基于Biolog-ECO方法的两种不同草原中5种不同植物根际土壤微生物群落特征

【背景】土壤微生物是草原生态系统的重要组成部分,在调节植物生长、促进土壤结构的形成及维持草原生态系统功能和稳定性等方面有着不可替代的作用。【目的】探究内蒙古自治区四子王旗两种不同草原中5种不同植物根际土壤微生物群落代谢功能的多样性。【方法】利用Biolog-ECO微平板法分析四子王旗荒漠草原中阿德格和格根塔拉2个样地中短花针茅、冷蒿、细叶葱、阿尔泰狗娃花和银灰旋花5种植物根际土壤微生物群落多样性特征。【结果】两种不同草原中5种不同植物根际土壤中可培养微生物数量存在显著性差异(P0.05),阿德格草原中短花针茅根际土壤中可培养微生物总数显著高于其他植物根际,格根塔拉草原中阿尔泰狗娃花根际土壤中可培养微生物总数显著高于其他植物;两样地不同植物根际土壤微生物的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)均表现为格根塔拉样地高于阿德格样地,而且呈"S"型变化。培养96 h后格根塔拉草原5种植物的Shannon指数与Simpson指数高于阿德格草原,同时银灰旋花根际土壤微生物多样性指数在两个草原中差异极显著;两个草原不同植物根际土壤微生物对碳源的利用主要是氨基酸类和碳水化合物碳源,对于L-天门冬酰胺、r-羟基丁酸、L-丝氨酸和D-半乳糖醛酸等碳源的功能微生物显著富集,根际土壤微生物的AWCD和多样性指数与细菌、放线菌以及土壤微生物总数呈极显著正相关性(P0.01),均匀度指数与细菌、放线菌以及土壤微生物总数量呈显著负相关性(P0.05)。【结论】不同植物根际土壤微生物对碳源的利用能力和偏好出现差异,而且根际土壤微生物数量越高,微生物碳代谢能力、微生物群落多样性越丰富。     

高通量测序分析重庆地区茅苍术根际丛枝菌根真菌多样性

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是土壤微生物区系中分布最广泛的一类菌根真菌,能与地球上90%的维管植物形成共生体,可通过调节植物的生理代谢过程增强植物的抗逆性。【目的】揭示重庆地区中药材茅苍术根际土壤中AMF的结构与组成,解析土壤因子对AMF类群的影响。【方法】以重庆地区茅苍术主产地彭水县、秀山县、石柱县、南川区和酉阳县2-3年生茅苍术根际土壤为材料,利用Illumina MiSeq 2500测序平台进行真菌扩增子测序,分析不同地点土壤的茅苍术根际AMF类群组成和多样性的差异。【结果】茅苍术的菌根侵染率均在50%以上,每10g风干土壤中孢子含量在50个以上,最高达到144个。根际土壤共检测到球囊菌门Glomeromycota的3纲4目8科9属AMF,包括Glomus、Claroideoglomus、Gigaspora、Paraglomus、Archaeospora、Ambispora、Acaulospora、Diversispora和Scutellospora,其中前6属为5个区县土样共有。球囊霉属(Glomus)相对丰度最高,达67%,为所有地区茅苍术根际样本中的优势类群。冗余度分析(redundancy analysis,RDA)表明,土壤pH对AMF群落组成影响最大。pH、有机质、碱解氮、速效钾与Shannon指数呈正相关,有效磷与之呈负相关;各土壤因子与Simpson指数的相关性则相反。5个土壤因子均与丰度(Chao1)指数呈负相关。另外,pH、有机质与均匀度(ACE)指数呈正相关;碱解氮、速效钾、有效磷与之呈负相关。【结论】茅苍术根际土壤中AMF资源丰富,土壤因子对AMF群落组成和丰度影响显著,是导致AMF群落结构地理分布格局差异的重要原因之一。     

极耐盐碱固氮菌的分离鉴定及固氮特性研究

我国盐碱土面积约9913万hm²,其中pH值高于9、盐含量大于0.6%的重度盐碱地每年以1.4%的速率增长。利用固氮微生物改善植物根际环境,提高作物产量,是盐碱地改良的重要方法。[目的] 从来自海南省三沙市热带珊瑚岛礁的土壤中,分离鉴定自生固氮菌,为极端盐碱地改良提供候选菌株。[方法] 通过形态学观察、生理生化特征分析和16S rRNA序列测定等方法进行菌种鉴定,分析其固氮、耐盐碱和促生长特性,盆栽试验验证其对玉米主要农艺性状的影响。[结果] 获得1株极端耐盐碱的固氮细菌DJ-1,其菌落呈圆形,菌体杆状,大小（0.5-1.3）μm×（0.3-0.5）μm,革兰氏染色阴性,与根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens）的16S rRNA序列高度同源,确定其为根癌土壤杆菌。DJ-1在pH 9、NaCl含量为1%-4%的培养基上可正常生长,能耐受pH 12、NaCl含量8%的环境。从中克隆到固氮酶基因nifH。盆栽试验结果表明,DJ-1可显著促进玉米生长。[结论] 菌株DJ-1能耐受极端盐碱条件,且具有较强的固氮和促生长能力,有可能作为贫瘠盐碱耕地改良功能菌剂的候选菌株。     

水热增加下黑土细菌群落共生网络特征

黑土是有机质含量高且肥沃的土壤类型之一,气候变化会显著改变黑土中微生物群落的结构,同时影响群落间的潜在相互作用关系。[目的] 揭示水热增加对黑土中的细菌群落结构及潜在互作关系的影响。[方法] 基于土壤移置试验,采用16S rRNA高通量测序解析农田黑土（原位黑土、水热增加1和水热增加2）中的细菌群落结构对水热增加的响应;使用CoNet构建微生物群落共生网络,识别共生网络中的枢纽微生物;利用结构方程模型、相关性分析探究水热条件变化下土壤性质、微生物交互作用、多样性之间的直接、间接关系。[结果] 黑土中的微生物以疣微菌、变形杆菌、酸性杆菌和放线菌为主。水热增加下土壤微生物共生网络的拓扑性质发生显著变化,网络中表征微生物潜在竞争关系的负连线随着水热增加而显著增加。气候因素通过改变微生物潜在相互作用影响了群落水平分类多样性。物种竞争增强可能直接导致了土壤有机碳含量的降低。[结论] 水热增加会显著改变黑土中微生物之间的潜在交互作用,枢纽微生物的响应更加敏感。     

皇甫川流域中小型土壤动物对不同水土治理措施的响应

2007年9月至2008年9月,选择皇甫川流域人工松树林、人工杨树林、人工锦鸡儿灌木林、人工沙打旺草地和撂荒地等不同水土治理措施植被为采样地,以耕作农田为对照,研究了中小型土壤动物对不同水土治理措施的响应。结果表明,共捕获中小型土壤动物14 747只,隶属于5门7纲10类。优势类群为线虫,占群落总个体数的比例为95.53%,常见类群为螨类和弹尾类。不同水土治理措施样地中,中小型土壤动物群落个体数较农田有提高趋势,但无显著差异（P >0.05）;螨类和弹尾类个体数显著提高（P<0.05）;线虫个体数在人工沙打旺草地中显著高于农田（P<0.05）;中小型土壤动物垂直分布的表聚性较农田增强,并以地表凋落物覆盖显著的人工林最为明显。RDA分析表明,中小型土壤动物群落、螨类和弹尾类个体数与凋落物厚度、树（草）高和土壤有机质的变化之间呈显著正相关。以上结果说明,研究地区采取的几种水土治理植被均有利于中小型土壤动物群落的恢复;相比较,地表凋落物层显著的人工松树林、人工杨树林更加有益于螨类和弹尾类的恢复。     

丛枝菌根真菌在外来植物入侵演替中的作用与机制

外来植物入侵不仅是环境、经济和社会问题,也是一个生理学和生态学问题,尤其是入侵植物与本地植物、入侵植物和本地土壤生物之间的相互作用决定外来植物入侵程度。丛枝菌根真菌（AMF）作为土壤中一类极为重要的功能生物,在外来植物入侵演替过程中发挥多种不同作用。文章系统总结了AMF对入侵植物个体和群体的影响,入侵植物与本地植物竞争中AMF发挥的促进和抑制作用;探讨了AMF与入侵植物的相互作用关系,以及环境因子对AMF一入侵植物关系的影响：对AMF在外来植物入侵演替中的作用机制进行了讨论。旨在为探索控制生物入侵的新途径、为我国开展外来植物入侵研究与防控实践提供新思路。     

贵州梵净山自然保护区土壤甲螨群落的季节动态

2001年7月至2002年4月在不同的季节,对梵净山自然保护区属级水平上土壤甲螨结构的季节变化进行了调查.结果显示,土壤甲螨多度的四季变化为春季＞冬季＞秋季＞夏季.土壤甲螨多样性的四季变化为秋季＞夏季＞冬季＞春季.不同的季节土壤甲螨群落组成不同,但小奥甲螨属、小盾珠甲螨属、木单翼甲螨属3个属在每个季节均为绝对优势属.土壤甲螨主要分布在表层,但从夏季到冬季,土壤甲螨从表层向深层迁徙.     

菌根真菌对土壤呼吸以及凋落物分解的影响

土壤呼吸是植物固定的碳由陆地生态系统进入大气的主要途径之一; 凋落物分解是养分循环的重要环节。陆地植物的90%以上可同菌根真菌形成共生关系, 菌根真菌对于植物获取环境中的养分具有重要的作用。然而, 其对土壤呼吸和凋落物分解的影响却经常在生态系统对环境变化的响应研究中被忽视。本文系统地综述了国内外相关研究进展, 对菌根真菌如何影响土壤呼吸和凋落物分解这两个过程及这种影响如何受到环境变化的制约做了全面的分析, 并对以往研究中存在的问题以及未来的研究方向提出了展望。     

积雪和冻结土壤系统中的微生物碳排放和碳氮循环的季节性特征

土壤微生物作为生态系统中重要的分解者,在对动植物残体以及土壤有机质降解的过程中,一方面释放CO2到大气中,是土壤碳排放的重要组成部分;另一方面,在分解的过程中,形成了可供给植物利用的无机养分.由于温度对代谢活动的直接影响,过去对微生物代谢的研究主要集中在生长季,通常假设冬季土壤微生物的活力可以忽略.陆地表面近60％的区域经历着季节性积雪覆盖和季节性土壤冻结的影响.近年来的研究表明,由于积雪的覆盖,形成很好的绝缘层,雪被下土壤中微生物仍然具有显著的活性,对土壤碳排放和植物的养分吸收具有重要的贡献.本文就积雪和冻结土壤系统中的微生物碳排放和碳氮循环的季节性特征进行了全面的分析,综述了国内外冬季雪下碳氮循环的研究现状,提出了目前研究中存在的问题和未来的研究方向,强调了开展温带冬季雪下土壤微生物碳氮循环研究的必要性和重要性.     

铜尾矿复垦地土壤动物群落的恢复

土壤动物在退化生态系统的恢复与重建中发挥着重要作用.为了解铜尾矿复垦地区土壤动物群落特征的变化规律,采用样带法和陷阱法对安徽铜陵市林冲铜尾矿复垦地及其外围林灌地土壤动物群落进行调查.样带法共获得土壤动物3 154只,隶属5门10纲,共计27个类群,优势类群为线虫纲、弹尾目和蜱螨目,常见类群为猛水蚤目和鞘翅目幼虫;陷阱法共获得土壤动物2 160只,主要有弹尾目、膜翅目、双尾目、蜘蛛目、倍足纲和寡毛纲等12类群.自铜尾矿复垦地中心到外围林灌地,土壤动物密度和丰度呈递增趋势;与外围林灌地相比,铜尾矿复垦地土壤动物群落多样性DG指数较低而Shannon-Wiener指数较高;与外围林灌地距离越大,与外围林灌地群落相似性系数越小;表聚性越明显.地表土壤动物从外围林灌地迁入铜尾矿复垦地的多度和丰富度随间隔距离的增加而不断减少,随调查时间的延长而增加,随外围林灌类型的变化而变化.上述结果表明,铜尾矿复垦地及其外围林灌地土壤动物群落之间具有明显的时空差异性和渐变性,这为外围林灌地土壤动物迁入铜尾矿复垦地定居提供了证据.