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.     

钨尾矿生态恢复中桉树林地表节肢动物群落特征及影响因子研究

地表节肢动物对土壤重金属污染及生态恢复中的生境变化具有重要的指示作用,不同动物类群对植被恢复具有不同的响应,它们与植物一起调控了土壤的恢复过程。然而,目前对地表节肢动物类群对植被恢复的响应及其与植被和土壤环境变化的关系认识不足。以1 a桉树(Eucalyptus)林、7 a桉树林及26 a外围桉树林作为研究对象,以无污染桉树林为对照,基于4种样地土壤理化因子、重金属因子及地表节肢动物群落的调查统计数据,采用生态指数及冗余分析的方法,研究不同种植年限桉树林与外围桉树林生境地表节肢动物群落对土壤质量和重金属因子的响应机制。结果显示:种植7a的桉树林地表节肢动物个体数量(N)、丰富度(R)和多样性指数(H′)(N=131,R=2.026,H′=1.644)高于1 a桉树林(N=40,R=0.701,H′=0.617),但显著低于外围桉树林(N=823,R=2.345,H′=1.939),对照桉树林(N=1251,R=2.354,H′=1.947)显著高于其他样地。冗余分析表明,土壤理化因子与地表节肢动物群落呈显著正相关,土壤速效磷和有机质对地表节肢动物群落变化的贡献率最大,两个环境因子总共解释了89.67%的环境变异,速效磷对地表节肢动物群落的影响最大,贡献率达79.83%,是主要的影响因子,多样性指数随土壤质量的提升而增大。重金属因子与地表节肢动物群落呈显著负相关,Cu对地表节肢动物群落的影响最大,贡献率为88.95%,是主要的毒性因子,动物群落多样性指数随重金属(Cu、Ni、Zn)含量的增加而下降。研究表明:随着钨尾矿恢复区桉树种植年限的延长,土壤质量提升,生态恢复区植被迁入与群落演替促进了地表节肢动物群落食物网的形成,对地表节肢动物群落演变与多样性增加起到关键作用。     

森林生态系统土壤真菌群落及其影响因素研究进展

真菌是全球生物多样性的重要组成部分,在森林生态系统功能中发挥着重要作用,通过共生-寄生的相互作用影响着动植物的群落结构。高通量测序技术(Roche FLX 454,Illumina MiSeq)的兴起,使得研究人员能够仔细构建真菌群落的生物地理格局和生态效应,极大地促进了人们对真菌功能特征、多样性的理解。文章综述了森林生态系统真菌群落的最新研究进展,分析了真菌群落多样性地理尺度上的变化趋势与驱动因素,并重点关注植被类型与真菌多样性的关系。研究结果发现,地理距离引起的森林类型的变化是影响真菌群落的主要因素之一。在森林生态系统中,海拔梯度的真菌群落多样性存在上升、下降、"单峰"、无显著变化4种模式,且不同森林类型的驱动因素也存在差异。森林土壤真菌群落组成和多样性受到各种土壤特征(pH、C/N)的影响,植被类型对真菌群落的影响方式也存在不确定性。在今后的研究过程中,有必要对较小尺度上真菌群落的分类和功能结构进行更多分析,探讨海拔梯度下优势植被多样性与真菌群落的关系。在植被类型复杂多样的森林生态系统中,对特异性树种、混交林以及林区(从土壤到植物圈)真菌群落的分类和功能结构进行进一步研究。此外,了解驱动元素循环的生物(人类、植物和土壤生物)以及调节其活动的环境条件(气候、土壤理化特性和地形),从而提高我们对真菌群落与生态系统功能的认识,利用功能基因探索真菌群落组成并探索生态系统功能之间的联系。     

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.     

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)     

九寨沟国家自然保护区不同森林类型土壤养分特征

土壤性状与植被演替间存在复杂的相互关系,探究不同森林类型间土壤养分差异有助于了解植被演变过程中地上与地下的关系以及生态系统养分循环机制.本文研究了九寨沟国家自然保护区内黄果冷杉(Abies ernestii)林、油松(Pinus tabulaeformis)林、青杄-辽东栎(Picea wilsonii-Quercus wutaishanica)混交林和红桦(Betula albo-sinensis)林4种典型森林类型表层土壤养分特征及其季节动态.结果显示:1)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、可溶性有机碳(DOC)、水解氮(HN)和有效磷(AP)在不同林型间均存在极显著差异(P0.01),大小关系为红桦林青杄-辽东栎混交林油松林黄果冷杉林.2)SOC与TN和TP间存在极显著正相关关系(P0.01,r≥0.88),而土壤p H与SOC、TN和TP间存在极显著负相关关系(P0.01,r≤-0.83).3)土壤养分存在极显著的季节差异,且与林型间存在显著的交互作用(P0.01).红桦林SOC和TN在10月最大,而其他3种林型在12月最大;可溶性养分在各林型中均在10月达到最大值.本研究表明,红桦林土壤肥力较其他3种林型好,但存在秋冬季节可溶性养分流失的风险;青杄-辽东栎混交林具有较好的养分循环效率和土壤肥力保持能力;森林枯枝落叶层在土壤养分循环过程中具有重要意义.     

贺兰山东坡不同植被类型的土壤真菌多样性及其群落结构

为了解植被对土壤真菌群落结构及其优势菌群影响,利用高通量测序技术,研究了贺兰山东坡山地荒漠草地、浅山灌丛、亚高山针叶林和亚高山草甸4种植被类型土壤真菌多样性及其群落结构.结果表明,(1)贺兰山东坡不同植被类型土壤真菌α多样性由高到低依次为浅山灌丛、山地荒漠草地、亚高山草甸、亚高山针叶林;且亚高山针叶林显著低于其他植被类...     

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)     

模拟增温对土壤真菌群落组成及多样性的影响

为探讨温度变化后土壤微生物中真菌的变化情况,利用野外模拟增温小室(OTC)对青藏高原高寒草地0—15 cm和15—30 cm土层进行增温,采用Illumina-MiSeq高通量测序技术和成对的通用引物gITS-7F和4R对土壤真菌2区进行测序,研究青藏高原高寒草地生态系统中土壤真菌多样性对温度的响应,同时采用典型相关性分析方法研究土壤理化性质、地上植被指标以及环境三参数对土壤真菌的影响。研究表明,(1)真菌群落稀释性曲线发现物种的丰富度(observedspecies):Ma (0—15 cm不增温)Mb (15—30 cm不增温)Fb (15—30 cm增温)Fa (0—15 cm对照)。(2)土壤真菌群落Alpha多样性指数表明,Shannon指数和Simpson指数均呈现MbFbMaFa,而Chao1指数呈现MbFaMaFb。说明相较于对照,增温会使真菌群落多样性有所降低。(3)通过测序分析,土壤中真菌检测出数量较多的门,包括子囊菌门(Ascomycota 47.4%—66.6%)、担子菌门(Basidiomycota 7.0%—14.8%)、接合菌门(Zygomycota 3.4%—17.2%)等,但依然有6.7%—38.7%无法鉴定到门的物种。(4)pH、微生物氮与真菌存在显著相关关系(P0.05),相关系数分别为r=0.321 8,r=0.231 8。总之,研究发现增温使土壤真菌丰富度和群落多样性降低,优势菌种为子囊菌门、担子菌门和接合菌门,土壤pH和土壤微生物氮是高寒草地土壤真菌多样性的重要影响因子。研究结果可为预测全球变暖生态系统的变化方向提供数据基础。     

红壤区灾害受损不同林型恢复过程中土壤微生物群落对碳源的利用

为探究福建省南平市洪涝灾害受损区不同林型自然恢复过程的土壤微生物群落变化特征,以该区毛竹林、杉木林和次生阔叶林等3种主要林型为研究对象,采用Biolog-ECO板技术研究林地受损、受损自然恢复7年(自然恢复)和未受损3个阶段的土壤微生物群落碳源代谢多样性.结果表明:对不同林型而言,杉木林和次生阔叶林自然恢复样地对6类碳源利用情况优于受损样地,微生物整体活性优于未受损样地,而毛竹林仅对3类碳源利用较好,微生物整体活性低于未受损样地.杉木林和次生阔叶林自然恢复样地微生物多样性指数H、E和D显著优于受损样地(P 0.05),而毛竹林2个样地差异不显著.林型与恢复阶段的交互作用显著影响了除多聚物外的其他碳源与H、E、D.对3种林型恢复类型土壤微生物群落具有分异作用的主要碳源是氨基酸类、碳水化合物类和羧酸类.综上所述,3种林型自然恢复过程中土壤微生物总体活性上升,但次生阔叶林和杉木林微生物群落恢复程度好于毛竹林.(图1表6参31)     

蒋家沟泥石流频发区不同植被类型与土壤养分及酶的关系

不同植被类型区内的植物群落结构与土壤养分、土壤酶活性具有耦合关系,为揭示泥石流频发区土壤养分及酶活性对地上植被的响应规律,运用野外调查和实验室分析相结合的方法,研究云南蒋家沟泥石流频发区扭黄茅草地(Heteropogon contortus)、坡柳灌丛(Salix myrtillacea)以及9年、15年和26年新银合欢纯林5种典型样地群落结构、土壤养分、土壤酶活性及其关系.结果显示:植物多样性指数排序为坡柳灌丛扭黄茅草地26年新银合欢纯林15年新银合欢纯林9年新银合欢纯林;扭黄茅草地和坡柳灌丛的土壤有机质(OM)显著大于不同林龄的新银合欢纯林(P0.05);扭黄茅草地和坡柳灌丛的C:P和N:P大于不同林龄新银合欢纯林;植物多样性指数(辛普森指数、香农-维纳指数)与土壤有机质、蔗糖酶(Invertase)呈现显著的正相关(P0.05);且有机质和蔗糖酶呈现极显著的正相关(P0.01).本研究表明,多样性指数高的地上植被群落有助于泥石流频发区积累土壤肥力,可一定程度地提高土壤生物活性.     

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)。     

衡阳紫色土丘陵坡地自然恢复过程中植被与土壤特性变化

采用"空间序列代替时间序列"的方法,对衡阳紫色土丘陵坡地植被自然恢复过程中植被与土壤特性的变化进行研究.结果表明:(1)随着植被恢复的进行,土壤种子库密度显著增加(P0.05),土壤种子库的Patrick丰富度指数(R)和Shannon-Wiener多样性指数(H)显著提高(P0.05),土壤种子库的Simpson多样性指数(D)和Pielou均匀度指数(E)显著降低(P0.05);(2)随着植被恢复的进行,植物的群落结构发生明显的改变,植被密度显著增加(P0.05),植物的Patrick丰富度指数(R)、Simpson多样性指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H)和Pielou均匀度指数(E)的大小顺序均为:恢复阶段(Ⅲ)恢复阶段(Ⅳ)恢复阶段(Ⅱ)恢复阶段(Ⅰ)(P0.05);(3)随着植被恢复的进行,0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm各土层的土壤含水量、土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷发生明显的变化(P0.05),速效钾含量的变化不明显(P0.05),其变化范围为259.55~368.32 mg·kg-1.研究表明:衡阳紫色土丘陵坡地植被自然恢复有利于改善植被与土壤特性.表4,参21.     

马铃薯根际与非根际土壤微生物群落结构及多样性特征

利用Illumina-MiSeq高通量测序技术对马铃薯根际与非根际土壤中细菌的16Sr DNA基因V3-V4区片段和真菌18S r DNA基因V4区片段进行了测序,研究马铃薯根际与非根际土壤微生物群落多样性及其与土壤养分之间的关系,为马铃薯健康种植提供理论数据。结果表明,(1)马铃薯根际土壤pH显著低于非根际(P0.05),根际土壤电导率、有机碳、全氮、速效氮和速效磷均显著高于非根际(P0.05),而根际土壤全磷与非根际差异不显著(P0.05)。(2)马铃薯根际土壤细菌和真菌均匀度指数(Simpson)、多样性指数(Shannon-Wiener)、ACE、Chao1均显著高于非根际(P0.05);而根际土壤细菌和真菌覆盖度(Coverage)、Simpson指数与非根际差异不显著(P0.05)。(3)马铃薯根际和非根际土壤细菌群落中,优势类群主要是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),还包括浮霉菌门(Planctomycetaceae)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobia),其中根际土壤细菌酸杆菌门相对丰度高于非根际,变形菌门相对丰度低于非根际。根际和非根际土壤真菌群落中,优势类群主要是子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),还有结合菌门(Zygomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、新丽鞭毛菌门(Neocallimastigomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、芽枝菌门(Blastocladiomycota)。(4)主成分分析(PCA)表明,马铃薯根际和非根际土壤细菌和真菌群落具有很好的相似性,并且细菌群落产生明显的分离效应。Pearson相关性分析表明,马铃薯土壤细菌和真菌Coverage、ACE与土壤养分均没有显著相关性(P0.05);土壤pH与土壤细菌和真菌多样性呈负相关,土壤电导率和全磷与土壤细菌和真菌多样性均没有显著相关性(P0.05)。(5)冗余分析(RDA)显示,7个土壤环境因子分别解释了细菌86%和真菌82%的总特征值,说明土壤环境因子对马铃薯土壤细菌和真菌多样性有显著影响,其中对土壤细菌和真菌多样性影响较大的有有机碳和全氮,而pH对土壤细菌和真菌多样性影响为负。由此可知,土壤pH值是马铃薯根际土壤微生物多样性的重要影响因子。     

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。     

空心莲子草入侵对土壤AM真菌生物量和群落结构的影响——以湖北省典型区域为例

土壤丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌具有维持植被稳定性和多样性的重要作用.为了解空心莲子草入侵过程中与AM真菌的相互作用,采用脂肪酸甲酯(FAMEs)和基于18S rDNA的PCR-DGGE方法对湖北咸宁、仙桃和武汉三地空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵前后土壤AM真菌的生物量和群落结构进行了比较分析.结果发现,基于FAMEs表征的AM真菌生物量在空心莲子草入侵后变化不大,仅仙桃地区显著增加(P<0.05).尽管DGGE图谱显示咸宁、仙桃和武汉三地AM真菌优势类群的群落结构均发生了明显演替,但群落间物种组成差异的多样性指数βWH在2.55-2.73之间、群落多样性指数H′在1.22-1.38之间,变化均不大.结果表明,空心莲子草入侵所形成的植物更替明显改变了AM真菌优势类群的结构,但对AM真菌的生物量和多样性影响很小.     

庄河口湿地不同土地利用方式下土壤线虫群落特征

分别于2013年5月、8月和11月对庄河口湿地不同土地利用方式下土壤线虫群落分布进行调查,收集芦苇群落、狗尾草群落、圆柏群落、针叶松群落、柳树群落以及裸地土壤样本,采用淘洗-过筛-浅盘法提取土壤线虫,并应用线虫多样性指数和功能类群指数研究该区域土壤线虫群落的特征与差异。研究期间鉴定出44个属,共5895条土壤线虫。研究显示,线虫的生态指数与土壤理化指标呈显著相关,其中土壤pH值和盐度的影响最为显著,整体上呈显著负相关。不同土地利用方式下土壤线虫的群落结构均有所差异,圆柏群落样地pH值最小,且土壤线虫群落最丰富。圆柏、针叶松和柳树为人工种植的植被群落,具有相对稳定pH值,相较于其他3个群落盐度较低,所以线虫群落更加丰富。四大营养类群中捕食/杂食类群的比例高达50.6%,食真菌类群比例只有8.1%。有研究表明酸性土壤有利于食真菌线虫生长,而整个研究区域的 pH 在6.08~7.11之间,并不利于食真菌线虫生长。随着季节的变化,土壤线虫在夏季最多春季最少,分别约占总数的44.9%和23.0%。结果表明,不同季节和不同的土地利用方式对庄河口湿地土壤线虫群落有显著影响,其中不同植被所形成微环境中的pH值和盐度是影响线虫群落分布最主要的因素,为促进土壤生态系统健康发展提供科学依据。     

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。     

施氮对不同有机碳水平桉树林土壤微生物群落结构和功能的影响

碳、氮是影响土壤微生物群落结构和功能的2种重要生源要素,但研究施氮对人工林土壤微生物群落影响时很少考虑土壤有机碳水平。本研究以我国南方桉树Eucalyptus人工林为对象,研究施氮水平(对照:0 kg·hm-2,常规施氮水平166.8kg·hm-2,施二倍氮素水平333.7 kg·hm-2)对不同有机碳水平桉树林土壤微生物群落结构(磷脂脂肪酸构成)和功能(土壤酶活性及可溶性土壤有机碳含量)的影响,结果表明:施氮显著降低土壤微生物群落磷脂脂肪酸总量以及细菌、真菌、放线菌磷脂脂肪酸量和真菌/细菌比值(P0.05);区分不同处理的土壤微生物磷脂脂肪酸主要是:真菌特征脂肪酸16:1ω5c、18:1ω9c、18:2ω9c及细菌特征脂肪酸16:1ω7c、i17:0和放线菌特征脂肪酸10Me18:0;施氮显著增加了土壤纤维素酶、酚氧化酶活性及土壤可溶性有机碳含量(P0.05);尽管高土壤有机碳水平样地的土壤微生物磷脂脂肪酸量、土壤酶活性以及可溶性有机碳含量显著高于低土壤有机碳水平样地,但低、高土壤有机碳水平样地的土壤微生物群落结构和功能对施氮的响应不一致,土壤细菌、真菌、放线菌磷脂脂肪酸量以及酚氧化酶活性和土壤可溶性有机碳含量在低土壤有机碳水平样地中对施氮的响应更敏感,而这些指标在高土壤有机碳水平样地中只有在施二倍氮素处理中才显著降低或不变化。该研究结果表明不同土壤有机碳水平中的土壤微生物群落对施氮的响应不一致,强调了在全面认识氮肥施用对土壤微生物群落的影响时,需要充分考虑土壤有机碳水平。     

鼎湖山季风常绿阔叶林土壤C?N?P生态化学计量特征对长期模拟酸雨的响应

研究模拟酸雨对森林土壤C、N、P生态化学计量特征的影响,对于认识森林生态系统生物地球化学循环如何响应酸雨加剧具有重要意义。以鼎湖山季风常绿阔叶林为研究对象,2009年6月开始进行人工模拟酸雨的野外实验,共设置4个不同处理水平,即CK(喷洒pH=4.5左右的天然湖水)、T1(pH=4.0)、T2(pH=3.5)和T3(pH=3.0);2009年12月—2017年12月(8年实验周期)对模拟酸雨下土壤pH值和土壤C、N、P质量分数及其生态化学计量特征进行了5次测定。结果显示:对照样地表层(0~10 cm)土壤pH值,土壤C、N、P质量分数分别为(3.89±0.01),(31.99±0.37)、(2.25±0.05)和(0.23±0.01)g·kg-1。长期模拟酸雨处理导致表层土壤pH值显著下降(最大降幅达0.22,P0.05),土壤酸化加剧;同时,表层土壤C质量分数显著增加(最大增幅达14.69%,P0.05),P质量分数呈一定程度的下降趋势(最大降幅达18.79%),但N质量分数没有显著变化。对照样地表层土壤C?N、C?P和N?P分别为(14.24±0.23)、(141.38±3.35)和(9.91±0.26),由于土壤C、N、P质量分数对酸雨响应的差异导致土壤C?P和N?P显著增加(最大增幅分别达41.31%和27.16%,P0.05),从而改变了土壤C?N?P生态化学计量特征。模拟酸雨对上述指标的处理效应随着处理时间的延长而逐渐显现,处理间的差异在试验后期才逐渐达到显著水平(P0.05),且上述各指标在次层(10~20 cm)土壤在不同处理间不存在显著差异。根据研究结果可推测,长期酸雨引起的土壤酸化会改变南亚热带森林土壤C、N、P耦合关系,加剧该区域森林土壤P限制的趋势,降低森林生态系统结构与功能的稳定性。