微塑料对稻田土壤温室气体排放和微生物群落的影响

微塑料因在土壤环境中广泛存在及其潜在的生态风险而受到越来越多的关注。微塑料的赋存会改变土壤理化性质,并对土壤微生物群落及其驱动的生物地球化学过程产生影响,而相关研究尚处于起步阶段。可生物降解塑料作为传统塑料的替代品,越来越多地应用于农业活动,并释放到土壤中。然而,可生物降解微塑料对土壤微生物特性产生影响的研究鲜有报道。基于此,本试验以我国三江平原水稻田土壤为研究对象,选取了2种常见的微塑料为试验材料,分别为传统型微塑料聚丙烯(Polypropylene,PP)和可降解微塑料聚乳酸(Polylactic acid,PLA),进行了为期41d的微宇宙培养实验,旨在分析不同浓度与类型的微塑料对土壤可溶性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)含量及官能团特征、温室气体排放以及微生物群落结构的差异性影响。结果表明,传统型微塑料PP与可降解微塑料PLA添加均对土壤理化性质与微生物群落产生显著影响。其中,微塑料添加大体上增加了土壤DOC含量,PLA的促进作用较为明显,且增加含量与微塑料添加量呈正相关;PP和PLA均影响土壤DOC分子结构,削弱了土壤团聚化程度并促进了大分子量DOC化合物的生成;微塑料的添加促进土壤CH₄排放,而有效抑制了土壤CO₂排放;微塑料显著改变了土壤细菌和真菌群落的丰富度与多样性。相关分析结果表明,土壤CO₂累计排放量与芳香族化合物结构及疏水性等官能团特征、变形菌门(Proteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)均呈显著正相关关系。以上结果表明,微塑料添加改变了土壤DOC含量及官能团特征与微生物环境,进而影响土壤温室气体排放。本研究为今后微塑料对土壤地球化学和微生物特性的影响研究提供了科学的思路,同时也有助于评估微塑料对土壤生态系统的生态风险。     

3种混交林造林初期土壤真菌群落结构特征

土壤微生物是参与陆地生态系统生物地球化学循环过程的重要成员。造林可以显著影响土壤微生物群落结构与功能,但造林初期驱动的土壤理化因子变化对土壤微生物结构与功能的影响尚不清楚。通过分析由珍稀乡土树种组成的三种新造混交林(BB:银杏Ginkgo biloba-桢楠Phoebe zhennan;CB:香椿Toona sinensis-红豆杉Taxus wallichiana-桢楠Phoebe zhennan;MB:鹅掌楸Liriodendron chinense-乐昌含笑Michelia chapensis-香椿Toona sinensis-玉兰Yulania denudata)表层(0-20 cm)土壤真菌群落组成、功能类群及其土壤理化因子,并以草灌化未造林地作对照(CK),研究土壤真菌群落结构和功能对不同林型造林初期的响应。结果表明:(1)不同林型土壤真菌群落丰富度、多样性指数高于CK,表现为MB＞BB＞CB＞CK,主要受到土壤孔隙度、水解性氮的影响。(2)土壤真菌门水平优势类群在不同处理间无显著差异,其中子囊菌门占绝对优势,MB中的被孢霉门相对丰度显著高于CK(P＜0.05)。与CK相比,球囊菌门与Leptodiscella相对丰度在各林型中均降低。(3)通过非度量多维尺度(NMDS)与置换多元方差(Adonis)分析表明,造林初期,造林土壤真菌群落结构与CK存在显著差异(P＜0.01)。冗余分析(RDA) 分析表明全钾、水解性氮、土壤容重及土壤碳氮比是影响真菌群落指示种的主要土壤理化因子;被孢霉门与水解性氮、碳氮比、全氮、非毛管孔隙度、含水率均呈正相关,与全钾呈负相关。(4)真菌群落主要以腐生营养型为主,病理营养型次之;造林后腐生营养型真菌相对丰度降低,而土壤腐生菌的相对丰度在BB与MB处理中反而显著增加(P＜0.05);MB处理中动物病原菌的相对丰度显著增加(P＜0.05);真菌优势功能类群主要受到土壤pH、土壤孔隙度、土壤碳氮比(C/N)、土壤有机质、全氮、全钾的影响。造林初期土壤真菌群落结构与功能类群发生了显著改变,阔阔混交林较针阔混交林变化更加明显,其中多种阔叶树混交林病原菌相对更高。     

亚热带森林转换对土壤无脊椎动物群落结构的影响

受人类活动干扰的增加,亚热带森林频繁转换为次生林和人工林,可能显著影响土壤无脊椎动物群落结构及其生态功能,但当前的认识并不一致。因此,于2022年7月调查了亚热带天然常绿阔叶林转换为次生林、米槠人工林、杉木人工林后土壤无脊椎动物群落结构特征。共捕获土壤无脊椎动物659只,丰度为26540只/m²,隶属1门6纲13目59科,其中蚁科和球角 虫 兆 科为优势类群。森林转换改变了土壤无脊椎动物群落组成和多样性。天然林向米槠人工林和杉木人工林转换后,土壤无脊椎动物丰度和类群均明显降低,其中大型土壤无脊椎动物丰度的响应更为敏感,在2种林型中分别显著降低了33.58%和36.53%。尽管林型转换对土壤无脊椎动物群落多样性指数无显著影响,但改变了土壤无脊椎动物群落组成,其中天然林与杉木人工林群落组成极不相似(J ＜ 0.25),等节 虫 兆 科为杉木人工林优势类群,占比达到59.84%。冗余分析显示,土壤湿度、凋落物现存量和凋落物磷含量是影响土壤无脊椎动物群落的主要因子,对土壤无脊椎动物群落的解释率为69.30%。可见,林型转换可能通过改变土壤理化性质和凋落物质量,调控土壤无脊椎动物群落结构。     

凋落物和根系对沂蒙山区三种森林恢复方式土壤酸性磷酸酶动力学特征的影响

酸性磷酸酶动力学特征可反映不同底物供应下土壤磷转化状况。以人工恢复的引进种黑松人工林和本地种栓皮栎人工林以及自然恢复的天然次生林为研究对象,开展凋落物添加去除和根系去除对土壤酸性磷酸酶动力学特征的影响研究。结果表明:(1)三种森林恢复方式下土壤酸性磷酸酶活性和最大反应速度(V_max)均为双倍凋落物＞对照＞去除凋落物＞去除根系＞无输入;(2)改变凋落物和根系输入对酸性磷酸酶的半饱和常数(K_m)和催化效率(V_max/K_m)影响不大;(3)酸性磷酸酶活性受速效磷含量的反馈调节;土壤氮可利用性和含水量显著影响酸性磷酸酶活性。改变凋落物和根系输入对引进种黑松人工林土壤有机磷转化能力影响最大,天然次生林次之,本地种栓皮栎人工林最稳定。根系对土壤酸性磷酸酶动力学特征的影响大于凋落物。其结果可为暖温带森林恢复,应对气候变化和森林防火、收集凋落物等管理措施提供理论依据。     

彭州市不同土地利用方式土壤小型分解者群落结构和功能

分解作用是农业生态系统养分循环的重要环节,也是影响 农田土壤肥力和生产力的关键过程。土地利用方式不仅显著影响了农田中的土壤微生物和线虫等小型分解者群落的结构特征,还可能改变其生态功能,进而影响分解作用。但是,农业生态系统中的生境变化如何影响了分解作用速率仍不明确,不同土地利用方式下环境因子、土壤生物群落和分解作用之间的动态关系如何也不清楚。利用"茶包指数"量化了彭州市典型农区内农田、撂荒地、经济林和杂木林四种生境下的分解速率,并调查比较了各生境下的环境因子和土壤小型分解者群落结构和功能的差异。研究结果发现杂木林和撂荒地的分解速率最快,其次为经济林和农田。有乔木覆盖的生境中土壤小型分解者的丰度相对更高,食物网趋于成熟稳定。在人为管理更频繁的农田和经济林,共生和腐生真菌的丰度显著下降,地下食物网的连通性也弱于受干扰程度低的半自然生境,但病原菌的丰度也较低。土壤细菌是调控分解速率最重要的分解者类群;生境中地上植物丰富度的增加、土壤pH、容重和含碳量的升高均有助于加快分解速率。在彭州市推行农林间作模式,增加地上生境复杂度并合理进行人为管理能够更好地维持地下食物网复杂度和连通性,促进分解作用快速、彻底地进行,对维持土壤养分和健康,提高生产力具有重要意义。     

高寒草地土壤温室气体排放对放牧的响应研究进展

高寒草地生态系统具有独特的地理环境和气候特征,对放牧干扰十分敏感,在全球温室气体通量中贡献突出,研究高寒草地放牧对土壤温室气体排放的影响机制具有重要意义。本文总结高寒草地温室气体源/汇特征、不同放牧方式对土壤微环境和微生物群落结构的影响,发现高寒草地主要是CO₂源、CH₄汇、N₂O源。放牧通过家畜选择性采食、践踏和排泄物返还等多重机制作用于地上植物、土壤结构、温度、湿度和养分,进而影响地下微生物及温室气体通量。本文旨在为高寒草地生态系统健康发展和管理及缓解全球气候变化提供科学依据,并对未来研究方向进行展望。     

Rpf蛋白：一种激活休眠状态放线菌的复苏促进因子

放线菌能产生多样性丰富的小分子化合物,但大多数放线菌因为处于“活的尚未培养”状态而无法分离培养。造成“活的尚未培养”状态的原因之一可能是由于一些环境因素,例如有机物、重金属、抗生素等胁迫使细胞处于休眠保护状态,直到遇到适宜的条件才能继续复苏生长。复苏促进因子（Resuscitation-Promoting Factor,Rpf）是由某些放线菌分泌的一类蛋白质,首次在藤黄微球菌（Micrococcus luteus）中发现,之后人们对Rpf蛋白的功能和分布给予了更多的关注。Rpf蛋白能促进一些休眠的革兰氏阳性细菌复苏,这为“活的尚未培养”放线菌的分离培养提供了可能性。同时,针对一些致病放线菌物种,开发Rpf蛋白抑制物为相关疾病的治疗也提供了一条新的途径。基于此,本文对Rpf蛋白的结构组成、特征功能、作用机制及应用前景进行了简要的概述。     

一株抗茶炭疽菌和魔芋镰刀菌的淀粉酶产色链霉菌的分离、鉴定及生防潜能

【背景】放线菌是一类重要的生防菌,具有强大的代谢活性,能产生抗生素、酶、酶抑制剂和激素等天然产物抑制病原物生长。【目的】从茶树根际分离得到放线菌,研究候选放线菌对茶炭疽菌和魔芋镰刀菌的抑菌活性及其生防潜能。【方法】分别以茶炭疽病致病菌Colletotrichum camelliae和魔芋茎腐病致病菌Fusarium solani为指示菌,采用土壤稀释涂布法、平板对峙法和菌丝生长速率法,从茶树根际土壤中分离、筛选拮抗放线菌,并根据菌株的形态特征、生理生化特性和系统发育分析结果对其进行分类鉴定,并开展候选放线菌的产促生相关物质和分泌细胞壁水解酶能力的定性检测试验。【结果】共分离得到14株拮抗放线菌,菌株A-dyzsc04-2的拮抗效果最强,被鉴定为淀粉酶产色链霉菌（Streptomyces diastatochromogenes）。该菌株的活菌体对C. camelliae和F. solani的抑制率分别为66.71%±1.23%和71.59%±2.46%,其无菌发酵滤液对2种指示菌的抑菌率均大于90%;此外,菌株A-dyzsc04-2还具有产嗜铁素和葡聚糖酶以及溶解无机磷的能力。【结论】菌株A-dyzsc04-2是一株优良的生防菌,具有较高的开发利用价值,研究结果为菌株A-dyzsc04-2防治茶炭疽病和魔芋茎腐病提供了理论支撑。     

施肥对玉米田大型土壤动物群落的影响

采用手捡法对玉米田秸秆回填及施肥处理条件下大型土壤动物群落组成及多样性进行研究。结果表明,玉米田内土壤动物数量与施肥情况有关。不同施肥处理玉米田内土壤动物个体总数从多到少依次为：NPK正常施肥秸杆不回田处理〉不施肥处理;全部秸杆回田处理〉CK对照处理（秸杆不回田、不施肥）。土壤动物类群数依次为：NPK正常施肥秸杆不回田处理=不施肥处理（全部秸杆回田）〉CK对照处理（秸杆不回田,不施肥）。生物多样性指数分析表明,不同处理之间生物多样性无明显差异,但在玉米生长不同时期内,生物多样性有明显差异。     

土壤微生物碳素利用效率研究进展

土壤微生物碳素利用效率(CUE)是指微生物将吸收的碳(C)转化为自身生物量C的效率,也称为微生物的生长效率。土壤微生物CUE是生态系统C循环中的重要生理生态学参数,影响着生态系统的C固持、周转、土壤矿化以及温室气体排放等过程。在全球环境变化背景下,认识土壤微生物CUE的变异及其影响机制,对于更好的认识生态系统C循环过程及其对全球变化的响应具有重要意义。概述了CUE的定义及其测定方法,重点综述和分析土壤微生物CUE的变异及影响因素取得的研究进展。基于现有研究的分析得出,土壤微生物CUE通常表示为微生物的生长与吸收的比值,分为基于微生物生长速率、微生物生物量、底物吸收速率和底物浓度变化等方法进行测定。土壤微生物CUE在0.2—0.8的范围内变化,这种变异主要受到来自热力学、生态环境因子、底物养分质量和有效性、化学计量平衡以及微生物群落组成的影响。今后土壤微生物CUE的研究应加强对微量代谢组分的定量分析,生物和环境要素交互影响的调控机理解析,以及微生物动态生理响应过程的碳循环模型优化。