豆科作物间作燕麦对土壤固氮微生物丰度和群落结构的影响

利用荧光定量PCR和高通量测序的研究方法,比较了3种种植模式(燕麦单作,O;大豆/燕麦,OSO;绿豆/燕麦,OMO)对燕麦土壤固氮微生物数量和群落组成的影响.结果表明: 与大豆和绿豆间作显著改变了燕麦土壤的理化性质.燕麦土壤固氮微生物nifH基因拷贝数为每克干土1.75×10¹⁰～7.37×10¹⁰,拔节期和成熟期OSO和OMO中nifH基因拷贝数分别是O中的2.18、2.64和1.92、2.57倍,且各处理成熟期nifH基因拷贝数显著低于拔节期.样品稀释性曲线和覆盖度结果表明,各样品nifH基因测序结果可靠.与绿豆间作显著提高了燕麦土壤nifH基因的多样性.各样品固氮微生物属水平上优势类群均为Azohydromonas、固氮菌属、慢生根瘤菌属、Skermanella和在属水平上无法归类的固氮微生物,但各优势类群相对丰度存在差异.样品OTU的venn分布和主成分分析显示,拔节期和成熟期nifH基因群落结构存在差异,两个生育时期OSO和OMO具有更相似的nifH基因群落结构.表明与大豆和绿豆间作可显著提高燕麦土壤固氮微生物的数量,并影响固氮微生物的群落组成.     

禁牧对半干旱草地土壤氮循环功能基因丰度和氮储量的影响

以黄土高原云雾山不同禁牧(0、7、18、27和35年)草地为对象,研究禁牧对不同土层(0～10、10～20、20～40和40～60 cm)土壤氮循环微生物功能基因(nifH、amoA-AOA、amoA-AOB、narG、nirK、nirS和nosZ)丰度的影响,并分析了土壤氮循环微生物功能基因与土壤氮储量之间的关系.结果表明: 与放牧相比,禁牧35年提高了nifH和amoA-AOB的基因丰度,分别增加了67.8%和17.6%;禁牧降低了nirK基因丰度.表层土壤(0～10 cm)nifH、narG和nirS基因丰度显著高于深层土壤(20～40和40～60 cm),表明nifH、narG和nirS基因具有表聚效应.禁牧提高了土壤氮储量,在27年时0～60 cm土层土壤氮储量最高(20.96 mg·hm^-2),说明27年可能为最适禁牧年限.nifH、amoA-AOA和amoA-AOB基因丰度与氮储量具有显著线性关系,表明含有这些基因的微生物对于提高土壤氮储量具有重要作用.土壤全氮、容重以及速效磷含量是影响土壤氮循环基因的主要因素.本研究结果为深入理解土壤氮循环过程及退化草地的恢复提供了科学参考.     

不同母岩发育马尾松土壤固氮菌群落结构和丰度特征

生物固氮是马尾松林地土壤氮素的重要来源,固氮微生物群落组成和数量的变化对土壤氮素供应和地力维持起重要作用。采用池栽试验,应用荧光定量PCR（聚合酶链式反应,Polymerase Chain Reaction）技术,借助Illumina Miseq高通量测序平台,以nifH基因为标靶,研究四类母岩（变余砂岩、长石石英砂岩、石英砂岩和玄武岩）发育马尾松土壤固氮菌群落结构和丰度的差异及其与土壤化学性质之间的关系。结果表明：（1）玄武岩土壤的有机碳、全氮、碱解氮、微生物量氮、马尾松株高和地径均显著高于其他母岩（P < 0.05）。（2）四类母岩土壤nifH基因丰度差异显著,玄武岩土壤nifH基因丰度分别是变余砂岩、石英砂岩和长石石英砂岩的3.75倍、7.89倍和4.41倍。（3）四类母岩土壤固氮菌群落α多样性指数（丰富度和多样性）差异显著,且玄武岩显著高于其他母岩。四类母岩发育土壤共获得有效序列159231条,分属于6个门、14个纲、41个目、69个科和122个属。门水平上,变形菌门和蓝藻门为主要优势类群。属水平上,慢生根瘤菌属、眉藻属、根瘤菌属和固氮螺菌属为主要优势属。玄武岩土壤变形菌门、慢生根瘤菌属、根瘤菌属和固氮螺菌属相对丰度显著高于其他母岩。层次聚类和非度量多维尺度（NMDS）分析结果表明,石英砂岩和长石石英砂岩土壤固氮菌群落结构相似,玄武岩与其他母岩固氮菌群落结构差异较大。（4）土壤有机碳、全氮、碱解氮和微生物量氮是固氮菌丰度、α多样性及群落结构的主要影响因子。综上,玄武岩土壤肥力高,提高了土壤固氮菌数量和群落多样性,有利于马尾松生长。研究从微生物学角度为马尾松适地造林和氮素调控提供了科学依据。     

适度放牧增加内蒙古典型草原甲烷氧化菌丰度和甲烷吸收

微生物氧化是大气甲烷唯一的生物汇.认识草原甲烷(CH₄)通量对不同利用方式的响应是制定低碳高效草原管理体系的基础.本研究通过测定内蒙古中部典型草原在放牧、割草和围封管理下生态系统的CH₄通量和土壤甲烷氧化菌丰度,旨在确定不同利用方式对内蒙古典型草原生态系统CH₄吸收的影响,验证甲烷氧化菌功能基因(pmoA)丰度调控CH₄通量.测定草原是连续5年实施4种不同利用处理的试验草原,4个处理为全植物生长季(5—9月)放牧(T₁)、春夏5月和7月放牧(T₂)、秋季割草(T₃)和围封禁牧(T₀).在测定植物生物量和土壤理化特征的基础上,采用静态箱置法测定草原植物生长季CH₄通量,采用分子技术测定草原表层土壤甲烷氧化菌pmoA功能基因的丰度.结果表明: 放牧显著促进CH₄吸收,增加甲烷氧化菌丰度(即每克干土pmoA功能基因拷贝数),其在生长季的变化范围是6.9×10⁴~3.9×10⁵.T₁处理下植物生长季的CH₄平均吸收量为(68.21±3.01) μg·m^-2·h^-1,显著高于T₂、T₃和T₀处理22.1%、37.5%和30.9%.草原CH₄吸收与甲烷氧化菌丰度呈极显著正相关,与土壤砂粒占比呈显著正相关,而与土壤粉粒占比、土壤水分含量、土壤铵态氮和硝态氮含量,以及植物地上生物量呈显著负相关.表明不同利用方式下内蒙古典型草原都是CH₄的汇,而适度放牧可增加草原土壤砂粒占比,降低土壤无机氮含量和植被生物量,提高土壤甲烷氧化菌丰度和CH₄吸收.本结果对制定低排放草原管理体系具有重要意义.     

高秆野生稻内生固氮细菌多样性

高秆野生稻(Oryza alta)是一种重要的种质资源, 其组织内也蕴藏着非常宝贵的功能微生物资源。本实验采用无氮培养基, 从高秆野生稻中分离到43株内生固氮菌, 结合乙炔还原法测定其固氮酶活性。经固氮酶基因(nifH)的PCR扩增检测, 43株内生固氮菌代表菌株均能扩增出固氮酶基因片段。利用IS-PCR DNA指纹图谱和SDS-PAGE全细胞蛋白电泳图谱将获得的菌株聚类为6个类群(I、II、III、IV、V、VI)。对各个类群的代表菌株(ZF3, ZF8, ZF13, ZF15, ZF24, ZF43)进行16S rRNA基因序列测定, 结果表明, 类群I属于土生拉乌尔菌(Raoultella terrigena), 类群II属于类肺炎克雷伯氏菌类肺炎亚种(Klebsiella quasipnmoniae subsp. quasipneumoniae), 类群III属于越南伯克氏菌(Burkholderia vietnamiensis), 类群IV的菌株代表肠秆菌属的一个类群(Enterobacter sp.), 类群V的菌株属于门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina), 类群VI归属于固氮植物菌(Phytobacter diazotrophicus)。Biolog聚类结果与IS-PCR指纹图谱类型及SDS-PAGE全细胞蛋白聚类结果一致。Biolog板测定结果显示, 来自不同类群的代表菌株对碳源的利用差异显著, 说明野生稻内多样的内生固氮菌从环境中获取碳源和氮素的适应能力较强。     

高寒草甸连续围封与施肥对土壤微生物群落结构的影响

以放牧为对照,应用PLFA法分析研究了放牧、连续6年围封及围封内连续6年施肥后高寒草甸土壤微生物群落结构的变化.结果表明:围封和围封内施肥对不同土层各菌群和微生物总量均有显著影响,其对0 ～ 10 cm土层微生物的影响大于10～20 cm土层,不同土层的PLFA种类发生显著变化.围封和围封内施肥处理不同土层的革兰氏阴性菌(G-)含量均低于放牧;放牧0 ～10 cm土层中细菌、真菌、革兰氏阳性菌(G+)、微生物总量大干围封和围封内施肥处理,但其放线菌生物量均低于围封和围封内施肥处理;在10～20 cm土层中,各样地土壤中的G+无显著差异,围封土壤中的细菌、真菌、放线菌、微生物总量显著高于放牧,而围封内施肥后各菌群生物量及微生物总量明显下降.围封和围封内施肥不同土层的细菌/真菌均高于放牧;一般饱和脂肪酸/单烯不饱和脂肪酸(SAT/MONO)和革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G－),围封处理均低于放牧,围封内施肥处理均高于放牧.连续围封和围封内施肥后降低了土壤微生物活性和土壤生态系统的稳定性.     

不同林型土壤微生物有机碳降解基因的多样性

应用寡聚核苷酸基因芯片,分析了米亚罗林区冷杉原始林（M—Y）和20世纪60年代云杉人工林（M-60）土壤微生物的功能基因多样性。该功能基因芯片含有与有机碳降解、碳固定、氮、磷、硫循环和金属抗性相关的1961个基因探针。在M—Y和M-60样地中分别检测到39和62个具有较强杂交信号（SNR≥2）的功能基因,其基因多样性水平指数分别为3．59和4．04,杂交信号强度总值分别为480280和630560。M—Y和M-60样地中分别检测到32个和37个有机碳降解基因,占总基因的82％和60％,这些基因分属于22个不同的基因类群,分别参与木质素、木聚糖、几丁质等有机碳的降解过程。有机碳降解基因在两个样地中存在较大的多样性和丰度差异。这些结果说明了大多数的土壤微生物直接参与了土壤有机碳的降解,同时,林型不同显著影响了土壤微生物群落结构和有机碳降解微生物的多样性。     

藏北高原草甸土壤固碳微生物群落特征随海拔和季节的变化

研究土壤固碳微生物丰度、群落结构、多样性差异及其影响因子对了解青藏高原土壤碳循环和固碳潜力具有重要意义。采用定量PCR(qPCR)、末端限制性片段分析(T-RFLP)、克隆文库和测序方法,研究了青藏高原草甸土壤固碳微生物丰度与群落结构随海拔和季节的变化,主要结果如下:1)随海拔升高高寒草甸土壤固碳微生物丰度显著升高,但季节变化不明显,不同类别微生物固碳基因cbbL丰度依次为:Form ICForm IABForm ID,其中Form IC类固碳微生物可达10~8拷贝数/g土壤,cbbL基因丰度与海拔、土壤含水量和铵态氮含量(NH_4~+-N)呈正相关关系,与土壤温度和pH值负相关;2)固碳微生物多样性和丰富度随海拔升高而升高,在4800m达到最大,且二者受季节影响较小,其群落结构随海拔升高而逐渐变化,主要受土壤pH值、海拔和土壤水分影响;3)Form IC类固碳微生物主要包括放线菌门和和变形菌门,其中α变形菌门是高寒草甸土壤优势固碳微生物类群。本研究有助于理解土壤微生物群落功能及其在土壤碳循环过程中的作用,为更准确评估高寒草甸土壤碳循环过程提供了科学依据。     

小麦-甘薯轮作长期增施有机肥对碱性土壤固氮菌群落结构及多样性的影响

生物固氮为农业生态系统提供天然的氮素来源,探究长期增施有机肥对土壤固氮菌群落的影响,为合理增施有机肥和维持土壤固氮微生物群落多样性提供科学依据。选取小麦-甘薯轮作中连续37a不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+有机肥(NPKM)处理的甘薯季碱性土壤样品为研究对象。采用Illumina MiSeq高通量测序技术,研究土壤固氮菌群落的组成、多样性及其与土壤特性的关系。结果表明:与对照和单施化肥相比,长期增施有机肥降低土壤固氮菌群落丰富度和多样性,且丰富度与土壤pH显著正相关,与有机碳、全氮和有效养分(硝态氮、有效磷和速效钾)显著负相关。主坐标分析表明长期施肥显著改变土壤固氮菌群落结构,与对照相比,增施有机肥比单施化肥对固氮菌群落结构的影响更大。冗余分析表明土壤有机碳和速效钾是影响固氮菌群落结构改变最主要的因素。长期增施有机肥显著降低变形菌门、蓝藻菌门、Beta-变形菌和固氮弧菌属的相对丰度,显著增加硝化螺旋菌门、酸杆菌门和硝化螺菌属的相对丰度,这与土壤pH、有机碳和有效养分显著相关。因此,在碱性土壤上长期增施有机肥对固氮菌群落结构的改变更大,对群落多样性的抑制作用更强。     

间作大豆对甘蔗根际土壤细菌及固氮菌多样性的影响

为探讨间作大豆(Glycine max)对甘蔗(Saccharum officinarum)根际土壤细菌及固氮细菌多样性的影响, 收集和开发固氮菌资源, 筛选高效甘蔗联合固氮体系, 选用3个甘蔗栽培品种‘ROC22’、‘GT21’、‘B8’与大豆品种‘Guizao 2’进行间种栽培, 采用巢式PCR特异扩增细菌16S rRNA基因片段和固氮细菌nifH基因片段, 并结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术, 对间作大豆的甘蔗根际土壤细菌及固氮细菌进行系统演化和多样性分析。聚类分析结果显示, 间作大豆改变了甘蔗根际土壤细菌及固氮细菌原来的群落组成结构, 尤其对固氮菌群落组成的改变更大, 但对群落物种的优势度影响较小。Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数分析结果表明, 甘蔗-大豆间作显著影响甘蔗根际土壤中细菌和固氮菌的多样性, 其中对固氮细菌多样性的影响较大。不同甘蔗品种的根际土壤细菌和固氮菌在间作大豆条件下表现出不同的多样性, ‘ROC22’和‘GT21’间作处理甘蔗根际土壤固氮细菌的Shannon-Wiener多样性指数显著高于单作处理, 而‘ROC22’与大豆间作处理的甘蔗根际土壤固氮菌多样性最为丰富。在大豆生长盛期, 间作处理的甘蔗根际土壤细菌多样性最为丰富, 不同处理间的差异也最大, 随后下降。总体来看, 甘蔗-大豆间作显著地影响根际土壤细菌和固氮菌的群落结构和群落多样性, 有助于对甘蔗合理间作栽培模式的认识和筛选高效甘蔗联合固氮体系。     

有机肥和解磷固氮菌配施对缺碳黄棕壤养分特性的协同效应

研究不同有机肥配比下解磷固氮细菌对土壤养分和相关酶活性的动态影响,可为筛选合适的菌肥类型、有机肥配比和施肥周期提供参考。试验设置0%、4%、8%、12%(质量比)4种有机肥配比,选择巨大芽孢杆菌、荧光假单胞菌2种解磷菌和褐球固氮菌、巴西固氮螺菌2种固氮菌,以亚热带贫瘠黄棕壤为研究对象,在控制条件下(28 ℃、避光)持续土壤培养60 d,以探讨不同有机肥水平和不同取样时间(培养第3、8、16、30、45、60天)4种细菌单独或混合接种对土壤有效态养分和相关酶活性的影响。结果表明: 随着有机肥含量的增加,菌肥处理土壤的有效氮和有效磷含量逐渐提高,表现为12%>8%>4%>0%。随着培养时间的延长,各处理土壤养分基本呈现先增加后降低的趋势。相对于单施有机肥,配施有机肥和菌肥能够显著提高和延长菌肥对土壤养分含量和酶活性的增益。菌肥对土壤养分特性的影响在不同有机肥配比下呈现不同的规律: 有机肥含量较低(0%～4%)时,虽然菌肥显著提高了土壤有效养分含量,但在初期各菌肥间差异并不显著;随着有机肥含量的提高和培养时间的延长,解磷菌(尤其是巨大芽孢杆菌)显著提高了有效磷含量,固氮菌(尤其是巴西固氮螺菌)显著提高了有效氮含量。4种细菌混合菌肥主要呈现解磷功能,比单施解磷菌具有更明显的优势,而固氮功能未得到显著提高。相关分析表明,土壤养分含量和酶活性大小呈显著正相关关系,而酶活性受土壤培养时间和碳氮比的影响。因此,针对该土壤类型,菌肥能够在短期内显著提高土壤养分含量,但菌肥特定功能的发挥依赖于有机碳的输入和土壤碳氮比的大小,配施合适比例的有机肥(8%～12%)能够提高并延长菌肥的改良效果;每45～60 d需进行菌肥复施,以保证其存活率和持续效果。     

Long-term fencing improved soil properties and soil organic carbon storage in an alpine swamp meadow of western China

Overgrazing significantly affects alpine meadows in ways similar to grasslands in other areas. Fencing to exclude grazers is one of the main management practices used to protect alpine meadows. However, it is not known if fencing can improve soil properties and soil organic carbon storage by restraining grazing in alpine meadows. We studied the long-term (nine-year) effects of fencing on soil properties, soil organic carbon and nitrogen storage compared with continued grazing in an alpine swamp meadow of the Qinghai–Tibetan Plateau, NW China. Our results showed that fencing significantly improved vegetation cover and aboveground biomass. There were significant effects of fencing on pH value, soil bulk density, and soil moisture. Long-term fencing favored the increase of soil total nitrogen, soil organic matter, soil organic carbon, soil microbial biomass carbon and soil carbon storage compared with grazed meadows. Our study suggests that long-term fencing to prevent disturbance could greatly affect soil organic carbon and nitrogen storage with regard to grazed meadows. Therefore, it is apparent from this study that fencing is an effective restoration approach of with regard to the soil’s storage ability for carbon and nitrogen in alpine meadow of the Qinghai–Tibetan Plateau.     

围封对退化高寒草甸土壤微生物群落多样性及土壤化学计量特征的影响

围封对植被处于近自然恢复状态的退化草地有一定的修复作用,开展轻度退化草地围封过程中生物与非生物因素的协同互作研究是完整地认识草地生态系统结构和功能的基础.本试验对围栏封育10年的轻度退化草地的土壤化学计量特征进行了研究,同时采用高通量基因测序技术并结合Biolog-Eco方法,调查了土壤微生物多样性和功能的变化.结果表明:轻度退化草地实施围封后,土壤铵态氮含量显著升高,全钾含量显著降低,土壤有机碳、全氮、全磷、硝态氮、速效磷和速效钾则无明显变化.高寒草甸土壤微生物碳和氮在轻度退化和围栏封育草地间差异不显著;围栏封育后草地土壤微生物碳氮比显著高于轻度退化草地.随培养时间的延长,高寒草甸不同土层土壤微生物碳代谢强度均显著升高,土壤微生物碳代谢指数在轻度退化和围栏封育草地间差异不显著.高寒草甸土壤细菌OTUs显著高于真菌,轻度退化与围栏封育草地土壤微生物相似度为27.0%～32.7%.围封后,土壤真菌子囊菌门、接合菌门和球壶菌门相对丰富度显著升高,担子菌门显著降低,土壤细菌酸杆菌门显著低于轻度退化草地.土壤真菌和细菌群落组成在不同土层间差异较大,在轻度退化和围栏封育草地间仅有表层土壤真菌群落组成表现出较大差异.土壤细菌多样性受土壤全氮和速效钾影响较大,真菌多样性受地上生物量影响较大.土壤微生物对碳源利用能力主要受土壤速效钾影响.综上,长期围封禁牧对轻度退化草地土壤养分和土壤微生物无明显影响,且会造成牧草资源浪费,适度放牧可以保持草地资源的可持续利用.     

若尔盖草甸退化对土壤碳、氮和碳稳定同位素的影响

为了解不同退化阶段高寒草甸土壤碳、氮和碳稳定同位素的差异,对若尔盖湿地内沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸3个阶段土壤的碳、氮和碳稳定同位素进行了分析.结果表明:若尔盖湿地草甸土壤δ¹³C 值介于-26.21‰～-24.72‰之间,土壤δ¹³C 值随土层加深而增大.土壤δ¹³C 值与有机碳含量对数值呈线性负相关.表层土壤(0～10 cm)δ¹³C值大小顺序为草原化草甸>退化草甸>沼泽草甸,β值大小顺序为草原化草甸>沼泽草甸>退化草甸.沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸0～30 cm 土壤碳含量分别为105.32、42.11和31.12 g·kg^-1,氮含量分别为8.74、3.41和2.81 g·kg^-1,C/N分别为11.26、11.23和10.89.随着草甸的退化,土壤碳、氮呈降低趋势,退化草甸C/N值低于沼泽草甸和草原化草甸.随着土层深度加深,碳、氮含量呈现降低趋势.草甸退化导致的土壤δ¹³C 值差异主要发生在表层0～10 cm.3个退化阶段中,退化草甸土壤的β值和C/N最低,表明退化草甸土壤矿化作用较强.     

Effect of fencing and grazing on a Kobresia-dominated meadow in the Qinghai-Tibetan Plateau

Grazing is one of the most important factors influencing community structure and productivity in natural grasslands. Fencing to exclude grazers is one of the main management practices used to protect grasslands. Can fencing improve grassland community status by restraining grazing? We conducted a field community study and indoor soil analyses to determine the long-term effects of fencing and grazing on the above-ground community and soil in a Kobresia-dominated meadow in the Qinghai-Tibetan Plateau, NW China. Our results showed that fencing significantly improved above-ground vegetation productivity but reduced plant density and species diversity. Long-term fencing favored the improvement of forage grass functional groups and restrained the development noxious weed functional groups. There were significant positive effects of fencing on below-ground organic matter, total nitrogen, available nitrogen, total phosphorus and available phosphorus. The productivity of grazed meadow showed a weak decrease over time. There were long-term decreasing trends for plant density both in fenced and grazed meadows. Our study suggests that grazing can be considered as a useful management practice to improve species diversity and plant density in long-term fenced grasslands and that periodic grazing and fencing is beneficial in grassland management.     

长期施肥对土壤氨氧化微生物的影响

长期施肥可改变土壤碳氮等养分供应,进而影响微生物数量与群落组成。本研究基于棕壤长期定位实验站,分析不同施肥方式下(不施肥,CK;低量无机氮肥,N₂;高量无机氮肥,N₄;有机无机氮肥配施,M₂N₂)土壤氨氧化古菌(AOA)和细菌(AOB)的变化,为土壤氮素转化的微生物学机制和培肥土壤提供依据。结果表明:不同施肥方式下,土壤AOA与AOB的数量比值为2.28～61.95。与CK相比,施肥后土壤AOA数量降低了1.6%～13.6%。N₄处理AOB数量随土壤深度增加呈先降低后升高的趋势,其他处理则相反。土壤AOB群落Shannon多样性指数、均匀度指数和Simpson指数均高于AOA。M₂N₂处理0～20 cm土层土壤AOB多样性增加,但AOA多样性降低。土壤AOB主要因土壤深度发生聚类,AOB和AOA均未因施肥方式发生聚类。综上,长期施肥改变了土壤AOA和AOB的构成状况,AOA对环境变化较为敏感,AOB较为丰富和稳定。     

若尔盖湿地高寒草甸退化过程中土壤有机碳含量变化及成因分析

土壤碳输入与输出之间的收支差决定土壤有机碳(SOC)含量。若尔盖湿地高寒草甸退化过程中, 土壤碳输入和输出哪个过程对SOC含量的影响占主导作用还不明确。该研究用空间序列代替时间序列的方法研究了若尔盖湿地高寒草甸不同退化阶段(高寒草甸(AM)、轻度退化高寒草甸(SD)和重度退化高寒草甸(HD)) SOC含量变化及原因。首先, 通过测定高寒草甸退化阶段上主要的土壤理化性状、微生物生物量、植物生物量和功能群组成的变化, 分析了退化阶段上土壤碳输入量的变化及原因; 其次, 结合室内土壤碳矿化培养实验结果和研究区的月平均气温以及土壤呼吸温度敏感性(Q₁₀)估算了该区域土壤碳输出, 并分析了其变化原因; 最后, 分析了造成SOC含量变化的主要原因和过程。结果表明: 在退化梯度上, 土壤含水量(SWC)、SOC和全氮(TN)含量、微生物生物量碳氮含量降低; 植物群落组成逐渐从莎草科、禾本科占优势过渡到杂类草占优势, 且植物生物量降低; SOC矿化量降低; 有机碳潜在积累量降低(与AM阶段相比, SD和HD阶段有机碳潜在输入量、输出量和积累量分别降低了16%、18%、15%和59%、63%、41%)。SWC降低引起土壤容重、SOC含量、TN含量、全磷含量、C:N的改变, 进而导致植物功能群分布模式和土壤微生物的变化, 最终引起SOC输入和输出量的降低。SWC降低导致的植物碳潜在输入量的降低是若尔盖湿地高寒草甸退化过程中SOC含量下降的主要原因。     

土壤细菌群落特征对高寒草甸退化的响应

为明确高寒草甸土壤细菌物种组成及功能结构对草地环境恶化的响应规律, 本文采用高通量基因测序技术对高寒草甸未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极重度退化草地土壤细菌的组成、格局和功能进行了研究。结果表明: 高寒草甸土壤优势细菌为酸杆菌门、放线菌门、浮霉菌门、变形菌门和疣微菌门, 在土壤细菌中占比分别为16%‒18%、9%‒12%、12%‒14%、23%‒29%和11%‒12%。退化草地中土壤细菌物种组成明显改变, 变形菌门细菌丰度降低, 酸杆菌门和浮霉菌门丰度增加, 不同草地科水平细菌丰度差异因土层而异。草地退化对细菌Chao1指数无影响, 轻度退化提高了细菌Simpson指数, 重度退化草地土壤细菌Shannon-Wiener指数最高。Faprotax细菌功能分组以化能异养、硝化作用、亚硝酸盐氧化及硫代谢作用为主, 草地退化改变了微生物介导的碳循环、氮循环、硫循环、铁循环和锰循环。重度及极重度退化提高了细菌氨氧化功能作用, 降低了硫化物、亚硝酸盐氧化及尿素水解作用; 草地退化过程中细菌化能异养、芳香族化合物降解及反硝化作用功能等均呈先降低后升高的变化趋势, 中度退化阶段是微生物群落生态功能结构转变的拐点。高寒草甸退化改变了土壤细菌的群落及功能结构, 土壤含水量、pH、总有机碳、全氮、全钾和有效氮磷比是土壤细菌群落及功能结构变化的主要驱动因子。