不同返青休牧期土壤微生物碳代谢特征及其影响因素研究

返青期休牧可以有效保护草地生态环境,研究不同休牧期可对休牧措施进行可行性分析,尤其是在三江源区高寒草甸生态系统。土壤微生物碳代谢功能对不同返青休牧期的响应及其与土壤和微生物的作用机制研究,可为评估休牧措施及草地土壤环境提供科学依据。在返青期设置了放牧(CK)和4个休牧期(20、30、40、50 d)共5个试验处理,采用Biolog-Eco微平板的方法分析了不同返青休牧期下土壤碳代谢的变化,同时测定了土壤性质和土壤微生物生物量碳氮等指标。结果表明:不同返青期休牧下土壤微生物利用碳源能力有CK30 d40 d50 d20 d的趋势,但差异不显著。对不同种类碳源的利用能力依次为羧酸类氨基酸类糖类酯类醇类胺类,且不同返青期休牧处理下微生物对醇类的代谢差异显著(P=0.028),休牧20 d显著高于40 d和50 d。培养第1天在休牧20 d处理下Simpson(D)、Shannon(H)、McIntosh指数(U)都较其他处理高。培养第11天CK处理下,碳代谢功能多样性较高。土壤理化性质及微生物生物量碳氮解释了微生物群落碳代谢的91.1%的变异,其中土壤有机碳解释了8%的变异,且显著影响微生物群落碳代谢(P=0.038)。在试验初期,不同休牧期土壤碳代谢特征差异不显著,且放牧措施有提高碳源利用活性,仅醇类代谢差异显著。土壤有机碳是显著影响微生物群落碳代谢的因素。     

低分子量有机酸对土壤微生物碳源代谢特征的影响

应用MicroResp~(TM)方法研究了4种低分子量有机酸作用下土壤微生物对不同类型碳源的代谢特征.结果表明,甲酸、草酸、柠檬酸处理下土壤微生物碳源总利用率均高于对照,苯甲酸则与对照没有差异.各有机酸之间进行比较,柠檬酸处理下土壤微生物对碳源总利用率最高,苯甲酸最低;碳源代谢的Shannon指数大小顺序为苯甲酸柠檬酸≈草酸甲酸;综合而言,柠檬酸处理下土壤微生物代谢能力最强.4种低分子量有机酸处理下,4大类碳源底物的利用率大小顺序表现为糖类氨基酸类羧酸类≈芳香族类,其中,海藻糖和γ-氨基丁酸的利用率占碳源总利用率的比例最高.主成分分析结果表明,有机酸处理下土壤微生物群落变化的敏感碳源是糖类;各有机酸处理的土壤微生物代谢特征都与对照显著不同,柠檬酸处理下碳源代谢特征与其它3种有机酸明显不同.综上所述,甲酸、草酸、柠檬酸能够提高土壤微生物碳源代谢能力,其中柠檬酸效果最好,可将添加较高浓度的柠檬酸作为提高土壤碳周转率的一种方式.     

火烧干扰下高寒草甸土壤微生物群落功能多样性变化特征

为揭示火烧干扰对高寒草甸土壤微生物群落的影响,应用Biolog法研究火烧恢复初期土壤微生物群落、碳源利用类型和功能多样性变化特征及其与土壤理化性质的相关性.结果表明:1)恢复初期火烧样地土壤微生物群落代谢活性显著高于对照样地(P0.05),火烧土壤微生物平均颜色变化率(1.20)高于对照样地(1.07);2)火烧干扰后高寒草甸土壤微生物群落Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Mc Intosh指数和和碳源利用数分别显著增加了0.037、0.203、1.234和2.340(P0.05);3)主成分分析表明,火烧使微生物代谢功能特征发生变化,碳水化合物是土壤微生物利用的主要碳源类型;4)相关性分析表明,土壤pH、有机质(SOM)、全磷(TP)与微生物功能多样性指数呈显著相关(P0.05),土壤碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、全氮(TN)和根土比与碳水化合物类碳源呈正显著相关(P0.05).综上,火烧恢复初期,土壤有效养分提高,微环境得以改善,土壤微生物代谢活性、碳源利用能力和数量明显提高.     

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。     

小麦秸秆不同还田方式下土壤微生物碳代谢多样性特征

秸秆还田是影响稻田土壤固碳潜力的重要措施,研究秸秆不同还田方式下土壤微生物碳源代谢特征对提高农作物秸秆利用和增加土壤碳固定具有重要意义,为此采用自动微生物鉴定系统(Biolog-ECO)研究在短期耕作条件下小麦秸秆不同还田方式对稻田耕层土壤微生物群落结构和多样性的影响。以江苏省六合区黄棕壤为研究对象,对等氮量秸秆发酵床垫料化还田(SP)、秸秆炭化(补施化肥)还田(BR)、秸秆+猪粪发酵还田(OF)、传统施用化肥(CF)和不施肥(CK)对照处理土壤进行分层采样,采用Biolog-ECO方法揭示微生物群落结构的多样性,并采用主成分分析法(PCA)探讨土壤微生物群落结构的变化特征。结果表明,不同秸秆还田方式能显著影响土壤微生物碳代谢特征,OF处理土壤微生物碳代谢能力、微生物多样性各项指数及糖类、氨基酸、胺类和多聚物利用率明显高于其他处理;而SP处理土壤微生物的影响明显小于OF、BR处理;不同秸秆还田方式能显著影响土壤表层(0~5 cm)和耕作亚表层(5~10 cm)微生物碳利用,而对耕作底层(10~20 cm)的影响较小;不同秸秆还田方式影响土壤微生物多样性,与CF和BR处理相比,OF和SP处理增加了土壤微生物多样性。认为OF和BR处理可在短期内显著提高土壤微生物碳代谢多样性和对碳源的利用。     

施肥措施对华北潮土区小麦-玉米轮作体系土壤微生物群落特征的影响

通过对华北潮土区冬小麦-夏玉米轮作模式中不同施肥处理下农田土壤微生物群落特征的研究,分析不同施肥处理下土壤微生物群落多样性和群落结构的变化规律,为提高华北潮土区土壤肥力和维持农田土壤微生物多样性提供理论依据。在天津市宁河区试验基地设置5个施肥处理大田试验,分别为单施化肥(T1,对照)、50%氮肥与生物有机肥配施(T2)、常量化肥与生物有机肥配施(T3)、常量化肥与秸秆配施(T4)和常量化肥-生物有机肥与秸秆配施(T5),采用Biolog-ECO微平板技术研究不同施肥措施对土壤微生物群落的影响。结果表明,(1)化肥配施生物有机肥和秸秆能够显著提高土壤有机质、速效磷、全氮和全磷的含量,并且配施处理会降低土壤的pH值,其中T5处理的土壤各养分含量最高。(2)各处理土壤微生物的平均颜色变化率(Average well color development,AWCD)为:T5T4T2T1T3。其中,T4和T5处理的AWCD值高于对照。(3)T5处理的5种微生物群落功能多样性指数值均最高,其Shannon指数(H′)显著高于T1和T3,而与T2和T4无显著差异,丰富度指数(S)显著高于其他4个处理。(4)施肥处理改变了土壤微生物对碳源的利用偏好,在6类碳源中糖类的相对利用率最高,占45.34%-47.74%,氨基酸类次之,占18.08%-22.48%,之后依次为羧酸类、聚合物类、胺类和酚酸类,分别占10.83%-17.21%、4.87%-14.35%、4.44%-6.29%和1.41%-3.79%。与对照相比,T5处理显著降低了微生物对氨基酸的相对利用率。(5)土壤微生物群落代谢特征随施肥措施的变化而发生改变。31种碳源中对PC1贡献较大的有9种,对PC2贡献较大的2种,其中糖类为主要影响碳源。T4和T5处理的土壤微生物群落代谢特征较相似,但与其他处理的土壤微生物群落代谢特征差异较大。综上所述,化肥-生物有机肥与秸秆三者配施可以改善华北地区小麦-玉米轮作体系土壤微生物生境,有利于土壤微生物群落结构稳定和功能多样性,是一种维持土壤肥力和保护土壤微生态环境的施肥措施。     

放牧扰动对锡林郭勒典型草原植被特征及土壤养分的影响

为了揭示放牧扰动下典型草原群落植被特征和土壤养分变化特征,以典型草原羊草(Leymus chinensis)群落为研究对象,以围封样地为对照(NG-No grazing),选择轻度(LG-Light grazing)、中度(MG-Middle grazing)、重度(HG-Heavy grazing)放牧退化样地开展放牧强度对典型草原植被特征及土壤养分的影响,为典型草原的退化演替机理研究提供依据。结果表明,随着放牧强度的增加,典型草原丰富度指数、均匀度指数、多样性指数呈先增加后降低趋势,在中度放牧区达到最大值,表现为MGLGNGHG;而优势度指数呈相反的变化趋势。随着放牧强度增加,地上生物量和地下生物量均呈递减趋势,与NG相比,HG、MG和LG植物地上生物量(AGB)和地下生物量(BGB)显著降低,分别降低了28.52%、14.39%、4.71%和19.19%、3.26%、0.52%。土壤容重(BD)随放牧强度的增加而逐渐增加,具体表现为HGMGLGNG;土壤总孔隙度(TP)随放牧强度的增加而逐渐减小(NGLGMGHG),其中LG与NG差异不显著(P0.05)。不同放牧梯度下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全钾(TK)均呈现出一致的变化规律,表现为NGLGMGHG;不同放牧强度下土壤全磷(TP)差异均不显著(P0.05)。冗余分析(RDA)结果显示,沿着RDA的第1排序轴,随着显著性影响因子(土壤养分各指标)的增加,丰富度指数、多样性指数、优势度指数逐渐上升,并且丰富度指数、多样性指数、优势度指数与土壤容重呈负相关,排序轴可反映土壤因子的梯度变化特征。综合分析表明,禁牧可以改变典型草原植被特征,提高土壤养分含量,有利于遏制草原植被和土壤的退化。     

模拟升温和放牧对高寒草甸土壤微生物群落的影响

通过开顶式温室(Open top chambers,OTCs)升温以及刈割+施加牛粪处理,应用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)方法,研究了青藏高原东部高寒草甸土壤微生物群落结构对气候变暖和放牧的响应.结果表明,高寒草甸在生长季节,微生物群落以细菌为主.平均1.17℃的土壤升温使土壤微生物PLFAs总量增加34.58%,而春季割草结合牛粪施加使微生物PLFAs总量增加65.77%.模拟变暖和放牧均引起土壤微生物群落结构的显著变化.升温使细菌相对含量增加8.80%,而使真菌相对含量降低17.48%,细菌与真菌之比由7.3变为9.6.放牧使细菌相对含量增加8.40%,真菌相对含量降低14.04%,细菌与真菌之比由7.3变为9.2.OTCs升温+放牧处理比单独的升温或放牧处理对土壤微生物总量和细菌与真菌比值的影响更加明显.本研究表明,气候变暖和人类活动能够在短期内显著地改变青藏高原高寒草甸土壤微生物群落结构,进而可能影响这一地区的生态系统碳收支和养分循环.     

鄱阳湖湿地不同植物群落土壤养分及微生物多样性研究

土壤养分和微生物对环境变化十分敏感,能快速对土壤生态变化作出反应。分析土壤养分和微生物对不同碳源利用能力的差异,明确鄱阳湖湿地土壤微生物群落变化特征,对中国湿地健康状况评价及可持续利用具有重要意义。基于2014-2017年对鄱阳湖湿地不同植物群落(沉水植物区、湿生植物区、挺水植物区、湖滨高滩地)土壤生境的调查数据,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法(FAMEs)系统研究土壤微生物多样性群落特征。鄱阳湖湿地不同植物群落土壤养分和有效养分基本表现为沉水植物区湿生植物区挺水植物区湖滨高滩地。鄱阳湖湿地不同植物群落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,土壤微生物群落代谢活性表现为沉水植物区湿生植物区挺水植物区湖滨高滩地。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鄱阳湖湿地不同植物群落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。土壤微生物群落的物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(D_s)和碳源利用丰富度指数(S)总体以沉水植物区为最高,湖滨高滩地最低,优势度指数在鄱阳湖湿地不同植物群落差异不显著(P0.05)。主成分分析结果表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1、主成分2分别能解释变量方差的63.152%和15.174%,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源;土壤微生物多样性指数与土壤养分之间呈正相关,与pH呈负相关,而土壤全碳和全氮含量对土壤微生物多样性贡献较大,是土壤微生物群落功能多样性差异的主要影响因子。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)与土壤养分各指标的相关系数绝对值均高于优势度指数(D_s),说明土壤养分对土壤微生物群落优势度指数的影响作用较小。     

三江源区退化高寒草甸土壤微生物群落季节特征研究

微生物对环境变化十分敏感,能快速对土壤生态变化作出反应。分析微生物对不同碳源利用能力的差异,明确三江源区高寒草甸土壤微生物群落在不同退化演替阶段的季节变化规律,对草地健康状况评价及可持续利用具有重要意义。采用Biolog-ECO法分析了返青期、生长期和枯黄期不同退化程度(未退化ND,轻度退化LD,中度退化MD,重度退化SD和极重度退化-黑土滩ED)高寒草甸0～10 cm和10～20 cm土层土壤微生物群落对31种碳源的利用特征。结果表明,(1)不同生育期各试验地0～10 cm土壤微生物AWCD值均高于10～20 cm。U指数在返青期0～10 cm和10～20 cm土层间差异不显著,在生长期中度退化和黑土滩草地0～10 cm和10～20 cm土层间均表现显著差异,枯黄期中度退化草地0～10 cm显著高于10～20cm。(2)同一生育期,在0～10cm和10～20cm土层,AWCD值和U指数均以中度退化草地最低。高寒草甸返青期和枯黄期0～10cm土壤微生物AWCD值和U指数均显著低于生长期;而在10～20cm土层,不同生育期间差异不显著。季节和土层交互作用对土壤微生物群落影响显著。(3)微生物群落对6类碳源的相对利用能力表明,同一生育期,随草地退化程度加重,0～10 cm和10～20 cm土壤微生物群落对碳源的相对利用率变化趋势不同。同一时期不同草地相同土层土壤微生物对单一碳源利用率因草地退化程度的不同而表现差异。不同生育期0～10 cm土层土壤微生物群落对6类碳源的利用率差异主要体现在酯类和醇类碳源,而10～20 cm主要体现在糖类和胺类。(4)主成分分析结果表明,在0～10 cm和10～20 cm土层,未退化草地土壤微生物群落对碳源具有较好的利用能力,重度和黑土滩退化草地对碳源的利用能力较为相似,中度退化草地与其他草地相比分异较大;氨基酸类、糖类和胺类碳源对土壤微生物群落起主要分异作用。生长期土壤微生物群落对碳源的利用能力较强,其中糖类、氨基酸类、醇类、羧酸类和胺类具有较大载荷。     

指数施肥对杉木苗期基质中微生物功能多样性的影响

为向轻型基质容器苗合理施肥,实现苗木养分精准调控提供理论依据,以杉木优良无性系"洋061"轻型基质容器苗为研究对象,设置7个施氮处理[对照(CK,0 mg/株)、常规集中施肥处理(CF1,40 mg/株)、常规分次施肥处理(CF,240 mg/株)、指数施肥(EF1,40 mg/株;EF2,80 mg/株;EF3,120 mg/株;EF4,160 mg/株)],采用BiologECO生态板法分析不同施肥处理下轻型基质中土壤微生物群落多样性和代谢活性.结果表明:(1)不同施肥处理提高了土壤微生物的代谢活性,其代谢活性大小表现为EF2> EF3> EF1> CF2> EF4> CF1> CK.(2)除Simpson指数外,土壤微生物的功能多样性整体表现为EF2> EF3> EF1> CF2> EF4> CF1和CK,其中仅有EF2处理的丰富度指数显著高于对照处理.(3)在6类碳源中,土壤微生物对胺类碳源利用率最弱,对多聚物类碳源利用率最高.EF2处理对除碳水化合物外的其他碳源的利用率显著高于对照处理.(4)共提取9个主要主成分,累计贡献率92.33%.第一主成分(PC1)的方差贡献率为25.46%,第二主成分方差贡献率为17.24%,PC1贡献较大的碳源主要是多聚物和碳水化合物,PC2贡献较大的碳源主要是碳水化合物和氨基酸类.综上所述,80 mg/株的指数施肥是较适宜的施氮量和施肥方式,能增强微生物对碳源的利用率,提高土壤微生物的多样性和活性.(图4表1参52)     

不同放牧制度草地土壤碳氮磷化学计量特征

放牧是人类对草地资源管理和利用的主要方式之一,研究不同放牧制度下的草地土壤化学计量特征,可为草地植被的可持续利用和放牧制度的选择提供科学依据.以呼伦贝尔新巴尔虎左旗4种不同放牧制度(禁牧、休牧、划区轮牧和常牧)的草场为研究对象,通过样地调查和土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)3种元素含量的测定,分析4种不同放牧制度下土壤化学计量特征及其与植被群落特征和土壤化学性质的相关性.结果显示:禁牧条件下,植被生长状况较好.碳氮磷含量均呈现禁牧休牧划区轮牧常牧的变化趋势;在不同的放牧制度下,土壤碳氮含量集中分布于0-10 cm,且显著高于下层土壤(P 0.05);4种放牧制度下土壤C/N无明显变化,而常牧区的C/P和N/P均显著低于禁牧区;此外,土壤碳氮磷含量均与p H值呈极显著负相关(P 0.01),物种丰富度指数和多样性指数均与C/P和N/P呈极显著负相关(P 0.01).本研究表明磷是该地区主要的限制性养分元素,且磷含量受土壤深度的影响较小;与常牧相比,禁牧、休牧及轮牧均有利于植物生长、土壤理化性质改良以及养分含量积累.(图2表3参39)     

藏北高寒草地土壤磷脂脂肪酸指纹特征及其与土壤化学性质的关系

微生物是土壤的重要组成部分,反映了土壤的生物活性,同时也是土壤有机质和养分转化与循环的动力。高寒草地是藏北高原分布面积最大的生态系统类型,不仅是亚洲中部高寒环境中最为典型的自然生态系统之一,而且在世界高寒地区亦具有代表性。为了解藏北不同类型高寒草地土壤微生物群落结构特征,比较了藏北5种高寒草地(高寒草甸、高寒草原、高寒草甸草原、高寒荒漠草原和高寒荒漠)的土壤磷脂脂肪酸(PLFA)指纹特征,并进一步分析其与土壤有机碳、总氮等土壤化学性质的关系。藏北5种高寒草地土壤PLFA中16:0和18:1w9c含量高,土壤PLFA主要包括直链饱和脂肪酸、直链单不饱和脂肪酸、支链饱和脂肪酸和环丙烷脂肪酸,其中直链单不饱和脂肪酸(27.77%~36.66%)和支链饱和脂肪酸(30.15%~36.61%)占比较高,环丙烷脂肪酸(3.48%~10.16%)仅占较少部分。高寒草甸土壤总PLFA含量、细菌、真菌、放线菌、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌PLFA含量最高,其含量分别是其他4种草地类型土壤的2.00~6.45,2.01~8.88,1.82~3.52,1.61~5.37,2.01~9.17和2.06~10.94倍。大部分PLFA分子集中于高寒草甸、高寒草原和高寒草甸草原土壤中,另外两种高寒草地土壤仅含少量微生物;土壤微生物在5种类型草地中的样点基本分散,而在每种类型草地样点中基本集中,表明微生物群落结构在不同草地类型土壤中存在明显差异,而在同一类型草地土壤中相近。土壤总PLFA,细菌、真菌、放线菌、革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌PLFA含量与土壤有机碳、总氮、铵态氮和硝态氮之间存在极显著相关性(P0.01),表明土壤碳、氮含量与土壤微生物间存在极为显著的相互刺激关系。该研究通过量化藏北不同类型高寒草地土壤的PLFA指纹特征,并分析其与土壤化学性质的关系,为进一步研究高寒草地生态系统土壤微生物群落结构特征提供理论依据。     

基于Biolog指纹解析黑土滩退化草地土壤微生物群落特征

黑土滩草地退化不仅体现在植被群落特征的退化,同时也体现在土壤微生物群落结构和功能的退化。为明确不同地区黑土滩退化草地土壤微生物群落的空间异质性,探究植被与土壤微生物对黑土滩草地退化的响应规律,利用样方调查法和Biolog-ECO微平板法,分析了青海省海北州野牛沟乡、果洛州大武镇及玉树州巴塘乡3个地区黑土滩退化草地的植被群落特征及土壤微生物群落多样性特征。结果表明,(1)黑土滩退化草地毒杂草化,优良牧草成为群落偶见种。3个地区植被群落组成存在差异:大武地区植物物种丰富度最大,为16.25,野牛沟次之,巴塘最小;植被优势度指数、多样性指数和均匀度指数均为野牛沟大武巴塘;地上生物量和0-10 cm土层地下生物量均为大武地区最大,巴塘次之,野牛沟最小,三者间均存在显著差异(P0.05);大武和巴塘地区10-20 cm土层地下生物量显著大于野牛沟地区(P0.05)。(2)黑土滩退化草地土壤微生物在0-10 cm土层主要利用氨基酸类、酯类和胺类碳源,碳源相对利用率均在19%以上;在10-20 cm土层主要利用氨基酸类和酯类碳源,碳源相对利用率均在22%以上。不同地区黑土滩退化草地土壤微生物对单一碳源的利用存在差异,差异主要来源于酸类、氨基酸类和酯类。(3)土壤微生物AWCD(平均每孔颜色变化率)和H指数(Shannon-Wiener多样性指数)与植物多样性和生物量相关性较高;物种重要值、多样性及生物量对土壤微生物AWCD变化的共同解释率为88.42%。综上,黑土滩退化草地植被物种组成及群落结构存在地域差异,不同地区黑土滩退化草地土壤微生物群落结构不同;黑土滩退化草地利用D-半乳糖酸γ内酯、L-精氨酸、D-半乳糖醛酸、L-天冬酰胺酸、D-甘露醇、L-丝氨酸、N-乙酰基-D-葡萄胺等的功能微生物显著富集,利用i-赤藻糖醇、2-羟苯甲酸、L-苏氨酸、α-丁酮酸、α-D-乳糖等的功能微生物显著分异。     

不同放牧方式下的草场植被群落特征及其与土壤因子的关系——以新巴尔虎左旗为例

探究干旱半干旱草原不同放牧方式对退化草地生态系统恢复的影响,对退化草地植被恢复与重建及生态畜牧业可持续经营管理体系建设具有重要的科学意义。以呼伦贝尔市新巴尔虎左旗"七个一"生态家庭牧场为研究对象,对禁牧、休牧、轮牧和连续放牧4种放牧方式下的植被群落特征及与土壤因子间的关系进行研究。结果表明,(1)植被以多年生旱生、中旱生植物为主,轮牧区(45)和休牧区的物种数(42)大于禁牧区(37)和连续放牧区(34),禁牧区植被盖度(88.07%)和生物量(3 714.37 kg·hm~(-2))最高,连续放牧区植被盖度(61.33%)及生物量(1 029.83 kg·hm~(-2))最低。(2)4种放牧方式区的植被都以莎草科(Cyperaceae)和禾本科(Gramineae)植物为主,以寸草苔(Carex duriuscula)的重要值为最高,其中禁牧区最高(IV=38.30)。(3)休牧区和轮牧区的群落多样性指数较高,禁牧区的群落多样性指数最低(Ma=4.02,H=2.05,C=0.76,J_(sw)=0.72),且禁牧区与其他放牧方式区的物种分布及多样性指数均存在显著差异(P0.05)。(4)物种CCA排序结果显示,土壤容重、含水量和全磷是影响左旗植被分布的主要土壤因子。此外,群落多样性指数变化与容重、速效磷和含水量显著相关(P0.05)。研究认为,轮牧和休牧方式有利于保护草地生物多样性,禁牧对退化草地生态系统恢复有显著促进作用,但长期禁牧会导致群落多样性下降,连续放牧会降低草地生产力。建议减少连续放牧区放牧频率,在长期禁牧的牧场实施休牧、轮牧或适当的割草利用。     

岷江流域不同土地利用类型土壤养分及微生物群落多样性研究

以四川省岷江流域不同土地利用类型(次生林、人工林、灌草丛和坡耕地)土壤为研究对象,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯(FAMEs)法系统研究微生物群落多样性特征以及在不同土地利用类型的分布规律。结果表明:各土地利用类型土壤均略显酸性,pH值高低依次为坡耕地、灌草丛、人工林和次生林,土壤电导率、容重和孔隙度有所波动;土壤养分含量和有效养分含量高低大致依次为次生林、人工林、灌草丛和坡耕地。不同土地利用类型土壤微生物群落代谢平均颜色变化率(average well color development,AWCD)随培养时间延长而逐渐增加,土壤微生物群落代谢活性大小依次为次生林、人工林、灌草丛和坡耕地。土壤微生物对不同种类碳源的利用强度存在较大差异,羧酸类和碳水化合物类碳源是不同土地利用类型土壤微生物的主要碳源,其后依次为酚酸类、氨基酸类和聚合物类,而土壤微生物对胺类碳源的利用率最小。土壤微生物群落丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(DS)和碳源利用丰富度指数(S)总体表现为次生林最高,人工林和灌草丛次之,坡耕地最低,不同土地利用类型间DS差异未达显著水平(P0.05)。主成分分析结果表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1和2分别能够解释变量方差的63.89%和18.55%,在主成分中贡献最大的是羧酸类和碳水化合物类碳源;土壤微生物多样性指数与土壤有机质含量和全氮含量之间均达显著或极显著正相关,与pH值呈负相关,即土壤有机质含量和全氮含量对土壤微生物多样性影响较大。上述研究结果表明次生林土壤养分含量更高,更适合土壤微生物生存,这对于维持该区域生态系统功能稳定性具有重要意义。     

安徽查湾自然保护区常绿阔叶林不同林分土壤微生物群落代谢特征

为探讨亚热带常绿阔叶林不同林分土壤微生物群落特征,在安徽祁门县查湾自然保护区亚热带常绿阔叶林内,分别选择以甜槠(Castanopsis eyrei(Champ.)Tutch.)为单一优势种的林分P1,以青冈栎(Cyclobalanopsis glauca(Thunb.)Oerst.)、甜槠和马尾松(Pinus massoniana Lamb.)为优势种的林分P2,各设置3个重复样地,采用Biolog方法探讨了土壤微生物群落功能多样性与林分结构的关系。结果表明,林分P2土壤养分(铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳氮)均高于林分P1,但没有显著差异(P0.05);两种林分0~10 cm土层的土壤养分含量明显高于10~20 cm土层。培养48 h后,林分P2的0~10 cm与10~20 cm土层AWCD均大于P1,并且0~10 cm土层差异较大,但不同土层AWCD在两种林分之间均未达到显著差异(P0.05)。林分P2 0~10 cm土层AWCD、Shannon指数(H')、Simpson指数(D)、Mclntosh指数(U)和丰富度指数(S)均高于林分P1,林分P2的H'与D显著高于林分P1(P=0.03,P=0.02),但10~20 cm土层所有功能参数在P1与P2之间没有显著差异(P0.05)。0~10 cm土层,林分P1土壤微生物对醇类和糖类利用率较高,林分P2对糖类和酯类利用率较高。10~20 cm土层,林分P1对醇类利用率较高,林分P2对胺类和醇类利用率较高。冗余分析(RDA)显示,铵氮、林分胸高断面积、林分丰富度指数、土壤含水率、溶解性有机碳(DOC)及溶解性氮(DN)对微生物碳源利用影响较大。其中,铵氮、林分丰富度指数、含水率、DN几乎与所有碳源代谢呈正相关。林分结构因子除林分丰富度指数外均与所有碳源代谢呈负相关;蒙特卡罗置换实验显示林分胸高断面积与土壤微生物群落代谢呈显著负相关(r2=0.42,P=0.02)。以上结果说明亚热带北部常绿阔叶林土壤微生物群落代谢特征受林分结构的制约。     

白浆土玉米不同生长时期根际土壤细菌和真菌群落碳源代谢特征

以白浆土为研究对象,分别于玉米(Zea mays L.)的拔节期、抽雄期和乳熟期采集根际土,并采用Biolog微平板技术分析不同生长时期根际土壤细菌和真菌群落碳源代谢特征变化,为白浆土的质量提升和可持续利用提供科学依据。结果表明:根际土壤细菌和真菌群落的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)随生长时期推进均呈先升高后降低趋势,其中抽雄期细菌群落的AWCD值分别比拔节期和乳熟期高26.44%和53.37%(P0.05),但真菌群落的AWCD值无显著变化(P0.05)。根际土壤细菌和真菌群落的功能多样性指数变化趋势与AWCD值一致,仅抽雄期细菌群落的McIntosh指数与拔节期和乳熟期差异显著(P0.05)。根际土壤细菌群落相对利用率最高的碳源是糖类和氨基酸类,而真菌群落相对利用率最高的碳源为羧酸类和糖类。生长时期没有显著影响根际土壤细菌群落对同一碳源的相对利用率;但抽雄期真菌群落对胺类和其他类碳源的相对利用率显著高于拔节期和乳熟期(P0.05),对羧酸类的相对利用率显著低于拔节期(P0.05)。主成分分析表明(Principal component analysis,PCA),拔节和乳熟期根际土壤细菌群落的代谢特征相似,而与抽雄期明显不同,真菌群落的分析结果与细菌相同。     

牧压梯度下高寒草甸实际蒸散量及植物生产水分有效利用率的研究

以青海海北高寒草甸为研究对象,分析了禁牧(对照,CK)、轻度放牧(light grazing,LG)、中度放牧(moderate grazing,MG)、重度放牧(heavy grazing,HG)试验地土壤贮水量和利用水量平衡法计算的植被实际蒸散量动态变化,并对不同牧压梯度下高寒草甸的水分有效利用率进行了比较。结果表明,牧压梯度下土壤贮水量在生长季的变化特征基本一致,表现为5月、6月高,7月低,8月以后缓慢升高。5月8日到9月28日0~50 cm土层平均土壤贮水量为CKHGLGMG,分别为(222.82±7.07),(199.71±4.52),(189.00±4.37)和(187.69±3.93)mm,表明放牧使土壤贮水量减小,统计分析表明,禁牧与放牧地之间贮水量差异达极显著水平(P0.01)。不同牧压梯度上高寒草甸植被实际蒸散量在生长季的变化特征基本一致,表现出5月低,6月开始升高,7月蒸散量达最大,以后逐步下降;整个生长季CK、HG蒸散量较高,LG、MG蒸散量较低,分别为(389.37±3.39)、(355.74±5.54)、(350.17±8.6)3和(346.15±1.31)mm。从土壤水分亏缺来看,重牧不利于水源涵养,但禁牧亦影响水源涵养功能的提高,只有适度放牧有利于水源涵养。植被实际蒸散量与降水量呈极显著正相关关系。高寒草甸植被地上地下净初级生产力在生长季的水分有效利用率表现为LG、MG较高,HG较低,CK的水分有效利用率最低,分别为0.55%、0.56%、0.50%和0.37%,说明适度放牧能够提高植被水分有效利用率,而禁牧显著降低植被水分有效利用率。     

不同浓度植物根系分泌物微生态效应研究

探讨夹竹桃(Nerium oleander)根系分泌物对土壤微生物量碳、呼吸强度等微生物学特征及土壤微生物群落功能多样性的影响,深入揭示夹竹桃根系分泌物的微生态效应,通过向土壤中添加植物根系分泌物溶液的方法,研究了不同浓度(CK,15 mL去离子水作为对照;LC,5 mL分泌物+10 mL去离子水;MC,10 mL分泌物+5 mL去离子水;HC,15 mL分泌物)的外源植物根系分泌物对土壤理化性质、土壤微生物群落功能多样性、微生物量碳、微生物熵、基础呼吸和代谢熵的影响。结果表明,不同浓度根系分泌物处理pH值显著低于CK(P<0.05);有机碳、含水量、全氮、碱解氮、速效磷含量显著高于CK(P<0.05),其大小表现为HC>MC>LC>CK;而土壤全磷无明显差异(P>0.05)。细菌、真菌、放线菌和微生物总数均显著高于对照(P<0.05),不同处理之间差异均显著(P<0.05),其大小表现为HC>MC>LC>CK。微生物量碳、微生物熵和基础呼吸均显著高于对照(P<0.05),不同处理之间差异均显著(P<0.05),其大小表现为HC>MC>LC>CK。土壤代谢熵表现为HC>MC>LC>CK,HC和MC差异不显著(P>0.05)。平均吸光值、物种丰富度指数、Mcintosh指数均显著高于对照(P<0.05),不同处理之间差异均显著(P<0.05),其大小表现为HC>MC>LC>CK。不同处理间优势度指数差异不显著(P>0.05)。主成分分析表明:中浓度根系分泌物处理的土壤与CK土壤微生物群落代谢特征相近,其明显不同于高浓度根系分泌物处理的土壤,说明它们对单一碳源的利用能力不同,其群落代谢特征存在差异。总体来看,高浓度的根系分泌物能够显著改变土壤微生物学特性及群落功能多样性。