ;深层 CO2 与土壤孔隙度、含水量一致 ,初期随正向演替增加 ,到乔林期又降低。地表溶蚀率随植被正向演替 ,先降低后增加 ;土壤中岩石的溶蚀率随演替而增加 ,与 Ca、Mg含量 ,p H值成反比 ,与土壤有机碳、CO2 浓度成正比 ;植被进展演替有促进潜蚀的作用 ,演替初期表层溶蚀率较深层高 ,到乔林阶段后深层较高。岩石的溶蚀率还受土壤含水量、孔隙度等多种因素的影响。     

喀斯特山区不同植被类型土壤有机碳的变化

研究了贵州西南部典型喀斯特山区不同植被类型下常规土壤及小生境土壤中有机碳及不同粒径土壤颗粒有机碳的变化.结果表明:不同植被类型下,常规及小生境土壤有机碳含量均表现为:裸地＜草丛＜灌木林＜乔木林,常规土壤变幅在7.18 ～43.42 g·kg-1,土面和石坑土壤有机碳变幅分别为6.62 ～46.47 g· kg-1和9.01 ～52.07 g·kg-1;颗粒有机碳(POC)/矿物结合态有机碳( MOC)值均为:裸地＜草丛＜乔木林＜灌木林,同一植被类型下,与常规及土面相比,石坑中土壤POC/MOC值最高;植被在由裸地-草丛-灌木林-乔木林的变化过程中,不同粒径土壤颗粒有机碳含量增加,而土壤有机碳主要以砂粒及粉砂粒有机碳形式存在,说明喀斯特地区土壤的固碳能力及有机碳稳定性较弱,土壤易受外界干扰而引发有机碳流失,土壤质量存在下降或退化的风险.     

基于中国生态系统研究网络的典型森林生态系统土壤保持功能分析

森林生态系统土壤保持功能在控制土壤侵蚀以及维持生态安全方面具有不可替代的作用。根据不同气候带降雨特征进行降雨侵蚀力参数校正,基于中国生态系统研究网络(CERN)的森林生态系统长期定位观测样地2005—2015年监测数据利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)定量分析了典型森林生态系统土壤保持功能的时空变化特征,并探讨了土壤保持功能的影响因素。研究结果表明:①日雨量侵蚀力模型在降雨丰富的热带模拟效果优于降雨相对较少的亚热带和温带,参数校正后模拟效果明显提升;②研究期内10个典型森林生态系统土壤保持量变化范围为4.44—891.67 t hm^-2 a^-1,呈现北低南高的空间格局(R²=0.65^***);土壤保持率均达到97%以上;③降雨、归一化植被指数、土壤质地和植被林龄是影响森林生态系统土壤保持功能的主要影响因素;降雨量与土壤保持量显著相关(R²=0.52^*),NDVI和土壤质地与实际土壤侵蚀量显著相关(R²=0.64^**     

桂西北喀斯特土壤对生态系统退化的响应

在桂西北喀斯特地区选取玉米 红薯轮作地（KMS）、放牧+冬季火烧草地（KGB）、自然恢复地（KNR）和原生林地（KPF）4种典型生态系统,研究了土壤有机碳、全氮、全磷,微生物生物量碳、氮、磷和土壤结构对生态系统退化的响应.结果表明：KPF土壤有机碳、全氮、全磷和微生物生物量碳、氮、磷均极显著高于其他3种土壤;其他3种土壤中,有机碳和全氮为：KNR > KGB > KMS,但差异不显著;KMS土壤全磷含量（0.87g·kg^-1）分别是KNR和KGB的2.07和9.67倍 (P<0.01);KGB和KNR土壤微生物生物量碳、氮、磷含量均显著大于KMS;KGB中微生物生物量碳显著大于KNR,但二者间微生物生物量氮和磷含量差异不显著.说明减少人为干扰后喀斯特退化生态系统可以缓慢增加土壤有机碳含量,适当放牧和自然恢复都可以作为退化生态系统恢复的方式;土壤微生物生物量对生态系统的变化响应较灵敏,可以作为喀斯特地区土壤养分变化或生态系统退化的一个敏感指标.土壤结构以>0.25 mm水稳性大团聚体为主（>70%）(KMS除外,以2～0.25 mm团聚体为主),并以>2 mm团聚体为主;土壤结构破坏率KMS（51.62%）大于KGB（23.48%）,KNR和KPF较小（分别为9.09%和9.46%）.说明人为干扰或农业耕作破坏了土壤水稳性大团聚体,使其向小粒级转变,土壤结构破坏率增大.对喀斯特地区退化严重的生态系统应减少人为干扰,以自然恢复等保护性措施为主.     

黔中石漠化地区不同土地利用类型土壤种子库特征

在贵州省普定县喀斯特石漠化地区通过种子萌发试验,对封山育林、退耕还林2a、农耕地等3种不同土地利用类型的土壤种子库进行分析.结果表明,不同利用类型土壤中种子数量差异显著,封山育林土壤中平均种子密度为1664粒/m2,退耕还林2 a土壤中平均种子密度为8060粒/m2,农耕地土壤中平均种子密度为6239粒/m2.土壤中的种子集中分布在表层0～5cm范围内,随土层深度变化,土壤中所含种子数量和物种数呈减少的趋势.不同利用类型土壤种子库物种相似指数较低,物种数、多样性指数、均匀度及生态优势度指数以退耕还林地最大,农耕地高于封山育林地.土壤种子库所含物种数较接近,物种组成以草本植物为主,菊科、禾本科占优势.封山育林地、退耕还林地属于进展演替,封山育林地处于较高演替阶段,农耕地属于逆行演替.应引进适宜物种以促进植被恢复.     

外来物种刺槐对土壤微生物功能多样性的影响

以延河流域不同植被区内人工刺槐(Robinia pseudoacacia)群落和乡土植物群落的土壤微生物为研究对象,利用Biolog微平板技术对土壤微生物功能多样性进行测定,分析人工引种刺槐在不同环境梯度(3个植被区)下对土壤微生物功能多样性的影响。结果表明:刺槐对不同环境梯度下的土壤微生物的影响明显不同。从草原区到森林区,刺槐林之间土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)和土壤微生物功能多样性指数均没有显著变化;但与乡土植物群落比较,草原区、森林草原区和森林区土壤AWCD分别表现为刺槐乡土植物、刺槐乡土植物、刺槐乡土植物;在草原区和森林草原区刺槐林土壤微生物群落的群落丰富度指数(S)、Shannon-Wiener指数(H)、Simpson指数(D)、Mc Intosh指数(U)均大于乡土植物,森林区刺槐林群落丰富度指数(S)、Shannon指数(H)、Simpson指数(D)均小于乡土植物;刺槐林和乡土植物群落下土壤微生物碳源利用存在差异,主要体现在对糖类、氨基酸类的利用上。PCA分析显示主成分1贡献较大的碳源有24种,在主成分分离中起主要贡献作用的是糖类、氨基酸类和羧酸类。土壤碳氮含量能影响土壤微生物功能多样性指数,土壤含水量和温湿度能够影响碳源的利用类型。刺槐对土壤微生物功能多样性的影响存在区域差异,在评价刺槐对土壤生态过程与功能的影响时必须要考虑这种空间差异性。     

渭北塬区不同龄苹果园土壤微生物空间分布特征

以渭北塬区塬面5、10、15和20龄苹果园为对象,距树干1.0、1.5、2.0 m处用土钻法分层采集0—30 cm土样,稀释平板法测定土壤微生物数量,平行测定土壤有机碳、总氮和总磷,分析不同龄果园土壤微生物的空间分布状况及其与土壤碳、氮、磷的关系。结果表明:土壤真菌数量随树龄增大而增加,龄间差异显著(P0.05);与对照农田相比,各龄果园放线菌数量及5龄和20龄果园细菌数量偏低,10龄和15龄果园细菌数量偏高;各龄果园土壤真菌、细菌和放线菌数量均随深度增加而减小。就相同深度土层而言,真菌数量随果园年限增大而增加,细菌则以10龄和15龄果园较多,同深度土层的放线菌龄间差异随深度增加而减小。在沿树干向外的径向水平方向上,真菌数量随果园年限的增加相应增多;10龄和15龄果园土壤细菌和放线菌高于5龄果园和20龄果园。5龄果园土壤总氮有沿树干向外、沿表层向下逐步降低的趋势,果园从5龄经10龄到15龄,其"高氮点"则逐步向外、向下移动。塬区果园土壤C∶N比偏低。     

Effect of soil microorganisms and labile C availability on soil respiration in response to litter inputs in forest ecosystems: A meta‐analysis

Litter inputs can influence soil respiration directly through labile C availability and, indirectly, through the activity of soil microorganisms and modifications in soil microclimate; however, their relative contributions and the magnitude of any effect remain poorly understood. We synthesized 66 recently published papers on forest ecosystems using a meta‐analysis approach to investigate the effect of litter inputs on soil respiration and the underlying mechanisms involved. Our results showed that litter inputs had a strong positive impact on soil respiration, labile C availability, and the abundance of soil microorganisms, with less of an impact related to soil moisture and temperature. Overall, soil respiration was increased by 36% and 55%, respectively, in response to natural and doubled litter inputs. The increase in soil respiration induced by litter inputs showed a tendency for coniferous forests (50.7%)> broad‐leaved forests (41.3%)> mixed forests (31.9%). This stimulation effect also depended on stand age with 30‐ to 100‐year‐old forests (53.3%) and ≥100‐year‐old forests (50.2%) both 1.5 times larger than ≤30‐year‐old forests (34.5%). Soil microbial biomass carbon and soil dissolved organic carbon increased by 21.0%‐33.6% and 60.3%‐87.7%, respectively, in response to natural and doubled litter inputs, while soil respiration increased linearly with corresponding increases in soil microbial biomass carbon and soil dissolved organic carbon. Natural and doubled litter inputs increased the total phospholipid fatty acid (PLFA) content by 6.6% and 19.7%, respectively, but decreased the fungal/bacterial PLFA ratio by 26.9% and 18.7%, respectively. Soil respiration also increased linearly with increases in total PLFA and decreased linearly with decreases in the fungal/bacterial PLFA ratio. The contribution of litter inputs to an increase in soil respiration showed a trend of total PLFA > fungal/bacterial PLFA ratio > soil dissolved organic carbon > soil microbial biomass carbon. Therefore, in addition to forest type and stand age, labile C availability and soil microorganisms are also important factors that influence soil respiration in response to litter inputs, with soil microorganisms being more important than labile C availability.