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。     

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。     

氮沉降增加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是草原土壤生态系统的重要组成部分。为研究氮沉降增加对草原土壤微生物群落结构的影响,以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,开展连续6年(2010—2015年)模拟氮沉降试验,以N计算,设置:N0(0 kg·hm~(-2))、N50(50kg·hm~(-2))、N100(100 kg·hm~(-2))、N150(150 kg·hm~(-2))和N300(300 kg·hm~(-2))5个处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术测定0~10 cm土壤特征微生物PLFA生物标记数量并探讨土壤微生物群落结构对氮沉降的响应。结果表明:随氮添加量增大,土壤微生物总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性细菌PLFAs、革兰氏阴性细菌PLFAs和放线菌PLFAs含量呈先升高后降低的趋势,均以N100(100 kg·hm~(-2))处理最高。土壤微生物群落PLFA标记的主成分分析显示,不同氮添加下土壤微生物PLFA标记有显著差异。相关分析表明,土壤革兰氏阳性菌、放线菌PLFA含量、G~+/G~-与土壤p H值呈显著负相关,土壤微生物总PLFAs、土壤细菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs、放线菌PLFAs和饱和脂肪酸PLFAs含量均与土壤速效磷含量呈显著正相关。综合研究表明,连续6年氮添加改变了贝加尔针茅草原土壤微生物群落结构,土壤p H值和土壤速效磷含量是驱动这种变化的主要因素。     

湘东大围山土壤垂直带谱微生物群落特征

土壤微生物是生态系统健康评价的关键生物学指标之一。为了解土壤微生物群落在中山海拔带上的分异规律,本研究选取亚热带湘东大围山花岗岩风化物发育的典型土壤垂直带谱:红壤、黄红壤、黄壤、暗黄棕壤和灌丛草甸土(亚类),采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,研究0~20 cm土壤微生物的PLFA含量、组成和多样性。结果表明,土壤垂直带PLFA种类较为丰富(38种),PLFA总量介于35.01~103.54 nmol·g~(-1)之间,以细菌最高(25.52~78.31 nmol·g~(-1)),其次为放线菌(3.99~12.90nmol·g~(-1))和真菌(4.29~12.33 nmol·g~(-1))。细菌群落中,以革兰氏阴性菌(G~-)为主;真菌群落中,以腐生真菌为主。随着海拔升高,微生物PLFA总量、各类群微生物PLFA含量和多样性指数一致升高,显示高海拔地带土壤的微生物数量和多样性更高。此外,真菌与细菌比值(F:B,0.17~0.25)和G~+细菌(革兰氏阳性菌)与G~-细菌比值(G~+:G~-,0.52~0.79)以低海拔带的红壤最高,随海拔升高而降低,表明高海拔带土壤微生物群落以细菌、G~-群落占优。在湘东大围山土壤垂直带上,各类群的微生物量和多样性随着海拔的升高而升高,可能是山地小气候、pH、有机底物的数量和质量综合作用的结果。     

米槠天然林和桔园土壤微生物群落结构的季节性变化

森林类型的转变是影响生态系统养分循环的重要因素,研究其对土壤微生物群落结构的影响对于通过森林管理措施应对持续加剧的气候变化具有重要的指导意义。利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究了中亚热带地区米槠天然林(Castanopsis carlesii)和相邻的桔园(Citrus reticulata)土壤微生物群落结构的季节变化特点。结果表明,两种植被类型土壤微生物以细菌为优势类群,分别占微生物总PLFA含量的41.04%和48.01%。主成分分析表明,土壤微生物群落结构差异主要由植被类型和季节变化差异引起。天然林微生物磷脂脂肪酸总量、细菌特征脂肪酸、真菌特征脂肪酸、放线菌特征脂肪酸、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌特征脂肪酸含量均显著高于桔园。两种植被类型微生物类群特征脂肪酸含量最高值均出现在春季,而天然林最低值出现在冬季,桔园最低值出现在夏季。此外,与天然林相比,桔园的夏、秋和冬季土壤真菌与细菌比(F∶B)、春季革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌比(G~+∶G~-)以及全年环丙烷脂肪酸与其前体脂肪酸比(Cye∶Pre)均呈现不同程度的显著降低,而夏季G~+∶G~-和春夏季顺式异构脂肪酸与反式脂肪酸比(Iso∶Ant)均呈现不同程度的增加。植被类型变化不仅改变土壤微生物群落结构,还影响着微生物抵抗环境变化的能力,不同季节的影响程度存在显著差异。     

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.     

中亚热带森林转换对土壤微生物群落结构的影响

森林转换是土地利用变化的重要方式,通过改变森林植被类型,从而改变土壤生态系统;土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,其变化与土壤肥力的改善密切相关.采用磷脂脂肪酸法对南平市顺昌县武坊林场的常绿阔叶天然次生林和杉木人工林的土壤微生物群落结构、土壤养分及其之间的相互关系进行研究.结果表明,常绿阔叶天然次生林土壤的总碳含量、全磷含量、铵态氮、微生物量碳以及碳氮比(C/N)均显著高于杉木人工林(P 0.05),而2个林分间土壤的总氮含量、有效磷含量差异无显著差异(P 0.05).常绿阔叶天然次生林的革兰氏阳性菌、真菌、总磷脂脂肪酸(总PLFAs)、革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌比(G~+:G~-)、细菌真菌比(F:B)显著高于杉木人工林.皮尔森相关分析结果表明细菌、真菌、总磷脂脂肪酸与总碳、全磷、铵态氮、微生物量碳含量显著相关,总磷脂脂肪酸与酸碱度(pH)显著相关(P 0.05).主成分分析表明第1主成分与第2主成分共同解释了微生物群落结构变化的97.86%,表明森林转换后不同林分的土壤微生物群落结构存在显著差异.冗余分析结果表明第一轴和第二轴分别解释了89.9%和6.7%,土壤全磷、铵态氮、硝态氮对土壤微生物群落结构的影响最大.本研究结果表明森林转换下土壤微生物群落结构与土壤养分含量具有显著相关性,这对于提高土壤肥力,营造可持续发展的杉木人工林有着重要参考价值.     

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)。     

扎龙湿地土壤微生物群落结构的季节变化特征

运用磷脂脂肪酸(PLFA)法研究扎龙湿地各季节土壤微生物群落结构和多样性.结果表明:不同季节土壤中共检测到29(春)、30(夏)、29(秋)和27(冬)种PLFA,其中含量最高的PLFA分别为16:0(16.49%)、18:1ω9c(17.41%)、18:1ω9c(20.48%)和18:2ω6,9(26.16%).季节变化对一般性细菌、G~+菌、G~-菌、真菌、放线菌和总PLFAs有显著影响(P0.05),除真菌外均表现为春季最高、冬季最低,而真菌则为冬季最高、春季最低.香农-威纳多样性指数和Mc Intosh指数在春季最高,Simpson指数则在冬季最高.主成分分析(PCA)表明,第1主成分和第2主成分共解释土壤微生物群落结构总变异的87.6%,不同季节间土壤微生物群落结构存在显著差异.冗余分析(RDA)表明,放线菌和G~+菌与土壤有机质、总氮、速效氮和速效钾呈显著正相关,G~-菌与速效磷呈显著正相关,真菌和一般性细菌与土壤pH呈显著正相关.扎龙湿地微生物群落结构的季节波动与土壤养分状况密切相关,研究结果可为扎龙湿地生态功能恢复提供科学依据.     

不同林龄陈山红心杉土壤微生物群落结构特征

以不同年龄(5年、10年、20年和40年)陈山红心杉林为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法分析其土壤微生物群落结构与多样性.结果发现,陈山红心杉林土壤总PLFAs及各类群微生物PLFAs含量随年龄增加先下降后上升,真菌/细菌(F/B)变化不明显,G~+/G~-和SAT/MONO呈下降趋势,Cy/Pre及微生物群落多样性指标总体呈先升后降的趋势.林龄改变了土壤微生物群落结构,第一、二主成分贡献率分别为72.2%和25.0%,主要由不同林龄土壤理化性质引起.速效养分影响大于全量养分.Cy/Pre只在10年林龄大于0.5,反映环境胁迫可能导致了微生物PLFAs含量从10年林龄到20年下降,但这并未改变土壤生态系统的稳定程度.综上,不同林龄陈山红心杉林土壤微生物群落结构可反映土壤环境状况及养分可利用性,对陈山红心杉的丰产、高效、优质经营具有重要意义.(图4表3参39)     

三江源区不同建植年限人工草地土壤微生物群落结构特征

近年来,对退化生态系统恢复的研究逐渐由地上向地下部分转移,地下部分特别是土壤微生物群落对土壤的恢复机理和过程已倍受关注.运用常规实验室分析法和磷脂脂肪酸法,研究三江源区不同建植年限人工草地土壤养分和微生物群落结构及其分布特征.结果显示:土壤总磷脂脂肪酸(总PLFAs)、真菌PLFAs(F PLFAs)、细菌PLFAs(B PLFAs)、革兰氏阳性菌PLFAs(G+PLFAs)、革兰氏阴性菌PLFAs(G-PLFAs)含量与PLFA类型随建植年限的增加呈先降低后升高的变化趋势,随土层深度的增加而降低.土壤全量、速效养分含量均随建植年限的增加呈现同样的变化规律.主成分分析表明,在0-10 cm、10-20 cm土层中,4年和16年人工草地土壤微生物群落PLFA类型丰富多样,群落结构更加复杂稳定,而7年和9年的土壤微生物群落结构较为单一.相关分析表明,总PLFAs、B PLFAs、F PLFA s、G+PLFAs和G-PLFAs含量与土壤全量和速效养分含量(除速效氮、速效磷)均呈极显著或显著正相关(P<0.01;P<0.05).综上,在合理放牧条件下,人工草地的建植有利于土壤微生物生物量的提高和群落结构的改变.利用微生物PLFA含量和类型的多样性作为监测土壤环境的指标,能及时有效地判别土壤养分的变化情况,有利于及时管理人工草地.     

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)。     

不同水分条件下生物质炭添加对湿地土壤微生物群落结构的影响

为了研究水分条件如何左右生物质炭添加对湿地土壤微生物群落结构的影响,通过对室内培养240和720 d的添加生物质炭的土壤进行采样,分析了75%田间持水量、干湿交替和淹水3种水分条件下添加芦苇秸秆生物质炭(裂解温度分别为350和600℃)的湿地土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)量。结果表明,除75%田间持水量条件下培养240 d,生物质炭添加提高土壤微生物PLFAs总量和各类群微生物PLFAs量以外,75%田间持水量条件下培养720 d以及干湿交替和淹水条件下培养240和720 d,生物质炭添加均降低土壤微生物PLFAs总量和各类群PLFAs量,其中,干湿交替条件下土壤微生物PLFAs量下降幅度最大;培养240 d后添加裂解温度为350℃生物质炭的土壤微生物PLFAs总量及各类群微生物PLFAs量总体上高于添加裂解温度为600℃生物质炭的土壤。不同于未添加生物质炭的土壤,除75%田间持水量条件下的土壤放线菌以外,培养240 d后添加生物质炭的土壤微生物PLFAs总量和土壤其他类群微生物PLFAs量均高于培养720 d;除革兰阴性菌(G~-)外,总体上添加生物质炭的土壤微生物PLFAs量在干湿交替条件下最低,而在淹水条件下最高。75%田间持水量条件下,生物质炭添加提高土壤微生物丰富度指数(H)和均匀度指数(J),降低了优势度指数(D),而淹水条件下,培养240 d后生物质炭添加降低H和J指数,提高D指数,但干湿交替条件下生物质炭添加对土壤微生物多样性指数的影响没有明显规律性。冗余分析(RDA)和相关性分析结果表明,速效磷含量、硝态氮含量和pH与土壤微生物群落结构存在显著相关性,且相同水分条件下土壤微生物群落结构更为相似。研究认为添加生物质炭可通过自身性质和改变土壤理化性质来影响土壤微生物群落结构,而土壤水分条件和培养时间是左右生物质炭添加对微生物群落结构影响的重要因子。生物质炭添加仅促进75%田间持水量条件下培养240 d的土壤微生物生长,其他处理下生物质炭添加抑制大多数类群微生物生长或无影响。     

重金属污染降低水稻土微生物商并改变PLFA群落结构——苏南某地污染稻田的案例研究

重金属污染可能影响土壤中微生物生物量与活性及群落结构.但这种影响随土地利用和土壤类型、污染物类型而异.采集了江苏南部某市金属冶炼产业区周边重金属污染的稻田和未明显污染稻田的表土样品,分析了重金属复合污染下土壤微生物生物量以及PLFA群落结构的变化.结果表明,重金属污染下稻田土壤的微生物生物量碳、氮及微生物商比未明显污染的土壤显著降低(约20%);PLFA分析显示,重金属污染下土壤微生物群落结构发生了明显的变化,细菌和真菌PLFA的变化幅度达到30%以上,革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的脂肪酸比值升高,而真菌/细菌的比例降低了约70%.这种改变可能进一步影响到土壤中C、N等养分的生物地球化学循环,这有待深入的研究.     

多氯联苯复合污染土壤的微生物群落结构多样性变化

土壤微生物群落结构多样性是指示土壤生态系统稳定性及其功能的重要传感器。采用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)方法,对长江三角洲地区某POPs高风险区PCBs长期复合污染土壤的微生物群落结构多样性进行了初步研究。结果表明,PCBs重度污染土壤中格兰氏阴性菌(16:1w9、cy17:0等)和厌氧微生物(18:1w7)的PLFAs组分含量较多,而格兰氏阳性菌(如i15:0、i17:0等)、放线菌(16:0(10Me))及真菌(18:2ω6,9)和好氧性微生物的PLFAs含量较低,表明PCBs污染土壤中微生物群落结构与组成发生了明显变化。这一结果为PCBs降解微生物资源的定向筛选提供了科学依据。     

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。     

不同施肥模式和地下水位条件下红壤水稻土PLFA指纹特征

土壤微生物群落是评估土壤质量、衡量土壤肥力和指示土壤环境变化的重要指标。施肥和地下水位均会引起土壤养分和微环境发生变化,但地下水位对土壤微生物群落影响的研究尚鲜有报道,特别是施肥和地下水位管理双因素协同作用对土壤微生物群落的影响还不清楚。采用磷脂脂肪酸(PLFA)指纹图谱法研究长期施肥和不同地下水位条件下红壤水稻土微生物群落。结果表明,不同地下水位管理显著影响土壤pH值、E_(h,p)(排水状态下的氧化还原电位)和NO_3~--N含量,不同施肥模式显著改变土壤Eh,y(淹水状态下的氧化还原电位)、E_(h,p)、有机碳含量、全氮含量和速效钾含量。不同地下水位显著影响土壤总PLFA、细菌PLFA、G+PLFA含量及G+PLFA/GPLFA比值,如高地下水位土壤G+PLFA/G-PLFA比值(0.40~0.51)明显低于低地下水位土壤(0.40~1.94);不同施肥模式显著影响G-PLFA含量和G+PLFA/G-PLFA比值,如施有机肥土壤G+PLFA/G-PLFA比值(0.40~1.94)明显高于施化肥土壤(0.40~0.46)。逐步回归分析显示放线菌PLFA含量显著受土壤pH值及全氮含量的影响,G+、厌氧菌、好氧菌PLFA含量显著受土壤pH值的影响,真菌PLFA/细菌PLFA比值显著受土壤Eh,y的影响,G+PLFA/G-PLFA比值显著受NO3--N含量和全钾含量的影响。主成分分析显示环境因子影响了长期施肥和不同地下水位条件下红壤水稻土微生物群落结构,全钾含量、pH值和Eh,y是导致LNOM处理与其他处理间微生物群落结构不同的主要环境因子,而NO3--N含量、全氮含量、全磷含量是导致LHOM处理与HNOM、HHOM、LCF、HCF处理间微生物群落结构不同的主要环境因子。可见,长期施肥和地下水位管理显著影响红壤水稻土理化性质及微生物群落。     

高山草甸冬季凋落物分解过程中土壤动物对微生物群落结构的影响

于2013年11月至2014年4月,采用微生物磷酸脂肪酸(PLFA)分析方法,以川西高山草甸代表物种黄花亚菊(Ajania nubigena)和黑褐苔草(Carex atrofusca)凋落物为研究对象,在雪被形成期、雪被稳定期和雪被融化期研究了凋落物分解过程中土壤动物对微生物群落结构及其多样性的影响.结果表明:(1)整个冬季,土壤动物增加了黄花亚菊凋落物分解过程中微生物总P LFA含量、真菌PLFA含量以及细菌PLFA含量,提高了其真菌/细菌比例,减少了黑褐苔草中微生物总PLFA含量、真菌PLFA含量以及细菌PLFA含量,降低了其真菌/细菌比例;(2)在雪被形成期,黄花亚菊凋落物中土壤动物显著增加了真菌表征脂肪酸18:2ω6,9c的含量,但降低了细菌表征脂肪酸16:0、16:1ω9c、18:1ω7c的含量.黑褐苔草凋落物中土壤动物显著增加了细菌表征脂肪酸18:1ω7c的含量,但降低了真菌表征脂肪酸18:2ω6,9c的含量.雪被融化期,土壤动物显著增加了黑褐苔草凋落物中细菌表征脂肪酸16:1ω9c的含量,降低了细菌表征脂肪酸a15:0和微真核生物表征脂肪酸18:3和20:4的含量;(3)土壤动物对凋落物中微生物多样性的影响主要在雪被融化期,增加了黄花亚菊凋落物中微生物多样性、均匀性、丰富度和优势度指数,降低了黑褐苔草凋落物中微生物多样性和均匀性指数,增加了黑褐苔草凋落物中微生物丰富度和优势度指数.这些结果表明,冬季恶劣环境条件下高山草甸土壤动物仍然对微生物的数量、群落结构和多样性具有显著的影响.     

生物炭与炭基肥对大豆根际土壤细菌和真菌群落的影响

土壤微生物在农田土壤生态系统中发挥重要作用,然而秸秆生物炭与炭基肥处理对微生物群落的影响以及对农田生态环境的意义尚不清楚。以黄淮海平原豆-麦轮作为研究对象,采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术比较不同施肥方式对土壤细菌和真菌群落的丰度、组成和多样性差异,探究秸秆还田、生物炭以及炭基肥添加对根际土壤微生物群落结构的影响。试验处理包括单施化肥对照(CK)、秸秆全量还田配施化肥处理(CS)、炭基肥处理(BCF)、低量生物炭配施化肥处理(LB)以及高量生物炭配施化肥处理(HB)。结果表明:与对照CK相比,LB、BCF和HB处理显著提高了根际土壤有机碳和速效磷含量;LB、BCF和HB处理对土壤细菌丰度没有显著影响,HB处理显著降低了变形菌门的相对丰度。HB处理的真菌丰度显著高于CK,增加了86.3%,真菌群落Chao1和ACE指数较CK分别显著增加了5.9%和5.8%;与CK和CS相比,LB、HB和BCF处理明显改变了真菌群落结构。冗余分析(RDA)表明,土壤有机碳、总氮和速效钾是改变真菌群落结构的主要驱动因子。综上,研究表明大豆根际真菌群落对生物炭施加的敏感程度高于细菌,且土壤碳和氮含量是影响真菌和细菌群落结构的关键因子。该研究结果可为秸秆资源的合理利用提供理论参考。     

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。