洪涝灾害干扰下受损自然恢复林地土壤基本性状及分形维数特征

选取重大洪涝灾害干扰下受损自然恢复3种不同林地(毛竹林、杉木林、次生阔叶林)为研究对象,以未受损林地为对照,测定不同林型土壤基本性状指标(包括土壤颗粒组成在内的物理性质、主要养分含量),并运用分形理论计算了分形维数D值,探讨分形维数与土壤基本性状的相关关系.结果表明:(1)3种不同林型土壤均以粉粒含量占比最大,分形维数在2.58-2.70之间,0-10 cm土层分形维数表现为毛竹林杉木林次生阔叶林,受损自然恢复林地未受损林地,其中次生阔叶林的受损自然恢复林地与未受损林地差异显著.(2)毛竹林与次生阔叶林土壤容重表现为受损自然恢复林地显著大于未受损林地,土壤含水量、毛管持水量、非毛管孔隙度与总孔隙度则相反,受损自然恢复与未受损杉木林间土壤物理性质的差异较小;各林型土壤养分含量随土层深度的增加而降低,且受损自然恢复林地显著低于未受损林地,总体恢复状况表现为杉木林次生阔叶林毛竹林.(3)土壤分形维数与土壤黏粒含量、土壤容重存在显著正相关关系,与有机质、全氮、土壤含水量、毛管持水量、非毛管孔隙度及总毛管孔隙度存在显著负相关关系.因此,分形维数能够客观地表征土壤的结构特征以及土壤养分肥力特征;受损恢复林地土壤条件还未达到未受损林地的水平,对恢复状况较差的毛竹林,可以适当地进行人工植树造林,优化群落结构,进而改善土壤条件,促进灾害干扰下受损植被的恢复进程.     

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.     

杉木人工林采伐撂荒后土壤动物的恢复特征

以会同地区杉木人工林采伐迹地自然恢复后形成的次生林为研究对象,以杉木人工林和常绿阔叶林作为对照,调查分析杉木人工林、次生林和常绿阔叶林的土壤动物群落特征.结果显示:杉木人工林采伐迹地自然恢复20年后,次生林与常绿阔叶林土壤动物在群落组成上表现了更高的相似性,其中次生林与杉木人工林Jaccard相似性为0.57,杉木人工林与常绿阔叶林相似性为0.58,次生林与常绿阔叶林Jaccard相似性为0.64;杉木人工林采伐迹地自然恢复后,土壤动物群落的多度出现了显著的增加,从杉木人工林的52 916.1/m~2,增加到次生林的86 618.7/m~2(P=0.03),接近常绿阔叶林的78 298.4/m~2(P=0.75),这些增加主要归因于线虫纲、线蚓科、蜱螨目、弹尾目的增加,分别贡献了增加量的62.84%、26.57%、4.74%、2.26%.但土壤动物群落的多样性变化缓慢,Shannon多样性指数从杉木人工林到次生林增加了25.71%,达到常绿阔叶林的88.88%.通过比较3种森林类型土壤动物多度和多样性,明显可以看出土壤动物的多样性恢复速度要慢于土壤动物的多度恢复.由于次生林的群落组成、多样性和多度特征比杉木人工林更加接近于常绿阔叶林,因此结果支持生态系统不稳定性的增加促进了土壤生物的恢复.(图1表5参41)     

庞泉沟自然保护区华北落叶松与桦树林土壤微生物群落结构

落叶针叶林和落叶阔叶林是华北地区主要的森林类型,其地下生态系统在驱动生物地球化学循环过程中发挥重要作用.运用Illumina高通量测序技术分析庞泉沟自然保护区中海拔桦树(Betula platyphylla)林和华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林以及高海拔华北落叶松林的土壤微生物群落结构,同时对土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性及土壤理化性质进行测定,分析各因子的变化规律及其之间的相关性.结果显示:1)3个样地土壤脲酶、蔗糖酶活性与全碳、全氮、全硫、碳氮比呈极显著正相关;脲酶活性与p H显著负相关;过氧化氢酶活性与土壤理化性质均无显著相关性;同时3种酶的活性与细菌和真菌特定类群的丰度密切相关.2)样地间土壤细菌群落结构具有一定差异,而真菌群落结构的差异较大,土壤理化性质对微生物群落的结构具有较大的影响.真菌群落中的煤炱目(Capnodiales)、蜡壳耳目(Sebacinales)、路霉目(Lulworthiales)、锈革孔菌目(Hymenochaetales)的丰度与土壤全碳、全氮、全硫、碳氮比、含水率显著相关.3)中海拔桦树林土壤细菌群落多样性和丰度高于华北落叶松林,真菌群落的丰度与之相反;高海拔落叶松林细菌群落多样性较低,而丰度较高,真菌群落则是丰度较低,多样性在高海拔落叶松林中最高,在桦树林中较低.综上,植被类型、土壤理化性质和微生物群落结构三者相互影响,因此可通过改变林下土壤微生物环境,制定出不同的育林措施,进而影响土壤生态系统的碳、氮、硫等循环进程,提高土壤肥力.     

杉木连栽林土壤微生物碳源利用比较

在测定土壤理化性质的基础上,应用Biolog-ECO技术,分析杉木1代(FCF)、连栽2代(SCF)、连栽3代(TCF)人工林和楠木人工林(PBP,对照)4种林分类型土壤微生物群落总碳源利用动力学特性、微生物多样性指数及多样性指数与土壤理化性质的相关关系.结果显示:4种林分类型的土壤微生物丰富度(Shannon指数)、优势度(Simpson指数)、均匀度(Mc Intosh指数)均达到了显著差异(P0.05);PBP土壤微生物总体活性(AWCD)、Shannon指数、Simpson指数及Mc Intosh指数值均高于其他3种类型;土壤微生物生物量碳(C)含量、氮(N)含量、Shannon指数、Simpson指数与AWCD值的相关性达到了显著水平(P0.05);其中AWCD值、土壤p H、全C、全N、土壤微生物生物量C、N的大小顺序为PBPFCFSCFTCF.本研究表明,随着杉木连栽代数的增加,土壤微生物群落总体活性逐代下降.(图1表7参32)     

汶川地震受损区恢复初期植物与微生物生物量、土壤酶活性对土壤呼吸的影响

为了解汶川地震灾区不同恢复方式土壤呼吸差异性及其影响因素,选取干旱河谷气候区与亚热带季风气候区,设置受损治理、未受损、自然恢复3种恢复方式的固定样地,于2015年9月到2016年9月测定土壤呼吸、植被生物量、土壤微生物生物量和土壤酶活性,分析各指标的季节变化特征及与土壤呼吸的相关关系.结果显示:土壤呼吸速率和9种生物学性质(植被地下生物量和总生物量、土壤微生物量碳和氮含量、土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶和蔗糖酶活性)在两个气候区的季节变化特征整体表现为冬春低、夏秋高.两个气候区的土壤呼吸速率、植物生物量、微生物量碳和氮含量、脲酶和蔗糖酶活性以及亚热带季风气候区碱性磷酸酶和纤维素酶活性、干旱河谷气候区的过氧化氢酶活性均表现为未受损区受损治理区自然恢复区,在受损治理区和自然恢复区各指标的恢复率介于11%-114%.两个气候区土壤呼吸的影响因子存在差异性,干旱河谷气候区主要为植物总生物量、地下生物量、微生物量氮含量以及土壤脲酶活性,亚热带季风气候区主要为碱性磷酸酶、纤维素酶活性.本研究表明不同恢复方式区域土壤呼吸速率存在差异性,群落植被生物量、微生物生物量与土壤酶活性是影响土壤呼吸的主要因子.(图5表2参28)     

新疆盐渍土3种植被类型土壤微生物碳源利用

研究了新疆天山以北三工河流域自然生境下梭梭(Haloxylon ammodendron)、琵琶柴(Reaumuriasoongonica)、隐子草(Cleistogenes chinensis)3种植被群落的土壤微生物碳源利用差异,分析了土壤理化性质与微生物总体活性、功能多样性的相关关系.采用BIOLOG生态板检测了各微生物群落对31种单一碳源的利用情况,结果表明,3种群落的微生物总体活性(AWCD)(F=41.877,P<0.001)、功能多样性(Shannon指数)(F=164.680,P<0.001)、丰富度(R值)(F=20.818,P=0.02)差异显著,其中梭梭植被下微生物群落的AWCD值、Shannon多样性指数、R值明显高于其他两种植被的微生物群落.土壤pH(相关系数=0.958,P<0.001)、土壤总碳相对含量(相关系数=0.718,P<0.05)与微生物总体活性(AWCD)呈显著相关,对微生物碳源利用有重要影响,而土壤可溶盐总量、含水率则与AWCD相关性不显著,微生物群落碳源利用功能多样性和丰富度与土壤理化性质均无显著相关关系.对于所研究的31种单一碳源,梭梭植被下微生物群落的利用情况也好于其他两种植被类型,对11种单一碳源利用情况较好,而琵琶柴、隐子草植被微生物群落分别则仅能对其中6种和5种碳源有较好的利用能力.     

冻融循环对亚高山森林土壤微生物生物量及群落结构的影响

土壤冻融循环过程释放的碳和养分是维持亚高山森林冬季土壤微生物活性的重要保障。为了解冻融循环对土壤微生物群落的影响,以川西亚高山针叶林、阔叶林和针阔混交林土壤为对象,采用微缩实验研究了冻融循环(-5℃冻结12 h,5℃解冻12 h为一个冻融循环,共80次)对土壤微生物群落磷脂脂肪酸(PLFAs)含量和结构的短期影响。结果表明:土壤微生物群落对冻融循环响应随林型不同而存在差异。与5次冻融循环相比,3种林型的细菌、真菌、革兰氏阳性菌(G~+)和革兰氏阴性菌(G~-)的PLFAs含量在经80次冻融循环后均出现降低,混交林、针叶林和阔叶林细菌PLFAs含量分别降低71.9%、73.7%和74.6%,真菌PLFAs含量降低55.5%、75.4%和84.7%,G~+PLFAs含量降低77.1%、68.8%和73.7%,G~-PLFAs含量降低70.6%、78.1%和78.8%。冻融循环显著影响阔叶林的真菌/细菌比值,林型对真菌/细菌比值和G~+/G~-影响不显著。Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数在混交林中随冻融循环次数增加而逐渐增加,在针叶林和阔叶林中则呈现降低趋势,且均受冻融循环显著影响。冗余分析(RDA)显示,冻融过程中土壤养分有效性与微生物生物量和群落结构显著相关。全球变暖导致冬季冻融循环格局变化可通过改变土壤养分有效性影响亚高山森林土壤微生物生物量和多样性。     

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。     

震区生态恢复初期土壤养分含量与微生物生物量特征的关系

为探究地震灾区不同气候区的初期生态恢复过程,选取汶川地震重灾区汶川县(干旱河谷气候区)和绵竹市(亚热带季风性气候区)的受损治理样地与未受损样地,对比研究表层土壤(0-20 cm)全养分(有机碳SOC、全氮TN)、速效养分(水解性氮、有效磷、速效钾)和微生物生物量含量.结果表明:同一气候区内,不同土壤层次SOC含量和0-5 cm、5-10 cm层土壤TN含量均表现为未受损区显著高于受损治理区(P0.05).其中,在亚热带季风气候区,受损治理区的水解性氮(AN)和微生物量碳(MBC)含量在不同土壤层次显著低于未受损区(P 0.05),真菌数量与速效钾(AK),放线菌数量与土壤SOC,TN与细菌、真菌、放线菌数量在未受损区均存在显著相关性(P 0.05);在干旱河谷气候区,未受损区不同层次土壤有效磷(AP)和微生物量氮(MBN)含量显著高于受损治理区(P0.05),MBC与AN、AP,MBN与SOC、TN,细菌数量与AK在受损治理区存在显著相关(P0.05),真菌数量与AP在未受损区存在显著相关(P0.05).典范相关分析发现,土壤中AK、TN含量与细菌数量、MBC含量,AK含量与真菌数量具有正相关关系.因此,震后受损区土壤速效养分、生物肥力不及未受损区,需加大土壤培肥力度,提高土壤速效养分含量,增加土壤微生物数量,从而改善土壤健康状况,促进生态恢复.(图3表5参41)     

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。     

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。     

杉木林取代阔叶林后土壤生物学活性变化的研究

通过对福建省南平市溪后安曹下取代阔叶林的70a生杉木车产林（山坡）、32a生杉木“青年林”（山坡）及前茬阔叶林（山脊）土壤生物学活性连续2a的比较研究结果表明，与山脊上前茬的阔叶林相比，70a生杉木丰产林土壤微生物总数、生理类群的数量减少、活性下降；土壤酶活性减弱；呼吸作用强度（内源）及添加基质的外源呼吸作用强度降低，土壤中有机质分解和腐殖质再合成程度降低．32a生杉木“青年林”土壤生物学活性下降则更为明显，说明从杉木取代阔叶林（头耕土）起，土壤生化活性及土壤肥力就存在明显下降现象，轮伐期缩短或林地连栽杉木代数增加，而不采取恢复地力措施，杉木林地地力衰退将更为明显．     

汶川地震对森林土壤养分动态的影响

地震导致地表植被严重破坏,土壤物理性质和养分循环发生明显变化,这对震后植被恢复有重要影响.选取两处受汶川地震影响的森林植被区,分别设置4个处理,即地震迹地、地震迹地枯木旁、邻近未受损森林、邻近未受损林窗,对比研究表层土壤(0-20 cm)物理因子、有机质、速效养分以及微生物等.结果显示两处研究地点有大致一样的趋势:地震迹地与地震迹地枯木旁温差与p H值浮动变化显著大于未受损森林与林窗,土壤含水量明显低于未受损森林和林窗;震后造成土壤有机质含量显著降低,损失高达50%,速效养分损失高达80%;速效养分(铵态氮和硝态氮)与微生物生物量碳氮含量由高到低顺序为邻近未受损森林、邻近未受损林窗、地震迹地枯木旁、地震迹地;震后枯木在地震迹地形成养分热点,其速效养分及微生物生物量碳、氮高于地震迹地,在生长季节较为显著,其速效养分硝态氮含量最高是地震迹地的5.88倍.本研究表明汶川地震导致受损森林系统表层土壤有机质等的极大流失,同时震后迹地土壤有效养分、微生物生物量显著降低,地震迹地枯木旁形成土壤"肥力岛",震后生态系统恢复将经历养分富集和植被演替过程.     

六盘山生态移民迁出区不同植被恢复模式土壤微生物功能多样性研究

为了揭示宁夏六盘山生态移民迁出后,不同植被恢复模式下土壤微生物群落功能多样性的变化特征,以泾源县移民区6种人工混交林(青海云杉Picea crassiflolia+油松Pinus tabuliformis+河北杨Populus hopeiensis、刺槐Robinia pseudoacacia+油松、旱柳Salix matsudana+刺槐+山杏Prunus armeniaca、油松+山杏、刺槐+山杏+紫花苜蓿Medicago sativa、油松+旱柳+红豆草Onobrychis viciaefolia)为对象,自然恢复为对照,采用Biolog-ECO微平板法研究不同植被恢复模式土壤微生物功能多样性特征。结果表明,(1)7种不同植被恢复模式0～20 cm土层土壤微生物AWCD值以刺槐+山杏+紫花苜蓿模式为最高(0.94±0.44),青海云杉+油松+河北杨最低(0.26±0.18)。(2)不同植被恢复模式土壤微生物对各碳源的利用状况有所差异,碳水化合物类是7种植被恢复模式土壤微生物利用的主要碳源,其次为氨基酸类、羧酸类和聚合物类,而其他化合物和胺类的利用较低。(3)7种不同植被恢复模式土壤微生物多样性指数均存在显著性差异(P0.05),其中刺槐+山杏+紫花苜蓿和油松+山杏混交林土壤微生物Shannon指数、Brillouin指数和Pielou均匀度指数显著高于其他植被恢复模式(P0.05)。(4)PCA分析显示,PCA1和PCA2分别占总方差的36.54%和26.83%。刺槐+山杏+紫花苜蓿、油松+山杏、油松+旱柳+红豆草混交模式及自然恢复可利用碳源较多,旱柳+刺槐+山杏混交模式次之,青海云杉+油松+河北杨和刺槐+油松混交模式可利用碳源少。以上结果表明,人工林的不同混交模式对提高土壤微生物群落的代谢活性具有显著差异。该研究区内,刺槐+山杏+紫花苜蓿植被恢复模式较其他植被恢复模式更有利于土壤微生物群落功能多样性的提高。     

放牧强度对环青海湖地区高寒草原土壤微生物群落碳代谢特征的影响

为了解青藏高原环青海湖地区放牧对土壤微生物群落碳代谢特征的影响,于2010年在青海省刚察县(N37°21′10″,E100°4′49″)高寒草原,设置围栏封育的禁牧对照组(CK)和牧草利用率分别为30%(G3)、40%(G4)、50%(G5)、60%(G6)和70%(G7)的5个放牧强度控制处理实验,于2014年7月采集土壤样品,运用Biolog-ECO微平板技术分析环湖地区土壤微生物群落碳源代谢特征的分布特征和变化规律.结果显示:(1)研究区域的土壤微生物主要利用碳源类型为氨基酸类和碳水化合物类;(2)放牧处理下土壤微生物群落主要碳源利用类型与利用率相似,与禁牧组显著不同;(3)禁牧和G4处理下土壤微生物的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Mc Intosh指数显著高于G3和G6、G7草原,与土壤有机碳和全氮含量变化规律相似.以上研究结果表明,放牧活动能显著影响环青海湖地区高寒草原土壤微生物群落代谢特征,禁牧和中度放牧(G4)有利于维持较高的土壤微生物群落多样性.     

雨雪冰冻灾害后粤北森林各林型凋落物动态

为了考察中国亚热带不同森林类型对雨雪冰冻灾害的响应模式,以粤北天井山3种代表性的林型—针叶林、阔叶林和混交林为对象,于不同森林类型中比较受损森林与未受损森林在凋落物年产量、成分及月际动态方面的差异,从而在凋落物水平上反映不同森林类型在雨雪冰冻灾害后的早期恢复力。研究结果表明,灾后针叶林、阔叶林和混交林的年凋落量分别为0.52、3.21、1.37 t.hm-2,比未受损的同种森林类型年凋落量显著减少,减少程度分别为87.89%、53.46%、76.78%。由此可以看出阔叶林的植被恢复情况最好,说明在凋落物水平上,其灾后恢复的早期阶段恢复力最强。在凋落物成分方面,灾后各森林类型叶凋落物所占比例显著增加,枝凋落物所占比例则显著减少。受损针叶林和阔叶林的凋落物月动态与未受损森林基本一致,但其波动幅度较小;在混交林中,受损和未受损森林其凋落量的季节动态模式则表现出不一致性且为不规则型。根据研究结果,建议在亚热带地区优先考虑种植阔叶林以促进受损森林在类似雨雪冰冻灾害的极端天气后的恢复。     

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)     

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。     

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。