不同密度杉木林对林下植被和土壤微生物群落结构的影响

为揭示土壤养分和细菌群落对林下植被调控的响应机制, 调查了浙江开化3种林分密度(高密度(KH)、中密度(KM)和低密度(KL))的17年生杉木人工林林下植被和生物量, 测定土壤理化性质, 并基于16S rDNA高通量测序技术分析细菌群落结构变化。结果表明, 3种密度的杉木林下植被地上部分总生物量为0.10-2.10 t·hm^-2, 且优势植物物种差异显著。理化性质测定分析发现, 高密度与低密度林分的土壤pH、有效磷含量差异显著。相关性分析表明, 土壤pH与林下植被中草本、灌木生物量及总生物量均呈显著正相关关系, 土壤有机质含量与灌木植被生物量及林下植被总生物量呈显著正相关关系, 速效钾含量与灌木植被生物量呈显著正相关关系。土壤微生物群落结构分析可知, 3种密度杉木林地土壤中酸杆菌门、变形菌门、放线菌门和绿弯菌门为优势菌群, 总相对丰度占比超过80%。冗余分析(RDA)表明土壤pH、碱解氮、有效磷和速效钾含量是土壤细菌群落结构变化的关键影响因素。酸杆菌门的优势亚群为Gp2、Gp1、Gp3和Gp6, 占酸杆菌群的51.32%-57.38%, 且随林分密度降低, 林下植被增多, Gp1占比增大, Gp2和Gp6占比下降; Gp6相对丰度与pH呈极显著负相关关系。可见, 杉木纯林经营中适度降低林分密度有利于林下植被生长和良好细菌群落结构保持, 有利于维持杉木林地土壤肥力, 实现可持续经营。     

林下植被剔除对杉木林土壤呼吸和微生物群落结构的影响

以湖南会同地区26年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象, 探讨剔除林下植被对土壤呼吸和微生物群落结构的影响。2012年6月将林下植被剔除后, 2012年7月-2014年7月每月测定一次土壤呼吸速率、5 cm土壤温度和含水量, 并分别于2013年7月和2014年7月测定了土壤微生物群落结构和土壤养分数据。研究结果表明: 杉木人工林土壤呼吸具有明显的季节变化规律, 且与5 cm深处的土壤温度呈极显著的正相关关系。林下植被剔除两年内土壤呼吸平均下降了32.8%, 2012年7月-2013年6月下降了42.9%, 2013年7月-2014年7月下降了22.2%。根据土壤呼吸与温度拟合的指数方程所计算出的土壤呼吸的温度敏感性Q₁₀值在对照区为2.10, 林下植被剔除区为1.87, 说明在杉木人工林系统中林下植被剔除2年降低了土壤呼吸的温度敏感性。此外, 林下植被剔除也改变了土壤微生物群落结构。林下植被剔除1年后, 土壤细菌的浓度没有发生改变, 但真菌的浓度降低, 导致真菌与细菌的浓度比值下降。此外, 革兰氏阳性细菌(G⁺)的浓度及其与革兰氏阴性菌(G^-)的比值升高。林下植被剔除2年后, G⁺浓度和G⁺与G^-的浓度比值降低。该研究表明林下植被剔除可以降低土壤呼吸, 从而减少土壤向大气中释放碳; 同时可改变土壤微生物群落结构, 而且其效应受作用时间的影响。     

滴灌对苜蓿根际土壤细菌多样性和群落结构的影响

【背景】细菌作为土壤微生物中的重要类群,能够有效促进土壤物质循环和能量流动,细菌多样性以及群落结构能够反映土壤的质量状况。【目的】了解滴灌条件下苜蓿根际土壤细菌群落结构及多样性变化,探讨土壤环境因子对细菌群落结构的影响。【方法】基于细菌16Sr RNAV3-V4区高通量测序技术,分析比较滴灌与自然降雨两种模式下生长的苜蓿根际与非根际土壤中细菌多样性和群落分布规律,然后采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)探讨土壤环境因子与细菌多样性的关系。【结果】苜蓿根际土壤中细菌多样性丰富,滴灌根际土壤中细菌多样性显著高于自然降雨根际土壤;土壤样品中共检测到细菌46门53纲116目220科469属,主要的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,25.27%-34.42%),其中α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,11.41%-18.97%)为优势亚群,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,1.00%-4.54%)为优势属。相较于自然降雨,滴灌条件下苜蓿根际土壤细菌的6个门和16个属的群落结构发生显著变化;此外,RDA分析表明,不同环境因子对微生物群落的影响不同,滴灌根际土壤中9个细菌属的丰度与全磷、全钾、有效磷、碱解氮、有机质、土壤中性磷酸酶以及土壤脲酶的含量显著正相关。【结论】滴灌作为新型节水技术,在促进植物生长、提高产量、节约成本的基础上增加了植物根际土壤中细菌多样性和丰度,该结果为新型灌溉体制的改革以及土壤微生物资源的开发利用提供科学数据。     

机场草坪植被调控对土壤细菌群落结构与功能的影响

为了探究植被调控对土壤细菌群落结构和功能的影响,对天津滨海国际机场草地植被进行单一草坪植物建植和高强度刈割,在调控后第3年的春、夏、秋季节取调控区土壤样本,利用16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt软件,分析了不同植被调控方式下土壤细菌组成、多样性及季节性变化,预测细菌功能特征。结果表明,各样地共有的优势菌门（相对丰度>5%）有变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）。与对照区相比,刈割调控区土壤放线菌门相对丰度显著增加;单一草坪建植调控区,夏季土壤芽单胞菌门相对丰度显著增加（P<0.05）。刈割调控、高羊茅及黑麦草调控区,土壤细菌门之间相关性较对照分别减弱21.4%、46.4%和67.9%,使细菌网络结构更为简单。夏季和秋季3个调控区土壤细菌群落的Shannon指数和Chao1指数显著高于对照区,而秋季Simpson指数显著低于对照区（P<0.05）。KEGG代谢途径差异分析可知,刈割调控、高羊茅和黑麦草调控区,土壤细菌分别有25、24和23个代谢通路的功能基因丰度显著低于对照区,主要体现在聚糖的生物合成与代谢、细胞运动、细胞生长与死亡、核苷酸代谢等通路上。可见,机场植被调控改变了土壤细菌群落的组成,简化了细菌网络结构,代谢功能也明显下降。     

鄱阳湖湖泊细菌群落组成及结构——以松门山为例

于2011年5月在鄱阳湖——松门山湖区采集底泥与表层水样,分别提取了表层水体浮游和底泥微生物基因组DNA,利用454高通量测序技术对细菌的16S rRNA基因进行了序列测定,分析了湖泊底泥细菌、水体浮游细菌群落结构特征。结果显示:底泥细菌OTUs(Operational Taxonomic Units)为1454,表层水体浮游细菌OTUs为269;底泥细菌群落比表层水体更加多样化,底泥细菌的物种数大大多于表层水体。同时,底泥细菌群落与表层浮游细菌群落结构存在显著差异。物种分类显示鄱阳湖底泥细菌种类隶属于20门,228属,其中优势种群为δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia);表层水体浮游细菌隶属于13门116属,优势种群为β-变形菌纲、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)。结果进一步揭示,无论是浮游细菌群落还是沉积物细菌群落,优势细菌种群的基因型多样性更高。     

关于杉木林下植被对改良土壤性质效用的研究

为了防治连栽杉木人工地力衰退,本文重点论述通过间代,增大林内透光度,降低林分郁闭度,林下植被,改良土壤理、化性质和提高生物活性。研究结果表明：在郁闭度０．７以下的林分中,林下植被发育迅速,间代４－５ａ后,每公顷生物量可达到４－５ｔ,有交地提高了土壤中营养元素含量,增加了土壤中三大类微生物数量,并使微生物类群也发生了明显的变化,有效地维护和恢复了土壤功能。     

外源氮素调控C/N比对杉木林凋落叶细菌群落结构的影响

为探究不同C/N比对杉木凋落叶分解特性的影响,通过添加外源氮,采用分解袋法,分析林下植被保留和林下植被去除2种林分中不同C/N比值的杉木凋落叶分解300 d时细菌群落结构差异。研究显示：一定范围内,初始C/N比降低有利于杉木凋落叶分解和细菌群落多样性提升,过低的C/N比则具有抑制作用;相比于林下植被去除,林下植被保留管理措施更有利于杉木凋落叶的分解,且细菌群落多样性更高,但当初始C/N比值为20.3时,杉木凋落叶分解所受的抑制作用更为明显;在门水平上,变形菌门、放线菌门和浮霉菌门为杉木凋落叶中主要优势种群;在属水平上,慢生根瘤菌属、嗜酸栖热菌属和Singulisphaera属在杉木凋落叶中相对丰度较高;不同处理间的杉木凋落叶细菌群落结构具有显著差异,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门等细菌门中的多类细菌相对丰度差异显著;在门分类水平上,杉木凋落叶C/N比值与主要细菌种群相对丰度的相关性最高,C/P比值与杉木凋落叶细菌群落结构变异的相关性最高;在属水平上,杉木凋落叶全碳含量、C/N比值和全钾含量与主要细菌种群相对丰度的相关性最高,全钾含量与杉木凋落叶细菌群落结构变异的相关性最高。结果表明初始C/N比的降低改变了杉木凋落叶细菌群落结构,进而作用于杉木凋落叶的分解。     

云南松林次生演替阶段土壤细菌群落的变化

土壤细菌多样性是维持森林生态系统功能的关键因子,森林演替是影响其动态变化的重要因素.研究云南松林不同演替阶段土壤细菌群落结构及其多样性的变化规律,有助于深入理解森林生态系统恢复过程的驱动机制.本研究以云南省永仁县皆伐后形成的针叶林、针阔混交林和常绿阔叶林为对象,基于Illumina Hiseq高通量测序技术,分析森林演...     

施肥对东北春玉米根际土壤细菌群落结构的影响

目的：研究施肥对东北春玉米根际土壤细菌群落结构的影响,为东北春玉米土壤改良提供科学依据。方法：设置CK（对照,复合肥,65 cm小垄种植）、KF处理（配方施肥,65 cm小垄种植）、BMP处理（配方施肥,130 cm大垄双行种植）3个处理,采用高通量测序技术,比较不同处理间土壤细菌群落结构组成和多样性。结果：CK、KF、BMP 3个处理共鉴定出1 372种细菌群落。在不同大小的垄间施用不同比例的肥料种植春玉米,均能提高土壤根际细菌群落组成和群落多样性;各处理土壤细菌指数排序为BMP> KF> CK;CK丰富度指数和Shannon指数与处理KF、BMP存在显著差异。优势细菌门水平结构组成分析中均表现为以变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）等为优势的细菌门类,优势细菌属水平结构组成分析中均表现为鞘氨醇单细胞属（Sphingomonas）、念珠菌固体杆菌属（Candidatus Solibacter）、芽单胞菌属（Gemmatimonas）等为优势菌属;各处理土壤细菌群落在门水平上的PCA分析中...     

水产养殖不同物种对水体和沉积物中细菌群落的影响

为探究水产养殖中养殖不同物种对水体和沉积物中细菌群落的影响,以养殖克氏原螯虾(Procambarus clarkii, PC)和中华鳖(Pelodiscus sinensis, PS)的水体和沉积物样品为研究对象,利用基于16S rRNA基因的高通量测序技术,对细菌群落多样性和群落组成进行分析,并结合环境因子,探究水产养殖对细菌群落的影响。结果显示,水体和沉积物中细菌群落的α多样性均呈现PS>PC的显著差异(P<0.05)。非度量多维尺度分析的结果显示,PC和PS区的水体和沉积物细菌群落结构均呈现明显差异。冗余分析(RDA)的结果表明,水体氨氮(NH~+₄-N)和硝酸盐氮(NO~-₃-N)是影响水体细菌群落结构的最主要环境因子,沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和有机碳(OC)均对沉积物细菌群落结构有显著影响(P<0.05)。PC和PS区中的细菌隶属于34门、114纲、258目、504科和955属,水体中共筛选出了11个优势菌门(相对丰度>0.5%),沉积物中筛选出了13个。2个养殖区域的水体样品中共筛选出了15个优势(...     

杉木人工林土壤微生物群落结构特征

采用氯仿熏蒸法、稀释平板法和磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)方法,分析了常绿阔叶林转变成杉木人工林后土壤微生物种群数量和群落结构的变化特征.结果表明:常绿阔叶林转变为杉木人工林后,林地土壤的微生物生物量碳、可培养细菌和放线菌数降低.杉木人工林地总PLFAs、细菌PLFAs、真菌PLFAs比常绿阔叶林分别降低了49.4％、52.4％和46.6％,革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs远低于常绿阔叶林.杉木人工林根际土壤微生物生物量碳、可培养细菌和放线菌数显著高于杉木人工林林地土壤,根际土壤中总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs的含量也高于林地土壤,但真菌PLFAs和细菌PLFAs之比却低于林地土壤.对土壤微生物群落结构进行主成分分析发现,第1主成分和第2主成分共解释了土壤微生物群落结构变异的78.2％.表明常绿阔叶林与杉木人工林土壤的微生物群落结构间存在差异.     

中亚热带地区氮沉降对杉木幼林土壤细菌群落多样性及组成的影响

大气氮沉降量持续增加已经成为当前关注的热点.土壤细菌群落作为土壤环境中大量存在的微生物,在养分循环过程中发挥着不可忽视的作用.在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点,我们在野外模拟大气氮沉降试验,通过16S rDNA扩增子测序,研究中亚热带地区杉木幼林土壤细菌群落多样性和组成对氮沉降的响应.结果表明:短期施氮对研究区的土壤细菌群落多样性和组成并未产生显著影响,但高氮处理显著改变敏感菌群相对丰度,如富营养型类群丰度增加、贫营养型类群丰度降低.土壤细菌群落的营养策略发生变化,这可能是受到了养分有效性的驱动.因此,了解土壤细菌群落和养分分配格局对氮沉降的响应,有助于提高我们对未来环境的预测能力.     

采伐剩余物不同处理方式对杉木幼林土壤有机氮组分的影响

采伐剩余物不同处理方式会改变输入土壤的有机质数量和质量,直接或间接影响土壤的养分组成与含量。氮作为重要的土壤养分之一,其有机氮组分对采伐剩余物不同处理方式的响应仍不明确。本研究在福建省三明市格氏栲自然保护区内,对50多年生的杉木成熟林皆伐后的采伐剩余物分别进行清除、保留、火烧处理,并种植杉木5年时,采用H₂SO₄水解法对不同土层(0～10、10～20 cm)土壤有机氮组分及其影响因素进行研究。结果表明: 保留处理显著提高了土壤有机氮及活性组分的含量。0～10 cm土层中,保留处理土壤有机氮含量(3.36 g·kg^-1)分别是清除处理、火烧处理的1.5和1.3倍,活性氮Ⅰ、Ⅱ含量也以保留处理最高;10～20 cm土层中,保留处理土壤有机氮和活性氮Ⅱ含量(2.20、0.73 g·kg^-1)也显著高于清除和火烧处理,而且保留处理的活性氮指数Ⅱ(33.9%)显著高于火烧处理(26.1%)。两个土层均以保留处理的总碳、可溶性有机碳、可溶性有机氮含量,以及微生物生物量碳、氮最高。与清除处理相比,保留处理显著提高0～10 cm土层细菌(革兰氏阳性菌、阴性菌)含量;10～20 cm土层中,保留处理的真菌含量最高,放线菌含量最低。相关分析表明,土壤有机氮及活性组分与土壤总碳、可溶性有机碳、可溶性有机氮、微生物生物量及土壤细菌(革兰氏阳性菌、阴性菌)、真菌呈显著正相关,与放线菌呈显著负相关。保留处理有利于提高土壤有机氮及活性氮组分含量,改善土壤生化性质,对土壤微生物群落组成具有积极的影响,是维持土壤肥力和提高森林生产力的有效经营管理措施。     

不同发育阶段杉木人工林对土壤微生物群落结构的影响

采用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE),分析土壤细菌16S rDNA和土壤真菌28SrDNA特异性片段多态性,研究了不同发育阶段杉木人工林对土壤微生物群落结构的影响.结果表明:土壤微生物群落结构随着杉木人工林的发育年龄而改变,杉木人工林土壤微生物群落多样性和丰富度随杉木生长发育显著增加(P<0.05),但均显著低于次生阔叶林(P<0.05);聚类分析表明,不同发育阶段杉木人工林土壤真菌群落相似性均<60%,而土壤细菌群落相似性最高可达65%,由此可推测不同发育阶段杉木人工林土壤真菌群落结构变化较土壤细菌群落结构变化剧烈;相关性分析表明,不同发育阶段杉木人工林土壤速效氮、碳氮比与土壤微生物群落多样性显著相关(P<0.05).本研究表明,长期种植单一杉木人工林能够通过改变土壤理化性质来影响土壤微生物群落组成,进而影响森林生态系统养分循环,导致人工林林分生产力下降.     

模拟氮沉降和灌草去除对杉木人工林地土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是陆地生态系统重要的分解者和地上-地下相互作用的纽带。本文以亚热带杉木(Cunninghamia lanceolateata)人工林为对象, 通过模拟林冠层氮沉降和林下灌草去除, 设置4种处理, 包括: 对照(CK)、灌草去除(UR)、氮沉降(N)和氮沉降加灌草去除(N × UR)的野外控制实验, 研究土壤微生物群落结构的响应。本实验分别于2016年4月(春季)和10月(秋季)采集0-10 cm层土壤样品, 运用磷脂脂肪酸法(PLFAs)分析土壤微生物群落结构。结果表明: (1) 10月份土壤微生物总PLFAs量及其他类群土壤微生物PLFAs量显著高于4月份(P < 0.05), 真菌/细菌比值没有显著差异。土壤微生物PLFAs中细菌占优势, 其次为真菌, 放线菌的占比最小; (2)相比CK处理, UR处理下土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、革兰氏阴性菌PLFAs量和放线菌PLFAs量有增加趋势, 但未达到显著差异水平(P > 0.05); (3)相对CK, UR、N和N × UR处理降低了4月份土壤微生物多样性(H°)和均匀度指数(J), 但提高了10月份土壤微生物多样性指数; (4)冗余分析表明, 土壤硝态氮和总磷含量与土壤微生物群落之间呈现显著相关。本研究表明土壤微生物PLFAs在各处理下都表现出明显的季节动态; 短期内林下灌草去除对土壤微生物PLFAs影响表现出一定的促进作用, 氮沉降对土壤微生物群落影响还不甚明显, 需要长期的监测研究来评估两者及其交互作用对土壤微生物群落及其功能的影响。     

阔叶和杉木人工林对土壤碳氮库的影响比较

通过比较我国亚热带地区19年生阔叶人工林和杉木人工林土壤碳氮储量,探讨树种对土壤碳氮库的影响.结果表明：阔叶人工林0～40 cm土层碳储量平均为99.41 Mg·hm^-2,比杉木人工林增加33.1%;土壤氮储量为6.18 Mg·hm^-2,比杉木人工林增加22.6%.阔叶人工林林地枯枝落叶层现存量、碳和氮储量分别是杉木人工林的1.60、1.49和1.52倍,两个树种的枯落叶生物量、碳和氮储量均有显著差异.枯枝落叶层碳氮比值与土壤碳、氮储量之间呈显著负相关.阔叶人工林细根生物量(0～80 cm)是杉木林的1.28倍,其中0～10 cm土壤层细根生物量占48.2%;阔叶人工林细根碳、氮储量均高于杉木人工林.在0～10 cm土层,细根碳储量与土壤碳储量具有显著正相关关系.阔叶树种比杉木的土壤有机碳储存能力更大.     

杉木人工林取代天然次生阔叶林对土壤生物活性的影响

对我国亚热带南、中、北3个区带杉木人工林与天然次生阔叶林表层土壤化学性状、土壤生物活性特征进行研究.结果表明,杉木人工林取代天然次生林阔叶林后表层土壤总有机碳含量下降31.51%～58.24%,土壤全氮、全磷、pH值以及土壤C/N、C/P比亦呈下降趋势;杉木人工林取代天然次生阔叶林后表层土壤细菌、真菌数量减少;土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性下降,而土壤多酚氧化酶活性增加8%～40%;杉木人工林与天然次生林阔叶林相比,土壤呼吸强度下降51.15%～54.48%.相关分析发现,土壤总有机碳与土壤多酚氧化酶活性呈负相关(R=-0.723,n=18),与土壤全氮、全磷及其它土壤酶活性呈正相关.杉木人工林取代天然次生林阔叶林使林内表层土壤质量恶化.杉木人工林土壤有机质丢失是导致杉木人工林土壤养分减少、土壤生物活性下降的重要原因.     

生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响

通过培养试验,利用¹³C标记技术研究不同热解温度制备的生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响,为生物质资源有效利用和亚热带人工林固碳管理提供科学依据.生物质炭制备材料分别为木荷(阔叶树种)和杉木(针叶树种)凋落物,培养温度为25 ℃,时间为112 d.结果表明: 在整个培养阶段,与对照土壤相比,不同生物质炭添加对土壤原有有机碳矿化的影响均呈现先促进后抑制的规律,具体表现为杉木生物质炭处理仅在培养0～3 d表现为显著促进作用,在7～112 d均呈现为显著抑制作用,而木荷生物质炭处理则在培养0～14 d表现为促进作用,在28～112 d均表现为显著的抑制作用.培养结束时,3种杉木生物质炭(350、550和750 ℃)处理均显著抑制了土壤原有有机碳矿化,2种木荷生物质炭(350和550 ℃)处理也表现为显著的抑制作用.木荷生物质炭和杉木生物质炭的分解率介于0.8%～2.8%,随着热解温度的升高,生物质炭的分解率呈下降趋势,且同一热解温度下木荷生物质炭的分解率显著高于杉木生物质炭.上述结果表明,原材料和制备温度是生物质炭影响土壤原有有机碳矿化和生物质炭分解的重要因素.     

杉木采伐迹地营造阔叶树种对土壤微生物生态化学计量特征的影响

研究土壤微生物生物量及其生态化学计量特征对造林树种转换的响应,对深入了解森林生态系统土壤养分循环和有效性具有重要意义。本研究以1993年春在二代杉木采伐迹地上营造的26年生米老排和杉木人工林为对象,采用氯仿熏蒸法测定了0～40 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)的变化。结果表明: 与杉木人工林相比,米老排人工林0～10 cm土层MBC和0～20 cm土层MBN和MBP均显著提高, 0～20 cm土层MBC/MBP和10～20 cm土层MBN/MBP显著降低。两种人工林所有土层MBC/MBN均无差异。相关分析显示,土壤含水率、总有机碳、总氮、全磷、有效磷与MBC、MBN和MBP呈显著正相关,而与MBC/MBP和MBN/MBP呈显著负相关。逐步线性回归分析表明,MBN和MBP主要受土壤总氮和有效磷的影响,而MBC/MBP和MBN/MBP主要受有机碳和有效磷的驱动。研究表明,造林树种从杉木转换成米老排能够增加表层土壤微生物生物量,加速氮磷养分周转,增加土壤氮磷养分供应能力。米老排人工林土壤MBP的增加可能在一定程度上缓解了树木生长的磷限制。