抗虫-耐除草剂转基因玉米种植对根际土壤细菌和真菌群落的影响

全生育期种植抗虫基因cry1Ab/cry2Aj和耐除草剂基因G10evo-spsps的转基因玉米及其亲本非转基因玉米,采用定量聚合酶链式反应(PCR)和高通量测序技术,测定玉米拔节期和成熟期根际土壤细菌和真菌群落数量、组成及多样性,研究种植抗虫耐除草剂转基因玉米对根际土壤微生物的影响。结果表明,种植转基因玉米未显著影响根际土壤理化性质、土壤荧光素二乙酸酯水解酶活性、微生物群落丰度及多样性;在门水平上,种植转基因玉米仅显著提高2个生长时期根际土壤细菌放线菌门(Actinobacteria)相对丰度;在属水平上,种植转基因玉米均显著降低2个生长时期根际土壤细菌Candidatus_Nitrososphaera相对丰度;种植转基因玉米未影响真菌门水平相对丰度,但影响根际土壤真菌Fusarium、Staphylotrichum和Lophiostoma属相对丰度。另外,生长时期显著影响根际土壤可溶性有机碳和全氮含量,也显著影响根际土壤细菌群落组成和多样性,但未显著影响根际土壤真菌群落组成和多样性。该研究旨在为转基因作物产业化的自然生态风险管理和控制提供基础数据和理论支撑。     

增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物群落的影响

土壤微生物是森林生态系统中重要的分解者,参与生物圈的物质循环和能量流动,对温度变化响应较为敏感。以鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林为研究对象,基于野外增温实验平台,采集0-10 cm和10-20 cm土层的土壤样品,采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法并结合土壤理化性质的监测,探究气温上升对土壤微生物群落的影响。结果表明:(1)增温处理使0-10 cm和10-20 cm土层月均温分别显著上升1.24℃和1.17℃,土层湿度变化不显著;(2)增温显著增加了土壤硝氮含量,但对其他理化性质作用不明显;(3)增温组土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳氮比(C/N)以及微生物总磷脂脂肪酸含量与对照组差异不显著;(4)增温显著改变了土壤微生物群落结构,使细菌相对丰度、细菌真菌之比(B/F)以及革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌之比(G~+/G~-)显著增加,降低了真菌和丛枝菌根真菌的相对丰度;(5)进一步分析表明,土壤硝态氮和有机碳是影响土壤微生物群落结构变异的主要因子,两者共同解释了微生物群落结构60.5%的变异度。以上研究结果表明,尽管增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物生物量作用不明显,但可通过对土壤硝氮和土壤有机碳含量的影响引起土壤微生物群落结构及其相对丰度的改变,微生物群落结构和相对丰度的变化又将通过影响微生物对土壤碳氮的同化作用,最终影响土壤的碳氮过程。     

原位微宇宙法研究温带森林土壤真菌群落构建的驱动机制

群落构建机制是生态学研究的核心问题之一。区域过程与局域过程对群落构建的相对重要性是微生物群落构建研究最具争议性的问题。为了研究温带森林真菌群落多样性及其维持机制,设计了原位微宇宙试验,将区域土壤微生物作为"源群落",置于庞泉沟自然保护区内华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林、青杄(Picea wilsonii)林、白杄(Picea meyeri)林、油松(Pinus tabulaeformis)林以及桦树(Betula platyphylla)林土壤中进行1年期培养,分析真菌群落结构与土壤因子、植被和群落历史的相关性。Mantel分析和偏Mantel分析结果均显示,无论是样地土壤真菌群落还是微宇宙土壤真菌群落结构,土壤因子都是主要的驱动力(R=0.465 4,R=0.464;R_m=0.493 6;Rm=0.486 2,P0.01),其中土壤有机质和有效磷与土壤真菌群落结构的相关性最强(R_m=0.590 8,R_m=0.476;R=0.629 2,R=0.613,P=0.001)。此外,土壤含水量和植被优势度对样地土壤真菌群落具有显著影响。与样地土壤真菌群落多样性相比,微宇宙土壤真菌群落的α多样性显著提高(P0.05),而β多样性减小(P0.05),在一定程度上表现出趋同效应。源群落丰富的物种多样性对微宇宙土壤真菌群落的结构产生显著影响。总之,在局域尺度下环境选择对温带森林土壤真菌群落结构和动态发挥主导作用,扩散限制对群落结构的差异具有显著的影响,即局域过程和区域过程决定局域森林土壤真菌群落结构,且前者占主导地位。     

中条山铜尾矿坝面土壤细菌群落的结构特征

微生物在尾矿废弃地土壤发育、营养物质循环、有毒物质降解等生态恢复过程中发挥重要作用.采用Illumina Mi Seq测序的方法,分析中条山十八河尾矿废弃地不同恢复阶段(1-45年)的细菌群落结构,并结合植物群落、土壤理化性质和土壤酶活性,探讨细菌群落结构与功能变化的调控机制.结果表明,不同恢复年限的尾矿坝,土壤理化性质、土壤酶活性和植物群落结构发生梯度变化.在这一环境梯度下,不同恢复年限的细菌群落结构具有显著差异,其中优势细菌主要有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteri)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes).细菌群落组成与环境因子和植物群落多样性显著相关.细菌优势科的相对丰度主要与重金属(Cu、Mn、Pb、Zn)含量相关,鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)的相对丰度与重金属(Cd、Cu、Pb、Zn)含量极显著正相关.恢复45年、15年的土壤中细菌多样性最高,且群落组成相似,恢复1年的土壤中细菌丰度较高,而多样性最低.本研究表明,土壤理化因子、重金属含量和植物群落结构是造成土壤中细菌群落结构变化的关键因素;鞘脂单胞菌科对重金属具有一定的耐受性,因此可作为重金属污染区域生态恢复的理想菌种.     

不同有机肥处理对紫色土油茶林土壤微生物群落结构的影响

为了解不同有机肥处理对紫色土的改良效应,以福建宁化县紫色土水土侵蚀区26年生油茶人工林土壤为对象,采用高通量测序技术对天然物料有机肥、有机无机复合肥、禽畜粪便有机肥共3种有机肥以及不施肥处理下的土壤微生物多样性和群落结构组成进行了研究,并进一步分析土壤理化性质与微生物群落多样性和微生物群落结构的相关性.结果表明:3种有机肥处理下的土壤细菌和真菌群落多样性总体高于不施肥处理;在3种有机肥处理中有机无机复合肥处理下的土壤多样性指数较高;在细菌门水平分类上,3种有机肥处理下,尤以有机无机复合肥处理下的土壤中变形菌门、浮霉菌门、放线菌门和硬壁菌门具有较高相对丰度,而不施肥处理下的土壤中酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度相对较高;在真菌门水平分类上,相较于不施肥处理,3种有机肥处理下的土壤中子囊菌门的相对丰度较高,担子菌门的相对丰度相对较低;变形菌门和酸杆菌门为土壤优势细菌类群,子囊菌门和担子菌门为土壤优势真菌类群;CCA分析所提取的两个主成分分别解释了土壤微生物群落结构门水平60.08%和19.74%的变异,其中土壤容重、自然含水率和全钾含量是影响土壤微生物群落结构变化的重要因子,细菌和真菌多样性指数与土壤自然含水率、容重、pH和全氮含量等土壤环境因子具有显著相关关系.本研究在微生物水平上阐明了不同有机肥处理下的紫色土区土壤生态质量差异,3种有机肥处理尤以有机无机复合肥对紫色土油茶林土壤具有较佳的改良效果.(图8表3参38)     

红壤侵蚀区不同植被恢复阶段土壤酶活性和微生物多样性变化

以长汀红壤侵蚀区为例,研究不同植被恢复年限土壤养分、酶活性、细菌和真菌群落丰度的变化,并分析它们之间的相关关系,为定量评价红壤区生态恢复效果提供理论依据.以未治理裸地(CK)和治理年限为6年(R6)、10年(R10)、34年(R34)、80年(R80)5种土壤为研究对象,测定其土壤养分含量、pH、酶活性,运用高通量测序测定土壤细菌和真菌群落丰度及多样性,分析土壤养分含量、pH、酶活性、细菌和真菌门分类水平群落丰度之间的相关性.结果显示,土壤速效钾、有效磷、铵态氮、可溶性有机碳含量,土壤β葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶、脲酶活性,以及土壤细菌和真菌OTUs丰度在植被恢复后有所升高,土壤pH呈下降的趋势;在植被恢复过程中变形菌门、酸杆菌门、担子菌门等多数细菌和真菌丰度随植被恢复而上升,而绿弯菌门、放线菌门、子囊菌门等少数细菌和真菌丰度降低;土壤pH、养分含量、酶活性、细菌和真菌群落丰度存在显著的相关性.因此,对长汀红壤侵蚀区土壤进行植被恢复有效提高和改善了土壤养分含量、酶活性、细菌和真菌群落丰度及多样性.土壤细菌和真菌及酶活性与土壤性质存在密切的联系,随植被恢复年限的增加,植被覆盖度增加、凋落物大量积累、根系分泌物增加,使得土壤养分含量升高,酶活性相应提高,最终促进细菌和真菌丰度提高,生态环境逐渐变好.(图6表2参29)     

中国新疆火焰山土壤环境及细菌群落结构北大核心CSCD

为评价火焰山地区土壤环境现状,并了解环境因子对土壤微生物数量和细菌群落结构的影响,测定了土壤理化性质和4种典型土壤酶活性,结合传统分离培养计数所得微生物数量进行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和相关性研究,运用变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)技术结合冗余分析(Redundance Analysis,RDA)解析影响细菌群落结构的关键因子.结果表明:(1)火焰山地区土壤肥力状况较差,主要特点为含水率低、养分贫瘠和盐碱化严重,其中盐分含量是限制土壤肥力水平的关键因素,脱氢酶活性可作为快速评价火焰山土壤肥力的重要指标,多酚氧化酶活性最能代表火焰山土壤系统内的肥力变异状况;(2)火焰山土壤微生物数量处于较低水平,细菌为绝对优势菌群(占98.13%),土壤水分是决定微生物数量的关键因子,但盐分含量与微生物数量的相关性不明显;(3)环境因子与土壤细菌群落多样性和结构分布的相关性密切,全氮含量和土壤水分是影响细菌群落多样性的关键因子,各环境因子对不同细菌群落的影响迥异,其共同作用决定了火焰山地区细菌群落结构分布.     

滇中高原常绿阔叶林土壤生物学特性对土壤理化性质的影响

土壤酶活性和微生物是构成土壤生态系统的重要组分,也是决定土壤功能的关键因子,研究土壤生物学特性对理化性质的影响可以阐明影响土壤理化性质的因子,从而为林地土壤质量的恢复与保育提供科学依据。文章通过野外调查与室内实验相结合的方法进行样品采集与处理,结合相关分析与通径分析的数据分析方法对云南省玉溪市磨盘山常绿阔叶林土壤理化因子与土壤酶活性、微生物数量之间的关系进行了研究。结果表明,(1)常绿阔叶林林下土壤含水量、田间持水量、有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效钾含量随着土层深度的增加而减少,土壤容重、p H、全钾含量随着土层深度的增加而增加。(2)土壤脲酶、过氧化氢酶、转化酶活性及可培养的细菌、放线菌、真菌数量随着土壤深度的增加而减少。(3)相关分析表明,土壤理化性质与酶活性、微生物数量之间存在显著的相关关系。(4)通径分析表明,过氧化氢酶和脲酶对土壤物理性质影响显著,而脲酶、过氧化氢酶、转化酶和真菌数量对化学性质有显著影响。     

平顶山、长白山、赛罕乌拉森林土壤微生物群落结构分析

土壤微生物是整个生态系统养分和能源循环的关键和动力。土壤的生物多样性比陆地上其他任何生态系统都要丰富,这种丰富的生物多样性导致了对其群落结构和生态功能难以预测。在一系列基于分子微生物学、生物地球化学和生理学的土壤微生物群落结构研究方法中,磷脂脂肪酸技术(PLFA)以磷脂作为分析成分,因其组成和含量在同一种微生物中通常相对稳定、可遗传,且具有仅在活体微生物中存在的特性,所以,PLFA技术可指示特定生物或生物种群的存在和状况,现已被广泛运用于土壤微生物群落结构分析中,监测微生物群落的动态变化。本研究选取了中国东北地区海拔高度达1000 m以上的典型森林生态系统:小兴安岭平顶山、吉林长白山、内蒙赛罕乌拉森林土壤为研究对象,采用PLFA方法,分析了土壤中微生物的生物量和细菌Bacteria、真菌Fungus、革兰氏阳性菌Gram+Bacteria和革兰氏阴性菌Gram-Bacteria 4种微生物群落结构。在此基础上使用相关分析、主成分分析等统计方法,揭示了土壤微生物群落结构与海拔高度、森林类型及其土壤理化因子的相互关系,为开展森林生态系统生物多样性与元素循环和气候变化的相关研究提供基础资料。研究得出以下结论:(1)对我国平顶山、长白山和赛罕乌拉背景森林中不同植被类型12个土壤样品的现场测定与采样分析,结果表明,土壤总有机碳(TOC)范围为3.15%~16.3%,pH值范围为3.5~4.8,碳氮比(C/N)为12.1~18.4,土壤含水率范围为13.3%~74.5%,采样时土壤温度为8.0~18.8°C。(2)样品的PLFAs总含量代表了土壤微生物总生物量,范围为27.39~237.63μg·g-1。赛罕乌拉土壤中微生物的生物量(PLFAs总量)最高;而平顶山土壤中的细菌含量、真菌含量和革兰氏阳性菌显著高于其余两座山。革兰氏阳性菌与阴性菌的比值在平顶山土壤中最大(4.19),明显高于长白山(3.14)和赛罕乌拉(2.39);而真菌与细菌比值却与之相反(平顶山0.55、长白山0.69、赛罕乌拉1.05)。(3)利用SPSS软件,对不同微生物群落与环境因子进行相关分析,结果表明:细菌的含量与纬度呈显著正相关,而和土壤C/N呈显著负相关(P0.01);真菌群落总体上与土壤C/N呈现负相关性(P0.05)。进一步对细菌群落和代表真菌群落的两个主要PLFAs成分(C18:1ω9、C18:2ω6,9)与土壤碳氮比做相关分析发现:C18:1与土壤碳氮比呈现显著负相关(P0.01),而C18:2ω6,9与土壤碳氮比的相关关系并不明显。因此,我们认为单一种类PLFA作为生物标记物随土壤碳氮比变化的灵敏度更高。(4)主成分分析表明:土壤微生物多样性主要受纬度所导致植被类型差异的影响(P0.01),且与土壤碳氮比呈负相关、土壤含水率呈正相关(P0.05)。     

热融滑塌对青藏高原北麓河荒漠草原土壤细菌群落的影响

多年冻土退化会引起热融滑塌,进而对多年冻土区的生态系统产生影响,但热融滑塌对土壤细菌群落的影响还不清楚.研究区选择青藏高原中部的荒漠草原地区.利用Illumina测序技术,对土壤细菌的16S rRNA V3-V4高变区进行测序,在纲水平上分析了3种微地貌(对照区、滑塌区、沉降区)下表层0-30 cm土壤细菌的α多样性、物种丰度和组成,并结合土壤理化指标研究了影响细菌群落结构的环境因子.结果显示,土壤细菌在纲水平上共有91个细菌类群,放线菌纲(29.4%,Actinobacteria)、酸杆菌纲(14.16%,Acidobacteria)、α-变形菌纲(12.69%,Alphaproteobacteria)和芽单胞菌纲(6.92%,Gemmatimonadetes)是优势菌群,放线菌纲在各采样点相对丰度最高.热融滑塌改变了土壤含水量、全碳和有机碳等理化指标. Mantel测试和RDA分析表明,土壤全碳和含水量是影响细菌群落结构的关键环境因子;相关性分析表明,土壤含水量、电导率、全氮是影响细菌群落多样性和优势菌纲相对丰度的关键环境因子.本研究表明在荒漠草原地区,热融滑塌会降低土壤碳含量和酸杆菌纲的相对丰度,并对土壤细菌群落的结构、多样性及在冻土中的分布产生影响.(图6表2参36)     

Diversity and structural characteristics of nitrogen-fixing bacterial community in tobacco-growing soils at different elevations in Panzhihua北大核心CSCD

固氮细菌在土壤氮素转换过程中发挥重要作用.为深入认识攀枝花地区农田土壤固氮细菌群落特征及其与土壤理化性质的关联性,以攀枝花米易县不同海拔高度(1 600 m、1 800 m、2 000 m)植烟土壤为研究对象,采用高通量测序技术(high-throughput sequencing)对nifH基因进行测序,分析固氮细菌群落结构特征和多样性.结果显示,固氮酶活性随海拔升高而逐渐降低,并与土壤有机碳及全氮呈极显著正相关(P <0.01);固氮细菌群落多样性指数在海拔1 800 m处达到最大值.3个海拔土壤共获得高质量序列1 159 980条,所检测到的固氮细菌分属于4个门、11个纲、19个目、29个科、40个属.基于门分类水平分析结果,变形菌门(Proteobacteria)在所有海拔土壤中均为优势固氮菌群,相对丰度达64.69%-78.36%;而蓝细菌门(Cyanobacteria)仅在海拔高度2 000 m时为优势类群.在属水平上,伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)相对丰度分别为海拔高度1 800 m与2 000 m土壤优势菌属,而类伯克霍尔德氏菌属(Paraburkholderia)是所有海拔土壤中的主要菌属.采用随机森林分析评估和筛选标志物种,确认Azohydromonas对固氮细菌群落结构差异存在重要影响.结合Pearson相关性分析与冗余分析结果,土壤含水量、硝态氮、碱解氮与有效磷是造成不同海拔土壤固氮细菌群落特征差异的主要环境因子.本研究表明海拔梯度及响应其变化的土壤理化因子,对调控固氮细菌群落结构与多样性有较大影响.(图8表3参41)     

宁杞1号枸杞健康株与根腐病患病株的土壤微生物群落和功能差异

根腐病严重制约着枸杞产业的发展,而土壤微生物多样性和物种组成的变化与植株根腐病的发生有密切的关系,因此了解宁夏枸杞根腐病发生与根表、根际和根围土壤微生物群落结构的关系十分必要。应用Illumina MiSeq高通量测序技术对枸杞健康株和根腐病患病株的根表、根际及根围土壤中16S rDNA V3+V4区和ITS1片段进行测序,将结果质控后比对相关数据库进行注释和分析。真菌群落中丰度最高的门和属分别是子囊菌门(Ascomycota)和镰刀菌属(Fusarium),细菌群落中优势门依次为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),节杆菌属(Arthrobacter)是丰度最高且在根表的丰度显著高于根际和根围土壤,根表、根际和根围3个部位的优势物种组成和占比均不相同。健康株根表的真菌群落丰富度、多样性及均匀度指数均高于患病株(P0.05),而二者的细菌群落α多样性指数无显著差异。功能预测也同样表明健康株和患病株之间的土壤细菌群落功能差异较小,真菌群落中镰刀菌属的功能丰度较高,其在患病株根表和根际的丰度均大于健康株。综上,枸杞健康株和患病株之间,各样品中真菌群落多样性的差异比细菌群落大,二者根表真菌的差异最显著,患病株根表和根际的镰刀菌属的占比和功能丰度最大。该研究分别从土壤真菌和细菌两个角度阐述了宁杞1号枸杞健康株和根腐病患病株的土壤微生物群落和功能的差异,对宁夏枸杞根腐病的认识具有重要意义。     

黄土高原土壤细菌和真菌群落结构及其多样性对菌糠有机肥响应机制研究

为了明确黄土高原农田土壤细菌群落和真菌群落对菌糠有机肥的响应机制,基于高通量测序技术,分析了施用菌糠有机肥和施用化肥(对照)后土壤细菌和真菌群落物种组成、多样性指数、群落结构差异及其主要分异作用的微生物.结果表明,土壤细菌和真菌群落对外源养分的响应机制不同.添加菌糠有机肥改变了土壤细菌菌群的结构,厚壁菌门、奇古菌门相对...     

山西太岳山典型植被类型土壤微生物量特征

以山西太岳山4种不同植被类型为对象,研究其土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)含量以及土壤和凋落物养分含量的变化特征,并利用通径分析模型,探讨土壤和凋落物养分含量对土壤微生物量的效应.结果显示:MBC、MBN和土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量随土层深度加深逐渐减小.各层土壤SOC、TN含量均表现为草甸华北落叶松人工纯林华北落叶松白桦混交林灌木林;MBC和MBN含量分别为143-900 mg/kg和22-155 mg/kg,两者均在草甸和华北落叶松白桦混交林中显著高于华北落叶松人工纯林和灌木林;土壤微生物量碳氮比在A(0-10 cm)、B(10-20 cm)两层的变化范围为6-8,在C(20-30 cm)、D(30-40 cm)两层的变化范围为4-10.土壤微生物熵在华北落叶松白桦混交林和灌木林下达到较高水平,碳熵和氮熵的变化范围分别为0.6%-2.8%和1.4%-5.4%.通径分析结果表明,土壤理化性质、凋落物养分含量和土壤微生物量之间存在不同程度的相关性,凋落物N含量是影响土壤微生物量的直接因素之一.总体来说,不同植被类型对土壤微生物量有重要的影响,落叶松人工纯林和草甸对碳库的作用更大,有利于养分的积累.(图5表8参43)     

长春市土壤重金属化学形态与土壤微生物群落结构的关系

采用样品采集、室内分析和多种数据统计方法相结合的方法,研究了长春市土壤重金属化学形态与土壤微生物群落结构的关系.结果表明:长春市土壤重金属(Pb、Cd、Cu、Zn和Ni)不同化学形态对土壤微生物群落结构影响明显不同,碳酸盐结合态的Pb和Ni对放线菌的生长繁殖具有刺激作用,碳酸盐结合态Zn对细菌的生长繁殖具有刺激作用,铁锰氧化物结合态和有机结合态的Zn与有机结合态Cu对细菌、放线菌的生长繁殖具有刺激作用.土壤理化性质对重金属化学形态与微生物群落结构之间的关系影响很大,其掩盖了土壤重金属化学形态对土壤微生物群落结构特征的影响,有机质含量、电导率、阳离子交换量掩盖了重金属化学形态对细菌、放线菌和微生物总数的影响.自然含水率掩盖了重金属化学形态对多样性指数的影响.采用重金属的化学形态评价重金属对土壤微生物参数的影响更合理,而且在确定评价长春市土壤重金属污染状况指标时,应该剔除土壤理化性质的影响.选择有机结合态Cu、铁锰氧化物结合态Zn与微生物群落多样性指数相结合来评价长春城市土壤重金属Cu和Zn的污染状况.     

纺锤形芽孢杆菌L13对蓝莓生长及根际土壤生物学特性的影响

以八年生蓝莓品种"蓝丰"为供试植株,通过田间试验研究添加纺锤形芽孢杆菌L13在单一菌剂和复合微生物肥料中对植株生长及根际土壤的影响.试验设4个处理,其中单一菌剂即L13(P),以不施肥处理作为对照(CK);以灭菌后的腐熟鸡粪作为吸附载体接种酵母菌DY3和乳酸菌DY4作为普通生物肥(OF),在此基础上进一步接种L13作为复合微生物肥料(PF),以OF作为对照,分别研究单一菌剂和复合微生物肥料对蓝莓叶片酶活、果实品质、植株养分、根际土壤酶活和理化性质以及细菌群落结构的影响.结果表明:含L13的两种肥料都显著降低了果实中可滴定酸含量,提高了植株全氮、全钾含量以及土壤碱解氮、全氮、有机质含量,促进了蓝莓生长;L13在单一菌剂中的作用更为明显,和对照相比,叶片中丙二醛含量降低61.9%,果实中花青苷含量提高21.68%,可滴定酸含量降低13.61%,植株全氮、全磷、全钾分别提高4.12%、10.27%、8.63%,土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶活性分别提高107.59%、21.36%,土壤碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、有机质含量分别提高了49.66%、31.28%、21.95%、63.83%、84.54%,土壤p H降低,并且两个处理间各指标都达到了显著性差异.运用Illumina Miseq高通量测序分析根际土壤细菌群落结构发现,L13作为单一菌剂显著降低了土壤细菌菌群丰度和多样性,而在复合微生物肥料中菌群丰度和多样性增加;单一菌剂和复合微生物肥料都增加了变形菌门和厚壁菌门的比例,单一菌剂还增加了放线菌门的比例,复合微生物肥料增加了拟杆菌门的比例;放线菌目、芽孢杆菌目等的比例也有所增加;L13在单一菌剂中对蓝莓根际细菌群落结构的影响最为明显,厚壁菌门的改变是造成结构差异的主要因素.综上,纺锤形芽孢杆菌L13在两种微生物肥料中都能发挥其促生作用,在单一菌剂中作用更显著,土壤细菌群落结构的改变同蓝莓生长、土壤肥力状况存在一定的相关性,这为PGPR与植物根际的相互作用研究以及微生物肥料的研制提供了理论基础.     

长白山东坡不同海拔落叶松土壤微生物碳代谢及酶活性研究

基于2013-2017年连续5年对长白山东坡不同海拔落叶松(Larixolgensis)土壤微生物碳代谢及酶活性调查分析数据,利用Biolog-Eco微平板法系统研究土壤微生物碳代谢及酶活性。结果表明,(1)不同海拔落叶松土壤微生物群落代谢平均颜色变化率(AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,相同时间土壤微生物碳源利用大致表现为低海拔中海拔高海拔。土壤微生物对不同种类碳源的利用强度存在较大差异,碳水化合物和羧酸类碳源是土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小。(2)2013-2017年,不同海拔落叶松土壤微生物群落各多样性指数从均呈增加趋势;5年内物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)和碳源利用丰富度指数(S)平均值基本表现为低海拔中海拔高海拔。(3)2013-2017年,不同海拔落叶松土壤微生量碳、微生物呼吸、微生物代谢熵、土壤糖苷酶、几丁质酶、亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶、酚氧化酶δ和过氧化物酶δ均呈增加趋势;5年内土壤微生量碳、微生物呼吸和微生物代谢熵平均值基本表现为低海拔中海拔高海拔。(4)PCA排序分析表明,土壤酶活性与微生物群落多样性之间存在显著的相关关系,其中土壤微生物呼吸和土壤微生物代谢熵是影响微生物多样性分布的主要环境因子。土壤几丁质酶、亮氨酸氨基肽酶对土壤微生物群落功能多样性贡献最大,这是造成不同海拔落叶松土壤微生物群落多样性差异的重要原因。     

青藏高原高寒草甸土壤真菌多样性与植物群落功能性状和土壤理化特性的关系

为探究高寒草甸土壤真菌多样性与植物群落功能性状(community-weighted mean, CWM; functional diversity,FD)及土壤理化特性的关系,选取3个试验点,每个试验点选择4种生境(沟底平地、阴坡、阳坡和山顶),采用高通量测序技术分析各生境土壤真菌多样性特点;利用广义线性混合模型,比较土壤真菌优势类群(门和属水平)及土壤理化特性在不同试验点和生境之间的差异;采用多元分析和偏回归检验土壤真菌多样性与群落水平功能性状(CWM)和性状多样性(FD)及土壤理化特性的关系.结果表明:(1)高寒草甸土壤真菌在门水平上的优势类群为接合菌门、子囊菌门、担子菌门和球囊菌门,在属水平上的优势类群为被孢霉属、隐球菌属、丝盖伞属、蜡壳菌属和蜡伞属.接合菌门、球囊菌门及被孢霉属在不同生境的分布存在显著差异,在山顶接合菌门和被孢霉属的相对丰度显著高于其他3种生境(沟底平地、阴坡和阳坡),在沟底球囊菌门的相对丰度显著高于其他3种生境(阴坡、阳坡和山顶).(2)土壤理化特性能够解释土壤真菌丰富度变化的21%.土壤真菌丰富度随土壤pH、全氮和速效氮的增加而增加,随土壤有机碳、有机质和碳氮比的增加而降低.(3)植物群落水平功能性状能够解释20%的土壤真菌丰富度变化.土壤真菌丰富度与植物群落水平的植株高度呈显著负相关.(4)植物群落性状多样性能够解释土壤真菌丰富度变化的33%.土壤真菌丰富度随植物群落叶片氮和磷含量多样性的增加而增加,随植株高度和叶片干物质含量的增加而减小;土壤真菌Shannon指数与土壤理化特性及植物群落功能性状均无显著相关性.因此,植物群落功能性状和土壤理化特性可共同解释高寒草甸土壤真菌丰富度的变化,植物群落性状多样性与土壤真菌群落协同变化,可促进高寒草甸生态系统稳定性维持.(图3表2参51)     

降水处理对南亚热带季风林土壤微生物群落结构的影响

全球变暖导致降水格局的变化,进而影响到土壤碳排放与土壤环境特征,土壤微生物群落结构是反映这一变化的有效早期响应指示。以南亚热带鼎湖山季风常绿阔叶林(季风林)土壤为对象,探讨降水变化对不同土壤层土壤微生物群落的影响,试验设置3种降水变化处理(年降水量不变但降水次数增加、减少50%降水量、自然降水),采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术提取土壤微生物含量。结果表明:(1)不同降水处理对同一土层土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量、丛枝菌根真菌PLFAs量影响不显著(P0.05);(2)0~10 cm土层中,土壤微生物细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)、真菌、放线菌和丛枝菌根真菌的相对丰度值差异不明显,说明不同降水处理条件下,该层土壤微生物群落结构较为相似;(3)10~20 cm土层中,不同降水处理对细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)的相对丰度产生明显的影响(P0.05);(4)在所有试验处理中,土壤p H作为一个重要的影响因子,与土壤微生物总PLFAs量成极显著负相关关系(P0.01)。     

不同林下植被管理措施对杉木大径材林分土壤真菌群落结构的影响

林下植被是人工林生态系统重要组成部分.使用高通量技术分析,研究林下植被保留(UP)、林下植被去除(UR)、林下套种楠木(IP)3种处理措施对杉木大径材人工林土壤真菌群落结构与多样性的影响,并进一步分析土壤理化性质与真菌群落结构的相关关系.结果显示:相比于UR模式,IP模式与UP模式土壤真菌群落Chao l指数、Shannon指数和Ace指数较高;本研究区域杉木人工林土壤主要优势真菌为座囊菌纲与木霉属;在纲分类水平下,与其他两种模式相比,IP模式土壤中座囊菌纲相对丰度较高(23.2%),粪壳菌纲相对丰度较低(8.78%);在属分类水平下,与其他2种模式相比,UP模式土壤中木霉属真菌相对丰度较高(9.97%),Apiotrichum属相对丰度较低(0.56%);3种林下植被管理措施下,格孢菌目、Paraboeremia、Paraboeremia_selaginellea等真菌类群相对丰度差异显著(P0.05);土壤真菌多样性指数与土壤全氮、全磷、水解氮和速效钾含量呈显著正相关(P0.05);土壤速效钾含量、速效磷含量、自然含水率与非毛管孔隙度为不同管理模式下土壤真菌群落结构变化的主要因素.本研究表明IP模式下真菌群落结构所发生的变化可能更利于土壤养分的维持与土壤质量的提高,结果可为探究科学合理的林下植被管理措施及杉木人工林长期生产力维护提供技术参考.(图7表6参58)