温带亚高山针叶林土壤碳循环微生物群落的时空动态

选取参与碳固定的二磷酸羧化/加氧酶基因（cbbM）、有机碳降解的淀粉酶基因（amylase）和纤维素酶基因（cellulase）作为分子标记,用实时定量PCR方法对温带亚高山华北落叶松（Larix gmelinii var.principis-rupprechtii）林、白杄（Picea meyeri）林、青杄（P.wilsonii）林和油松（Pinus tabulaeformis）林土壤碳循环功能微生物类群丰度的时空动态开展研究.结果显示,总碳（TC）、总氮（TN）、总硫（TS）、有机质（OM）和有机碳（TOC）、pH值、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性在4种森林土壤中都有不同程度的差异,且有显著的季节变化特征.高海拔华北落叶松林土壤TC、TN、TS、C/N、OM和TOC含量最高,而pH值最低.土壤TC、TN、亚硝态氮（NO₂^--N）含量、蔗糖酶和脲酶活性,与碳循环微生物类群的丰度呈极显著相关.土壤NO₃^--N含量与有机碳分解和固碳微生物类群的相对丰度显著相关;土壤C/N、NO₂^--N、pH值、OM、TOC、过氧化氢酶及脲酶活性,与降解易分解碳（labile C）和难分解碳（recalcitrant C）的微生物类群的相对丰度呈极显著相关.植被类型和季节变化共同影响土壤碳循环微生物类群的丰度,而季节变化是主导因素.植被和土壤环境因子通过调控微生物群落碳代谢功能类群的结构,影响森林土壤碳源-汇的平衡.     

关帝山森林土壤真菌群落结构与遗传多样性特征

土壤微生物群落驱动土壤碳、氮、磷、硫生物地球化学循环,在维持土壤碳汇和生态系统功能等方面发挥重要的作用.分析环境与空间因素在寒温性针叶林土壤微生物群落构建中的作用,可以为区域森林生态系统管理措施的制定提供理论依据.本文利用Illumina高通量测序技术分析了关帝山庞泉沟自然保护区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林、青杄(Picea wilsonii)林、油松(Pinus tabulaeformis)林以及桦树(Betula spp.)林这4种林型的5个土壤真菌群落(Lp MC1、Lp MC2、Pw MC、Pt MC和BMC)的结构.同时测定林下土壤环境因子及林下植被多样性,分析真菌群落的结构与植被和土壤环境因子的相关性.结果表明:(1)5个样地中共有7个真菌门和33个优势真菌属;(2)冗余分析结果表明:土壤pH、温度、含水率、全氮含量、NH+4含量、全碳含量、蔗糖酶活性、脲酶活性、林下植被优势度和均匀度与土壤真菌群落结构显著相关;(3)聚类分析和PCA分析结果表明,森林植被类型、土壤环境因子和林下植被对土壤真菌群落结构影响显著.(4)空间变量(PCNM)分析结果表明,在局域尺度(local scale)上扩散限制对研究区域真菌群落构建的影响不显著.本研究区森林土壤真菌群落结构主要受到环境选择(土壤pH、温度、含水率、全氮含量、NH+4含量、全碳含量、蔗糖酶活性、脲酶活性、林下植被优势度和均匀度、森林类型)的显著影响.     

温带亚高山针叶林土壤碳循环微生物群落的时空动态

选取参与碳固定的二磷酸羧化/加氧酶基因（cbbM）、有机碳降解的淀粉酶基因（amylase）和纤维素酶基因（cellulase）作为分子标记,用实时定量PCR方法对温带亚高山华北落叶松（Larix gmelinii var.principis-rupprechtii）林、白杄（Picea meyeri）林、青杄（P.wilsonii）林和油松（Pinus tabulaeformis）林土壤碳循环功能微生物类群丰度的时空动态开展研究.结果显示,总碳（TC）、总氮（TN）、总硫（TS）、有机质（OM）和有机碳（TOC）、pH值、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性在4种森林土壤中都有不同程度的差异,且有显著的季节变化特征.高海拔华北落叶松林土壤TC、TN、TS、C/N、OM和TOC含量最高,而pH值最低.土壤TC、TN、亚硝态氮（NO₂^--N）含量、蔗糖酶和脲酶活性,与碳循环微生物类群的丰度呈极显著相关.土壤NO₃^--N含量与有机碳分解和固碳微生物类群的相对丰度显著相关;土壤C/N、NO₂^--N、pH值、OM、TOC、过氧化氢酶及脲酶活性,与降解易分解碳（labile C）和难分解碳（recalcitrant C）的微生物类群的相对丰度呈极显著相关.植被类型和季节变化共同影响土壤碳循环微生物类群的丰度,而季节变化是主导因素.植被和土壤环境因子通过调控微生物群落碳代谢功能类群的结构,影响森林土壤碳源-汇的平衡.     

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。